5ª aula pratica com inversor de frequencia

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    Componente Curricular: Prticas de Acionamentos Eletrnicos PAE

    5. Prtica Inversor de Frequncia Vetorial da WEG CFW-08

    OBJETIVO:

    1) Efetuar a programao por meio de comandos de parametrizao para obter a curva torque x velocidade de um Motor de Induo Trifsico,

    2) Colocar em funcionamento, operar e identificar problemas referentes ao inversor de freqncia WEG CFW-08,

    3) Aprender a utilizar o manual do Inversor de Freqncia CFW-08 da WEG.

    MATERIAL e EQUIPAMENTOS UTILIZADOS:

    DATA: ____/_____________/______.

    Nome dos alunos:

    Quantidade Descrio do Material e Equipamento por Bancada 1 Rede Eltrica Trifsica 127/220V. 1 Inversor de freqncia WEG CFW-08 em um Painel eltrico

    didtico da De Lorenzo. 1 Motor de Induo Assncrono Trifsico (MIT).

    Potncia 1,5 CV, tenso nominal: 220 / 380 Vca trifsico - 60 Hz, 4 plos, 1.720 rpm.

    1 Freio Eletrodinmico por correntes de Foucault /Alimentao em 220 VCA

    vrios Cabos banana-banana de 2 mm e de 4 mm de dimetro. 1 Manual de instrues do Inversor de frequencia Weg Mod. CWF-

    08.

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    SUMRIO

    1 - INTRODUO ........................................................................................................................2 1.1 - CONTROLE VETORIAL .................................................................................................................2

    2 - PROCEDIMENTOS.................................................................................................................6

    1 - INTRODUO

    O inversor de frequncia utilizado nesta prtica do tipo vetorial da marca WEG e o seu modelo o CFW-08.

    Figura 1 Inversor de Frequncia WEG CFW-08

    O inversor de freqncia CFW-08 proporciona ao usurio as opes de controle vetorial (VVC: voltage vector control) ou V/F (escalar), ambos programveis de acordo com a aplicao onde sero utilizados.

    No modo vetorial a operao otimizada para o motor em uso, obtendo-se um melhor desempenho em termos de torque e regulao de velocidade. A funo de Auto-Ajuste, disponvel para o controle vetorial, permite o ajuste automtico dos parmetros do inversor a partir da identificao (tambm automtica) dos parmetros do motor conectado sada do inversor.

    O modo V/F (escalar) recomendado para aplicaes mais simples como o acionamento da maioria das bombas e ventiladores. Nesses casos possvel reduzir as perdas no motor e no inversor utilizando a opo V/F Quadrtica, o que resulta em economia de energia. O modo V/F tambm utilizado quando mais de um motor acionado por um inversor simultaneamente (aplicaes multimotores).

    1.1 - CONTROLE VETORIAL

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    Em aplicaes onde se faz necessria uma alta performance dinmica, respostas rpidas e alta preciso de regulao de velocidade, o motor eltrico dever fornecer essencialmente um controle preciso de torque para uma faixa extensa de condies de operao. Para tais aplicaes os acionamentos de corrente contnua sempre representaram uma soluo ideal, pois a proporcionalidade da corrente de armadura, do fluxo e do torque num motor de corrente contnua proporcionam um meio direto para o seu controle.

    Contudo, a busca por avanos tecnolgicos significativos tem diminudo esta hegemonia e, gradativamente, esto aparecendo opes de novas alternativas, como o uso de acionamentos em corrente alternada do tipo controle vetorial.

    Vantagens do Inversor com Controle Vetorial

    1) Elevada preciso de regulao de velocidade; 2) Alta performance dinmica; 3) Controle de torque linear para aplicaes de posio ou de

    trao; 4) Operao suave em baixa velocidade e sem oscilaes de

    torque, mesmo com variao de carga.

    No motor de induo, a corrente do estator responsvel por gerar o fluxo de magnetizao e o fluxo de torque, no permitindo obter um controle direto do torque. Basicamente, o circuito de potncia do inversor de freqncia vetorial no diferente de um inversor de freqncia v/f, sendo composto dos mesmos blocos funcionais. No inversor v/f a referncia de velocidade usada como sinal para gerar os parmetros tenso/freqncia varivel e disparar os transistores de potncia. J o inversor vetorial calcula a corrente necessria para produzir o torque requerido pela mquina, calculando a corrente do estator e a corrente de magnetizao.

    A palavra vetorial est sendo nos ltimos tempos muito utilizada para dar nome aos novos inversores, algumas vezes de maneira no muito apropriada.

    Vamos tentar esclarecer um pouco estes conceitos. Um vetor uma representao matemtica de uma grandeza fsica que possui magnitude e direo, um exemplo tpico a representao vetorial de uma fora ou uma corrente eltrica.

    Os inversores vetoriais recebem este nome devido a que:

    1) A corrente que circula no bobinado estatrico de um motor de induo pode ser separada em duas componentes:

    Id, ou corrente de magnetizao (produtora de FLUXO) e

    Iq ou o corrente produtora de TORQUE

    2) A corrente total a soma vetorial destas duas componentes, 3) O torque produzido no motor proporcional ao produto vetorial das

    duas componentes, 4) A qualidade com a qual estas componentes so identificadas e

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    controladas define o nvel de desempenho do inversor. Para calcular estas correntes necessrio resolver em tempo real uma

    equao que representa matematicamente o comportamento do motor de induo (modelo matemtico do motor). Tempo real significa que este clculo tem que ser feito muitas vezes por segundo, tantas vezes quanto necessrio para poder controlar o motor. por isto que este tipo de controle requer microprocessadores muito potentes que realizam milhares de operaes matemticas por segundo.

    Para resolver esta equao necessrio conhecer ou calcular os seguinte parmetros do motor:

    1) Resistncia do estator 2) Resistncia do rotor 3) Indutncia do estator 4) Indutncia do rotor 5) Indutncia de magnetizao 6) Curva de saturao Muitos inversores vm com estes valores pr-programados para diferentes

    motores, outros mais sofisticados utilizam rotinas de autoajuste para calcular estes parmetros, caracterstica muito til quando utilizados motores rebobinados ou j existentes.

    O controle vetorial representa, sem dvida, um avano tecnolgico significativo, aliando as performances dinmicas de um acionamento CC e as vantagens de um motor CA. Porm, em alguns sistemas que utilizam controle vetorial necessrio o uso de um encoder (tacogerador de pulsos) acoplado ao motor para que se tenha uma melhor dinmica, o que torna o motor especial. Sendo assim, podemos dizer que existem dois tipos de implementao de inversores vetoriais: o inversor sensorless (sem sensores) e o inversor com realimentao por encoder (controle orientado pelo campo).

    O inversor com realimentao por encoder capaz de controlar a velocidade e o torque no motor, pois calcula as duas componentes da corrente do motor. Este tipo de inversor consegue excelentes caractersticas de regulao e resposta dinmica, como por exemplo:

    1) Regulao de velocidade: 0,01% 2) Regulao de torque: 5% 3) Faixa de variao de velocidade: 1:1000 4) Torque de partida: 400% mx. 5) Torque mximo (no contnuo): 400%

    O inversor sensorless tem um grau de desempenho menor que o anterior, mas superior ao inversor v/f . A seguir, apresentamos alguns valores tpicos para estes inversores:

    1) Regulao de velocidade: 0,1%, 2) Regulao de torque: No tem, 3) Faixa de variao de velocidade: 1:100,

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    4) Torque de partida: 250%, 5) Torque mximo (no contnuo): 250%.

    As curvas caractersticas corrente x velocidade e torque x velocidade do motor de induo mostram que, a partir do valor de torque equivalente a 150% do nominal (rea de trabalho intermitente), as duas curvas apresentam o mesmo comportamento (conforme figura 4.11). Isto significa que torque e velocidade tm um comportamento linear com a corrente.

    Os inversores de freqncia trabalham exclusivamente nesta regio. Vejamos agora o comportamento da curva torque x velocidade quando o

    motor alimentado atravs do inversor de freqncia. A figura 4.12 (nesta pgina) mostra um conjunto de curvas para diferentes velocidades (frequncias) de operao. 60 Hz, temos exatamente o caso da figura 4.11 (na prxima pgina), que coincide com a resposta de um motor acionado diretamente da rede.

    O motor do exemplo um motor de quatro plos, assim sua velocidade sncrona ser de 1800 rpm e a velocidade do eixo, com carga nominal, ser 1750 rpm. Podemos ver assim que, com o motor com carga nominal, existe uma diferena de 50 rpm entre a velocidade sncrona calculada e a velocidade de rotao do motor, devida ao escorregamento.

    Observando novamente a figura 4.12, vemos que para uma frequncia de alimentao de 30 Hz, a velocidade sncrona ser de 900 rpm, novamente para torque nominal o escorregamento ser o nominal equivalente a 50 rpm, e a velocidade do motor ser de 850 rpm.

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    interessante observar que, diminuindo a freqncia pela metade, ou seja, 30 Hz, a velocidade sncrona tambm cai metade, ou seja, 900 rpm, mas a velocidade do motor no (cai para 850 e no para a metade, ou seja, 875 rpm), pois sempre tem uma diferena constante equivalente ao escorregamento.

    Outra caracterstica importante do acionamento de motores com inversores de freqncia que a corrente de partida praticamente da ordem da corrente nominal, e que, alimentando o motor a partir de 3 ou 4 Hz, podemos obter no rotor um torque de 150 % do nominal, suficiente para acionar qualquer carga acoplada ao eixo do motor.

    2 - PROCEDIMENTOS

    Procedimento

    01) Posicione, sobre a banca, o Inversor de freqncia WEG CFW-08 em um Painel Eltrico Didtico da De Lorenzo, conforme a Figura 2 e, antes de conectar qualquer componente eltrico / eletrnico, desligue a alimentao geral,.

    Figura 2 -Inver