O que é um acionamento VFD?

Accionamentos VFD (VFDs) como o principal equipamento técnico no domínio da automação industrial, tornou-se o equipamento-chave para melhorar a eficiência energética e realizar um controlo preciso. Este artigo explica sistematicamente o princípio de funcionamento, as principais vantagens e os pontos de seleção do VFD.

Variable Frequency Drive Definição e nome completo

VFD, O conversor de frequência, conhecido como Variable Frequency Drive, regula a velocidade do motor alterando a frequência da fonte de alimentação. A sua natureza técnica é um dispositivo de conversão eletrónica de energia, através do processo de conversão AC → DC → AC para gerar uma fonte de alimentação de frequência ajustável. O pseudónimo inclui: Acionamento AC, Fonte de alimentação de frequência variável, unidade de controlo de velocidade, etc.

Ilustração do princípio de funcionamento

O fluxo de trabalho típico divide-se em três fases:
  • Retificação: a corrente alternada trifásica é convertida em corrente contínua por uma ponte rectificadora de díodos.
  • Ligação CC: banco de condensadores que suaviza as flutuações de tensão, tampão de armazenamento de energia
  • Inversor: O módulo IGBT gera formas de onda de modulação por largura de pulso (PWM).
como funciona o VFD

Explicação dos componentes principais

Módulo

Descrição da função

Painel de controlo

Interface de definição de parâmetros e monitorização do estado

Sistema de dissipação de calor

Sistema de arrefecimento forçado de ar/líquido para manter a temperatura do componente <85℃.

Controlador DSP

Realizar o funcionamento vetorial e o algoritmo de controlo em malha fechada.

Módulo IGBT

Dispositivo de comutação de semicondutores de potência, frequência de comutação até 20kHz

Comparação da vantagem principal

  • Melhoria da eficiência energética: 30%-60% poupanças de energia para cargas de bombas (dados NEMA)
  • Proteção de arranque suave: Limita a corrente de arranque a 1,5 vezes o valor nominal.
  • Vida útil alargada: A redução do choque mecânico aumenta a vida útil do rolamento em 2-3 vezes
  • Resposta dinâmica: Precisão do controlo vetorial de ±0,2% de erro de velocidade

Aplicações típicas e modelos de VFD recomendados

Sistemas HVAC
Aplicação: Controlo da velocidade do ventilador para ajuste dinâmico do fluxo de ar
Principais requisitos: Eficiência energética, atenuação de harmónicas
Modelos recomendados:
Gestão inteligente da água
Aplicação: Fornecimento de água a pressão constante (estabilidade de pressão ±1%)
Principais requisitos: Controlo de circuito PID, proteção da bomba
Modelos recomendados:
Fabrico inteligente​
​Aplicação: Sincronização do tapete transportador
​Requisitos essenciais: Coordenação do binário, resposta rápida das E/S
​Modelos recomendados:
Accionamentos de elevadores​
​Aplicação: Controlo do nivelamento do piso (precisão de ±3mm)
​Requisitos essenciais: Controlo vetorial sem sensores, gestão dos travões
​Modelos recomendados:

Comparação com arrancadores suaves

Dimensão

Inversor

Arrancador suave

Corrente de arranque

100%-150% da corrente nominal

300%-500% da corrente nominal

Gama de velocidades

0-100% continuamente ajustável

Apenas controlo da fase de arranque

Fator de potência

0,98 (com função PFC)

0.6-0.8

Custo típico

$200/kW

$50/kW

Pontos de instalação e manutenção

  • Proteção EMC: espaçamento entre a linha de alimentação e a linha de sinal >200mm
  • Normas de ligação à terra: Resistência de aterramento PE <4Ω, diâmetro do fio ≥ 50% da linha de fase
  • Requisitos de dissipação de calor: espaçamento de instalação para manter o espaço de ventilação superior e inferior de 50 cm
  • Ciclo de manutenção: cada 2.000 horas para verificar a capacidade de capacitância da limpeza das cinzas

Perguntas e respostas sobre tecnologia HF

P: O inversor danifica o motor?
R: As definições corretas dos parâmetros podem prolongar a vida útil do motor, mas a frequência portadora errada pode levar a um envelhecimento acelerado do isolamento do enrolamento.

P: Qual é o princípio da VFD poupança de energia?
R: Ao reduzir a velocidade em carga parcial, a necessidade de potência da bomba diminui proporcionalmente ao cubo de velocidade

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