Elétrica

Como funciona o Inversor de Frequência na prática

Mardey Costa
Escrito por Mardey Costa em 15/12/2021
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Você sabe como funciona o Inversor de Frequência?

Nesse artigo, você vai descobrir o que é o inversor de frequência, para que ele serve, quais são os tipos e como ele funciona na prática.

Portanto, se você quer aprender mais sobre esse assunto, então continue lendo esse artigo. Nele você vai aprender sobre:

E se você gostou do que vem por aí, então não deixe de compartilhar este artigo com seus amigos nas redes sociais, para que eles possam aprender mais sobre o Inversor de Frequência.

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O que é Inversor de Frequência

O Inversor de Frequência é um equipamento eletrônico que é muito usado para variar a velocidade de um motor de indução trifásico.

Neste caso, este equipamento pode ser encontrado no mercado por outros nomes como drive de velocidade variável, drive ajustável da velocidade, e até drive de frequência ajustável.

Além disso, algumas pessoas podem fazer referência a ele também com o nome de drive CA (corrente alternada), microdrive ou simplesmente inversor.

Para que serve o Inversor de Frequência

O Inversor de Frequência serve para acionar um motor elétrico e ao mesmo tempo variar a frequência e a tensão que é fornecida ao motor.

Na prática, ele converte um sinal senoidal de amplitude fixa em um sinal modulado por largura de pulso (PWM).

E isso possibilita a variação da velocidade no motor que vamos entender melhor mais adiante.

Nas indústrias, este tipo de equipamento é muito utilizado e ainda proporciona um controle mais avançado nos motores.

Por isso, ele também é considerado uma das partidas mais utilizadas na indústria e apresenta muitos benefícios tanto ao motor como para a aplicação onde será usada.

Porque o Inversor de Frequência é importante

O Inversor de Frequência é muito importante na indústria porque ajuda na redução do consumo de energia, sem a necessidade de executar o motor na velocidade máxima.

Além disso, ele pode ajudar a aumentar a produção com um controle de processo mais adequado.

Isso será possível, determinando uma velocidade adequada de trabalho ao motor e evitando possíveis erros ou desgastes no equipamento.

E por último, você consegue aumentar também a vida útil do equipamento e reduzir a manutenção quando controlado por um inversor que garante a velocidade de aplicação ideal do motor.

Onde usar o inversor de frequência

O Inversor de Frequência é muito utilizado em motores de indução trifásicos que são muito usados na indústria.

Na indústria, este tipo de equipamento pode ser importante em aplicações que envolvam ventiladores, exaustores e bombas centrífugas.

E também em aplicações granuladores ou paletizadores, máquinas de corte e solda, secadores e fornos rotativos.

Outro destaque também é para utilização em bombas dosadoras de processos, agitadores e misturadores.

Além de filtros rotativos, bobinadores e desbobinadores e outros.

Inversor de Frequência e Soft Starter

Antes de dar continuidade a essa explicação sobre o Inversor de Frequência é importante responder a uma dúvida muito comum entre as pessoas.

Essa dúvida está relacionada à diferença entre o Inversor de Frequência e o Soft Starter.

Isso é necessário, porque muitas pessoas acabam ficando confusas sobre a utilidade do Soft Starter e Inversor de Frequência.

Então, confira abaixo qual é a diferença entre esses dois equipamentos.

Qual a diferença entre Inversor de Frequência e Soft Starter

Tanto o Soft Starter e o inversor de Frequência podem ser usados para auxiliar o motor elétrico durante a partida  e também durante a frenagem.

Na imagem abaixo é possível visualizar o Inversor de Frequência CFW500 do lado direto e o Soft Starter SSW07 do lado esquerdo.

Diferença entre o Inversor de Frequência e o Soft Starter

Na imagem acima é possível visualizar que ambos os equipamentos são da WEG que é uma das maiores fabricantes de equipamentos elétricos industriais.

Mas apesar de serem um pouco parecidos, eles possuem algumas diferenças que vamos entender agora.

Comparação entre Inversor de Frequência e Soft Starter

Para entender a diferença entre esses dois equipamentos nós fizemos uma breve comparação.

Na imagem abaixo é possível visualizar essa comparação, confira.

Tabela de comparação entre o Inversor de Frequência e o Soft Starter

Analisando a imagem acima, podemos entender que toda a estrutura interna de funcionamento de cada um deles também não são nada parecidos.

Mas há várias outras diferenças entre eles, confira.

Diferença entre Inversor de Frequência e Soft Starter

Isso acontece porque o Soft Starter é composto por tiristores ou SCR’s e o Inversor de Frequência é composto por IGBT’s.

Outro detalhe importante é que o Soft Starter tem como objetivo principal substituir os tipos de partidas como por exemplo a partida direta, estrela triângulo ou até a partida compensadora.

Nós já fizemos um artigo completo explicando como funciona o Soft Starter na prática que você precisa conferir.

Neste caso, o Inversor de Frequência também é usado para controlar a partida, mas também a aceleração, frenagem, velocidade do motor, e monitorar a corrente elétrica.

Observe que com o Inversor de Frequência é possível controlar a velocidade do motor, o que não é possível com o Soft Starter.

Além disso, através de um Soft Starter é possível controlar a partida de mais de um motor.

Mas diferente do Soft Starter, com o Inversor de Frequência isso será limitado ao controle de partida de apenas um motor.

Inversor de Frequência ou Soft Starter

Para simples aplicações de acionamento o Soft Starter será uma boa escolha.

Mas se houver outras necessidades além do acionamento, neste caso, deve se considerar o uso de um Inversor de Frequência.

Na prática, o Inversor de Frequência pode substituir sempre um Soft starter.

Mas um Soft Starter não pode substituir um Inversor de Frequência.

Como funciona o Inversor de Frequência na prática

No início desse artigo nós já explicamos que o Inversor de Frequência ajuda no acionamento do motor.

Mas a sua principal função serve para variar a rotação de um motor de indução trifásico.

Neste caso, esta variação ocorre devido a alterações da frequência que o Inversor de Frequência pode gerar nos seus contatos de saída.

E por consequência dessa variação de frequência na saída do Inversor, é possível alternar a velocidade que o motor irá trabalhar.

Frequência do Inversor

Quando falamos de motores elétricos de indução ou corrente alternada, temos a frequência que é medida em Hertz diretamente relacionada ao RPM.

E neste caso, o RPM são as rotações por minuto de um motor.

E no Brasil, as concessionárias de energia elétrica fornecem energia alternada com uma frequência de 60Hz.

Resumindo, podemos dizer que quanto maior a freqüência, mais rápido os RPMs ou maior a velocidade de rotação do motor. 

Mas nem toda aplicação necessita de um motor funcionando na velocidade cheia ou velocidade máxima que seria de 3600 RPM.

E por isso o Inversor de Frequência se torna muito importante na indústria.

Como o Inversor de Frequência controla a velocidade do motor

Na prática, a frequência da rede por onde o Inversor de Frequência será alimentado irá determinar a velocidade síncrona do campo elétrico que o motor irá trabalhar.

Isso significa que a frequência da rede por onde o Inversor será alimentado é o que chamamos de frequência de entrada do motor.

E o Inversor de Frequência deve atuar fazendo alterações nesta frequência na entrada do motor.

Agora observe que se essa frequência for muito maior, então a velocidade do motor tende a ser maior.

Mas se essa frequência  for menor, então a velocidade do motor tende a ser menor.

E é assim que podemos controlar facilmente a velocidade com a qual esse motor irá trabalhar. 

Quais os tipos de inversor de frequência

De maneira geral, podemos classificar os Inversores de Frequência em dois tipos abaixo, confira.

Inversor de Frequência Escalar

Esse tipo de Inversor de Frequência é baseado em equações de regime permanente.

Isso significa que a lógica de controle é a manutenção da relação V/F (Tensão/Frequência) constante.

Na prática, esse tipo de Inversor de Frequência possui um desempenho dinâmico e limitado, por isso é usado em aplicações mais simples.

Neste caso podemos dizer que essas aplicações envolvem operações de controle de partida e parada do motor.

E também para manutenção da velocidade em um valor constante.

Alguns exemplos de aplicações comuns seriam na utilização de bombas, ventiladores e máquinas simples.

De maneira geral, são usados em aplicações que necessitam apenas de partidas suaves e variação de velocidade.

Inversor de Frequência Vetorial

Esse tipo de Inversor de Frequência Vetorial possui um controle mais complexo que os escaladores que citamos acima.

Na prática, ele possui um desempenho dinâmico maior.

Além disso, ele também usa uma série de algoritmos que são adicionados no seu software.

E isso possibilita uma alteração na relação entre tensão e frequência para ajustar o torque.

Necessita da programação de todos os parâmetros do motor, como: resistências elétricas, indutâncias, correntes nominais do rotor e estator.

O Inversor de frequência Vetorial é usado basicamente em aplicações que exigem grande nível de precisão.

Alguns exemplos de aplicações são em elevadores, guinchos e máquinas operatrizes.

Ou seja, atividades que demandam variação de velocidade, controle de torque, operações em baixas rotações e alta velocidade de resposta.

De maneira resumida, podemos dizer que eles possuem uma estrutura bem parecida.

E também podemos dizer que o Inversor de Frequência Escalar seria dedicado a aplicações simples.

E o Inversor de Frequência Vetorial Sensorless seria para compensação de torque e melhor performance.

Como escolher o Inversor de Frequência

Na prática, existem vários tipos de fabricantes de Inversores de Frequência disponíveis no mercado.

Neste caso, podemos citar 4 grandes fabricantes abaixo que você precisa considerar ao adquirir este tipo de equipamento.

Todas as fabricantes acima já atuam há anos na indústria e são respeitadas no mercado pela qualidade e eficiência dos seus produtos.

Além disso, elas também trabalham com uma linha completa para todo tipo de necessidade na indústria.

Mas para facilitar o seu aprendizado vamos escolher uma das fabricantes acima, como por exemplo os Inversores de Frequência da WEG.

Em seguida, vamos escolher um tipo de Inversor da WEG muito usado na indústria e explicar na prática como ele funciona na prática e quais as suas vantagens, confira abaixo.

Porque escolher o Inversor de Frequência WEG

Se você ainda não conhece, saiba que a WEG é uma empresa multinacional brasileira com sede na cidade de Jaraguá do Sul, no estado de Santa Catarina.

Ela é considerada uma das maiores fabricantes de equipamentos elétricos do mundo.

Além disso, é importante destacar que ela possui uma linha completa de produtos e equipamentos nas áreas de comando e proteção.

Também em variação de velocidade, automação de processos industriais, geração e distribuição de energia e vários outros outros produtos.

Então vamos explicar na prática como funciona o Inversor de Frequência CFW500 da WEG, confira abaixo.

Tipo de Inversor de Frequência WEG CFW500

O Inversor de Frequência CFW500 da WEG é um tipo de equipamento muito usado na indústria para fazer o acionamento de velocidade variável de alta performance.

Na imagem abaixo é possível visualizar um modelo do Inversor de Frequência CFW500 da WEG, confira abaixo.

Inversor de Frequência CFW500 da WEG

Na prática, esse tipo de Inversor de Frequência auxilia no controle de velocidade e torque em motores de indução trifásicos. 

E como é possível visualizar na imagem acima, este tipo de inversor possui um design mais moderno e possui uma série de funções importantes, confira abaixo.

Inversor de Frequência com programação e operação simplificada

O Inversor de Frequência WEG CFW500 também possui uma programação e operação muito mais simplificada.

Além disso, a configuração e operação desse tipo de Inversor de Frequência é mias intuitiva.

Isso acontece porque ele possui a navegação por menus através de interface de operação (IHM) com display de LCD incorporada.

Na imagem abaixo é possível visualizar o Inversor de Frequência CFW500 da WEG com destaque na tela de visualização dos parâmetros de programação e operação, confira abaixo.

Funções básicas de um Inversor de Frequência CFW500

Na prática, é possível destacar alguns pontos importantes desse equipamento, como:

  • Visualização, ajuste e comando de todos os parâmetros
  • Indicação de até 3 parâmetros no display, selecionados pelo usuário
  • Start-up orientado e parâmetros agrupados

E na imagem acima é possível visualizar 7 pontos de marcação para identificar as funções de configuração no display

Na primeira marcação é possível visualizar a identificação do estado do CFW500.

Na segunda marcação é possível visualizar o mostrador secundário do display.

Na terceira marcação, é possível visualizar a unidade de medida (valor do mostrador principal).

Na quarta marcação, temos a indicação da barra para monitoração de variável.

Na quinta marcação, temos o mostrador principal.

Na sexta marcação, temos a indicação das teclas de função do CFW500.

E na última marcação, temos a indicação do menu para seleção dos grupos de parâmetros.

Confira agora, as principais funções desse tipo de Inversor de Frequência abaixo.

Principais funções do Inversor de Frequência WEG CFW500

Esse tipo de Inversor de Frequência CFW500 da WEG pode atuar em uma faixa de potência de 0,25 a 175 cv.

Além disso, ele também conta com o controle vetorial sensorless, vetorial com encoder ou escalar.

E também conta com o SoftPLC, onde é possível agregar funções de CLP (Controlador Lógico Programável).

Outro detalhe importante é que ele também conta com o Pump Genius, que traz funções dedicadas para bombeamento e módulos plug-in selecionáveis.

Isso é muito importante porque pode proporcionar uma solução mais flexível e otimizada para qualquer aplicação

E com o módulo de memória flash é possível fazer o download da programação existente de um CFW500 para outros, sem a necessidade de energizá-los.

Conexão do Inversor de Frequência CFW500

 Além disso, é importante destacar que o Inversor de Frequência CFW500 da WEG, pode ser interligado às principais redes de comunicação industriais rápidas.

Neste caso, estamos falando de redes do tipo Fieldbus, com protocolos mundialmente difundidos como CANopen, Profibus-DP, EtherNet/IP, Modbus-TCP, PROFINET IO e DeviceNet, conforme o módulo plug-in selecionado.

Além disso, qualquer módulo plug-in do CFW500 já vem com interface serial RS485 Modbus-RTU incorporada.

Principais características do Inversor de Frequência WEG CFW500

Na lista abaixo, nós separamos as principais características do Inversor de Frequência WEG CFW500 que você precisa saber, confira.

  • Corrente de saída de 1,0 a 211 A (0,25 a 175 cv);
  • Tensão de alimentação monofásica ou trifásica 200-240 V ou 380-480 V;
  • Controle escalar (V/F), Controle Vetorial (VVW), Vetorial Sensorless ou com Encoder, Controle de motores de Ímãs Permanentes (VVW PM);
  • Módulos plug-in selecionáveis;
  • Filosofia Plug & Play;
  • Interface de operação e programação (IHM) incorporada;
  • Porta RS485 incorporada (em qualquer módulo plug-in selecionado);
  • Pump Genius: funções dedicadas para o acionamento de bombas;
  • Funções de Segurança: STO e SS1 nível SIL 3 / PLe;
  • SoftPLC – funcionalidades de CLP incorporadas;
  • IGBT de frenagem (disponível a partir do tamanho B);
  • Proteção classe 3C2 ou 3C3 para aplicações em ambientes com agentes químicos corrosivos;
  • Grau de proteção IP20 (padrão), NEMA1 ou IP66 (opcional);
  • Ventilador com sistema de troca rápida;
  • Filtro RFI interno (opcional);
  • Porta de comunicação USB (acessório CFW500-CUSB);
  • Softwares de programação gratuitos WLP e WPS disponíveis em Softwares

Mas onde pode ser usado esse tipo de inversor de frequência, é o que vamos conferir agora.

Onde usar o Inversor de Frequência CFW500

O inversor de frequência CFW500 pode ser usado em diversos tipos de aplicações.

E na imagem abaixo é possível visualizar algumas das principais aplicações, confira abaixo.

Exemplo de aplicações onde o Inversor de Frequência é muito usado

Na imagem acima é possível visualizar que o Inversor de Frequência CFW500 pode ser usado em aplicações que envolvam extrusoras, esteiras transportadoras e até em mesas de rolos.

Além disso, segundo a fabricante, este tipo de equipamento pode ser importante em aplicações que envolvam ventiladores, exaustores e bombas centrífugas.

Também em aplicações granuladores ou paletizadores, máquinas de corte e solda

Secadores e fornos rotativos.

Outro destaque também é para utilização em bombas dosadoras de processos, agitadores e misturadores.

Além de filtros rotativos, bobinadores e desbobinadores.

Outro detalhe importante sobre esse tipo de equipamento está relacionado ao seus acessórios, confira abaixo.

Acessórios do Inversor de Frequência CFW500 da WEG

De maneira resumida, é importante destacar que a interface de operação (IHM) do CFW500 não é removível.

Na imagem abaixo é possível visualizar algumas soluções para painéis e consoles de máquinas e o acessório CFW500-HMIR.

Tipos de acessórios para Inversor de Frequência

Isso significa que para utilização da IHM remota, deve ser utilizado o acessório CFW500-HMIR da WEG.

Para saber mais sobre esse equipamento e os acessórios desta linha da WEG, acesse esse catálogo do Inversor de Frequência CFW500 com todas as informações técnicas ou conheça os outros modelos disponíveis.

Mas qual seria o preço de um Inversor de Frequência, é o que vamos conferir agora.

Qual o preço do Inversor de Frequência

Para descobrir o preço de um Inversor de Frequência é importante saber como escolher corretamente o tipo de Inversor de Frequência.

Tipos de Inversor de Frequência conforme a alimentação

Os Inversores de Frequência também podem ser encontrados conforme o tipo de alimentação.

E esse tipo de alimentação que ele recebe da entrada da rede é um sinal senoidal, que é um sinal de amplitude fixa fornecido pelas fases.

Além disso, essa alimentação que vem da rede possui uma frequência de 60Hz, que é a frequência disponibilizada pelas concessionárias de energia.

Então podemos citar os tipos de alimentação:

  • Inversor de frequência monofásico;
  • Inversor de frequência bifásico;
  • Inversor de frequência trifásico;

Neste caso, podemos dizer que o Inversor de Frequência pode ser alimentado com apenas uma fase e ainda sim ter uma saída trifásica.

Na prática, isso será possível porque a entrada dos IGBTs terá apenas corrente contínua.

E observe que independentemente da quantidade de fases, e também com o controle correto dos IGBTs, acionando cada um deles no tempo certo.

Ou seja, será possível criar as três ondas distintas a partir desse sinal contínuo.

E para escolher o Inversor de Frequência, é importante observar os seguintes detalhes abaixo.

  • Pergunta 1: Qual a marca/fabricante, 
  • Pergunta 2: Qual a linha do inversor disponível pela fabricante, 
  • Pergunta 3: Qual a potência do motor aplicável
  • Pergunta 4: Qual a tensão de trabalho do inversor
  • Pergunta 5: Qual número de fases da entrada

Como comprar o Inversor de Frequência

Vamos agora responder as 5 perguntas abaixo, confira;

Qual a marca ou fabricante

Para responder a primeira pergunta, foi escolhida a marca WEG, que discutimos ao longo deste artigo.

Qual a linha do inversor disponível pela fabricante

E em seguida foi escolhido o Inversor de Frequência da linha CFW500, o mesmo que também citamos ao longo deste artigo.

Qual a potência do motor aplicável

Para responder a terceira pergunta é importante destacar que existem vários tipos de Inversor de Frequência conforme a potência.

Como por exemplo Inversores de Frequência de 1cv, 2cv, 3cv, 5cv e outros disponíveis no mercado.

E para a nossa aplicação será necessária um Inversor de Frequência com pelo menos 3cv de potência.

Qual a tensão de trabalho do inversor

Respondendo a quarta pergunta, o nosso Inversor irá trabalhar em uma rede com tensão de 220V.

Qual número de fases da entrada

Para responder a última pergunta é importante observar que podem haver os seguintes Inversores abaixo.

Neste caso, os modelos monofásicos podem possuir a entrada de tensão monofásica e saída trifásica.

Ou dependendo do modelo podem ser modelos monofásicos/trifásicos com entrada de tensão monofásica ou trifásica e saída trifásica.

Ou modelos trifásicos com entrada de tensão trifásica e saída trifásica.

Neste caso, o modelo escolhido foi determinado que o Inversor terá um número de fases de entrada trifásica.

Mas então qual seria o preço desse tipo de Inversor de Frequência, confira abaixo.

Qual o preço do Inversor de Frequência WEG CFW500

O preço do Inversor de Frequência pode variar conforme o fabricante e a potência do equipamento necessário para determinada aplicação.

Por exemplo, em uma rápida busca no Mercado Livre é possível visualizar que o Inversor De Frequência CFW500 da WEG para um motor de 3cv Trifásico 220V.

Antes de conferir o preço desse equipamento, confira abaixo quais são as especificações técnicas.

  • Código: CFW500A09P6T2NB20
  • Marca: WEG
  • Garantia: 12 meses
  • Tensão nominal de entrada: 200-240 V
  • Número de Fases de entrada: Trifásico
  • Corrente nominal (HD) de saída: 9.6 A
  • Potência máxima: 3CV / 2,2kW
  • Métodos de Controle: V/F, VVW, Sensorless e Encoder
  • Rendimento típico na condição nominal: >= 97%
  • Conformal Coating: 3C2
  • SoftPLC: Sim, incorporado
  • Temperatura: -10 °C a 45 °C
  • Porta USB: Somente com plug-in
  • E/S padrão: 4 x DI; 1 relé NA/NF e 1 transistor x DO; 1 x AI; 1 x AO.
  • Display: LCD Numérico

Com essas configurações específicas acima, ele pode ser encontrado por cerca de  R$ 1700,00 em lojas físicas ou marketplaces na internet.