Já falamos sobre freqüência, porém, agora vamos tratar não da freqüência de chaveamento e sim da freqüência fundamental, a que realmente é enxergada pelo motor.
Por exemplo, no modo de controle V/F, a tensão e a freqüência são variadas para se conseguir variar a velocidade do motor, a variação de tensão, ou seja, o V/, já vimos anteriormente com o estudo do PWM.
Agora vamos tratar da variação de freqüência, ou seja, o /F, que normalmente varia de 0 até 120Hz para a maioria das aplicações.
Os termos abaixo serão utilizados para detalhar o assunto:
- Semi-Ciclo Positivo – Tempo em que a tenção AC tem polaridade positiva;
- Semi-Ciclo Negativo – Tempo em que a tenção AC tem polaridade negativa;
- Angulo de Defasagem – Angulo de defasagem de 120° gerado para simulação do sistema trifásico.
Assim como havia sido citado anteriormente, se aplicarmos 190V 30Hz em um motor de 1750rpm 380V, a rotação obtida é de 50% da nominal, ou seja, 875rpm.
Se então aplicarmos uma freqüência maior que a nominal, o motor terá uma rotação maior que a nominal, por exemplo, se aplicarmos 380V 80Hz, o motor terá uma rotação de 2333rpm.
Em nenhum caso o inversor aplica uma tensão maior que a nominal do motor, sendo necessário para se obter uma rotação maior que a nominal, a variação somente da freqüência.
Também é importante saber que quando o motor ultrapassa a rotação nominal, o mesmo começa a perder torque, ou seja, quanto maior a rotação acima da velocidade nominal, menor será o torque do motor.
2.1 – FORMA DE ONDA DE SAÍDA DE UM INVERSOR DE FREUÊNCIA
Na figura abaixo temos a forma de onda de um sistema trifásico normal e a forma de onda de saída de um inversor de freqüência.
Fig. 3 – Forma de onda de um sistema trifásico comum
Na figura acima pode-se observar que cada fase esta defasada 120° em relação a outra, e a tensão é puramente senoidal, sem qualquer ruído ou deformação.
Já na figura abaixo, se pode observar a forma de onda de tensão gerada por um inversor de freqüência. Nota-se que a tensão gerada é uma tensão CC pulsada através da modulação PWM que já estudamos, possuindo semi-ciclo positivo e negativo.
Como vimos no estudo do PWM, é possível calcularmos a Tensão Média de um sinal PWM, o que na figura a baixo é demostrado através da linha tracejada, que é similar a um sinal de tensão senoidal.
A tensão gerada pelo inversor de freqüência é pulsante, mas o resultado, ou seja, a tensão que o motor realmente enxerga é uma tensão média similar a um sinal senoidal.
Fig. 4 – Forma de onda gerada por um inversor de freqüência
Outra coisa interessante, é que se você conseguir medir o sinal de corrente no motor através de um TC de efeito Hall ou garra de corrente para osciloscópio, você obterá um sinal senoidal, comprovando assim o que acabou de ser dito. Veja abaixo o gráfico de uma leitura de corrente em um motor controlado por inversor.
Fig. 5 – Sinal PWM e corrente resultante no motor.
Fig. 6 – Sinal obtido através de um osciloscópio.
A figura abaixo demonstra o sinal gerado nas três fases de saída de um inversor de freqüência, com a defasagem de 120° entre cada fase, gerando um sistema trifásico.
Fig. 7 – Forma de onda das três fase do inversor de freqüência, com defasagem de 120°.
Basicamente, a variação de freqüência e realizada através do controle dos ciclos de cada fase, ou seja, a duração de cada ciclo para se ter a frequência desejada.
Se deseja-se uma freqüência de 30Hz, o ciclo deve possuir um período de 33,3ms, cada semi-ciclo, positivo e negativo, teve ter um tempo de 16,67ms.
Fig. 8 – Simulação de um sinal de 30Hz realizado por um inversor.
O mesmo ocorrido acima é utilizado para gerar outras freqüências, que quando combinado com a variação de tensão temos o modo de controle V/F.
Abaixo temos um gráfico do controle V/F e alguns parâmetros utilizados nesse modo de controle.
Fig. 9 – Modo de controle V/F.
Os demais modos de controle são similares ao V/F, com a diferença de acrescentar uma correção da tensão e freqüência em função de uma malha de controle de velocidade, que pode ser fechada por encoder ou com velocidade deduzida a partir de medições de variáveis do motor, como: Tensão, corrente, freqüência, torque e etc.
Essa malha fechada tem a finalidade de melhorar a precisão do controle de velocidade do motor como já havia sido comentado no início desse módulo.