Aprenda a usar um Amperímetro para diversas finalidades.

O objetivo deste texto é explicar, resumidamente, o funcionamentos dos principais instrumentos de medição que necessitamos no primeiro ano de um curso técnico de eletrônica ou até mesmo nas aulas de laboratório de um curso de engenharia elétrica.
Este texto também é útil a amantes da eletrônica que estão iniciando montagens de pequenos projetos.

Inicialmente, irei explicar o que é cada instrumento de medição, para que serve e como deve ser utilizado, aproveitarei também para dar dicas em relação aos principais erros cometidos e o que não fazer para manter seus equipamentos e circuitos em perfeito estado de conservação.

No fim, há uma pequena discussão sobre qual a real necessidade de cada um ao adquirir um destes instrumentos de medição.

Analógicos x Digitais

Normalmente, quando falamos de instrumentos de medição, sempre há a menção: “é analógico ou digital”? Normalmente, estamos nos referindo a forma com que a medição – e consequente indicação – é feita.

Os modelos analógicos tem como vantagem uma boa fidelidade de medição, mesmo sob presença de harmônicas e outras interferências no circuito que se deseja medir. Já os digitais possuem a vantagem de uma melhor visualização, principalmente os que utilizam LCD (liquid cristal display) com back light (luz de fundo).

Recomendações Gerais

Antes de fazer suas medições, estude bem tanto o circuito quanto o instrumento que você irá utilizar. Muitas vezes, utilizamos o instrumento certo, porém configurado/parametrizado de forma incorreta e acabamos por danificar tanto o instrumento de medição quanto o circuito a ser medido.

Lembre-se também que uma corrente de cerca de 100mA passando pelo seu corpo é o suficiente para o comprometimento da sua vida.

Na dúvida, não faça a medição.

Para que serve o amperímetro?

Um amperímetro, como o próprio nome sugere, serve para medirmos ampéres, isto é, corrente. Existem amperímetros para medição em corrente contínua (C.C., DC) e para corrente alternada (C.A., AC).

Como devo utilizá-lo?

Um amperímetro sempre deve ser conectado em série ao sistema, como é ilustrado abaixo
A resistência interna do amperímetro é extremamente pequena, o que significa que ele não interfere na resistência equivalente do circuito, indicando uma corrente próxima a aquela que realmente existe no circuito.

Quando estamos trabalhando em um circuito de corrente alternada, não devemos nos preocupar com a polaridade do amperímetro, isto é, tanto faz qual cabo conectaremos em cada parte do circuito. No entanto, ao trabalharmos em corrente contínua, devemos nos ater ao sentido da corrente.

A corrente sempre deve entrar no amperímetro pelo seu polo positivo (+, normalmente indicado pela cor vermelha) e sair pelo seu pólo negativo (-, normalmente indicado pela cor preta).

Dicas

A maioria dos amperímetros possui fusíveis de proteção interna, para o caso da corrente que for passar pelo amperímetro ser maior do que a sua capacidade.

Eventualmente, ao utilizarmos o amperímetro de forma incorreta, esses dispositivos de proteção atuarão e terão de ser substituídos. Por isso, mantenha um bom estoque deles em sua bancada Certos amperímetros (principalmente os inclusos em multímetros), não possuem proteção para certas escalas, normalmente estas são identificadas como unfused (sem fusível, na tradução). Nestes casos, é uma ideia se conectar um fusível em série com uma corrente nominal compatível com a escala que estamos utilizando.

Como foi dito no item “Como devo utilizá-lo?”, é necessário conectar sempre o amperímetro em série ao circuito.

Em certas situações, veremos que isto não é possível, como no circuito de nossa casa. Suponhamos que queremos medir a corrente de uma das fases que alimentam o circuito interno de uma residência.

Infelizmente, não é possível “abrirmos” o circuito sem que haja o desligamento do mesmo.
Neste tipo de situação, utilizamos o alicate amperímetro, que é um sensor de corrente que é colocado em volta do cabo que se deseja medir, e, através de um sensor com base no efeito hall, é feita a medição da corrente da linha, tanto contínua quanto alternada.

Principais Erros

O principal erro ao se utilizar um amperímetro é efetuar a medição em paralelo, não em série. O resultado disto é um curto-circuito, evidenciado pela carbonização de alguns pontos e a possível queima da proteção do equipamento ou mesmo de seu fusível. Vamos entender melhor o que acontece ao conectarmos o amperímetro em paralelo a um circuito F+N, com 127Vc.a. nominais.

A resistência interna do amperímetro, como dito anteriormente, é extremamente baixa.
Como exemplo, utilizaremos o equipamento “DG 48 Alternado – Entrada 5Ac.a.”, de fabricação da KRON Instrumentos Elétricos;
Tal equipamento é um indicador de painel para corrente alternada de até 5Ac.a..

Conforme o catálogo técnico do fabricante, a resistência interna deste amperímetro de painel é de 0,02 ohms.

Pela lei de ohm, teremos uma tensão de 127Vc.a. com uma resistência de apenas 0,02 ohms, o que nos daria absurdos 6350Ac.a. passando pelo amperímetro.

Obviamente dispositivos de segurança irão atuar, seja m eles fusíveis, dispositivos internos do instrumento ou até mesmo o disjuntor do quadro da instalação em questão.

Na melhor das hipóteses, teremos apenas de substituir o fusível do equipamento. Na pior, podemos danificar não só o equipamento, mas também o circuito que estamos medindo.

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Os Tipos de bobinas.

Bobinas São Classificadas Com Base Num Conjunto Amplo de Parâmetros.

As bobinas são geralmente classificadas com base num conjunto relativamente amplo de parâmetros: o valor nominal, a tolerância do valor nominal, o tipo de material constituinte do núcleo, a resistência do enrolamento (d.c.), a corrente máxima, o fator de qualidade, a frequência de ressonância própria, etc.

No que diz respeito ao material do núcleo, as bobinas podem ser de quatro tipos essencialmente diferentes: com núcleo de ar, com núcleo de ferro, com núcleo de pó de metal, e com núcleo de ferrite.

As bobinas com núcleo de ar consistem basicamente no enrolamento de um fio condutor num suporte de material não magnético, como o plástico ou a fibra de vidro.

O material e a espessura do fio condutor diferem consoante o tipo de aplicação da bobina.
Em baixas frequências utiliza-se fio de cobre isolado por um verniz, mas em aplicações de alta frequência é comum utilizar-se técnicas especiais de enrolamento dos fios condutores, em particular com vista a reduzir as consequências negativas do efeito pelicular.

A dimensão das bobinas com núcleo de ar pode variar entre a fração e a centena de espiras, em geral enroladas em camadas sobrepostas.

É também comum revestir as bobinas com um material isolador resistente aos agentes químicos presentes no ar, como a umidade, garantindo-se-lhes, também, uma maior resistência mecânica.

O objetivo da utilização de um núcleo magnético numa bobina é o aumento do respectivo coeficiente de auto-indução.

O coeficiente de auto-indução de uma bobina é uma função crescente do número de espiras (ao quadrado) e da permeabilidade magnética do meio em que são induzidas as linhas de fluxo, podendo esta última ser largamente amplificada, com recurso a materiais como o ferro, o ferro-silício, o ferro-níquel e as ferrites de níquel,
cobalto, manganésio e magnésio.

É comum agrupar os núcleos magnéticos em três classes: de ferro maciço (são raros) ou laminado, de pó metálico e de ferrite.

A minimização das correntes de Foucault orienta a escolha entre as diversas alternativas.
A variação continuada da magnetização do núcleo induz no mesmo um fluxo de correntes elétricas parasitas, sobretudo em alta frequência, às quais se encontra associado o fenômeno da dissipação de calor por efeito de Joule.

A redução destas correntes passou inicialmente pela aplicação de núcleos de chapa laminada, que ao se encontrarem isoladas umas das outras interrompem e reduzem a dimensão dos caminhos percorridos pelas correntes.

As alternativas à solução laminada são a utilização de um núcleo de pó metálico de dimensões micrométricas, aglutinado e comprimido com um material sintético isolador, ou então recorre-se aos chamados ferrites.

Os ferrites são basicamente cristais mistos que apresentam, simultaneamente, elevadas permeabilidade magnética relativa e resistividade elétrica.
As soluções mais comuns são os ferrites de níquel, de cobalto, de manganésio e de magnésio.


É comum caracterizar as bobinas com o seguinte conjunto de parâmetros técnicos:

a) Valor nominal do coeficiente de auto-indução.

b) Tolerância do valor nominal.

c) Resistência do enrolamento (d.c.).

d) Corrente máxima.

e) Frequência de ressonância intrínseca.

f) Fator de qualidade às frequências de referência.

g) Resistência de isolamento entre as espiras.

h) Coeficiente de temperatura.

i) Gama de variação do valor nominal (em bobinas com núcleo móvel).

j) Gama de frequências recomendada, em particular devido ao efeito pelicular e às capacidades parasitas entre espiras.

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Bobinas ou Indutores Apresentam Propriedades Elétricas São Indutâncias.

Algumas voltas de fio enroladas de modo a formar uma bobina nos levam a um importante componente eletrônico.

As bobinas ou indutores apresentam propriedades elétricas principalmente em relação as variações rápidas de corrente, estas propriedades são dadas pelo que chamamos de indutância.

A indutância de uma bobina é medida em Henry (H) e também é comum o uso de seus submúltiplos como o milihenry (mH) que vale a milésima parte do henry e o micro henry (uH) que equivale à milionésima parte do henry.

As bobinas podem ser de muitas ou de poucas espiras, com núcleos (para aumentar a indutância) ou sem núcleo de ferrite que são usadas em circuitos de altas frequências ou que trabalham com variações muito rápidas de corrente.

Geralmente as bobinas de muitas espiras, como os choques de filtro, podem ter núcleos de ferrite ou mesmo de ferro laminado e trabalham com correntes de médias e baixas frequências.


Na figura abaixo são mostrados alguns tipos de bobinas e indutores com seus respectivos símbolos, estes componentes podem ser encontrados nos computadores e em muitos dos circuitos eletrônicos.

As bobinas são componentes importantes de qualquer circuito onde estejam instaladas e podem ser encontradas em diversas funções.

Uma das principais funções das bobinas é fazer circuitos de sintonia em rádios, TVs, mas também é comum encontrar bobinas na função de filtrar variações muito rápidas da corrente que poderiam afetar o funcionamento de certas partes críticas de equipamentos elétricos ou eletrônicos.
Os filtros de linha e alguns outros tipos de filtros fazem uso desta propriedade das bobinas.

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Como Testar Motores:

Os motores de corrente contínua (DC ou CC) e motores de passo se incluem na categoria dos componentes formados por bobinas. Assim, basicamente, o teste desses componentes se resumem nos testes de continuidade e curtos entre espiras de suas bobinas.

Os motores de corrente contínua são formados por uma ou mais bobinas que apresentam uma baixa resistência, a qual depende basicamente de sua potência e tensão de acionamento.

Na figura 1 temos o símbolo e aspecto deste tipo de componente.

Suas tensões de acionamento variam tipicamente entre 1,5 e 48 V e as correntes entre 5 e 500 mA. Isso resulta em resistências de bobinas entre poucos Ω a perto de 500 Ω no máximo.

Os motores de passo são basicamente de dois tipos, mostrados na figura 2.

O tipo de motor determina o número de bobinas. Esses motores têm tipicamente bobinas de 12 V com correntes que variam na faixa de 50 a 500 mA.

O que devemos testar

O teste básico que podemos fazer consiste em se verificar a continuidade da bobina, tanto no caso de motores comuns DC como de motores de passo.

No entanto podem ser realizados testes adicionais como, por exemplo, os que nos permitem avaliar a corrente drenada, torque, tensão nominal, além de outras características.

Instrumentos Usados no Teste

Provador de continuidade

Multimetro

Fonte de alimentação ajustável (0-12 V x 1 A)

Também podemos indicar o uso de instrumentos mecânicos como o dinamômetro para a medida do torque ou mesmo o estroboscópio, osciloscópio com arranjos especiais e freqüencímetros, para a medida da velocidade (rpm).

Que Motores podem Ser Provados

Podem ser testados motores de corrente contínua e motores de passo de 1,5 a 48 V com correntes na faixa de 10 mA a 1 A tipicamente.

Para os motores de passo os tipos de duas e quatro fases podem ser testados.

Também se incluem nos testes os motores que possuam sistemas de redução (caixas de redução).

Motores de corrente alternada para tensões de 110 V ou 220 V também podem ter suas bobinas testadas, verificando-se sua continuidade.

Procedimento

1. Prova de continuidade dos enrolamentos

Este teste não revela se existem curtos nos enrolamentos. Para essa finalidade, em alguns casos podem ser realizados testes de funcionamento ou ainda testes semelhantes aos que descrevemos para o caso de bobinas.

a) Desligue os terminais do motor do circuito em que ele se encontra.

b) Ajuste o multímetro para uma escala de baixas resistências (x1 ou x10) zerando-o. O provador de continuidade deve ser capaz de indicar continuidade com resistências de 0 a 1 000 Ω.

c) Encoste as pontas de prova do multímetro ou provador de continuidade nos terminais do motor em teste.

d) Se for um motor de passo com diversos enrolamentos, cada um deve ser testado indvidualmente, devendo ser feita sua identificação.

Na figura 3 mostramos como realizar este teste.

Interpretação da Prova

Um motor que tenha seus enrolamentos em ordem deve apresentar uma baixa resistência (ou continuidade nesta prova). Uma resistência elevada (acima de 10 k Ω) indica que o enrolamento está interrompido.

Se um motor de passo tiver um dos enrolamentos interrompido, ele já não pode ser usado em suas aplicações básicas. Observamos que esse teste não revela se um ou mais enrolamentos do motor apresenta espiras em curto-circuito.

A resistência do enrolamento pode servir de parâmetro para se obter a corrente que o motor drena na condição de curto-circuito.

Lembramos que em funcionamento normal, a corrente sempre será menor do que a corrente de curto-circuito dependendo da carga, ou seja, da força que ele está exercendo. Na figura 4 temos um gráfico que mostra o comportamento típico de um motor de corrente contínua.

2. Determinação de consumo

Conforme podemos observar pelo gráfico da figura anterior (34) a corrente drenada por um motor depende de sua velocidade que, por sua vez depende da carga acionada.

Podemos medir essa corrente com o arranjo mostrado na figura 5 em que se faz uso de um multímetro na escala de correntes ou ainda de um amperímetro, ligado em série com o motor.

O que fazemos é alimentar o motor com a tensão nominal e carregá-lo de modo que ele exerça a força que normal na aplicação a que se destina. Basta então ler a intensidade da corrente no instrumento.

Outras Provas

Outras características importantes podem ser determinadas em motores comuns e de passo através de procedimentos relativamente simples.

1. Velocidade (rpm)

A velocidade de um motor de corrente contínua depende da tensão aplicada e da carga, podendo variar numa ampla faixa de valores, se não existirem circuitos reguladores.

No caso de um motor de passo, a velocidade depende da freqüência dos sinais apicados e do número de passos. Assim, ela pode ser determinada a partir do conhecimento ou medida dessa freqüência.

Podemos usar um freqüencímetro ou um osciloscópio para determinar a velocidade de um motor, partindo do circuito mostrado na figura 6.

Numa configuração mais simples prendemos dois pequenos imãs num disco (usamos dois para equilibrar o disco) que será fixado no eixo do motor.

Dessa forma teremos dois pulsos gerados num reed switch a cada volta do eixo do motor.

Basta aplicar o sinal gerado à entrada de um osciloscópio ou então de um freqüencímetro para se obter a rotação do motor.

Uma freqüência de 60 pulsos por segundo, ou 30 voltas por segundo, caso usemos dois imãs, corresponderá a 30 x 60 = 1 800 rotações por minuto ou r.p.m.

Para velocidades maiores, em que os reed switches podem não comutar, temos um circuito alternativo usando um disco perfurado, mostrado na figura 7.

O sensor é um foto-transistor, acoplado a um circuito simples capaz de gerar pulsos que excitam um frequencímetro comum ou ainda um osciloscópio.

Outras possibilidades incluem o uso de sensores magnéticos ou ainda de efeito Hall.

2. Torque

Para um motor, o torque é definido como o produto Força x Distância, onde a força é a aplicada externamente na extremidade de uma alavanca ou engrenagem presa ao eixo e a distância é medida do centro do eixo até o ponto em que essa força é aplicada, conforme mostra a figura 8.

Para medir essa força podemos usar o arranjo mostrado na figura 9, que nos permite determinar o torque de um motor em função da tensão e corrente aplicadas.

Seja que o sistema permite que torques diferentes sejam exigidos do motor, o que nos permite associá-los à velocidade em que eles são encontrados.

Observações

Motores de passo exigem o uso de circuitos excitadores especiais para seu teste. Na figura 10 damos um desses circuitos que permitem inclusive identificar os terminais ou a seqüência de fases para o acionamento.

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INVERSORES & SOFT-STARTER

MUDANÇAS DE VELOCIDADE (motor de indução trifásico)

A velocidade do motor é dependente da velocidade do campo girante. Desta forma a velocidade do motor pode então ser alterada através da mudança:

• do número de pólos (por exemplo, motores de dois enrolamentos);
• do escorregamento do motor (por exemplo, motor com rotor bobinado);
• da freqüência, f, da alimentação do motor.


INVERSORES DE FREQUÊNCIA – DESCRIÇÃO DO FUNCIONAMENTO.

Desde meados da década de 60, os conversores de freqüência têm passado por várias e rápidas mudanças, principalmente pelo desenvolvimento da tecnologia dos microprocessadores e semicondutores e a redução dos seus preços. Entretanto, os princípios básicos dos conversores de freqüência continuam o mesmo.

Um inversor de freqüência é um dispositivo capaz de gerar uma tensão e freqüência trifásica ajustáveis, com a finalidade de controlar a velocidade de um motor de indução trifásico.

CURVA V/F

Como vimos anteriormente, se variarmos a frequência da tensão de saída no inversor , alteramos na mesma proporção, a velocidade de rotação do motor.

Normalmente, a faixa de variação de frequência dos inversores fica entre 0,5 e 400 Hz, dependendo da marca e modelo. (Obs: para trabalhar em frequências muito altas, o motor deve ser “preparado”). A função do inversor de frequência, entretanto, não é apenas controlar a velocidade de um motor AC. Ele precisa manter o torque (conjugado) constante para não provocar alterações na rotação quando o motor estiver com carga. Um exemplo clássico desse problema é em uma máquina operatriz. Imaginem um inversor controlando a velocidade de rotação de uma placa (parte da máquina onde a peça a ser usinada é fixada) de um torno. Quando introduzimos a ferramenta de corte, uma carga mecânica é imposta ao motor, que deve manter a rotação constante. Caso a rotação se altere, a peça pode apresentar um mau acabamento de usinagem. Para que esse torque realmente fique constante, por sua vez, o inversor deve manter a razão V/F (Tensão / Frequência) constante. Isto é, caso haja mudança de frequência, ele deve mudar (na mesma proporção) a tensão, para que a razão se mantenha, como por exemplo:

F = 50Hz

V = 300V

V/F = 6

• Situação 1:

O inversor foi programado para enviar 50 Hz ao motor, e sua curva V/F está parametrizada em 6. Automaticamente, ele alimenta o motor com 300 V;

F = 60Hz

V = 360V

V/F = 6

• Situação 2:

O inversor recebeu uma nova instrução para mudar de 50 Hz para 60 Hz. Agora a tensão passa a ser 360 V e a razão V/F mantém-se em 6. Acompanhe a curva mostrada na figura abaixo:

O valor de V/F pode ser programado (parametrizado) em um inversor, e seu valor dependerá da aplicação. Quando o inversor necessita de um grande torque, porém não atinge velocidade muito alta, atribuímos a ele o maior V/F que o equipamento puder fornecer, e desse modo ele terá um melhor rendimento em baixas velocidades, além de alto torque. Já no caso em que o inversor deva operar com altas rotações e com torques não tão altos, parametrizamos um V/F menor e encontraremos o melhor rendimento para essa outra situação. Mas, como o inversor pode mudar a tensão V se ela é fixada no barramento DC, através da retificação e filtragem da própria rede?

O inversor altera a tensão V oriunda do barramento DC, através da modulação por largura de pulso (PWM). A unidade lógica, além de distribuir os pulsos aos IGBT's do modo já estudado, também controla o tempo em que cada IGBT permanece ligado (ciclo de trabalho).

Quando V tem que aumentar ,os pulsos são “alargados” (maior tempo em 0N)
Quando V tem que diminuir, os pulsos são “estreitados”.

Dessa forma, a tensão eficaz entregue ao motor pode ser controlada. A frequência de PWM também pode ser parametrizada, e geralmente encontrasse entre 2,5 kHz e 16 kHz. Na medida do possível, devemos deixa-lá próxima do limite inferior pois assim diminuímos as interferências eletromagnéticas geradas pelo sistema (EMI).

INVERSOR VETORIAL

Podemos classificar os inversores em dois tipos: inversores escalares e vetoriais. Os escalares e vetoriais possuem a mesma estrutura de funcionamento, mas a diferença esta no modo em que o torque é controlado. Nos inversores escalares, como dissemos anteriormente, a curva V/F é fixada (parametrizada), tomando como base o tipo de regime de trabalho em que o inversor irá operar. Existe, porém, uma condição problemática que é justamente o ponto crítico de qualquer sistema de acionamento AC: as baixas rotações. O sistema AC não consegue um bom torque com velocidades baixas, devido ao próprio rendimento do motor AC. Para compensar esse fenômeno, desenvolveu-se o inversor de freqüência vetorial. Muito mais caro e complexo que o escalar, ele não funciona com uma curva V/F pré- fixada (parametrizada).

Na verdade ele varia tensão e frequência, de modo a otimizar o torque para qualquer condição de rotação (baixa ou alta). É como se ficássemos parametrizando a cada ms, uma nova curva V/F para cada nova situação. O inversor vetorial controla V/F através das correntes de magnetização e rotórica do motor. Normalmente um tacômetro, ou um encoder é utilizado como sensores de velocidade, formando uma "malha fechada" de controle de velocidade. Existem, porém os inversores vetoriais “sensorless”, que não utilizam sensores de velocidade externos.


INSTALAÇÃO DO INVERSOR

Feito essa pequeno estudo da estrutura funcional do inversor, vamos mostrar como instalá-lo. A figura 1 mostra a configuração básica de instalação de um inversor de frequência. Existe uma grande quantidade de fabricantes, e uma infinidade de aplicações diferentes para os inversores.

Portanto o esquema da figura 1 refere-se à versão mais comum. Sensores e chaves extras, com certeza, serão encontrados em campo, mas a estrutura é a mesma. Os terminais identificados como: R, S, e T (ou Ll, L2, e L3), referem-se à entrada trifásica da rede elétrica. Para pequenas potências, é comum encontrarmos inversores com a entrada monofásicos (porém a saída continua sendo trifásica).

Para diferenciar a entrada da rede para a saída do motor, a saída (normalmente) vem indicada por: U, V e W.

Além da potência, temos os bornes de comando. Cada fabricante possui sua própria configuração, portanto, para saber "quem é quem" temos de consultar o manual de respectivo fabricante. De qualquer maneira, os principais bornes são as entradas (analógicas ou digitais), e as saídas (geralmente digitais).


OS "DEZ MANDAMENTOS" DA INSTALAÇÃO DO INVERSOR DE FREQUÊNCIA


1. Cuidado! Não há inversor no mundo que resista à ligação invertida de entrada da rede elétrica (trifásica ou monofásica), com a saída trifásica para o motor.

2. O aterramento elétrico deve estar bem conectado, tanto ao inversor como ao motor. O valor do aterramento nunca deve ser maior que 5Ω (norma IEC536), e isso pode ser facilmente comprovado com um terrômetro, antes da instalação.

3. Caso o inversor possua uma interface de comunicação (RS 232, ou RS 485) para o PC, o tamanho do cabo deve ser o menor possível.

4. Devemos evitar ao máximo, misturar (em um mesmo eletroduto ou canaleta), cabos de potência (rede elétrica, ou saída para o motor) com cabos de comando (sinais analógicos, digitais, RS 232, etc...).

5. O inversor deve estar alojado próximo a “orifícios” de ventilação, ou, caso a potência seja muito alta, deve estar submetido a uma ventilação (ou exaustão). Alguns inversores já possuem um pequeno exaustor interno.

6. A rede elétrica deve ser confiável, isto é, jamais ultrapassar variações de +ou- 10% em sua amplitude.

7. Sempre que possível, utilizar os cabos de comando devidamente blindados.

8. Os equipamentos de controle (PLC, CNC, PC, etc...), que funcionarem em conjunto com o inversor, devem possuir o "terra" em comum. Normalmente, esse terminal vem indicado pela referência “PE” (proteção elétrica), e sua cor é amarela e verde (ou apenas verde).

9. Utilizar sempre parafusos e arruelas adequadas para garantir uma boa fixação ao painel. Isso evitará vibrações mecânicas. Além disso, muitos inversores utilizam o próprio painel em que são fixados como dissipador de calor. Uma fixação pobre, nesse caso, causará um aquecimento excessivo (e possivelmente sua queima).

10. Caso haja contatores e bobinas agregadas ao funcionamento do inversor, recomenda-se utilizar sempre supressores de ruídos elétricos (circuitos RC para bobinas AC, e diodos para bobinas DC). Essas precauções não visam apenas melhorar o funcionamento do inversor, mas evitar que ele interfira em outros equipamentos ao seu redor O inversor de frequência é, infelizmente, um grande gerador de EMI (interferências eletromagnéticas), e, caso não o instalarmos de acordo com as orientações acima, poderemos prejudicar toda a máquina (ou sistema) ao seu redor. Basta dizer que, para um equipamento atender o mercado europeu, a certificação CE (Comunidade Européia ) exige que a emissão eletromagnética chegue a níveis baixíssimos (norma IEC 22G - WG4 (CV) 21).


PARAMETRIZAÇÃO

Para que o inversor funcione a contento, não basta instalá-lo corretamente. É preciso "informar" a ele em que condições de trabalho irá operar. Essa tarefa é justamente a parametrização do inversor. Quanto maior o número de recursos que o inversor oferece, tanto maior será o número de parâmetros disponíveis. Existem inversores com tal nível de sofisticação, que o número de parâmetros ultrapassa a marca dos 900!


DIMENSIONAMENTO

Como posso saber: qual é o modelo, tipo, e potência do inversor para a minha aplicação?

Bem, vamos responder a essa pergunta em três etapas:

Capacidade do inversor:

Para definirmos o “tamanho” do inversor temos de saber qual a corrente do motor (e qual carga) ele acionará. Normalmente se escolhe um inversor com uma capacidade de corrente igual ou um pouco superior à corrente nominal do motor. A tensão, tanto do inversor quanto do motor deve ser igual a da rede de alimentação.

Tipo de inversor:

A maioria dos inversores utilizados são do tipo escalar. Só utilizamos o tipo vetorial em duas ocasiões: extrema precisão de rotação, torque elevado para rotação baixa ou zero (ex: guindaste, pontes rolantes, elevadores, etc...).

Modelo e fabricante :

Para escolher o modelo, basta consultarmos os catálogos dos fabricantes, e procurar um que atenda as seguintes características mínimas necessárias:
Quanto ao fabricante, o preço e qualidade desejada devem determinar a escolha.
Apenas como referência ao leitor os mais encontrados na indústria são:
Siemens, Weg, Telemecanique, Allen Bradley, ABB, Cuttler Hammer e Danfoss.


SOFT-STARTER

Soft-Starters são equipamentos eletrônicos destinados ao controle da partida de motores elétricos de corrente alternada. Quando partimos um motor através da conexão direta da fonte de alimentação com valores nominais, inicialmente ele drena a corrente de rotor bloqueado (IRB) e produz um torque de rotor bloqueado (TRB). Assim que o motor acelera a corrente cai e o torque aumenta antes de cair para seus valores nominais na velocidade nominal. Ambos, a magnitude e o formato das curvas de torque e corrente dependem do projeto do motor.


Motores com características de velocidade máxima quase idênticas podem ter diferenças grandes na capacidade de partida. As correntes de partida variam de 5 a 9 vezes a corrente nominal. Torques de rotor bloqueado variam desde 0,7 a 2,3 do torque nominal. As características de tensão, corrente e torques máximos formam o conjunto de limites que uma partida com tensão reduzida pode administrar. Quando uma tensão reduzida de partida é utilizada, o torque de partida do motor é reduzido de acordo com a seguinte fórmula.


A corrente de partida pode ser reduzida até o ponto onde o torque de partida continue excedendo o torque resistente (carga). Abaixo desse ponto o motor cessará a aceleração e o motor / carga não atingirá a velocidade nominal. Os tipos mais comuns para redução da tensão de partida são:

1. Partidas estrela / triângulo
2. Partidas com auto transformador
3. Partidas com resistência primária.
4. Soft Starters.

A partida estrela triângulo é a mais barata das formas de partida com tensão reduzida, entretanto sua performance é limitada. As duas limitações mais importantes são:

1. Não existe controle sobre a limitação do torque e da corrente de partida que são fixos em 1/3 do nominal.

2. Existem normalmente grandes transientes de corrente e torque quando há mudança da estrela para o triângulo. Isso causa estresse mecânico e elétrico. O auto transformador oferece melhor controle da partida, entretanto a tensão continua sendo aplicada em passos.

Algumas limitações do auto trafo são:

1. Transientes de torque causados pelos passos de tensão.

2. Número limitado de tapes restringe a possibilidade de selecionar a corrente
ideal de partida.

3. Altos custos para partidas freqüentes ou pesadas.

4. Não consegue fornecer uma solução efetiva para partidas com características variáveis. Por exemplo, uma correia transportadora pode ser partida vazia ou com carga. O auto transformador só pode ser otimizado para uma situação.

Partida com resistência primária (rotor bobinado) também oferece grandes vantagens sobre a partida estrela triangulo. Porém, eles possuem algumas características que reduzem sua efetividade, quais sejam:

1. Dificuldade para otimizar a partida no comissionamento pois a resistência deve ser calculada quando a partida é fabricada e não é facilmente alterada depois.

2. Baixa performance com partidas freqüentes, pois a resistência muda seus valores com o aquecimento. Um período longo de resfriamento é necessário entre as partidas.

3. Baixa performance em partidas longas e pesadas, pois a resistência muda seus valores com o aquecimento.

4. Não consegue fornecer uma solução efetiva para partidas com características variáveis.

As soft starters são os equipamentos mais avançados para redução de tensão na partida. Elas oferecem melhor controle sobre a corrente e o torque assim como podem incorporar funções avançadas para proteção do motor e ferramentas de interface.

1. Controle simples e flexível sobre a corrente e o torque de partida.
2. Controle suave da tensão e da corrente, livre de passos ou transientes.
3. Capaz de partidas freqüentes.
4. Capaz de gerenciar partidas com características variáveis.
5. Controle Soft stop (parada suave) para aumentar o tempo de parada dos
motores.
6. Controles para freio para reduzir o tempo de parada dos motores.

Tipos de controle de Soft-Starters

O termo soft starter é aplicado a uma gama de tecnologias. Essas tecnologias estão todas relacionadas com a partida suave de motores, mas existem diferenças significativas entre os métodos e os benefícios que os acompanham. Os soft starters podem ser divididos em da seguinte maneira:

• Controladores de torque
• Controladores de tensão em malha aberta.
• Controladores de tensão em malha fechada.
• Controladores de corrente em malha fechada.

Controladores de torque promovem apenas a redução do torque de partida. Dependendo do tipo, eles podem controlar apenas uma ou duas fases. Como conseqüência não existe controle sobre a corrente de partida como é conseguido com os tipos mais modernos de soft-starter. Controladores de torque com apenas uma fase devem ser utilizados com contator e rele de sobrecarga. Eles são apropriados para aplicações pequenas. O controle trifásico deve ser usado para partidas freqüentes ou com cargas de alta inércia, pois os controladores monofásicos causam um aquecimento extra na partida. Isso acontece pois a tensão nas bobinas que não são controladas ficam sob a tensão nominal. Essa corrente circula por um período maior do que durante uma partida direta resultando num sobre aquecimento do motor.

Controladores com duas fases devem ser usados com um rele de sobrecarga mas podem parar e partir o motor sem um contator, entretanto a tensão continua presente no motor mesmo que ele não esteja rodando. Se instalado dessa maneira é importante assegurar medidas de segurança.

Controladores de tensão em malha aberta controlam todas as três fases e tem todos os benefícios fornecidos pelos soft-starters. Esses sistemas controlam a tensão aplicada no motor de maneira pré-configurada e não tem nenhuma realimentação de corrente. A performance da partida é conseguida configurando-se parâmetros como tensão inicial, tempo de rampa e tempo de rampa duplo. A parada suave também está disponível.

Controladores de tensão em malha aberta também devem ser usados com reles de sobre carga e com contatores se requerido. Dessa forma são componentes que devem estar agregados a outros componentes para formar um sistema de partida do motor. Controladores de tensão em malha fechada são uma variante do sistema de malha aberta. Eles recebem realimentação da corrente de partida do motor e usam essa informação para cessar a rampa de partida do motor quando a
corrente de limite configurada pelo usuário é atingida. O usuário tem as mesmas configurações do sistema de malha aberta com a adição do limite de corrente.
A informação da corrente do motor também é normalmente utilizada para fornecer uma variedade de proteções baseadas na corrente. Essas funções incluem, sobre carga, desbalanceamento de fases, sub corrente, etc. Esses são sistemas completos de partida fornecendo ambos, controle sobre a partida / parada e proteções para o motor.

Controladores de corrente em malha fechada é o mais avançado de todos. Diferentemente do sistema de tensão em malha fechada eles usam a corrente como referência principal. As vantagens dessa aproximação são controle preciso da corrente de partida e fácil ajuste. Muitos ajustes do usuário podem ser feitos automaticamente por sistemas baseados em corrente.


Correção do fator de potência.

Se for necessária a correção estática do fator de potência, os capacitores devem ser instalados do lado da alimentação do soft-starter.

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