Inversores de Frequência Maximiliano Battassini Alex Marqueller Costa

Inversores de Frequência

Maximiliano BattassiniAlex Marqueller Costa

Dedicação exclusiva • Maximiliano e Alex

Apoio Técnico - Engenharia• Paulo Silva• Leandro• Tiago• Robson• Daniel

Equipe Interna

Apoio Técnico - Tecnologia da Informação• Mário Machado

Motores – Variação de Velocidade

PROPORCIONAL

Frequência RPM

O que é um Inversor de Frequência?Equipamento para variar / controlar a velocidade e / ou o torque do motortrifásico

Blocos Básicos• IHM (Interface Homem Máquina): interação com o usuário. Display, teclas, etc.

• I/Os (Input/Output): Entradas e saídas digitais e analógicas. Chaves, sensores, atuadores, etc.

• Comunicação em Rede: Diversos protocolos

• CPU (Unidade Central de Processamento): Controla o sistema e armazena o programa

Estágio de Potência

PWM (Pulse Width Modulation) – Modulação por Largura de PulsoPWM – Como funciona

+V

+V

-V

-V

Tempo

Tempo

Tensão

Tensão

Corrente(Fluxo magnético)

Corrente(Fluxo magnético)

60Hz60Hz

30Hz30HzO inversor de

frequência controla totalmente os

pulsos de tensão que alimentam o

motor. Dessa maneira, controla a frequência e o nível

de tensão que motor irá receber.

Tipos de ControleEscalarVaria a relação V/F de acordo com valores pré definidos (programados)

VetorialNão seguem uma curva V/F pré definida. A tensão e a frequência são controladas independentemente,de maneira a controlar diretamente otorque no eixo do motor

V

FFn

VnIr

IL

Im

Controle EscalarÉ o método de controle mais simples. Atualmente utilizado somente em aplicações de múltiplos motores

i

Sinal de Realimentaç

ão (Feedback)

Vetorial Malha Aberta (Sensorless)

Controle VetorialVetorial Malha

Fechada

i

Mais avançado que o escalar, proporciona melhor precisão de controle e programação simples.

Utilizado em aplicações de menor exigência, como bombas, ventiladores, etc.

O sinal de realimentação proporciona um controle ultra preciso.

Utilizado em aplicações de alta exigência e confiabilidade, como elevação de cargas, automação avançada, etc.

Obs.: O controle vetorial não pode ser utilizado com múltiplos motores

Commander SK - Uso Geral

SimplesCompactoVersátilLinha exclusiva da Vogespara todo o Brasil

Potência

200

110/120

200/240

380/480

500/575

600/690

Commander SK - Potências

1/3

1,5

40

1/2

3

150 17525

Tens

ão

Entrada 110V / 1ØSaída 220V / 3Ø

Entrada 1Ø / Saída 3Ø

Principais Características• Simples programação• Dispositivo de cópia removível - Smart Stick• 400 parâmetros para máxima flexibilidade• Expansível para comunicações Fieldbus, I/Os e

opção de CLP - Logic Stick• Controle V/Hz (padrão) e vetorial de malha

aberta de alta performance• Larga faixa de potência – até 200HP em 460V

Commander SK - Versátil e Econômico

Dimensionado de duas maneiras diferentes, dependendo da aplicação:

Commander SK - Dupla Especificação

• Sobrecarga Normal – 110% de corrente: até 215 segundosAplicações de torque variável e exijam baixa sobrecarga, com bombas, ventiladores, etc.

• Sobrecarga Pesada – 150% de corrente: até 60 segundosAplicações que exigem torque constante ou alta capacidade de sobrecarga. Como guindastes, elevadores, etc.

Commander SK - Dimensões

Benefícios• Soluções de ótima relação

custo/benefício devido a flexibilidade e escalabilidade do inversor

• Instalação fácil e rápida programação

Características• Diversos Opcionais

– Comunicação– I/0s– CLP– IHMs

• Montagem em trilho DIN: tamanhos A e B

• Cabeamento fácil• 10 principais parâmetros na

tampa do inversor

Commander SK - Características e Benefícios

Commander SK - Montagem

Montagem em trilho DIN até 2CV (tamanhos A e B)

Furos de encaixe no topo

Furos vazados na base

Montagem em painelTodos os tamanhosOU

Commander SK - Filtro EMC Interno

Identificação clara e em relevo

Commander SK - Terminais de Potência

Commander SK - Terminais de ControleRelé de Status

Terminais de Controle Conexão

mola

• Terminais mola– Para conexão rápida

• 2 Entradas analógicas– 0 a 10V, 4 a 20mA

• 1 Saída analógica– 0 a 10V

• 4 Entradas digitais– Enable/Reset– Run Forward– Run Reverse– Local/Remote

Identificação dasconexões de

controleEspecificação dos cabos de controlee de potência

Identificação da comunicação serial

Commander SK - Terminais de Controle

Commander SKCommander SK- Comunicação Serial- Comunicação Serial

RJ45 – Modbus RTU (RS485) para

comunicações simples

Modbus RTU• Comunicação Modbus RTU (RS485), 2 vias

vem de fábrica

• Permite comunicação serial com:

- Um CLP central, ou IHM, ou um sistema

supervisório

- Programas em um PC / laptop usados

para programação avançada dos

inversores

• Taxa de transmissão de até 38.400 bits/seg

• Conector RJ45 padrão

Commander SK

Conceitos Básicos de Operação

Programação Fácil e Rápida

Parâmetros básicos

listados aqui

Commander SK - Conceitos Básicos

Commander SK - Teclado e Display 5 teclas

• Mode – permite a modificação de parâmetros

• Up e Down – para fazer alterações• Start – liga o motor• Stop/Reset – pára o motor e

reinicializa em caso de falha/proteção

Se necessário, o controle horário/anti-horário pode ser feito via entrada digital ou através de uma IHM remota

• Nível 1 – L1– Pr 01 ao Pr 10



• Loc– Código de

bloqueio de segurança

Acesso somente aos parâmetros que você precisar. Restrito a

pessoas não autorizadas

Commander SK - Níveis de Acesso

Nível 0

Nível 1Par 0

-

Par 10

Nível 2Par 11

-

Par 70

Nível 3Par 71

-

Par 95

Parâmetro de nível de acesso: 1, 2 ou 3

Commander SK - Reconhecimento Automático

• O Commander SK tem um sistema interno de reconhecimento automático (auto tuning) que ajuda a obter dados mais precisos do motor

• Há dois tipos de reconhecimento automático: o parado (com eixo parado) e o rodando (com o eixo rodando). O rodando deve ser feito com o motor desacoplado e totalmente livre!

• Para aplicações onde o motor é ligado, e este já está em movimento (busca de velocidade), é muito importante que o reconhecimento rodando seja feito

Acessórios OpcionaisOs opcionais são comuns a outros modelos de inversores da Emerson

– Módulos de I/O e de comunicação são do tipo encaixe rápido “Plug-in”

– Programas para computador e cabos de comunicação

Os inversores de tamanho A não foram projetados para utilizar os módulos opcionais

Módulos OpcionaisMódulos Opcionais

I/Os e Comunicações

Encaixe Rápido “Plug-in”

Montagem dos Módulos Opcionais

O conector do módulo opcional é protegido por uma tampa plástica, a qual deve ser quebrada para encaixar o módulo

Proteção de ContatosQuebre a proteção

Montagem dos Módulos Opcionais

Vista mostrando os terminais de um módulo

opcional de I/Os

Módulos Opcionais de Comunicação

– SM-LON– SM-Profibus DP– SM-Interbus– SM-DeviceNet– SM-CANopen– SM-Ethernet– SM-EtherCat

Módulo Opcional SM-I/O Lite 1. Comum 0V2. Entrada analógica bipolar 10V ou 4-

20ma, 20-4mA, 0-20mA, 20-0mA, c/s detecção de falha

3. Saída analógica 0 a +10V ou mA4. Saída +24V / 100mA c/tolerância a curto

circuito5. Entrada digital 16. Entrada digital 27. Encoder B entrada digital 38. Encoder B\9. Encoder A10. Encoder A\11. Comum 0V12. Saida para Encoder +5V / 250mA21. Relé22. nc 2A 240VAC23. Relé

Obs.: Opção de encoder apenas para leitura de velocidade. Não pode ser utilizado para realimentação

Módulo Opcional SM-I/O Timer É o mesmo que o SM-I/O Lite: • 1 Entrada analógica

• 1 Saída analógica

• 1 Saída de relé

• 3 Entradas digitais

• Encoder para melhorar o controle de

velocidade

+Relógio de tempo real (Ano, Mês, Data, Dia da Semana,Hora, Minuto, Segundo)

Sistema de filtragem de piscina

SM-I/O Timer – Exemplo de Aplicação

Módulo SM-I/O 120V

6 entradas digitais programáveis 120VAC

2 saídas programáveis de relé

10

11

12

120VAC / 2A

Módulo SM-PELVI/Os isoladas em conformidade comIEC 61800-5-1 e NAMUR NE37 3 entradas/saídas digitais 24VDC 1 entrada digital 2 saídas programáveis de relé 1 entrada analógica +/-10V 1 saída analógica bipolar programável V ou

mA 1 saída analógica de tensão proporcional a

carga do motor

14

15

16

17

Módulos Opcionais SM-I/O 120V & SM-PELV

Obs.: Pode-se utilizar também em 220VAC. Porém apenas 3 entradasdigitais estarão disponíveis

120VAC / 2A

SmartStick - Função Cópia

Lembre dessa dica:

O SmartStick é preto!

SmartStick - Características e BenefíciosBenefícios

• Diminui o tempo de montagem de máquinas

• Fácil de salvar a programação de aplicações

• Fácil de restaurar a programação original

• Torna o ajuste e resolução de problemas mais rápida e compreensível

Características• Pode ser usado para

salvar a programação ou “cloná-la” em outros inversores iguais

LogicStick - Função CLP Opcional• CLP substituído pelo LogicStick

• Programação utilizando o programa SyPTLite - IEC61131-3 (Padrão de simbologia de programação Ladder)

Economia de Economia de

Custo e EspaçoCusto e Espaço

Lembre dessa dica:

Para o SyPTLite é o branco!

SyptLite - Faça Programas Dedicados• SyPTLite: Um editor gráfico ladder

que permite o desenvolvimento de programas dedicas para a aplicação (30-50 linhas)

• Ambiente conforme IEC 61131-3 – mesmo que os principais softwares de programação de CLPs

• Bibliotecas com os blocos de função padrão

• Auto documentado (help)• Compatível com o Commander SK e

outros modelos da Emerson

Exemplo de Aplicação com LogicStickExemplo de Aplicação com LogicStick

Exemplo de Aplicação com LogicStick

Sensor 1 detecta o Sensor 1 detecta o produtoproduto

Sensor 2 detecta o Sensor 2 detecta o produtoproduto

Esteira pára Esteira pára na posição na posição

precisaprecisa

Esteira TransportadoraEsteira Transportadora

Vel

ocid

ade

Vel

ocid

ade

TempoTempo

IHM Opcional SM-Keypad Remote• Utilizada em montagem de painel

remoto

• IP65 – NEMA12/13

• Conectado a porta RJ45 Modbus RTU do Commander SK

• Tecla e função selecionável

• O teclado e o display do inversor continua funcional quando o keypad remoto é utilizado

• O cabo de conexão pode chegar a 30m

IHM Opcional SM-Keypad Plus

• Mesma IHM LCD usada no Unidrive SP - permite acesso total aos parâmetros, inclusive mostrando os nomes

• Utilizado em montagem de painel remoto• Conectado a porta RJ45 Modbus RTU do

Commander SK• O teclado e o display do inversor continua

funcional quando o keypad remoto é utilizado

• Utilizando um software de edição próprio, o texto pode ser personalizado

• A função de filtro permite customizar o acesso aos parâmetros de programação

CT Soft – Software de Configuração

CT Soft suporta o Commander SK e outros inversores da Emerson

• Projeto orientado• Biblioteca da Parâmetros• Funcionalidades do “Windows”

• Habilidade de abrir múltiplos painéis

• Diagramas• Lista de parâmetros • Monitoração• Medição

CT Soft – Guia Passo a Passo (Wizard)

CT Soft – Diagrama Geral

Commander SK - Ex. de Aplicação

Bombas


Ventiladores Industriais


Esteiras Transportadoras


Misturadores

Compressores


Commander SK - Ex. de AplicaçãoSerras

Máquinas de Lavar Industriais

Unidrive SP - Solução Completa

PotênciaDesempenhoConfiabilidade

Grande faixa de potência0,75kW a 1,9MW (1CV a 2.500CV)

Unidrive SP - Características

Diversos métodos de controle• Vetorial Malha Fechada – Precisão. Torque nominal mesmo com rotação zero! • Modo RFC (Rotor Flux Control) – Desempenho dinâmico superior e estabilidade, sem dispositivo de realimentação• Vetorial Malha Aberta – Bom desempenho com um mínimo de configuração• Controle V/F – Controle simples, ideal para aplicação multi-motores• Regenerativo – Redução de harmônicas e regeneração de energia• Servo – Precisão e controle dinâmico

Diversas tensões:• 200-240V• 380-480V• 500-575V• 600-690V

Unidrive SP - ModelosO Unidrive SP é dividido em três modelos diferentes, em função da aplicação e potência desejada

Panel Mounted Free Standing Modular

Unidrive SP - Panel MountedFáceis de instalar, podem ser utilizados em um grande número de aplicações

• Potências: 0.75kW a 132kW (1CV a 180CV)• IP20• Regeneração de energia com controle de F.P.

Unidrive SP - Free Standing“Engenheirados”, vem prontos para rodar e fornecidos dentro de um gabinete

• 90kW to 675kW (122CV a 915CV)• IP21• Compactos - Ótima relação tamanho/potência

Divididos em módulos que podem ser combinados. Oferecem o máximo de potência e flexibilidade.• 45kW a 1.9MW (60CV a 2500CV)• IP20

Os módulos podem ser interligados de diversas maneiras:• Barramento DC comum• Regeneração de energia• Paralelismo de inversores para altas potências

Compactos e de fácil manuseio

Unidrive SP - Modular

Uma grande variedade de opcionais pode ser utilizada de acordo com a aplicação

• Displays• SmartCards• I/Os adicionais• Realimentação• Comunicação• Filtros• Servo• E muito mais...

Unidrive SP - Opcionais

Unidrive SP - Unidrive SP - Ex. de Aplicação

Extrusoras

Bobinadeiras


Elevação de CargaUnidrive SP - Unidrive SP - Ex. de Aplicação

Corte de Metal


Como Dimensionar Um InversorOs inversores de frequência são dimensionados em função:

• Da tensão (inversor não é bivolt!)• Corrente (corrente nominal do motor)• Ciclo de trabalho (sobrecarga normal ou pesada)• Aplicação

Basicamente a exigência da aplicação é que determina o modelo do inversor: • Commander SK • ou Unidrive SP

Como Dimensionar - ExemploAplicação: Bomba d’águaAplicação: Bomba d’água

Motor: 3Motor: 3Ø / Ø / 3CV / 2P / 220V3CV / 2P / 220V

Corrente de placa Corrente de placa do motor: 8,4Ado motor: 8,4A

O regime é contínuoO regime é contínuoBaixa sobrecargaBaixa sobrecarga

COMMANDER COMMANDER SKSK

Bomba d’água é Bomba d’água é aplicação simplesaplicação simples

SKCD200220SKCD200220

No caso de aplicações mais complexas como:• Elevação de carga• Controle preciso de velocidade (motor c/encoder)• Controle de torque• Sincronismo• Automação complexa• Potência maior que 200CV

Deve-se utilizar o Unidrive SP, para isso consulte nossa engenharia para fazer o dimensionamento adequado

Como Dimensionar - Exemplo

Motores 3Ø para Uso com Inversor

Motores para Uso com Inversor

• Controle de velocidade/torque do motor• Partidas e/ou paradas controladas• Grande número de operações por hora• Operação acima da velocidade nominal do motor• Operações com reversão constantes• Partidas de cargas com alta inércia; etc...

Onde é usado:

Características gerais• Isolação reforçada • Motor com três cabos de ligação• Ventilação independente• Sobre dimensionamento da carcaça• Mancal isolado• Encoder


Motores para Uso com InversorIsolação Reforçada

ISOLAÇÃO NORMALISOLAÇÃO REFORÇADA

Impede a degradação precoce da isolação. Os equipamentos acionados por inversores sofrem ação de pulsos de tensão em freqüência elevada (dV/dt)

Cabos de Ligação


Os motores poderão ser fornecidos em uma só tensão 220, 380 ou 440 V uma vez que os inversores possuem apenas um nível de tensão de operação

Ventilação IndependenteMotores para Uso com Inversor

Destinada aos motores que irão operar em baixas rotações. Tem significado especial nas condições de torque nominal em velocidade zero.

Sobre dimensionamento da Carcaça


Esse recurso pode ser utilizado de modo a impedir a elevação de temperatura, dispensando a ventilação independente. Somente com análise de engenharia para avaliar com segurança.

Mancal IsoladoMotores para Uso com Inversor

Empregado de modo a impedir que correntes parasitas circulem entre rotor e estator. Estas correntes desgastam os rolamentos por eletro erosão. Geralmente aplicado em motores de carcaça igual ou superior a 280.

Destinado ao controle de rotações do motor. Trata-se de um dispositivo digital acoplado ao eixo do motor, ou da máquina.Utilizado em sistemas de malha fechada, onde se deseja precisão de operação do conjunto.

Para que o inversor seja utilizado com encoder, deve ser utilizado um módulo opcional para a leitura dos sinais do encoder.


Documentação TécnicaAlém do manual e do CD fornecidos com osinversores, outras informações podem seracessadas:

• Guias avançados• Vídeos• Notas de aplicação• Softwares• Muitas outras...

www.controltechniques.com

SuporteA Voges está identificando empresas em todas as regiões do Brasil para serem nossos integradores / parceiros no negócio.

Inicialmente todo o suporte será dado pela equipe interna da Voges Automação

Maximiliano [email protected] [email protected]

Fone: 54 3026.3540

Obrigado!

Documents

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