Inversor de freqüência

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Inversor de freqüência
Princípios básicos:
Um inversor de frequência é um dispositivo capaz de gerar uma tensão e frequência trifásicas ajustáveis, com a finalidade de controlar a velocidade de um motor de indução trifásico.
Estes motores quando alimentados diretamente da rede de distribuição de energia elétrica possuem uma característica de velocidade constante.
Todo motor acionado por inversor de frequência proporciona, entre outras, a vantagem de economizar energia e melhorar o desempenho de máquinas e equipamentos.
Reduz consideradamente o pico de corrente na partida do motor proporcionando maior vida útil e menor manutenção.
Por estas características o motor trifásico é ideal em quase todo tipo de operação, largamente encontrado na indústria.
No que se diz respeito à velocidade, este motor possui velocidade constante, variando em função de cargas a ele acopladas e na utilização de um inversor de frequência.
Seu principio de funcionamento é baseado no campo magnético girante, que surge quando um sistema de alimentação de corrente alternada é aplicada em polos defasados entre si 120º.
O avanço da Eletrônica de Potência permitiu o desenvolvimento de 
conversores de freqüência com dispositivos de estado sólido, inicialmente com tiristores e atualmente estamos na fase dos transistores , mais especificamente IGBT, onde sua denominação é transistor bipolar de porta isolada .Os cicloconversores antecederam de certa forma os atuais inversores, eles eram utilizados para converter 60Hz da rede em uma freqüência mais baixa, era uma conversão CA-CA, já os inversores utilizam a conversão CA-CC e por fim em 
CA novamente. Os inversores podem ser classificados pela sua topologia, esta por sua vez é dividida em três partes, sendo a primeira para o tipo de retificação de entrada, a segunda para o tipo de controle do circuito intermediário e a terceira para a saída. Em uma segunda parte iremos comentar sobre estas topologias e suas siglas como CSI, PAM, PWM/VVC e etc. Independente da topologia utilizada, temos agora uma tensão CC em nosso circuito intermediário e deveremos transformar em tensão CA para acionar o motor AC. 
Blocos componentes do inversor 
1º bloco - CPU 
CPU- A CPU (unidade central de processamento) de um inversor de 
freqüência pode ser formada por um micro processador ou por um micro controlador (PLC). Isso depende apenas do fabricante. De qualquer forma, é nesse bloco que todas as informações (parâmetros e dados do sistema) estão armazenadas, visto que também uma memória está integrada a esse conjunto. A CPU não apenas armazena os dados e parâmetros relativos ao equipamentos, como também executa a função mais vital para o funcionamento do inversor: 
Geração dos pulsos de disparo, através de uma lógica de controle coerente, para os IGBT’s. 
2º Bloco - IHM 
O segundo bloco é o IHM (interface Homem máquina). É através desse dispositivo que podemos visualizar o que está ocorrendo no inversor (display), e parametrizá-lo de acordo com a aplicação
(teclas). 
3ºBloco - Interfaces 
A maioria dos inversores pode ser comandada através de dois tipos de sinais: Analógicos ou digitais. Normalmente, quando queremos controlar a velocidade de rotação de um motor AC no inversor, utilizamos uma tensão analógica de comando. Essa tensão se situa entre 0 á 10 Vcc. A velocidade de rotação (RPM) será proporcional ao seu valor, por exemplo: 
1 Vcc = 1000 RPM, 2Vcc = 2000 RPM. 
Para inverter o sentido de rotação basta inverter a polaridade do sinal analógico (de 0 á 10 Vcc sentido horário, e –10 á 0 Vcc sentido anti-horário). 
Dimensionar corretamente o inversor de frequência evita uma série de problemas. Um inversor mal dimensionado pode não atender à aplicação, gerando transtornos e custos desnecessários. Em alguns casos o inversor pode funcionar por um período de tempo e, em seguida, sofrer danos permanentes e deixar de funcionar.
Já um inversor bem dimensionado irá garantir o funcionamento correto do seu equipamento. Além disso, o inversor irá proporcionar economia de energia e uma série de outras vantagens.
 
Como dimensionar Inversor de Frequência 
Para dimensionar corretamente um inversor de frequência é necessário conhecer a aplicação. Muitas informações podem interferir na escolha do melhor inversor de frequência. Abaixo é possível visualizar as principais variáveis:
Corrente nominal do motor
Este é um dos pontos principais para o bom dimensionamento do inversor de frequência. Existem motores de potências idênticas e diferentes correntes nominais. Isso ocorre porque a corrente nominal é influenciada por outros fatores, como o número de pólos, por exemplo. A corrente nominal do motor pode ser visualizada na placa com os dados do motor.
Carga a ser acionada pelo motor
Estimar a sobrecorrente na partida que a aplicação exige também é essencial para o bom dimensionamento do inversor de frequência. É importante ressaltar que a corrente de partida é um valor muito mais alto que a nominal, e dependendo da inércia gerada pela carga, pode ultrapassar os limites de corrente. Isso deve ser parametrizado na rampa de aceleração e na compensação de torque. O correto é dimensionar o motor para a carga. Se o valor de corrente está ultrapassando o limite permitido pelo fabricante do motor, o inversor irá desarmar, protegendo o motor.
Tipo de Inversor
De modo geral existem dois tipos de inversores de frequência: escalares ou vetoriais. Os inversores escalares são os mais utilizados pela indústria e podem atender uma grande variedade de aplicações. Já os inversores vetoriais costumam custar mais em comparação com os inversores escalares. Inversores vetoriais são utilizados em situações mais complexas que exigem maior precisão, como elevadores, por exemplo.
Funções Extras
Existem aplicações em que o inversor de frequência precisa de funções adicionais além do controle da velocidade do motor. Em algumas situações são necessários relés, temporizações, comandos através de entradas digitais ou analógicas, por exemplo. É o caso dos inversores para climatizadores, que podem acionar um ventilador e uma bomba, além de permitirem o controle de swing, dreno e outros recursos do climatizador.