Aprimorando a eficiência industrial com o inversor de frequência variável de baixa tensão

O Drive de frequência variável de baixa tensão (VFD), muitas vezes chamado simplesmente de VFD ou acionamento de velocidade ajustável (UmSD), é um componente crítico nas operações industriais e comerciais modernas. Sua principal função é controlar a velocidade e o torque de um motor de indução CA trifásico variando a frequência e a tensão da energia elétrica fornecida ao motor. Ao operar na faixa de baixa tensão, normalmente abaixo 690 volts (V) , esses dispositivos são amplamente implantados em praticamente todos os setores que utilizam motores elétricos, desde a fabricação e HVAC até o tratamento de água e manuseio de materiais.

Funcionalidade e operação principais

O operation of a Drive de frequência variável de baixa tensão envolve três etapas principais:

1. Retificador: O incoming AC (alternating current) power from the mains is first converted into DC (direct current) power. This stage typically uses diodes or silicon-controlled rectifiers (SCRs).

2. Barramento CC: O converted DC power is then stored in a capacitor bank, which acts as a filter to smooth the power and provide a stable DC voltage.

3. Inversor: Esta é a fase mais crucial. A energia CC é comutada novamente para energia CA simulada usando interruptores eletrônicos de potência sofisticados, como transistores bipolares de porta isolada (IGBTs). Ligando e desligando rapidamente esses transistores usando uma técnica chamada Modulação por largura de pulso (PWM) , o VFD pode criar uma saída variável de frequência e tensão que controla com precisão a velocidade do motor.

Principais benefícios na aplicação

O adoption of a Drive de frequência variável de baixa tensão oferece inúmeras vantagens significativas sobre os métodos tradicionais de controle de motores:

• Economia de energia: Este é muitas vezes o benefício mais atraente. Para aplicações como bombas e ventiladores, a potência necessária é proporcional ao cubo da redução de velocidade (as leis de afinidade). Ao reduzir a velocidade do motor, mesmo que ligeiramente, o consumo de energia cai drasticamente. Isto leva a poupanças substanciais de custos e a uma redução da pegada de carbono.

• Melhoria do controle de processos: Os VFDs permitem um controle de velocidade preciso e contínuo, permitindo melhor regulação de fluxo, pressão, temperatura ou qualquer outra variável que o motor esteja controlando. Isso resulta em maior qualidade do produto e melhor estabilidade do processo.

• Estresse mecânico reduzido: A Drive de frequência variável de baixa tensão fornece uma capacidade de partida suave, aumentando gradualmente a velocidade do motor. Isso elimina o forte choque mecânico e elétrico associado à partida "através da linha", prolongando a vida útil do motor, das engrenagens, das correias e do equipamento acionado.

• Demanda de pico mais baixa: Ao eliminar a alta corrente de partida durante a inicialização, os VFDs ajudam as instalações a gerenciar sua demanda elétrica geral, o que pode levar a menores tarifas de serviços públicos com base no pico de uso.

Considerações de design e seleção

Ao especificar um Drive de frequência variável de baixa tensão , os engenheiros consideram vários fatores para garantir o desempenho ideal e a compatibilidade do sistema:

• Potência do motor (HP) e tensão: O VFD must be sized to match the motor's nominal voltage and current ratings.

• Classificação do gabinete: O VFD's enclosure must be suitable for the operating environment (e.g., NEMA 1 for indoor/clean areas, NEMA 4X for washdown/corrosive areas).

• Método de controle: Os VFDs modernos usam vários algoritmos de controle, como Volts por Hertz (V/Hz) , Controle vetorial sem sensor (SVC) , ou Controle vetorial de fluxo , sendo que os dois últimos oferecem maior controle de torque, principalmente em baixas velocidades.

• Mitigação Harmônica: O switching process inside the VFD can create electrical harmonics that may distort the power quality of the electrical grid. Selecting a drive with built-in or external harmonic filters is often necessary to comply with power quality standards.

Em conclusão, o Drive de frequência variável de baixa tensão é uma peça indispensável da tecnologia industrial, servindo como base para uma operação com eficiência energética e controle preciso e dinâmico de processos em todo o espectro de aplicações motorizadas.