1º Relatório de Tópicos Especiais

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PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE MINAS GERAIS
Departamento de Engenharia Elétrica
Júlia Maria de Carvalho Vale
Motores elétricos e inversores de frequencia
Belo Horizonte
Março/ 2018
Júlia Maria de Carvalho Vale
Motores elétricos e inversores de frequência
Relatório referente à palestra “Motores elétricos e inversores de frequência”, apresentado à disciplina de Tópicos Especiais em Engenharia Elétrica.
Professor: Edgard Torres
Palestra realizada no dia 22 de fevereiro de 2018, na Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais, Prédio 25, sala 303, Campus Coração Eucarístico.
Palestrante: Renato Rezende Amorim
Engenheiro eletricista formado pela PUC Minas, em Junho 2016.
Empresa onde trabalha: Simatec – Tecnologia em Automação, atualmente como Analista de Automação nível IV, desde 2013.
Emprego anterior: Log Automação e Sistemas. Função de Técnico de Eletrônica, de 2007 a 2013.
Técnico em Eletrotécnica pela Escola Técnica de Sete Lagoas, período de 2007 a 2009.
Curso avançado sobre Inversores de Frequência na WEG em Jaraguá do Sul.
Belo Horizonte
08 de março de 2018
SUMÁRIO
1 - Introdução	3
2 – Motores elétricos	4
2.1 – Tipos de máquinas	4
2.2 – Características e identificação	4
2.3 – Curvas de partida	5
3 – Soft-Starter	6
4 – Inversor de frequencia	7
4.1 - Funcionamento do inversor de frequência	7
4.2 - Aplicações	8
5 - Conclusão	10
6 - Análise crítica da Palestra	11
7 - ANÁLISE Crítica do Palestrante	12
8 - Questionamento	13
REFERÊNCIAS	14
1 - Introdução
	No dia vinte e dois de fevereiro de dois mil e dezoito, Quinta-Feira, recebeu-se na sala 303 do prédio 25 da PUC-MG a presença do Engenheiro Renato Rezende Amorim, a convite do professor Edgar Torres, para ministrar a palestra cujo título foi: “Motores elétricos e inversores de frequência”. O tema será apresentado em resumo neste relatório.
	A palestra foi baseada na importância da utilização de inversores de frequência no acionamento de motores em geral, dando uma visão do seu funcionamento e exemplificando projetos vivenciados pelo Engenheiro.
2 – Motores elétricos
	Segundo Bulgarelli (2006), os motores de indução trifásicos são comuns na indústria que, em muitas plantas, representam a totalidade do acionamento elétrico utilizado. Esta simples e robusta máquina, baseada em um engenhoso princípio de indução, descoberto no final do século XIX, ainda mantém uma popularidade incomparável na prática atual dos processos industriais.
	Esses motores aplicam um simples, mas inteligente e eficiente sistema de conversão eletromecânica de energia. São robustos e possuem outras características como: baixo custo, fácil manutenção, alta corrente de partida, 4 a 8 vezes a corrente nominal e “baixo” fator de potência.
2.1 – Tipos de máquinas
	As máquinas de indução trifásica podem ser de dois tipos:
Rotor em gaiola (de esquilo): com barras longitudinais curto-circuitadas;
Rotor bobinado: com presença de anéis deslizantes.
2.2 – Características e identificação
	Além de possuírem uma placa de identificação (tag) onde são indicadas suas principais características, os motores possuem: carcaça e letas, núcleo do estator, núcleo do rotor, enrolamento do estator, ventilador, rolamento, tampa de proteção, eixo, anéis de curto-circuito das barras da gaiola (devido ao tipo do motor exemplificado) e caixa de ligações.
Também foi mostrado o cálculo da velocidade do motor e escorregamento. O palestrante relatou que: “a velocidade do disco nunca pode ser igual à do imã. Se fosse, a corrente induzida seria zero e não se produziriam fluxo magnético nem torque. Assim, ele deve “escorregar” em velocidade a fim de que se produza torque.”
Foi mostrado o modelo elétrico e relatado os métodos de partida (partida direta, partida estrela-triângulo e partida compensadora.
	
2.3 – Curvas de partida
Figura 1 – Curvas de Partida
	A Figura 1 mostra os métodos de partida antes do inversor de frequência e com ele. É possível ver vantagens no uso do IF através do gráfico onde a corrente do motor fica próxima da corrente nominal durante praticamente todo o tempo, diferentemente das demais partidas.[1: IF: Inversor de frequência.]
	Utilizando a partida direta, tem-se uma alta corrente durante a partida do motor, demorando para alcançar a corrente nominal. A partida utilizando estrela-triângulo tem sua corrente de partida entre a partida direta e o uso do soft-starter e do inversor de frequência, porém possui grande variação da corrente durante o processo antes de atingir a corrente nominal. O uso do soft-starter é bastante similar ao do IF, porém possui um pico maior que o IF antes de atingir o estado estacionário. 
3 – Soft-Starter
	O Soft-Starter é um dispositivo eletrônico, assim como o IF. Ele é composto de pontes de tiristores (SCRs) acionadas por uma placa eletrônica, a fim de controlar a tensão de partida de um motor elétrico trifásico. Ele varia apenas a velocidade, deixando de lado a frequência.[2: O controle é feito através do ângulo de disparo dos tiristores.]
4 – Inversor de frequencia
	De acordo com Segundo e Rodrigues (2018), um inversor de frequência é um dispositivo capaz de controlar a partida e a frenagem do motor, bem como controlar a velocidade e o sentido de rotação do motor.
	Os inversores de frequência possuem uma entrada ligada à rede de energia comum de alimentação, podendo ser monofásica ou trifásica, e uma saída que é aplicada ao dispositivo que deve ser alimentado, no caso um Motor de Indução Trifásico (MIT). [3: Neste ponto, o palestrante relatou o cuidado em falar a palavra NUNCA. O inversor de frequência, atualmente, é utilizado em equipamentos trifásicos, porém não deve ser falado que NUNCA pode ser usado em um equipamento monofásico. Em Engenharia a palavra NUNCA deve ser evitada.]
	Os inversores de frequência não somente controlam a velocidade do eixo de motores elétricos trifásicos de corrente alternada, como também, controlam outros parâmetros inerentes ao motor elétrico, sendo um deles é o controle de torque. Esse equipamento versátil e dinâmico é muito utilizado nas mais diversas áreas: elevadores, máquinas-ferramenta, bombas, tração mecânica, etc. 
	Entretanto, deve-se notar que quando a velocidade de um motor é alterada pela variação da frequência, seu torque também será modificado. Em um motor de indução, o torque desenvolvido é diretamente proporcional à tensão aplicada no estator e inversamente proporcional à frequência dessa tensão. Assim, para manter o torque constante, basta fazer com que a relação tensão/ frequência, ou V/F, seja constante.
Em sistemas de acionamento, os inversores de frequência são usados em motores elétricos de indução trifásicos para substituir os rústicos sistemas de variação de velocidades mecânicos, tais como polias e variadores hidráulicos, bem como os custosos motores de corrente contínua pelo conjunto motor assíncrono e inversor, mais barato, de manutenção mais simples e reposição profusa.
4.1 - Funcionamento do inversor de frequência
	O inversor funciona da seguinte maneira: ele é ligado à rede, podendo ser monofásica ou trifásica, e em sua saída há uma carga (geralmente um motor) que necessita de uma frequência variável. Para tanto, o inversor tem os seguintes componentes conforme Figura 2:
Ponte retificadora: responsável por transformar a tensão alternada em contínua;
Indutor CC;
Pré-carga (dependendo da tecnologia do inverssor não necessita);
Banco de capacitores;
Circuito inversor: transformar a tensão contínua do barramento de corrente contínua (CC) para alternada, e com a frequência desejada pela carga.
Figura 2 – Componentes do Inversor de Frequência
4.2 - Aplicações
	Os inversores de frequência possuem várias aplicações, como:
Acionamento de múltiplos motores;
Acionamento com frequencia acima de 60 Hz;[4: Cuidado para não ser maior que a nominal, senãoperde torque.]
Acionamento Mestre-Escravo;
Acionamento Flying Start;
Escalar/ Vetorial;
Elevação de carga;
Acionamento via rede de Comunicação (supervisório através da sala de controle);
Acionamento de 12 pulsos;
Inversor solar SIW700: com o avanço tecnológico, os inversores de frequencia tem se tornado uma alternativa parao uso consciente de energia (qualidade de energia e eficiência energética).
5 - Conclusão
	Podemos concluir que os inversores de frequência têm uma gama de atuação muita ampla. Seu uso torna-se cada vez mais comum, inclusive em aplicações que fogem à indústria como o controle de sistemas de ar condicionado, etc. Com eles, além do controle preciso dos motores, tem-se um aproveitamento melhor da energia e muito mais segurança.
	
6 - Análise crítica da Palestra
	É de comum acordo que o tema abordado é de extrema importância na formação do Engenheiro Eletricista. Apesar do assunto ser muito extenso, a palestra deu uma visão da importância da eletrônica de potência nos processos. Se algum aluno não conhecia a tecnologia, a palestra provavelmente despertou o interesse dele.
	Para enriquecer a palestra, o engenheiro deveria ter focado apenas no trabalho, menos em teoria. A faculdade já fala muito sobre o tema, logo quem estudou máquinas já tinha noção de muita coisa falada.
7 - ANÁLISE Crítica do Palestrante
	Com um discurso temático pertinente, notou-se um gosto especial do orador pela abordagem e um profundo conhecimento do assunto.
A vasta experiência do engenheiro foi preponderante para o sucesso da palestra. Ele conseguiu de forma clara e objetiva apresentar o inversor de frequência, exemplificando problemas e soluções a respeito do equipamento. Conseguiu reunir várias informações de maneira organizada e em tempo disponível o tema solicitado. 
	Despertou interesse nos alunos em saber mais sobre a área e possivelmente até vislumbrar atuar na mesma.
	Conseguiu sanar as dúvidas e não deixou de esclarecer nada, logo, a avaliação final sobre o palestrante foi satisfatória.
8 - Questionamento
	Existem diversos modelos de IF’s no mercado, com diferentes características. Sabe-se que para escolher o melhor inversor de frequência é necessário conhecer sua aplicação. Além da potência e corrente nominal do motor, quais outras características são importantes para dimensionar corretamente o inversor?
REFERÊNCIAS
BULGARELLI, Roberval. Proteção térmica de motores de indução trifásicos industriais. Dissertação (Mestrado) – Universidade de São Paulo, Programa de Pós-Graduação em Engenharia, São Paulo, 2006. 
SEGUNDO, Alan Kardek Rêgo: Rodrigues, Cristiano Lúcio Cardoso. Eletrônica de Potência e Acionamentos Elétricos. Ouro Preto: Instituto Federal de Minas Gerais. 2015. 130p. Disponível em < http://estudio01.proj.ufsm.br/cadernos/ifmg/tecnico_automacao_industrial/
arte_eletronica_de_potencia.pdf> Acesso em: 24 fev. 2018.