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ABINEE TEC2007
FLUXO FLUXO TIMOTIMO
APLICADO A INVERSORES DE APLICADO A INVERSORES DE
FREQFREQNCIA PARA ECONOMIA NCIA PARA ECONOMIA
DE ENERGIADE ENERGIA
Norton Petry Norton Petry Gerente de Desenvolvimento Gerente de Desenvolvimento
WEG AutomaWEG Automaoo
ABINEE TEC 2007ABINEE TEC 2007
ABINEE TEC2007
FLUXO FLUXO TIMOTIMO
MinimizaMinimizao de perdas em motores de o de perdas em motores de
induinduo operando em baixas rotao operando em baixas rotaeses
FunFuno o FLUXO FLUXO TIMOTIMO patenteada e patenteada e
implementada na nova geraimplementada na nova gerao de o de
inversores CFW11inversores CFW11
ABINEE TEC2007
MEC CMEC C
1.1.1 a 45 kW1 a 45 kW
200200--240 V e 380240 V e 380--480 V480 V
Potncias / tenses mais altas em desenvolvimento Potncias / tenses mais altas em desenvolvimento
(at(at 2000 kW / 690 V)2000 kW / 690 V)
MEC BMEC B
MEC AMEC A
O CFWO CFW--11 VEM COMPLETO, PRONTO PARA 11 VEM COMPLETO, PRONTO PARA PLUGPLUG--ANDAND--PLAYPLAY
PARA A MAIORIA DAS APLICAPARA A MAIORIA DAS APLICAES INDUSTRIAIS ES INDUSTRIAIS
MEC DMEC D
INVERSOR DE FREQINVERSOR DE FREQNCIANCIA
ABINEE TEC2007
Conexes de forConexes de fora feitas a feitas
diretamente diretamente alimentaalimentao da linha,o da linha,
sem necessidade de filtros ou sem necessidade de filtros ou
reatnciareatncia
Frenagem dinmica incorporadaFrenagem dinmica incorporada
Ampla faixa de operaAmpla faixa de operao de o de
temperatura sem redutemperatura sem reduo de o de
corrente (corrente (--10105050C)C)
SStarttart--upup OrientadoOrientado guiandoguiando o o
usuusurio atravrio atravss da programada programao o
necessnecessriaria
CONCEITO AMPLO DE CONCEITO AMPLO DE PLUGPLUG--ANDAND--PLAYPLAY
PARA POTNCIA E CONTROLEPARA POTNCIA E CONTROLE
SLOT4SLOT4
SLOT3SLOT3
Memory CardMemory Card
SLOT1SLOT1
SLOT2SLOT2
INVERSOR DE FREQINVERSOR DE FREQNCIANCIA
ABINEE TEC2007
AcessAcessrios de controle (como expanso de E/S, interfaces de rios de controle (como expanso de E/S, interfaces de
comunicacomunicao e encoder) so facilmente instalados e o e encoder) so facilmente instalados e
automaticamente configuradosautomaticamente configurados
Conexo USB com o PC, executando software Conexo USB com o PC, executando software SUPERDRIVESUPERDRIVE
(em ambiente WINDOWS), para programa(em ambiente WINDOWS), para programao, monitorao, monitorao e o e
diagndiagnsticostico
IHM possui IHM possui display grdisplay grfico, backlight e fico, backlight e teclas teclas softsoft--keyskeys para fpara fcil cil
operaoperao (tipo telefone celular)o (tipo telefone celular)
Ajuste automAjuste automtico tico para o modo de controle vetorialpara o modo de controle vetorial
CONCEITO AMPLO DE CONCEITO AMPLO DE PLUGPLUG--ANDAND--PLAYPLAY PARA PARA
POTNCIA E CONTROLEPOTNCIA E CONTROLE
INVERSOR DE FREQINVERSOR DE FREQNCIANCIA
ABINEE TEC2007
POSSIBILIDADES DE MONTAGEMPOSSIBILIDADES DE MONTAGEM
SuperfSuperfcie cie -- IP21/IP20IP21/IP20
FlangeFlange
Dissipador atravDissipador atravs da s da
placa de montagemplaca de montagem
ProteProteo IP54o IP54
ABINEE TEC2007
Montagem lado a lado (IP20) sem espaMontagem lado a lado (IP20) sem espaamento: painamento: painis mais compactos is mais compactos
RemovaRemova a a tampatampa superiorsuperior
IP20IP20
POSSIBILIDADES DE MONTAGEMPOSSIBILIDADES DE MONTAGEM
ABINEE TEC2007
IP21 / IP21 / NemaNema 1 / IP20 com kit 1 / IP20 com kit eletrodutoeletroduto
POSSIBILIDADES DE MONTAGEMPOSSIBILIDADES DE MONTAGEM
ABINEE TEC2007
Display Display grgrficofico
Soft keys Soft keys parapara ffcilcil operaoperaoo
StartStart--up up orientadoorientado
Backlight Backlight
RelRelgiogio emem Tempo Real (RTC)Tempo Real (RTC)
SoftSoft--key key
direitadireita
SoftSoft--key key
esquerdaesquerda
SeleSeleoo de de idiomasidiomas
FunFunoo CopyCopy
PlugPlug--inin
IHM IHM RemotaRemota (IP56)(IP56)
INTERFACE HOMEMINTERFACE HOMEM--MMQUINAQUINA
ABINEE TEC2007
ProgramaProgramaoo, , comandocomando e e monitoramonitoraoo
LL parametrosparametros do drivedo drive
EscreveEscreve parametrosparametros no driveno drive
ConexoConexo USB USB
FunFunoo Trace / ScopeTrace / Scope
DocumentaDocumentaoo dada aplicaaplicaoo
Conexo USBConexo USBSoftware SUPERDRIVE (WINDOWS)Software SUPERDRIVE (WINDOWS)
SOFTWARESOFTWARE
ABINEE TEC2007
Conexo USBConexo USB
O usuO usurio pode criar seu prrio pode criar seu prprio software de aplicaprio software de aplicao e fazer o o e fazer o
download para o CFWdownload para o CFW--11 padro via porta USB 11 padro via porta USB
SOFTSOFT--CLP CLP IEC 61131IEC 61131--3 3 -- SOFTWARE DE PROGRAMASOFTWARE DE PROGRAMAO O
SOFTWARESOFTWARE
ABINEE TEC2007
OperaOperao normal ou severa adaptandoo normal ou severa adaptando--se a qualquer tipo de carga:se a qualquer tipo de carga:
1.1 x I1.1 x Inominal nominal @ 60s @ 50@ 60s @ 50CC
1.5 x I1.5 x Inominal nominal @ 3s @ 50@ 3s @ 50CC
1.5 x I1.5 x Inominal nominal @ 60s @ 50@ 60s @ 50CC
2.0 x I2.0 x Inominal nominal @ 3s @ 50@ 3s @ 50CC
Controle automControle automtico do ventilador do dissipador, com sensor de tico do ventilador do dissipador, com sensor de
velocidade (protevelocidade (proteo adicional) e facilmente destaco adicional) e facilmente destacvel vel
para limpeza e reposipara limpeza e reposioo
Possibilidade de conexo em rede IT Possibilidade de conexo em rede IT
Normal DutyNormal Duty
Heavy DutyHeavy Duty
CARACTERCARACTERSTICASSTICAS
ABINEE TEC2007
Alarmes permitem que o usuAlarmes permitem que o usurio entre em ario entre em ao antes da mo antes da mquina pararquina parar
Os Os ltimos 10 erros podem ser vistos com a data/hora individualmenteltimos 10 erros podem ser vistos com a data/hora individualmente
O conteO contedo de varido de variveis importantes no instante que o veis importantes no instante que o ltimo erro ltimo erro
aconteceu (como velocidade, corrente, tenso, etc...) podem ser aconteceu (como velocidade, corrente, tenso, etc...) podem ser
visualizadosvisualizados
Alarmes e erros so precisamente Alarmes e erros so precisamente
definidos para facilitar a definidos para facilitar a
identificaidentificao das falhaso das falhas
FunFuno TRACE utilizando um PC o TRACE utilizando um PC
FUNFUNES DE DIAGNES DE DIAGNSTICOSTICO
ABINEE TEC2007
MOTOR COM VENTILAMOTOR COM VENTILAO O
INDEPENDENTEINDEPENDENTE
MOTOR AUTOMOTOR AUTO--VENTILADOVENTILADO
CURVAS DE DERATING
0.50
0.55
0.60
0.65
0.70
0.75
0.80
0.85
0.90
0.95
1.00
1.05
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6
[f/fn] - Freqncia (p.u.)
[TR
] -
To
rqu
e A
pli
cve
l (p
.u.)
FLUXO FLUXO TIMOTIMO
MinimizarMinimizar as as perdasperdas totaistotais do motor de do motor de induinduoo triftrifsicosico
DeterminarDeterminar umauma curvacurva de de fluxofluxo queque minimize as minimize as perdasperdas totaistotais do do
motor motor emem funfunoo dada frequnciafrequncia..
TornarTornar o motor o motor aptoapto a a fornecerfornecer torque torque constanteconstante nasnas freqfreqnciasncias
baixasbaixas de de operaoperaoo, , evitandoevitando sobredimensionamentosobredimensionamento e/oue/ou usouso
de de ventilaventilaoo independenteindependente
OBJETIVOS OBJETIVOS
ABINEE TEC2007
MOTOR COM VENTILAMOTOR COM VENTILAO O
INDEPENDENTEINDEPENDENTE
MOTOR AUTOMOTOR AUTO--VENTILADOVENTILADO
CURVAS DE DERATING
0.50
0.55
0.60
0.65
0.70
0.75
0.80
0.85
0.90
0.95
1.00
1.05
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6
[f/fn] - Freqncia (p.u.)
[TR
] -
To
rqu
e A
pli
cve
l (p
.u.)
FLUXO FLUXO TIMOTIMO
MinimizarMinimizar as as perdasperdas totaistotais do motor de do motor de induinduoo triftrifsicosico
DeterminarDeterminar umauma curvacurva de de fluxofluxo queque minimize as minimize as perdasperdas totaistotais do do
motor motor emem funfunoo dada frequnciafrequncia..
TornarTornar o motor o motor aptoapto a a fornecerfornecer torque torque constanteconstante nasnas baixasbaixas de de
freqfreqnciasncias de de operaoperaoo, , evitandoevitando sobredimensionamentosobredimensionamento e/oue/ou
usouso de de ventilaventilaoo independenteindependente
OBJETIVOS OBJETIVOS
ABINEE TEC2007
VelocidadeVelocidade::
Torque:Torque:
FluxoFluxo::
I . k = T 2m.1
fV k
1
1m .2=
VARIAVARIAO DE VELOCIDADE DO MOTOR DE INDUO DE VELOCIDADE DO MOTOR DE INDUOO
fE
m
psfn )1.(.120 1 =
22
201 III +=
FLUXO FLUXO TIMOTIMO
ABINEE TEC2007
TensoTenso
TorqueTorque
PotnciaPotncia
FLUXO FLUXO TIMOTIMO
VelocidadeVelocidade::
Torque:Torque:
FluxoFluxo::
I . k = T 2m.1
fV k
1
1m .2=
psfn )1.(.120 1 =
VARIAVARIAO DE VELOCIDADE DO MOTOR DE INDUO DE VELOCIDADE DO MOTOR DE INDUOO
ABINEE TEC2007
AS PERDAS DO MOTOR:AS PERDAS DO MOTOR:
pi Perdas que dependem da corrente. Perdas Joule no enrolamento do estator e nas barras do rotor.
2Ipi
pfe Perdas que dependem da induomagntica, freqncia e qualidade do material ferromagntico. Perdas no ferro. y
xx
mx
f
fEB
pfe
pm Perdas que dependem da rotao. Perdas mecnicas por atrito e ventilao.
33 fnpm
p = pi + pfe + pm
FLUXO FLUXO TIMOTIMO
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Perdas no ferroPerdas devido corrente totalOBS.: valores por unidade.
244
20
202
22
ffEpf
fEpkk
fE
kkpp nFnHinimTin
+
+
+
=
CCLCULO DAS PERDAS GLOBAIS DO MOTOR DE INDULCULO DAS PERDAS GLOBAIS DO MOTOR DE INDUOO
p = pi + pfe + pm
FLUXO FLUXO TIMOTIMO
;00n
ni IIk = ;0
x
i fEk
= 3fkm
=Tk Fator de atenuao do torque
ABINEE TEC2007
24
nF
4
nH2
0i2
n0i2
2m
2T
in ffEpf
fEpkk
fE
kkpp
+
+
+
=
FLUXO FLUXO TIMOTIMO
ABINEE TEC2007
Freqncia (p.u.)
Perd
as
To
tais
(p.u
.)
PERDAS TOTAIS X FREQPERDAS TOTAIS X FREQNCIANCIA
Para Para diferentesdiferentes valoresvalores de V/fde V/f
FLUXO FLUXO TIMOTIMO
ABINEE TEC2007
V/f = -0.31*f + 1.31
V/f = 0.509*f4 - 1.692*f3 + 1.888*f2 - 1.113f + 1.406
1,00
1,05
1,10
1,15
1,20
1,25
1,30
1,35
0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90 1,00Freqencia [p.u.]
V/f
[p.u
.]
CURVA V/f X FREQCURVA V/f X FREQNCIANCIA
Para Para minimizaminimizaoo dasdas perdasperdas totaistotais
FLUXO FLUXO TIMOTIMO
ABINEE TEC2007
RESULTADOS EXPERIMENTAISRESULTADOS EXPERIMENTAIS
0,70
0,80
0,90
1,00
1,10
1,20
1,30
1,40
1,50
1,60
0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90 1,00Freqncia [p.u.]
Perd
as
To
tais
[p
.u.]
V/f Otimizado (clculo)
V/f Constante (clculo)
V/f Otimizado (ensaio)
Motor 40 Motor 40 cvcv 4 4 pploslos
FLUXO FLUXO TIMOTIMO
ABINEE TEC2007
IMPLEMENTAIMPLEMENTAO E VALIDAO E VALIDAO DA CURVA DE FLUXO O DA CURVA DE FLUXO TIMOTIMO
RESULTADOS DE ENSAIOS DE ELEVARESULTADOS DE ENSAIOS DE ELEVAO DE TEMPERATURA S1 (K)O DE TEMPERATURA S1 (K)
Motores Alto Rendimento - 4 plos
Fonte Freq. operao Fluxo 5 cv 20 cv 50 cv 150 cv
constantetimo
constante 72.8 79.8 122.3 100.3timo 72.8 62.4 79.8 82.6
constante 101.0 104.7 125.3timo 77.8 67.7 88.1 83.2
constantetimo 82.8 80.6 115.8 97.4
51.3
15 Hz
10 Hz
67.750.3 48.1 53.8
86.6
60 Hz senoidal constante
Con
vers
or
Rede
5 Hz
59.1 77.760 Hz
FLUXO FLUXO TIMOTIMO
ABINEE TEC2007
RESULTADORESULTADO
CURVAS DE REDUO DE TORQUE
0,50
0,60
0,70
0,80
0,90
1,00
1,10
0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6[f/fn] - Freqncia (p.u.)
[TR]
- To
rqu
e a
plic
vel (p
.u.)
Fluxo timo (105 K) Fluxo timo (80 K) Fluxo constante (105 K) Fluxo constante (80 K)
FLUXO FLUXO TIMOTIMO
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CONCLUSESCONCLUSES
ForamForam determinadasdeterminadas relarelaeses de de fluxofluxo magnmagnticotico queque, , emem funfunoo dada
freqfreqnciancia de de operaoperaoo, , minimizamminimizam as as perdasperdas totaistotais dos dos motoresmotores de de
induinduoo alimentadosalimentados porpor conversoresconversores estestticosticos de de freqfreqnciancia
Os Os resultadosresultados de de ensaiosensaios com com fluxofluxo timotimo validaramvalidaram a a ttcnicacnica
desenvolvidadesenvolvida parapara minimizaminimizaoo dasdas perdasperdas do motordo motor
A A curvacurva de de fluxofluxo timotimo foifoi implementadaimplementada no CFW11 no CFW11 -- produtoproduto com com
patentepatente requeridarequerida -- possibilitandopossibilitando a a automatizaautomatizaoo do do recursorecurso
EconomiaEconomia de de energiaenergia -- sobredimensionamentosobredimensionamento do motor e do motor e ventilaventilaoo
independenteindependente desnecessdesnecessriosrios emem aplicaaplicaeses com com cargascargas de torque de torque
constanteconstante emem baixasbaixas freqfreqnciasncias
FLUXO FLUXO TIMOTIMO
ABINEE TEC2007
MUITO MUITO OBRIGADO!OBRIGADO!
Norton Petry Norton Petry [email protected]@weg.net