Inversor de frequência: para que serve e como funciona?

Introdução

O inversor de frequência como esse dispositivo funciona em conjunto com o motor trifásico para otimizar processos industriais e proporcionar eficiência energética. É um dispositivo eletrônico revolucionário que desempenha um papel crucial na indústria moderna e com certeza você já ouviu falar sobre ele.

Mas você realmente sabe o que é um inversor de frequência? Então venha com a gente para entender como esse dispositivo funciona em conjunto com o motor trifásico para otimizar processos industriais e proporcionar eficiência energética.

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O que é um inversor de frequência?

Os inversores de frequência são dispositivos eletrônicos cuja função é proporcionar um controle mais avançado nos motores, ou seja, controlar com precisão a velocidade e aceleração dos motores elétricos.

Também conhecido como inversor de frequência variável (VFD), conversor de frequência ou drive de velocidade variável, esse dispositivo é capaz de acionar um motor elétrico e promover a variação da frequência e da tensão fornecida a esse motor, controlando, assim, sua velocidade e a potência consumida.

É uma das partidas mais utilizadas na indústria e apresenta inúmeros benefícios tanto ao motor como para a aplicação.

Qual a função do inversor de frequência?

Mas afinal, para que serve um inversor de frequência? A principal função do inversor de frequência é variar a frequência da corrente elétrica que alimenta o motor elétrico, resultando em uma mudança na velocidade de rotação do motor. Dessa forma, utilizando um inversor de frequência é possível controlar a velocidade do motor, a configuração de suas rampas de aceleração e até mesmo oferecer mais segurança para o seu motor.

O inversor de frequência tem um amplo leque de aplicações, sendo empregado em diversos setores da indústria. Sua utilização permite uma série de vantagens, tais como:

• Mais flexibilidade de velocidade com segurança e precisão.
• Controle da velocidade do motor sem grandes perdas de torque.
• Aceleração suave através de programação.
• Frenagem direta no motor sem a necessidade de freios mecânicos.
• Substituição de variadores mecânicos e eletromagnéticos.
• Automatização, segurança e flexibilidade em processos industriais.
• Instalação simples e redução de choques mecânicos na partida do motor.
• Economia de energia elétrica e maior durabilidade de engrenagens, polias e outros componentes mecânicos.

Como funciona um inversor de frequência?

O inversor de frequência converte um sinal de tensão elétrica senoidal em um sinal de onda quadrada, por uma modulação chamada PWM – Pulse Width Modulation (Modulação por Largura de Pulso). A variação da frequência na entrada do motor permite o controle preciso da velocidade, permitindo ajustes desde baixas rotações até altas velocidades, conforme as necessidades operacionais.

Conforme observamos na imagem acima, o circuito interno do inversor de frequência pode ser divido nem duas partes principais, a parte de controle e parte de potência, e em relação aos seus componentes internos, são basicamente:

• Ponte retificadora: a ponte retificadora é composta por uma associação de diodos que possuem a função de transformar o sinal senoidal da rede elétrica em um sinal retificado, cortando o semiciclo negativo e permitindo apenas o ciclo positivo do sinal.
• Filtro CC: este filtro é composto pela associação de indutores e capacitores a fim de transformar esse sinal em um mais próximo de um sinal DC ou sinal contínuo, elevando assim a tensão de pico.
• Ponte inversora: esta etapa é composta pela associação de transistores do tipo IGBT onde eles recebem este sinal quase DC, e convertem para um sinal modulado pela largura de pulso (PWM). Dada a largura que esses pulsos apresentam, ocorre uma variação na tensão/corrente e assim replicando na variação da velocidade do motor.

Se quiser mias detalhes sobre o funcionamento dos inversores, assista ao vídeo abaixo dos nossos parceiros do Mundo da Elétrica.

Quais são os tipos de inversores no mercado?

Existem diversos tipos de inversores de frequência disponíveis no mercado, cada um projetado para atender necessidades específicas em diferentes aplicações.

Os dois principais tipos de inversores de frequência são:

• Inversor de frequência escalar: é uma opção mais simples e econômica, adequada para aplicações que requerem controle básico de velocidade. Ele mantém a relação entre tensão e frequência constante, garantindo um controle eficiente em tarefas menos complexas.
• Inversor de frequência vetorial: oferece um controle mais avançado e preciso do motor elétrico. Utilizando algoritmos sofisticados, ele pode ajustar a relação entre tensão e frequência para otimizar o torque e a velocidade em várias condições de carga. Isso o torna ideal para aplicações que demandam maior precisão e resposta dinâmica, como elevadores, guinchos e máquinas operatrizes.

Aplicações do inversor de frequência

As aplicações de inversores são diversas, especialmente para motores nas indústrias. Oferecem controle preciso de velocidade e torque, otimizando processos e economizando energia.

Desde simples ventiladores e bombas que ajustam sua produção para suportar a demanda até máquinas complexas operando em velocidades específicas para manuseio de materiais, os inversores garantem uma operação eficiente. Eles ainda fornecem partidas e paradas suaves, reduzindo o desgaste dos motores.

Afinal, por que devo utilizar um inversor?

Com o inversor de frequência, é possível obter um controle preciso e eletrônico da velocidade do motor elétrico trifásico, essa capacidade de controle resulta em maior eficiência energética, economia de custos e redução do consumo de energia.

Além disso, o uso do inversor prolonga a vida útil do equipamento, minimizando a necessidade de manutenção e substituição de componentes mecânicos ao longo do tempo. Assim, podemos resumir suas vantagens e desvantagens nas seguintes:

• Vantagens: instalação simples, parametrização fácil, economia de energia, redução do pico de corrente nas partidas, precisão nos processos, partida e parada suave do motor, regulador de pressão e vazão, comunicação avançada, identificação de falhas e menor frequência de manutenção.
• Desvantagens: custo inicial relativamente alto, necessidade de técnicos especializados para manutenção de componentes sofisticados e limitação em sistemas de bombeamento com partículas em suspensão.

Lembre-se: ao escolher o tipo de inversor adequado para uma aplicação específica, é essencial considerar os requisitos de controle de velocidade, a complexidade do processo e a eficiência energética desejada.

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