Inversor de frequência é um dispositivo eletrônico usado para controlar a velocidade de um motor trifásico. A frequência que chega na entrada do motor determina a velocidade a qual ele vai operar. Os motores trifásicos tem o principio de funcionamento baseado no campo elétrico girante. Campo que surge quando um sistema de alimentação alternada é aplicado nos polos de um motor, defasados entre si 120º. A velocidade a qual o motor trabalha é fornecida pelo campo elétrico girante, esta velocidade é chamada de velocidade síncrona. Ela é determinada em função do número de polos do motor (característica construtiva) e em função da frequência a que chega na entrada do motor.

Matematicamente falando, a velocidade síncrona (Ns) é o produto de 120 vezes a frequência (f) em Hz, dividido pelo número de polos (p) do motor. A partir desta fórmula fica claro que quanto maior a frequência que chega ao motor maior é a velocidade de trabalho dele, e o inverso também influencia em uma velocidade e menor do motor. E é essa alteração que o inversos de frequência faz, ele realiza essa intervenção antes da entrada do motor.

Fórmula de como calcular a velocidade síncrona.

Fórmula da velocidade síncrona.

Frequência é uma grandeza, medida em Hertz (Hz). Ela corresponde ao número de oscilações ou ciclos por segundo que ocorrem na corrente elétrica.

Usar um inversor de frequência acarreta uma série de vantagens, tais como: controlar a velocidade do motor, sem grandes perdas de torque; aceleração suave através de programação; frenagem direta no motor, sem necessidade de freios mecânicos; programação de velocidade de acordo com a necessidade; automatização; flexibilidade; segurança; instalação simples; maior precisão; etc.

Para entender como é feita essa mudança na frequência fornecida pela rede para entrada no motor, primeiro é necessário saber as partes de um inversor de frequência.

  • Circuito de entrada (ponte retificadora):

Este bloco retifica a energia alternada disponível, para alimentação do inversor. A configuração mais comum é a de uma ponte de diodos em onda completa e na saída um capacitor que faz a filtragem da tensão obtida.

  • Inversor de potencia:

Esta parte transforma a tensão contínua do bloco anterior em tensão trifásica para alimentar o motor. São usados transistores (IGBTs) que chaveiam a tensão a partir dos sinais de gerador PWM (Modulação por Largura de pulso). Quando estes sinais gerador a uma caraga indutiva como o motor trifásico, elas tomam uma forma quase senoidal, apesar de serem gerados como trens de pulsos.

  • Controle:

Neste circuito são formadas as ondas que determinaram a velocidade e a potência aplicada no motor. O bloco de controle geram pulsos que atuam nos transistores de chaveamento.

  • Proteção contra surtos:

A tensão da rede de energia não é perfeita e pode conter surtos e transientes, para proteção do circuito, no inversos de frequência são usados elementos como varistores, TVS e elementos semelhantes.

  • Proteção interna:

Este bloco analisa as tensões presentes na saída do inversor, de modo que se estas apresentarem algum distúrbio, o bloco de comando é acionado para tomar as providencias necessárias, como interromper o processo.

  • Placa de driver’s (disparo dos IGBT, fontes de alimentação, etc.):

Bloco gerador de sinais para excitação dos transistores de potencia de saída.

  • Auto-Boost:

Este bloco analisa as condições da carga, determinando qual a tensão devida para ser aplicada a ela gerar o torque necessário.

  • Programação:

Painel que apresenta as informações gerais e também é onde é realizada a programação do inversor.

  • Interface (I/O):

Através deste bloco o inversor se comunica com dispositivos externos, como computadores.

  • Controle:

Neste bloco são tomadas decisões de acordo com a programações, e sinais internos ou externos.

Inversor de frequência.

Blocos do inversor de frequência.

O inversor de frequência é ligado na rede elétrica, e em sua saída há uma carga que receberá a frequência modificada pelo inversor. No primeiro estágio, o inversor utiliza o circuito retificador para transformar a tensão alternada em contínua. Após isso o segundo estágio realiza o inverso, transforma tensão C em tensão CA (conversor), e com a frequência desejada. Na rede a frequência é fixa, geralmente 60 Hz, e a tensão é transformada pelo retificador de entrada em contínua pulsada (retificação de onda completa). O capacitor (filtro) a transforma e tensão contínua pura. Essa tensão contínua é conectada aos terminais de saída pelos dispositivos semicondutores do inversor, os transistores, que funciona como chave estática. O sistema de comando é quem controla a ação destes semicondutores, para conseguir uma tensão pulsada, com frequências fundamentais desfasadas 120º. A tensão é escolhida de modo que a relação tensão/frequência seja constante, resultando em operação de fluxo constante, e manutenção da máxima capacidade de sobrecarga do motor.

Inversor Escalar X Inversor Vetorial

Os inversores escalar são usados em tarefas mais simples como o controle da partida e da parada e a manutenção da velocidade em um valor constante (regulação). A lógica de controle usada é a relação de tensão/frequência constante.

O inversor vetorial é mais complexo em comparação ao inversor escalar. Basicamente, ele promove o desacoplamento entre o controle do fluxo e o controle da velocidade por meio de transformação de variáveis. Por esta técnica de controle, estes inversores são empregados em tarefas mais complexas, que exigem grande precisão.

A maior diferença entre estes inversores e o modo de operação de cada um é a capacidade de inversão dos fatoriais. Como pode ser percebido, o inversor escalar muda a frequência de acordo com a relação tensão/frequência, enquanto o inversor vetorial faz isso de forma mais complexa, realizando modificações nos parâmetros que influenciam essas grandezas.

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22 comentários para “Como é transformada a frequência em um inversor”

  1. Nedio Dantas Soares

    Muito bom!

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    • Henrique Mattede

      Poxa muito obrigado!
      Se ainda não nos segue, não deixe de se inscrever em nosso canal no youtubehttp://goo.gl/0a6d9A
      Veja nossos vídeos e nos ajude com a divulgação.

      Responder
  2. Agnaldo

    Bem explicado

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    • Equipe Mundo da Elétrica

      Obrigado Agnaldo!

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  3. Waldemir Borges da Siva

    Trabalho com automação e gostei de como foi explicado o funcionamento (básico) do inversor, onde trabalho nós temos das marcas SEW e Alen Bradley. Escalar.

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    • Equipe Mundo da Elétrica

      A quanto tempo trabalha neste ramo?

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  4. Elias F. da Silva

    Obrigado pela disposição em explicar detalhes sobre os inversores.

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    • Equipe Mundo da Elétrica

      Sempre a disposição Elias!

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  5. Alberto Oliveira

    Em um mundo que a maioria das pessoas são tão egoístas e muitas das vezes guardam as informações pra si, vem o “MUNDO DA ELÉTRICA” mostrar que como é bom compartilhar cconhecimento, parabéns pelo apoio que vocês nos dão ao publicar informações tão importamtes desse nosso ‘MUNDO DA ELÉTRICA’.

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    • Equipe Mundo da Elétrica

      Muito obrigado pela mensagem Alberto!

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  6. Eduardo

    Muito bom, parabéns!

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    • Equipe Mundo da Elétrica

      Obrigado Eduardo!

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  7. Wendes

    Excelente material, tudo muito muito claro e direto sem enrolação, realmente muito bom, gostaria apenas de sugerir falar um pouco mais sobre o vetorial, iria enriquecer bastante, mesmo assim repito excelente trabalho! Parabéns.

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    • Equipe Mundo da Elétrica

      Muito obrigado Wendes! Sugestão anotada! Assim que possível falamos sobre este tema!

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  8. Plínio Damião Ferreira

    Parabéns Henrique, excelente material de altíssimo nível

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    • Equipe Mundo da Elétrica

      Muito obrigado Plinio, ficamos contentes que tenha gostado!

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  9. Eduardo

    Muito bom, estou fazendo um TCC sobre o assunto e gostei da matéria.
    Seria possível me passar alguns dados, para que eu possa referenciar esta pagina como material de estudo?

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    • Equipe Mundo da Elétrica

      Olá Eduardo! Obrigado por nos prestigiar! Chame in box em nossa página do Facebook com as informações que precisa por gentileza.

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  10. Geovane

    Parabéns, excelente material.

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    • Equipe Mundo da Elétrica

      Obrigado Geovane!

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  11. Marçal Bracht

    Cada vez aprendo mais muito obrigado!

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    • Equipe Mundo da Elétrica

      Obrigado Marçal!

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