teoria sobre conversores de frequência danfoss
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TREINAMENTO DANFOSS - TEORIA SOBRE CONVERSORES
| Confidential/Property of Danfoss Drives A/S | Friday, 18 April 2014 | 2
Conversor de Frequência
Circuito Básico do Conversor de Frequência
60Hz
Fixo
0 a 1000Hz
Variável
1968 – Static Frequency Converter
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Conversor de Frequência
Circuito Básico do Conversor de Frequência
0 a 1000Hz
Variável
VdcDrive alimentado diretamente em Corrente Contínua
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Conversor de Frequência
Nomes comumente encontrados que designam os Conversores
-> AFD: Adjustable Frequency Drive
-> VFD: Variable Frequency Drive
-> ASD: Adjustable Speed Drive
->VSD: Variable Speed Drive
DRIVE
1968 – Static Frequency Converter
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Conversor de Frequência
Teoria e Partes de um AFD
Quatro Partes Compõem um AFD:
• Retificador;
• Circuito Intermediário;
• Inversor;
• Controle & Regulação;
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Conversor de Frequência
O Retificador
Retificador não Controlado
Modo de Operação do Diodo
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Conversor de Frequência
O Retificador
Retificador não Controlado
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Conversor de Frequência
O Retificador
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Conversor de Frequência
O Retificador
Modo de Operação do Tiristor
Retificador Controlado
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Conversor de Frequência
O Retificador
Retificador Trifásico Controlado
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Conversor de Frequência
Princípio de Partida Suave (Soft Starter)
TensãoInicial
Tempo de Rampa
Voltagem
Voltagem
Tempo
Tempo
Controle do Ângulo da Fase
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Conversor de Frequência
Partida Estrela-Triângulo Versus Soft Starter
M
M Y
I Y
I
M L
I Start 6 x In
I n
Estrêla-
Triângulo
Torque/Corrente
M L
I s-s
M s-s
I n
I Start 4 x In
Soft-start
Torque/Current
Velocidade
Velocidade
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Conversor de Frequência
Circuito do Soft Charger
Soft Charge Carga suave do
banco de capacitores
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Conversor de Frequência
Circuito Intermediário – DC Link
C = √3 Vp
2.π.f.R.Vondulação’
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Conversor de Frequência
Harmônicas e Redução
Nos Conversores Danfoss não existem harmônicas múltiplas de 2 e 3
Redução das Correntes Harmônicas Pela Adição das Bobinas DC
Norma IEEE-519 (THVD= Distorção Harmônica Total de Tensão)
“Choke=Bobina=Reator=Indutor”
F= Frequência Fundamental 60Hz
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Conversor de Frequência
O que são Harmônicas?
Harmônica é a componente de uma onda periódicacuja frequência é um múltiplo inteiro dafrequência fundamental (no caso da energiaelétrica no Brasil, de 60 Hz).
Nesta figura, vemos duas curvas: uma ondasenoidal normal, representando uma corrente deenergia "limpa", e outra onda menor,representando uma harmônica.Esta segunda onda menor representa a harmônicade quinta ordem, o que significa que suafrequência é de 5 x 60 Hz, ou 300 Hz.
Somatória das duas curvas; ilustrando bem adistorção harmônica na curva de tensão.
f =1
T
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Conversor de Frequência
Circuito Inversor
Alarme 30 Fase U ausente
Alarme 31 Fase V ausente
Alarme 32 Fase W ausente
Alarme 16 curto-circuito entre os enrolamentos do motor ou entre os terminais u,v,w.
Alarme 14: fuga ao terra ou curto-circuito entre as fases do motor e o terra ou fuga para a massa.
Alarme 12: Excesso de corrente no motor
Alarme 13: Excesso de corrente no conversor
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Conversor de Frequência
PWM – Pulse Width Modulation
2 até 16kHz Par. 14-01
• Modulação por Lagura de Pulso
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14-00 Padrão de ChaveamentoOpções: [0] 60 AVM – Tem um menor chaveamento da frequência daportadora (Permanece ligado em 60° no topo positivo e negativo da curvasenoidal) o que indica que ele opera mais frio que o padrão SFAVM. Faixa dafrequência da portadora: 2.0kHz até 16.0kHz ajustada no P 14-01
[1] SFAVM – Padrão de chaveamento da frequência daportadora usado para frequências muito baixas, menor que 180rpm. Faixa dafrequência da portadora: 2.0kHz até 10.0kHz ajustada no P 14-01
Conversor de Frequência
PWM – Pulse Width Modulation
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Conversor de Frequência
PWM – Pulse Width Modulation
23 = 8 combinações
Somente 6 produzem torque
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Conversor de Frequência
PWM – Pulse Width Modulation
A ONDA TRIANGULAR é conhecida como PORTADORA da
modulação, e é a base para o chaveamento dos IGBT’s e variar a
sua freqüência altera o “Ruído Acústico” do
motor
Par. 14-01
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Conversor de Frequência
Operação do Conversor de Frequência
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Conversor de Frequência
Controle e Regulação
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Conversor de Frequência
Controle e Regulação
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VVC+ = Voltage Vector Control
Conversor de Frequência
Controle e Regulação
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Conversor de Frequência
Controle e Regulação – Princípios de Controle VVC+
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Conversor de Frequência
Controle e Regulação – Princípios de Controle VVC+
Cálculo das Componentes da Corrente para Regulação Orientada ao Campo
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Conversor de Frequência
Relação U/F
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Conversor de Frequência
Controle e Regulação – Torque Constante
Exemplo de Utilização: Esteira/Correia Transportadora
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Conversor de Frequência
Controle e Regulação – Torque Constante
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Conversor de Frequência
Controle e Regulação – Torque Variável
Exemplo de Utilização: Bombas Centrifugas e Ventiladores
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Conversor de Frequência
Controle e Regulação – Torque Quadrático Variável
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Conversor de Frequência
Controle e Regulação – Freio Dinâmico ou Reostático
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Conversor de Frequência
Controle e Regulação – Freio Dinâmico ou Reostático
O Freio é necessário?
• Três opções:
– Standard - no brake ST
– Standard with Brake SB
– Extended with Brake EB
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Conversor de Frequência
Controle e Regulação – Extend com Freio
• Loadsharing = compartilhar a carga
• Conexão do DC bus entre os VLT’s
• Resistores de freio podem dividir a carga
• Entrada de 24Vcc para alimentar o controle
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Conversor de Frequência
Controle e Regulação – Filtro RFI (Interferência de Radio Frequência)
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Conversor de Frequência
Controle e Regulação – Filtro LC
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Conversor de Frequência
Controle e Regulação – Filtro LC
Resposta da Tensão e da
Corrente sem Filtro, e com a
inclusão do Filtro LC
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Opcional de Potência – Filtro SINE-WAVE
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Filtro SINE-WAVE (Modo Diferencial)
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Opcional de Potência – Filtro dV/dt
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Opcional de Potência – Filtro dV/dt
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Filtros dv/dt (Modo Diferencial)
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Conversor de Frequência
Controle e Regulação – Redes TN, TT e IT
TN
TT
IT
Par 14-50
Conversores de Frequência e as Medições de Rádio Interferência
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Conversor de Frequência
Controle e Regulação – Referências de Velocidades
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Estator
Rotor
Conversor de Frequência
Motor Elétrico
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Motor Elétrico - Relação Torque x Velocidade
Conversor de Frequência
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Motor Elétrico - Torque Acima da Velocidade Síncrona
Velocidade (RPM)
1800 rpm 2400 rpm 3000 rpm 36000 rpm
Velo
cid
ad
e s
íncro
na
Conversor de Frequência
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Esquema Básico de Potência dos Soft Starters
Soft Starter
L1 T1
L2 T2
L3 T3
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Esquema Elétrico de uma Soft Starters
Soft Starter
L1
L2
L3
Módulo de
Identidade
Placa de Controle
Módulo
Snubber/
Sobretensão
CTs •SCRs
PT
Ventilador
Sete Componentes Principais
• Placa de Controle
• SCRs
• Módulo de Identidade
• Módulo Snubber/Sobretensão
• Ventilador(es)
• Transformador de Potência
• Transformador de Corrente
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L1
L2
L3
T1
T2
T3
Módulo de
Identidade
•Módulo de Controle Principal
Módulo
Snubber/
Sobretensão
CTs SCRs
PT
Fan
Esquema Elétrico de uma Soft Starters
Soft Starter
Áreas mais expostas a danos:
• SCRs
• Módulo de Controle Principal
• Transformadores de Potência
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Conversor de Frequência
Princípio de Partida Suave (Soft Starter)
TensãoInicial
Tempo de Rampa
Voltagem
Voltagem
Tempo
Tempo
Controle do Ângulo da Fase
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