DOSSIER SOBRE ORGANIZAÇÃO E GESTÃO DA MANUTENÇÃO EM INSTALAÇÕES PERIGOSAS
Proteção de circuitos com conversores de frequência – abordagem prática SEW-EURODRIVE Portugal
Este artigo tem como objetivo dar apoio aos projetistas, instaladores e técnicos de manutenção com informação relativa à configuração de segurança elétrica em sistemas com conversores de frequência. Para tal, serão fornecidos conselhos e valores empíricos resultantes da experiência. São tidas em consideração as normas aplicáveis na Europa e especificidades aplicáveis à variação eletrónica da velocidade.
1. PROTEÇÃO DE ACIONAMENTOS CONTROLADOS POR CONVERSOR DE FREQUÊNCIA De uma maneira geral, os conversores de frequência são equipados com funções de proteção contra sobrecargas e curto-circuitos, que monitorizam o conversor de frequência, o motor e o cabo entre ambos. Os fusíveis avaliam a corrente do cabo de alimentação do conversor de frequência e da resistência de frenagem. O conversor de frequência autoprotege-se, assim como ao cabo de alimentação do motor e ao próprio motor. O sensor de temperatura da resistência de frenagem monitoriza a carga térmica da resistência de frenagem e desativa o contactor de linha no caso de ocorrer uma temperatura excessiva.
e da capacidade de sobrecarga. Com estes dados é determinada a corrente de interrupção. Uma vez atingido esse valor, a desconexão é tipicamente realizada em 100-200 ms. No que diz respeito à proteção por hardware, é monitorizada a corrente limite dos IGBT. Se esta atingir 5-6 vezes o seu valor nominal, a desconexão é feita em 5-6 ms. As funções acima descritas não estão cobertas por qualquer norma, mas representam o estado da arte na engenharia dos acionamentos. Refira-se também que a monitorização interna do hardware do conversor de frequência fornece uma proteção contra choques elétricos. Os tempos de desconexão associados são consideravelmente inferiores aos especificados pelas normas (Exemplo: DIN EN 60240-1 ou DIN VDE 0100-410).
1.2. Deteção de falha de terra Os conversores de frequência atuais possuem, de série, uma deteção de falhas de terra. Em alguns casos, nomeadamente na gama de conversores simples e de baixas potências, as falhas de terra podem ser sinalizadas como falhas de sobrecorrente.
1.3. Proteção contra sobrecarga A capacidade de sobrecarga é uma caraterística tão importante como a corrente nominal. Normalmente, esta é definida como uma percentagem da corrente nominal e é especificada a sua duração. Por vezes, são definidos vários valores com durações diferentes: • 200% durante 60 segundos, • 125% em contínuo. Figura 1. Exemplo de proteção de um sistema de acionamentos.
O conversor de frequência não tem necessidade de um sistema de proteção, uma vez que se protege a si próprio. Como tal, este pode ser visto como um dispositivo de proteção. Contudo, o cabo de alimentação deve ser protegido com fusíveis, providenciando uma proteção adicional contra curto-circuitos. A medição da impedância à saída do conversor de frequência é dispensada, uma vez que essa área é monitorizada pelo próprio conversor de frequência. Saliente-se que as considerações anteriores não são aplicáveis a configurações elétricas de acordo com a Norma UL.
1.1. Proteção contra curto-circuito Esta proteção pode ser feita por software e hardware. No primeiro caso, recorrendo a transformadores de corrente, é feita a medição do valor da corrente de saída do conversor em função do seu valor absoluto
50
MANUTENÇÃO 137
Naturalmente a temperatura ambiente, tal como a altitude, condicionam a capacidade de sobrecarga.
1.4. Proteção do cabo do motor Se o cabo do motor for corretamente dimensionado e instalado, em termos percentuais relativamente aos valores nominais, a corrente do motor é superior à corrente que passa pelo cabo. Como tal, a proteção do motor automaticamente protege o cabo. Consequentemente, o conversor de frequência pode ser usado como dispositivo de proteção contra sobrecarga e curto-circuito.
1.5. Uso de disjuntores Do ponto de vista elétrico é irrelevante se são utilizados fusíveis ou disjuntores a montante do conversor de frequência. É importante que os fusíveis ou disjuntores não atuem devido às correntes de fuga associadas à variação eletrónica de velocidade.