Investigação e Desenvolvimento
Impacto dos Variadores Eletrónicos de Velocidade nos Motores e na Rede Elétrica (2.a Parte) (Continuação na edição anterior) Fernando J. T. E. Ferreira Departamento de Engenharia Eletrotécnica, Instituto Superior de Engenharia de Coimbra (ISEC), Coimbra, Portugal Instituto de Sistemas e Robótica, Universidade de Coimbra (ISR-UC), Coimbra, Portugal , fernandoferreira@ieee.org
Resumo – Os Variadores Eletrónicos de Velocidade, devido às suas vantagens técnico-económicas, são cada vez mais utilizados para controlar a velocidade e o binário dos motores de indução trifásicos. Porém, têm também associados alguns aspetos negativos. Neste artigo, de uma forma breve, discute-se o seu impacto nos motores de indução trifásicos e na rede elétrica.
V. VARIADORES ELETRÓNICOS DE VELOCIDADE Os VEVs convertem a tensão alternada da rede numa tensão contínua e, em seguida, sintetizam uma tensão alternada de frequência e
Figura 12-B. Topologia básica de um VEV constituído por um retificador trifásico
amplitude variáveis, sob controlo externo do utilizador. Tipicamen-
de 6 impulsos com díodos e um inversor de fonte de tensão de 2 níveis. Formas
te, a frequência fundamental da tensão produzida à saída pode va-
de onda típicas da corrente à entrada do retificador e da tensão e corrente à
riar entre 0 e 150 Hz.
saída do inversor.
Os VEVs mais comuns (Figura 12-A e 12-B), na sua forma mais sim-
Tipicamente, o retificador dos VEVs é trifásico10, de ponte comple-
ples, integram um conversor unidirecional AC-DC (retificador), um
ta (6 impulsos) e com díodos (não controlado). Porém, podem ser
barramento DC e um conversor bidirecional8 DC-AC/AC-DC (inver-
usados outros tipos de retificadores, sendo este tópico abordado
sor). Tal como referido anteriormente (ver 1.a parte do artigo), na
na Secção VIII.
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maioria dos modelos comerciais, o inversor é do tipo VSI-PWM. Os VSIs mais usados são de 2 níveis, estando também disponíveis no
À entrada do retificador pode instalar-se um filtro indutivo (input/
mercado VSIs de 3 níveis para aplicações especiais. Os dispositivos
line reactor), por forma a reduzir a distorção harmónica da corrente
semicondutores mais utilizados nos inversores de Baixa Tensão são
à entrada do VEV.
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os IGBTs . A frequência de comutação utilizada na modulação da tensão varia tipicamente entre 2 e 16 kHz (na maioria dos modelos
O barramento DC incorpora uma capacidade (constituída por um ou
este parâmetro pode ser definido pelo utilizador).
vários condensadores) e, opcionalmente, uma indutância (DC-link/ bus choque/reactor) que, à semelhança do filtro indutivo à entrada do VEV, tem por objetivo atenuar a distorção harmónica da corrente absorvida. No barramento DC, existe ainda um “chopper” (IGBT) com uma resistência em série (Td e Rd na Figura 12-B) que serve para dissipar a
Figura 12-A. Topologia não regenerativa (a energia gerada pelo motor é dissipada
energia devolvida pelo motor em regime de frenagem (frenagem
numa resistência instalada no barramento DC).
dissipativa), atuando sempre que a tensão do barramento DC excede um valor pré-definido.
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Fluxo de potência num único sentido, da rede para o barramento DC.
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Fluxo de potência nos dois sentidos, do barramento DC para o motor e
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Refira-se que nos VEVs de saída trifásica, o retificador pode ser mono-
vice-versa.
fásico, permitindo alimentar motores trifásicos (mais eficientes do que
Insulated-Gate Bipolar Transistor.
os monofásicos) a partir de uma rede monofásica.
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