Operação regenerativa da unidade.



Operação regenerativa da unidade.

Os inversores de frequência básicos não são regenerativos, o que significa que eles não podem devolver energia à fonte de energia. O motor CA e o próprio inversor são inerentemente capazes de regenerar, mas o retificador de entrada do inversor não é.

Se a aplicação fizer com que a energia mecânica seja devolvida ao motor, com potência que exceda a perda do motor, normalmente deve haver um resistor de freio instalado para absorver e dissipar a energia indesejada. Sem ela, a energia retornada faz com que a tensão CC suba até que um disparo de proteção pare a operação para evitar danos.

Às vezes, é desejável evitar o uso de um resistor de freio e, em algumas aplicações, é um requisito específico recuperar a energia retornada. Um método é usar um barramento CC comum ou compartilhado entre um número de inversores, esta é uma solução particularmente boa em aplicações como um enrolador e desbobinador, onde há energia circulante.

Se a energia regenerada precisar retornar ao suprimento de CA, esse é o papel de um acionamento regenerativo.

O retificador simples é substituído por um inversor. O esquema regenerativo da Control Techniques ("Regen mode") usa o mesmo tipo de inversor que o para o acionamento do motor implementar o AFE.

Outro benefício do modo Regen é que, diferentemente de um retificador simples, ele não gera inerentemente corrente harmônica no suprimento. Em algumas aplicações, esse é o recurso mais valioso.



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Como energia limpa tornam os acionamentos de movimento eficientes.



Como energia limpa tornam os acionamentos de movimento eficientes.

Os fabricantes de máquinas sempre tentam aumentar a produtividade, mantendo os custos baixos. A melhor maneira de atingir esse objetivo é através do uso de controle de máquina capaz de alta dinâmica e alta precisão, geralmente empregando um poderoso servomotor e acionamento, além de um controlador de máquina moderno e mecânica de precisão.

Todo o controle da máquina envolve a conversão de energia elétrica em potência ou trabalho mecânico. No entanto, o processo de conversão contém muitas fontes de ineficiência.

A conversão ineficiente de energia é indesejável, porque a máquina consome mais energia do que o necessário, e porque inúmeras instalações de geração de eletricidade nos EUA ainda produzem energia queimando carvão, uma fonte de poluição ambiental.

Processos ineficientes tendem a converter grande parte da energia que usam em calor, em vez de trabalhar. No entanto, a perda de energia também pode assumir outras formas. Por exemplo, EMI, distúrbios mecânicos e instabilidade elétrica são todas formas de perda de energia. Os sistemas que experimentam esses efeitos consomem mais energia do que os sistemas onde esses efeitos estão ausentes.


Energia qualitativa é a capacidade de fornecer exatamente a energia necessária para a carga . Em outras palavras, nem menos, nem mais .

Quaisquer dificuldades na linha de transmissão mecânica que conecta a fonte de energia e a carga mecânica constituem fontes de ineficiência. Essas dificuldades podem ser vistas como fontes de poluição elétrica e mecânica:

• Harmônicos parasitas e indesejados (elétricos e mecânicos)

• Calor excessivo (no inversor de frequência, no motor, na carga mecânica)

• EMI

• Vibrações e ressonâncias mecânicas

• Ressonâncias (mecânicas e elétricas)

Esses efeitos degradam essencialmente o desempenho do sistema.

Os remédios tradicionais para esses distúrbios envolvem a adição de componentes específicos, como filtros de linha volumosos, indutores de linha, dissipadores de calor adicionais e ventiladores adicionais. Em alguns casos, a mecânica exige modificações para se tornar mais resiliente e mais estável. Em outros casos, a operação pode precisar desacelerar para evitar vibrações e ressonâncias.


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Aplicação de sistemas de movimento para inversores de frequência.



Aplicação de sistemas de movimento para inversores de frequência.

Todos os inversores de frequência (incluindo aqueles conhecidos como inversores de frequência variável ou VFDs) devem atender a demandas específicas de aplicativos. Os mais comuns desses inversores de frequência diferem daqueles típicos para o controle de movimento de precisão encontrados em robótica, fabricação de semicondutores, certos tipos de usinagem e instrumentos médicos para produzir movimentos em escalas abaixo de mm a µm e até nm.

Isso ocorre porque os sistemas servo comuns usam feedback e uma variedade de inversores de corrente contínua para controlar os eixos acionados por motor, mas os inversores de frequência mais comuns controlam motores de indução e síncronos de corrente alternada.


Aplicações comuns incluem aplicações de transportadores; máquinas para içar e elevar; operações de retificação, ventilador, bomba e compressor; e grandes instalações de máquinas.

Os inversores CA mais comuns executam aplicativos que precisam de controle de velocidade ... tudo, desde funções básicas até VFDs emparelhados com motores de indução (como mencionado) ou tipos de ímãs permanentes síncronos. Esses inversores de CA primeiro convertem CA em CC e, em seguida, usam técnicas de comutação para variar a tensão e a frequência do motor.

VFDs de tensão constante (que usam modulação por largura de pulso [PWM]) são os mais comuns; estes alimentam um trem de pulsos CC com larguras diferentes nos enrolamentos do motor com uma forma de onda de corrente modelada.

Os fabricantes de máquinas costumam usar VFDs para aumentar a energia. O controle da corrente consumida pelo motor pode reduzir as contas de energia, pois impede que o motor funcione constantemente em carga máxima. Mas os VFDs também ajudam a aumentar a eficiência de outras maneiras.

Com motores trifásicos, eles superam os motores de indução monofásicos (comuns em lavadoras industriais e aplicações similares). De maneira semelhante, as configurações de VFD também superam os pares de controle triac com motores universais.

Algumas aplicações (incluindo arranjos verticais e com paradas e partidas frequentes) se beneficiam da frenagem regenerativa possível com VFDs. Aqui, os componentes de estado sólido do inversor (que controlam a tensão do motor) direcionam a energia de volta à rede elétrica CA ou ao resistor de frenagem. Isso aumenta a eficiência do projeto e permite que os eixos das máquinas diminuam mais rapidamente do que se deixassem a costa.

Projetos de movimento baseados em motores de indução que incorporam VFDs também evitam altas correntes de pressa na inicialização. Isso ocorre porque os VFDs fazem com que a entrada do motor comece com baixa tensão e frequência. Também há menos desgaste mecânico, pois a eliminação das correntes de arranque evita o torque excessivo e torna desnecessários os aceleradores, amortecedores e lâminas.

Independentemente da aplicação, todos os inversores de CA devem atender aos principais parâmetros, incluindo a configuração da fonte de alimentação e a tensão de entrada (e se a entrada é de 60 ou 50 Hz). Compatibilidade com a tensão do motor, classificação de corrente e potência, bem como qual controle de velocidade a aplicação precisa (vetor de malha fechada, vetor de malha aberta ou volts / Hz), são outras considerações. Observe que os VFDs podem introduzir distorção harmônica, o que prejudica a qualidade da energia e o desempenho da máquina. No entanto, alguns novos VFDs abordam esse problema.

Além disso, muitas aplicações comuns de inversores de frequência se beneficiam de inversores de frequência que oferecem recursos de segurança (controles e paradas de freio, por exemplo) e monitoramento e limitação de aceleração ou velocidade.


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O que são unidades regenerativas e onde são usadas?



O que são unidades regenerativas e onde são usadas?

O principal objetivo de um motor é converter energia elétrica em energia mecânica. Mas quando a velocidade síncrona do motor é menor que a velocidade do rotor, o motor age como um gerador e converte energia mecânica em energia elétrica.

Essa energia é tipicamente alimentada de volta aos capacitores no barramento CC, mas o barramento pode lidar apenas com uma quantidade limitada de tensão antes que o inversor registre uma falha de sobretensão no barramento. A regeneração dá a essa energia um lugar para ir.

Os acionamentos regenerativos permitem que os motores produzam torque positivo ou torque negativo, na rotação para frente ou para trás. Isso é conhecido como operação com quatro quadrantes. A regeneração ocorre onde a direção do torque se opõe à direção da rotação do motor (rotação no sentido horário com torque no sentido anti-horário ou rotação no sentido anti-horário com torque no sentido horário).

Quando o motor opera em um desses dois modos, um inversor de frequência regenerativo pode receber a energia elétrica gerada pelo motor e devolvê-lo à fonte de energia CA ou a um barramento comum que fornece dois ou mais inversores de frequência.

Um barramento comum fornece economia de energia adicional, pois a energia é convertida apenas de CA para CC uma vez. Quando é regenerado no barramento e passado para outro inversor de frequência, não precisa ser convertido. Em ambos os casos, seja devolvido à fonte ou a um barramento comum , a energia gerada é usada novamente, em vez de ser completamente perdida pelo calor, como é o caso de um freio dinâmico tradicional.

Um componente essencial que permite a regeneração em inversores de frequência é o transistor bipolar de porta isolada (IGBT). Os diodos tradicionais usados ​​na ponte do inversor podem manipular a energia apenas em uma direção (entrada no motor) e não podem transferir energia de volta para a fonte CA.

A inclusão de IGBTs na ponte permite que a energia flua nas duas direções.

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Control Techniques - Inversor de Frequência Regenerativo.





Control Techniques - Inversor de Frequência Regenerativo.

Os inversores de frequência são dispositivos criados para serem instalados em motores de indução trifásicos e permitem o controle e a variação da velocidade de giro e do torque do motor. Por proporcionar essa flexibilidade, os inversores de frequência são muito demandados pelas indústrias de diversos segmentos de atuação, inclusive o inversor de frequência regenerativo.

Além da motorização, a frenagem do motor de indução trifásico também é importante para a eficácia do funcionamento. Existem algumas formas de realizar a frenagem do motor: o tipo dissipativo, em que a energia é transformada em calor; e a regenerativa, em que a energia excedente volta a ser energia elétrica.
Especialmente para realizar a frenagem regenerativa, ou seja, retirar a energia destinada à aceleração do motor é usado um inversor de frequência regenerativo, que devolve a energia ao sistema.

Quando determinada a quantidade de energia elétrica é enviada ao motor, faz com que seu eixo atinja a rotação correspondente. Já para realizar a pausa ou diminuição dessa velocidade de giro, o inversor de frequência regenerativo faz com que a energia, transformada em mecânica para mover o eixo, seja regenerada em energia elétrica de volta para a rede de alimentação.

Para optar pelo uso do inversor de frequência regenerativo é importante considerar alguns aspectos da utilização como a capacidade da carga em absorver a energia mecânica, pois quanto maior, mais energia elétrica poderá ser revertida.

Logo, é comum ver o inversor de frequência regenerativo em sistemas de máquinas centrífugas, pontes rolantes, máquinas de grande porte, bobinadeiras e rebobinadeiras e elevadores de grande porte.

Esse tipo de frenagem através do inversor de frequência regenerativo, apesar de um custo maior quando comparado aos outros métodos, representa maior eficiência em ciclos que precisam de frenagens contínuas e o inversor de frequência regenerativo também colabora para reduzir o consumo de energia elétrica nos processos de produção e, consequentemente, os custos.


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Chopper de Freio.



Chopper de Freio.


Um interruptor de freio é usado para monitorar a tensão do link CC em um inversor de frequência . Esse monitoramento é necessário porque surtos de energia podem ocorrer no circuito intermediário. Eles surgem quando o motor está quebrado.

Um elemento chamado resistor de freio é conectado ao chopper de freio, que converte o excesso de energia no link CC em energia térmica.

Como um interruptor eletrônico, o helicóptero alterna a resistência antes que a tensão do link CC atinja um nível perigoso para os componentes.

Quando a tensão do circuito intermediário diminui novamente e se torna menor que a tensão de ativação, mas maior que a tensão da linha, o chopper desliga novamente o resistor de freio . O processo é repetido assim que a tensão subir novamente.

Modo de operação de um helicóptero de freio.

Se você considerar um sistema de acionamento, ele vem com uma velocidade "v", portanto possui uma energia cinética. Se o sistema estiver lento, o excesso de energia flui na forma de energia regenerativa do amplificador de volta ao link CC.

Se essa tensão exceder um limite de tensão, o helicóptero é comutado eletronicamente. O excesso de energia é então convertido pelo resistor de freio conectado quase inteiramente em energia térmica. O fator limitante é o resistor do freio, porque dentro dele uma grande quantidade de energia é convertida em calor. As perdas no helicóptero de freio não são relevantes.

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Controle de velocidade ideal com inversores de frequência.



Controle de velocidade ideal com inversores de frequência.

Como os controles de velocidade são alternativas eficazes e econômicas em termos de consumo de energia, eles são amplamente utilizados no desenvolvimento dos chamados inversores de frequência .

Esses dispositivos controlam a velocidade do motor alterando diretamente a frequência ou a amplitude. Ao usar o sistema para esse fim, quase não há perdas de calor e o controle de velocidade fornece vários programas que permitem operar as máquinas.

Isso é muito importante quando você inicia e interrompe grandes motores elétricos, porque as maiores cargas no motor e na fonte de alimentação ocorrem nesses casos.

Além disso, o controle inteligente de velocidade reduz os custos de manutenção e serviços da planta muitas vezes, economizando tempo e dinheiro.


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