Visita Encydia-Wikilingue.com

Variador de velocidade

variador de velocidade - Wikilingue - Encydia

O Variador de Velocidade (VSD, por suas siglas em inglês Variável Speed Drive) é em um sentido amplo um dispositivo ou conjunto de dispositivos mecânicos, hidráulicos, eléctricos ou electrónicos empregados para controlar a velocidade giratória de maquinaria, especialmente de motores. Também é conhecido como Accionamento de Velocidade Variável (ASD, também por suas siglas em inglês Adjustable-Speed Drive). Do mesmo modo, em ocasiões é denominado mediante o anglicismo Drive, costume que se considera inadequada.


A maquinaria industrial geralmente é accionada através de motores eléctricos, a velocidades constantes ou variáveis, mas com valores precisos. Não obstante, os motores eléctricos geralmente operam a velocidade constante ou cuasi-constante, e com valores que dependem da alimentação e das características próprias do motor, os quais não se podem modificar facilmente. Para conseguir regular a velocidade dos motores, emprega-se um controlador especial que recebe o nome de variador de velocidade. Os variadores de velocidade empregam-se em uma ampla faixa de aplicações industriais, como em ventiladores e equipa de ar acondicionado, equipa de bombeo, bandas e transportadores industriais, elevadores, llenadoras, tornos e fresadoras, etc.

Um variador de velocidade pode consistir na combinação de um motor eléctrico e o controlador que se emprega para regular a velocidade do mesmo. A combinação de um motor de velocidade constante e de um dispositivo mecânico que permita mudar a velocidade de forma contínua (sem ser um motor passo a passo) também pode ser designado como variador de velocidade.


Conteúdo

Motivos para empregar variadores de velocidade.

O controle de processos e a poupança da energia são as duas das principais razões para o emprego de variadores de velocidade. Historicamente, os variadores de velocidade foram desenvolvidos originalmente para o controle de processos, mas a poupança energética tem surgido como um objectivo tão importante como o primeiro.

Aplicações dos variadores em bombas e ventiladores.

Velocidade como uma forma de controlar um processo

Entre as diversas vantagens no controle do processo proporcionadas pelo emprego de variadores de velocidade destacam:

• Operações mais suaves.

• Controle da aceleração.

• Diferentes velocidades de operação para a cada fase do processo.

• Compensação de variáveis em processos variáveis.

• Permitir operações lentas para fins de ajuste ou prova.

• Ajuste da taxa de produção.

• Permitir o posicionamento de alta precisão.

• Controle do Par motor (torque).

Fomentar a poupança de energia mediante o uso de variadores de velocidade

Uma equipa accionada mediante um variador de velocidade emprega geralmente menor energia que se dito equipa fosse activado a uma velocidade fixa constante. Os ventiladores e bombas representam as aplicações mais llamativas. Por exemplo, quando uma bomba é impulsionada por um motor que opera a velocidade fixa, o fluxo produzido pode ser maior ao necessário. Para isso, o fluxo poderia regular mediante uma válvula de controle deixando estável a velocidade da bomba, mas resulta bem mais eficiente regular dito fluxo controlando a velocidade do motor, em lugar do restringir por médio da válvula, já que o motor não terá que consumir uma energia não aproveitada...

Tipos de variadores de velocidade

Em termos gerais, pode dizer-se que existem três tipos básicos de variadores de velocidade: mecânicos, hidráulicos e eléctrico-electrónicos. Dentro da cada tipo podem encontrar-se mais subtipos, que detalhar-se-ão a seguir. Cabe aclarar que os variadores mais antigos foram os mecânicos, que se empregaram originalmente para controlar a velocidade das rodas hidráulicas de molinos, bem como a velocidade das máquinas de vapores.

Os variadores de velocidade mecânicos e hidráulicos geralmente são conhecidos como transmissões quando se empregam em veículos, equipa agroindustrial ou alguns outros tipos de maquinaria.

Variadores mecânicos

Variadores hidráulicos



Variadores eléctrico-electrónicos

Existem quatro categorias de variadores de velocidade eléctrico-electrónicos (veja-se o resto do artigo):

Variadores de velocidade eléctrico-electrónicos

Os variadores eléctrico-electrónicos incluem tanto o controlador como o motor eléctrico, no entanto é prática comum empregar o termo variador unicamente ao controlador eléctrico.

Os primeiros variadores desta categoria empregaram a tecnologia dos canos de vazio. Com os anos depois foram-se incorporando dispositivos de estado sólido, o qual tem reduzido significativamente o volume e custo, melhorando a eficiência e confiabilidad dos dispositivos.


Variadores para motores de CC

Estes variadores permitem controlar a velocidade de motores de Corrente contínua série, derivação, composto e de ímans permanentes. Para o caso de qualquer das máquinas anteriores se cumpre a seguinte expressão:

 Vt=K\cdot FM\cdot Nm (1)

onde

Vt Voltaje terminal (V).
 K Constante da máquina.
 FM Fluxo magnético produzido pelo campo (Wb)
 Nm Velocidade mecânica (rpm).

Despejando a velocidade mecânica, obtém-se:

 Nm=\frac{Vt}{K\cdot FM} (2)

Então, de (2) pode observar-se que a velocidade mecânica de um motor de CC é directamente proporcional ao voltaje terminal (VT) e inversamente proporcional ao fluxo magnético (FM), o qual a sua vez depende da corrente de campo (IF). Aproveitando esta situação é que este tipo de variadores pode controlar a velocidade de um motor de CC: controlando seu voltaje terminal, ou bem, manipulando o valor da corrente de campo.

Variadores por correntes de Eddy

Um variador de velocidade por correntes de Eddy consta de um motor de velocidade fixa e uma embraiagem de correntes de Eddy. A embraiagem contém um rotor de velocidade fixa (acoplado ao motor) e um rotor de velocidade variável, separados por um pequeno entrehierro. Conta-se, ademais, com uma bobina de campo, cuja corrente pode ser regulada, a qual produz um campo magnético que determinará o par mecânico transmitido do rotor primeiramente ao rotor de saída. Desta forma, a maior intensidade de campo magnético, maior par e velocidade transmitidos, e a menor campo magnético menores serão o par e a velocidade no rotor de saída. O controle da velocidade de saída deste tipo de variadores geralmente realiza-se por médio de laço fechado, utilizando como elemento de retroalimentación um tacómetro de CA.

Variadores de deslizamento

Este tipo de variadores aplica-se unicamente para os motores de indução de rotor devanado. Em qualquer motor de indução, a velocidade mecânica (nM) pode determinar-se mediante a seguinte expressão:


 Nm=\frac{120\cdot f\cdot (1-s)}{P} (3)

Onde s é o deslizamento do motor, cujo valor oscila entre 0 e 1. Desta forma, a maior deslizamento, menor velocidade mecânica do motor. O deslizamento pode incrementar-se ao aumentar a resistência do devanado do rotor, ou bem, ao reduzir o voltaje no devanado do rotor. Desta forma é que pode se conseguir o controle da velocidade nos motores de indução de rotor devanado. No entanto, este tipo de variadores é de menor eficiência que outros, razão pela qual na actualidade tem muito pouca aplicação.

Variadores para motores de CA

Artigo principal: variador de frequência

Os variadores de frequência (siglas AFD ,do inglês Adjustable Frecuency Drive; ou bem VFD Variável Frecuency Drive) permitem controlar a velocidade tanto de motores de indução (asíncronos de jaula de ardilla ou de rotor devanado), como dos motores síncronos mediante o ajuste da frequência de alimentação ao motor.

 Ns=\frac{120\cdot f}{P} (4)
 Nm = \frac{120\cdot f\cdot (1-s)}{P} (5)

onde:

Ns= velocidade síncrona (rpm)
Nm= velocidade mecânica (rpm)
f = frequência de alimentação (Hz)
s = deslizamento (adimensional)
P = número de pólos.

Como pode ver nas expressões (4) e (5), a frequência e a velocidade são directamente proporcionais, de tal maneira que ao aumentar a frequência de alimentação ao motor, incrementar-se-á a velocidade da seta, e ao reduzir o valor da frequência diminuirá a velocidade do eixo. Por isso é que este tipo de variadores manipula a frequência de alimentação ao motor a fim de obter o controle da velocidade da máquina

Estes variadores mantêm a razão Voltaje/ Frequência (V/Hz) constante entre os valores mínimo e máximos da frequência de operação, com a finalidade de evitar a saturación magnética do núcleo do motor e ademais porque o facto de operar o motor a um voltaje constante acima de uma frequência dada (reduzindo a relação V/Hz) diminui o par do motor e a capacidade do mesmo para proporcionar potência constante de saída.

Referências

Enlaces externos

Obtido de http://ks312095.kimsufi.com../../../../articles/a/r/t/Encydia-Wikilingue%7EArt%C3%ADculos_solicitados_2358.html"