O que é um Inverter Drive?

Um conversor de frequência, também conhecido como conversor AV ou conversor de frequência variável (VFD), é um tipo de controlador de motor que é utilizado para controlar a velocidade e o binário de um motor elétrico. Geralmente, situa-se entre a alimentação eléctrica e o motor. [1]

Um conversor de frequência é constituído por vários componentes-chave que funcionam em conjunto. Estes componentes incluem semicondutores de potência, uma unidade de controlo, um retificador, um barramento de corrente contínua e um inversor de saída.

Os semicondutores de potência desempenham um papel crucial na conversão da energia CA de entrada em energia CC, que é depois armazenada no barramento CC. A unidade de controlo gere o funcionamento do conversor de frequência e monitoriza vários parâmetros, como a velocidade, a corrente e a tensão. Também ajusta a frequência e a tensão de saída para atingir a velocidade e o binário desejados do motor.

O retificador é responsável pela conversão da energia CA de entrada em energia CC, que é depois armazenada no barramento CC. Esta energia armazenada é utilizada para alimentar o inversor de saída, que converte a energia CC novamente em energia CA na frequência e tensão desejadas para controlar a velocidade do motor.

Para além destes componentes principais, um conversor de frequência pode também incluir caraterísticas adicionais, como resistências de travagem, filtros e interfaces de comunicação para ligação a dispositivos externos.

Os inversores de frequência são utilizados numa grande variedade de aplicações em diferentes indústrias. A utilização de um variador de velocidade para ajustar a velocidade e a aceleração de um motor aumenta a gama das suas aplicações em comparação com um motor que funciona a uma velocidade constante. [2] Encontram-se normalmente no sector da indústria transformadora, onde são utilizados em sistemas de transporte, bombas, ventiladores e compressores para controlar a velocidade e o binário dos motores eléctricos. Na indústria automóvel, os variadores de velocidade são utilizados em linhas de montagem e sistemas robóticos para proporcionar um controlo preciso da velocidade e da posição do motor. São também utilizados em sistemas AVAC para regular a velocidade dos ventiladores e chillers, melhorando a eficiência energética e reduzindo os custos de funcionamento.

No sector das energias renováveis, os inversores desempenham um papel fundamental na conversão de eletricidade de corrente contínua (CC) de painéis solares ou turbinas eólicas em corrente alternada (CA) para utilização em casas e empresas. Também são utilizados em sistemas de ligação à rede e fora da rede para gerir o fluxo de eletricidade e garantir um fornecimento de energia estável.

Além disso, os inversores são utilizados nas indústrias marítima e aeroespacial para controlar os sistemas de propulsão de navios e aeronaves, bem como em aplicações de tração, como comboios e eléctricos. Nos sectores comercial e residencial, são utilizados em elevadores, escadas rolantes e abridores de portas de garagem para proporcionar um controlo de movimento suave e fiável.

A principal diferença entre uma transmissão direta e uma transmissão por inversor reside na forma como controlam a velocidade de um motor elétrico.

Um sistema de transmissão direta é uma configuração simples em que o motor é ligado diretamente à carga sem qualquer transmissão intermédia. Isto significa que a velocidade do motor é diretamente proporcional à velocidade da carga. Num sistema de transmissão direta, o motor funciona a uma velocidade constante e a carga é ajustada para corresponder a essa velocidade. Os sistemas de transmissão direta são frequentemente utilizados em aplicações em que não é necessário um controlo preciso da velocidade, tais como ventoinhas e bombas.

Em termos de desempenho, um inversor de frequência oferece uma série de vantagens em relação a um sistema de acionamento direto. Por um lado, permite uma melhor eficiência energética, ajustando a velocidade do motor para corresponder aos requisitos de carga, em vez de funcionar a uma velocidade constante, independentemente da carga. Isto pode resultar em poupanças de energia significativas, especialmente em aplicações em que a carga varia ao longo do tempo.

Além disso, um conversor de frequência permite um controlo de velocidade mais suave e preciso, tornando-o adequado para aplicações que exigem elevados níveis de precisão, como máquinas CNC e sistemas de transporte. A capacidade de aumentar ou diminuir gradualmente a velocidade do motor também reduz o desgaste do motor e de outros componentes mecânicos, prolongando a sua vida útil.

Os accionamentos por inversor tornaram-se cada vez mais populares em várias indústrias devido às inúmeras vantagens que oferecem. Estas incluem:

1. Poupança de energia - Os variadores de velocidade podem ajudar a poupar energia, controlando a velocidade do motor de acordo com os requisitos de carga, o que resulta num menor consumo de energia
2. Redução do stress mecânico - Ao controlar a velocidade e o binário, os variadores de velocidade podem ajudar a reduzir o stress mecânico no equipamento, resultando numa vida útil mais longa e em custos de manutenção mais baixos
3. Controlo melhorado - Os conversores de frequência oferecem um controlo preciso da velocidade e do binário do motor, permitindo um melhor controlo do processo e uma melhor qualidade do produto
4. Arranque e paragem suaves - Os conversores de frequência permitem um arranque e paragem suaves do motor, reduzindo o desgaste do equipamento e minimizando os picos de corrente
5. Flexibilidade - Os conversores de frequência podem ser ajustados para se adaptarem a diferentes condições de carga, proporcionando flexibilidade em várias aplicações e processos
6. Poupança de espaço - Os conversores de frequência são compactos e requerem menos espaço em comparação com os dispositivos tradicionais de controlo do motor, o que os torna adequados para instalações com espaço limitado

1. Sistemas de acionamento por inversor. (n.d.). O que é um Inversor? Obtido em 30 de julho de 2024, de: https://www.inverterdrivesystems.com/abb-products/abb-drives/what-is-an-inverter
2. OMRON Industrial Automation. (s.d.). Inversores. Obtido em 30 de julho de 2024, de: https://www.ia.omron.com/support/guide/9/introduction.html#:~:text=An%20inverter%20controls%20the%20frequency,applications%20for%20the%20motor%20limited.