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Desde o advento dos motores automáticos de indução, a operação do inversor existe na forma de alternadores.Antes do advento dos transistores de alta velocidade, esta era uma das principais maneiras de mudar a velocidade de um motor, mas porque a velocidade do gerador reduzia a frequência de saída em vez da tensão, a mudança de frequência era limitada.

Então vamos dar uma olhada nos componentes do inversor e ver como eles realmente trabalham juntos para mudar a frequência e velocidade do motor.

01 Componente do inversor - rectificador

Como é difícil mudar a frequência da onda senoidal AC no modo AC, o primeiro trabalho do inversor é converter a forma de onda em CC. Para fazê-lo parecer AC, operar DC é relativamente fácil.O primeiro componente de todos os conversores de frequência é um dispositivo chamado retificador ou conversor, tal como se mostra a seguir:

Um circuito retificador converte corrente alternada em corrente contínua e funciona da mesma forma que um carregador de bateria ou soldador de arco.Ele usa uma ponte de diodo para limitar a onda sinusoidal AC para se mover em apenas uma direçãoO resultado é que a forma de onda AC totalmente retificada é interpretada pelo circuito DC como uma forma de onda DC local.Um inversor trifásico leva três fases de entrada de CA separadas e as converte em uma única saída de CC.

A maioria dos inversores trifásicos também pode aceitar uma fonte de alimentação monofásica (230V ou 460V), mas como existem apenas dois ramos de entrada,a potência do inversor (HP) deve ser diminuída porque a corrente CC gerada é reduzida proporcionalmentePor outro lado, um verdadeiro inversor monofásico (o inversor monofásico que controla um motor monofásico) utiliza uma entrada monofásica e produz uma saída de CC proporcional à entrada.

Quando se trata de operação de velocidade variável, os motores trifásicos são mais comumente usados do que os componentes contadores monofásicos por duas razões.por outro lado, geralmente requerem alguma intervenção externa para começar a girar.

02 Componentes de inversores - autocarro CC

O segundo componente do autocarro de CC (mostrado pelo autocarro de CC na figura) não é visível em todos os conversores porque não afeta diretamente a operação de conversão de frequência.É sempre presente em unidades de propósito geral de alta qualidadeO ônibus de CC usa capacitores e indutores para filtrar a tensão de "ondulação" AC na DC convertida e depois na seção do inversor.Ele também inclui um filtro que bloqueia a distorção harmônica e pode ser alimentado de volta para a fonte de alimentação do inversorOs inversores mais antigos e filtros de linha separados são necessários para completar este processo.

03 Componentes de inversores - Inversores

À direita da ilustração estão as "intestinas" do inversor (mostradas no inversor).O inversor usa três conjuntos de transistores de comutação de alta velocidade (mostrados no IGBT) para criar um "pulso" de CC que simula as três fases da onda senoidal CAEstes pulsos determinam não só a tensão da onda, mas também a sua frequência.Os inversores modernos usam uma técnica chamada "modulação de largura de pulso" (PWM) para regular a voltagem e a frequência.

Depois falamos do IGBT, que significa "transistor bipolar de porta isolada", que é o componente de comutação (ou pulso) do inversor.Os transistores (em vez de tubos de vácuo) servem duas funções no nosso mundo eletrônicoPode agir como um amplificador como um amplificador e aumentar o sinal, ou pode agir como um interruptor simplesmente ligando e desligando o sinal.O IGBT é uma versão moderna que oferece velocidades de comutação mais altas (3000-16000 Hz) e geração de calor reduzida. Uma maior velocidade de comutação pode melhorar a precisão da simulação de ondas de CA e reduzir o ruído do motor.Então o conversor de frequência tem uma pegada menor.

04 Forma de onda PWM do inversor

A figura abaixo mostra a forma de onda produzida por um inversor com um conversor PWM em comparação com uma onda senoidal AC real.A saída do inversor consiste em uma série de pulsos retangulares com uma altura fixa e largura ajustávelNeste caso específico, existem três conjuntos de pulsos - um conjunto amplo no meio e um conjunto estreito no início e no final das partes positivas e negativas do ciclo AC.

A soma das áreas dos pulsos é igual à tensão efetiva da onda AC real.Se você fosse cortar os pulsos acima (ou abaixo) a forma de onda AC real e preencher o espaço em branco abaixo da curva com elesÉ desta forma que o inversor pode controlar a tensão do motor.

A soma das larguras de pulso e as larguras em branco entre eles determina a frequência da forma de onda vista pelo motor (daí a modulação de largura de pulso).não há lacunas), a frequência ainda será correta, mas a tensão será muito maior do que uma verdadeira onda sinusoidal AC. Dependendo da tensão e frequência desejadas,O conversor de frequência irá alterar a altura e largura do pulso e a largura do espaço em branco entre eles.

Algumas pessoas podem se perguntar como esta "falsa" CA (na verdade DC) funciona um motor de indução CA.Você precisa de uma corrente alternada para "sentir" a corrente no rotor de um motor e seu correspondente campo magnéticoEntão, AC causará naturalmente indução, porque está constantemente mudando de direção, por outro lado, DC não vai agir normalmente uma vez que o circuito é ativado.

No entanto, se o DC estiver ligado e desligado, o DC pode induzir corrente.O propósito destes pontos é "pulsar" da bateria para a bobina (transformador)Isto induz uma carga elétrica na bobina, que então aumenta a tensão a um nível que permite que a veia acenda.Os pulsos de corrente contínua largos vistos na figura acima são realmente compostos de centenas de pulsos individuais, e este movimento de ligação e desligação da saída do inversor permite que isso ocorra através da indução de CC.

05 Tensão efetiva

Um fator que torna a corrente alternada complicada é que ela muda constantemente a tensão, de zero para alguma tensão positiva máxima, depois de volta a zero, depois para alguma tensão negativa máxima,e depois de volta ao zero novamente. Como determinar a tensão real aplicada ao circuito? A ilustração abaixo é uma onda senoidal de 60Hz, 120V. Observe, no entanto, que sua tensão máxima é de 170V. Se sua tensão real for de 170V, a tensão máxima é de 170V.Como podemos chamá-lo de onda de 120 V?

Em um ciclo, ele começa a 0V, sobe para 170V, e depois cai para 0 novamente.A área do retângulo verde original com o limite superior em 120V é igual à soma das áreas das partes positivas e negativas da curvaEntão 120V é a média?

Bem, se você fosse a média de todos os valores de tensão em cada ponto ao longo do ciclo, o resultado seria cerca de 108V, por isso não pode ser a resposta.Tem a ver com o que chamamos de "voltagem efetiva". "

Se você fosse medir o calor gerado pela corrente contínua que flui através do resistor, você descobriria que é maior do que o calor gerado pela corrente AC equivalente.Isto deve-se ao facto de o CA não manter um valor constante durante todo o cicloSe for realizado em laboratório, sob condições controladas, é encontrado que uma corrente DC em particular produz um aumento de 100 graus de calor, seu equivalente AC produzirá um 70.7 graus de aumento ou 70Então o valor efetivo de AC é 70,7% de DC.Também pode ser visto que o valor efetivo da tensão AC é igual à raiz quadrada da soma das tensões quadradas da primeira metade da curva.

Se a tensão de pico for igual a 1 e se forem medidas as tensões individuais de 0° a 180°, a tensão efetiva será a tensão de pico de 0-707,0.707 vezes a tensão máxima de 170 na figura é igual a 120VEsta tensão efetiva também é conhecida como a tensão média quadrada ou tensão RMS. Portanto, a tensão de pico é sempre 1,414 da tensão efetiva.A corrente AC de 230V tem uma tensão máxima de 325V enquanto a 460 tem uma tensão máxima de 650V.

Além das alterações de frequência, mesmo que a tensão seja independente da velocidade de funcionamento do motor CA, o inversor também deve alterar a tensão.

O diagrama mostra duas ondas sinusoidais AC de 460 V. O vermelho é uma curva de 60 Hz, o azul é 50 Hz. Ambos têm uma tensão máxima de 650 V, no entanto, 50 Hz é muito mais ampla.Você pode ver facilmente que a área dentro da primeira metade da curva de 50Hz (0-10ms) é maior do que a primeira metade da curva de 60hz (0-8Além disso, uma vez que a área sob a curva é proporcional à tensão efetiva, a tensão efetiva é maior.O aumento da tensão efetiva torna-se mais dramático.

Se permitirmos que os motores de 460 V funcionem a estas voltagens mais elevadas, a sua vida útil pode ser muito reduzida.O inversor deve alterar constantemente a tensão de "pico" em relação à frequência para manter uma tensão efetiva constante.Quanto menor a frequência de funcionamento, menor a tensão de pico e vice-versa.

Agora deve ter uma boa compreensão de como funciona o inversor e como controlar a velocidade do motor.A maioria das unidades permite ao usuário ajustar manualmente a velocidade do motor com um interruptor de várias posições ou teclado, ou automatizar o processo utilizando sensores (pressão, caudal, temperatura, nível, etc.).