Factores a considerar ao incorporar variadores de frequência para processos industriais

As unidades de frequência variável para processos industriais, também designadas por VFD, são dispositivos electrónicos que permitem controlar a velocidade de um motor de corrente alternada. A sua principal função é gerar uma tensão CA que pode ser ajustada de acordo com os requisitos do cliente, ou seja, controlar a frequência e a tensão de saída do motor, fornecendo energia ao processo.

A vantagem mais importante da utilização destes dispositivos é o facto de serem utilizados para alterar suavemente a velocidade de um motor de praticamente zero para a velocidade nominal necessária, obtendo assim acesso a uma gama de velocidades significativamente maior. O binário do motor mantém-se inalterado. Os operadores de instalações podem, assim, adaptar a sua tecnologia de acionamento às condições de que necessitam em qualquer altura. 

Existem dois tipos diferentes de accionamentos de frequência variável:

1. Conversores de frequência controlados por corrente: Mantêm a relação corrente/frequência (I/f) sempre a um nível constante e são adequados para utilização em aplicações na gama dos megawatts elevados. São utilizados para accionamentos de bombas, ventiladores, máquinas de processamento, correias transportadoras, linhas de montagem ou gruas e sistemas de manuseamento: Os conversores de frequência são agora indispensáveis na produção industrial. 
2. Conversores de frequência controlados por tensão: Representam a mais recente tecnologia de ponta. Mantêm a relação tensão/frequência sempre a um nível constante: se um motor concebido para uma tensão de 230 V e uma frequência de 50 Hz funcionar a 25 Hz, a tensão também é reduzida para metade a 115 V.

Deve ser claro que, ao adicionar um variador de frequência a um sistema existente, podem surgir muitos problemas potenciais. Este documento aborda alguns dos factores a considerar ao incorporar variadores de frequência em processos industriais, de modo a garantir operações de fábrica seguras e eficientes e a informá-lo sobre como selecionar variadores de frequência para melhorar o controlo e a eficiência do motor.

5 factores a considerar ao incorporar variadores de frequência em processos industriais

1. Arrefecimento reduzido a uma velocidade reduzida: Este fator é mais prevalente nos motores que funcionam em linha, que dependem de uma ventoinha interna accionada pelo veio para arrefecimento. Quando o motor funciona com um VFD, a velocidade do veio do motor (velocidade do motor) diminui e causará uma diminuição no arrefecimento da ventoinha accionada pelo veio. 

Quando a carga no motor diminui exponencialmente com a velocidade, pode não ser necessário um arrefecimento adicional. No entanto, se o motor existente for instalado numa aplicação como um compressor, uma bomba de movimento alternativo, uma fresadora ou uma extrusora, a mesma carga permanecerá no motor à medida que a velocidade for reduzida e o motor sobreaquecerá. 

Para este tipo de aplicação, recomenda-se a adição de um ventilador externo (ou ventilador auxiliar) para fornecer arrefecimento suficiente para fazer funcionar o motor abaixo da velocidade nominal.

2. Aumento do aquecimento devido aos harmónicos: A distorção harmónica pode manifestar-se através de um número excessivo de fusíveis queimados em baterias de condensadores, sobreaquecimento e vibrações mecânicas em transformadores e motores, disparos inexplicáveis de disjuntores, funcionamento incorreto de contactores e relés.

Uma vez que todos os accionamentos de processos industriais produzem um nível adicional de calor nos motores, é necessário verificar com o fornecedor a tensão sentida nos terminais do motor, uma vez que o objetivo é garantir que não há redução na potência do motor e que as formas de onda de saída estão harmonicamente limpas.

3. Tensão do motor: As tensões de saída estão disponíveis para as VFDs para corresponder a quase todas as tensões de motor existentes. No entanto, muito poucos ou nenhuns VFDs têm uma saída direta para motores de tensão muito elevada. 

Nestes casos, é necessário ter em conta a incorporação de variadores de frequência para processos industriais, uma vez que é frequentemente necessário utilizar um transformador elevador na saída do VFD para corresponder à tensão do motor. Este transformador representará aproximadamente mais 1% de perda no sistema VFD, e isto deve ser avaliado quanto à relação custo-eficácia.

4. Frequência do motor: Como o VFD controla a velocidade e a frequência do motor, isto pode permitir que um motor classificado para um sistema de energia de 60 hertz (Hz), por exemplo, funcione eficazmente e com a máxima capacidade num sistema de energia de 50 Hz.

5. Velocidade do motor: Os rolamentos do motor podem depender da velocidade de lubrificação, pelo que os rolamentos do tipo anti-fricção são adequados para operações de velocidade variável, mas os rolamentos do tipo manga podem necessitar de uma atenção especial para garantir que são devidamente lubrificados, uma vez que o motor funciona a velocidades mais baixas e este é o fator que merece mais atenção, uma vez que afecta diretamente a eficiência e a produtividade da fábrica. 

Isto seria provavelmente mais crítico para operações de velocidade muito baixa, tais como deslocamento, posicionamento, aquecimento ou desaceleração. Uma vez que um conversor de frequência variável para processos industriais pode controlar um motor a qualquer velocidade dentro da sua gama de velocidades permitida, é necessário ter cuidado para evitar que o motor funcione a uma velocidade próxima da sua ressonância.

Como vimos, existem factores a considerar quando se incorporam variadores de frequência em processos industriais que sugerem formas de os mitigar. É extremamente importante trabalhar em conjunto com o fornecedor do VFD para garantir que o motor pode ser convertido para funcionar com um variador de frequência e que os problemas não são negligenciados.

Sim, gostaria de obter mais informações sobre o inversores de frequência para a indústria alimentar para ajudar a melhorar a segurança das instalações Depois de conhecer os factores a ter em conta na integração de conversores de frequência para processos industriais, convidamo-lo a subscrever a Boletim informativo sobre tecnologia para a indústria.