BRPI1103937A2

BRPI1103937A2 - circuito sincronizador comulador reversÍvel automÁtico

Info

Publication number: BRPI1103937A2
Application number: BRPI1103937-0A
Authority: BR
Inventors: Prates Joel Aires; Miguel Carmona Ocana; Walter Aparecido Guimaraes; Sergio Luis Litcanov
Original assignee: Prates Joel Aires; Miguel Carmona Ocana; Walter Aparecido Guimaraes; Sergio Luis Litcanov
Priority date: 2011-09-05
Filing date: 2011-09-05
Publication date: 2013-08-06
Also published as: US20130057192A1

Abstract

CIRCUITO SINCRONIZADOR COMUTADOR REVERSÍVEL AUTOMÁTICO. Circuito de controle adicional destinado ao uso no acionamento de motores síncronos de imã permanente, por meio de inversor de freqüência, incorporado ao inversor ou conectado externamente ao inversor (eletrônica / drive dedicado), que permite que o motor acionado pelo inversor passe a ser alimentado diretamente pela rede, em rotação síncrona, e vice-versa, volte a ser alimentado pelo inversor para uso em outras rotações, possibilitando também que a transferência para rede seja automática ou não, conforme a conveniência da aplicação, sendo que a condição de operar diretamente na rede no modo de rotação síncrona, propicia ao motor obter seu rendimento máximo, evitando perdas quando da utilização do inversor de frequência.

Description

"CIRCUITO SINCRONIZADOR COMUTADOR REVERSÍVEL AUTOMÁTICO" - O presente relatório descritivo refere-se ao pedido de patente de invenção de um circuito sincronizador comutador reversível automático, pertencente ao campo dos dispositivos elétricos de acionamento e alimentação de motores, idealizado, projetado e desenvolvido no sentido de versatilizar e otimizar as funções dos mesmos, atuando, mais precisamente, como um circuito de controle adicional destinado ao uso no acionamento de motores síncronos de imã permanente, por meio de inversor de freqüência, incorporado ao inversor ou conectado externamente ao inversor (eletrônica / drive dedicado).

Dessa forma, o mencionado circuito 15* sincronizador comutador reversível automático permite que o motor acionado pelo inversor passe a ser alimentado diretamente pela rede, em rotação síncrona, e vice-versa, volte a ser alimentado pelo inversor para uso em outras rotações, possibilitando também que a transferência para a rede seja automática ou não, conforme a conveniência da aplicação.

A condição de operar diretamente na rede no modo de rotação síncrona propicia ao motor obter seu rendimento máximo, evitando perdas quando da utilização do inversor de freqüência. Assim a função do dito circuito é permitir que esta possibilidade seja usada sempre, principalmente quando o motor trabalha somente em rotação fixa, igual ou próxima à sua rotação síncrona, mas, também em aplicações em que o motor trabalha parte do tempo em rotação fixa, igual ou próxima à sua rotação síncrona, e outra parte do tempo, em rotações diferentes, ajustadas pelo inversor.

Como é do conhecimento principalmente por parte dos habilitados na técnica e em relação ao estado da arte, sabe-se que um motor síncrono de imã permanente, de porte maior, só pode ser posto em movimento e acelerado até a rotação desejada por um dispositivo chaveado, no caso, o inversor de freqüência, ou artefato semelhante.

A mudança de uma rotação próxima à rotação síncrona para a síncrona, propriamente dita, como acontece quando um motor de indução é substituído por um motor de imã permanente, alimentado pela rede, pode naturalmente afetar o equipamento.

Em ventiladores grandes, por exemplo, a potência absorvida pode crescer a um patamar indesejável, de maneira que fica a critério do usuário:

a) manter a rotação exata e desejável do motor de imã permanente mediante uso do inversor;

b) fazer alguma alteração no equipamento para que este possa rodar na rotação síncrona com a potência absorvida anterior à troca de motores, considerando a economia energética que isto proporciona.

No entanto, se esta rotação desejada for fixa e próxima à rotação síncrona do motor, como é fato em todas as substituições de motores de indução por motores síncronos de imã permanente, o motor síncrono de imã permanente continua sendo alimentado pelo inversor, perdendo parte de seu alto rendimento, pelo fato de operar no inversor, e não na rede. Para minimizar tais inconvenientes, existem

conversores que permitem a transferência da alimentação do motor para a rede, mas, somente para casos de manutenção, de maneira que nas substituições de motores de indução por motores de imã permanente, não se elimina a alimentação pelo inversor automaticamente, o que resulta em que na prática não se faça esta substituição, e o motor de imã permanente continue operando alimentado pelo inversor, mesmo próximo a sua rotação síncrona, ocasionando a diminuição da eficiência do motor de imã permanente.

Nesse sentido e uma vez que se seleciona a sincronização motor-rede automática de um motor poli- fásico-síncrono de imã permanente acionado por inversor de freqüência, com o comando "partir", o presente circuito sincronizador comutador reversível automático supervisionará o período da partida, mediante o botão de ajuste de uma rampa de freqüência versus tempo pré- estabelecida, e, ao chegar à rotação síncrona do motor, transferirá a alimentação do mesmo diretamente à rede, sendo que no primeiro instante separa o motor do inversor, e imediatamente após, comuta o motor para a rede. Finalmente, desliga o próprio variador, se a opção "parada automática do inversor, for selecionada.

Caso não se selecione a "sincronização motor- rede automática", o dito circuito poderá fazer esta mesma transferência a qualquer instante, a pedido do operador, ou do sistema geral de controle, mediante os controles: "sincroniza e comuta: motor à rede".

O referido circuito sincronizador comutador reversível automático pode também realizar a função inversa, no sentido de transferir a alimentação do motor da rede para o inversor, a qualquer instante que o operador ou o sistema geral determinar, acionando o comando "sincroniza e comuta: inversor ao motor".

Neste caso, o circuito ligará automaticamente o inversor, levando-o à freqüência da rede e transferindo a alimentação do motor (em movimento) para o conversor, desligando-o primeiro da rede e imediatamente em seguida, conectando-o ao inversor.

Caso o processo inclua a necessidade de desaceleração, o circuito promoverá a desaceleração do motor mediante o botão de ajuste de outra rampa de freqüência versus tempo pré-estabelecida, até a rotação síncrona.

Para fazer estas transferências no momento mais adequado, o circuito sincronizador comutador reversível automático possui um módulo de sincronização, que verifica as tensões da rede e do conversor quanto a valor, ângulo e fase, freqüência e seqüência das fases, a fim de reduzir correntes anormais que possam danificar qualquer parte do sistema.

Imperioso frisar que o circuito sincronizador comutador reversível automático não precisa de encoder.

O dito circuito pode, inclusive, supervisionar o motor, mediante proteção térmica e/ou disjuntor, ou ainda, mediante sinais recebidos de sensores (vibração, rotação e temperatura), montados no motor.

Nesse mesmo aspecto e ainda em relação aos dispositivos convencionais, o presente circuito sincronizador comutador reversível automático se diferencia e se destaca também por agregar as seguintes vantagens e benefícios:

- melhora do rendimento de 2% (motores maiores) a 4% (motores médios);

- em se tratando de aplicações industriais, essa diminuição de consumo se transforma em valores econômicos astronômicos, mundialmente; - ideal para aplicações onde se exige a redução drástica de consumo energético, através das respectivas normas regulamentares (ISO e afins);

- o isolamento do motor não estará sujeito à constante solicitação das elevadas tensões causadas pelo chaveamento do inversor, que leva o isolamento à fadiga;

- aumento da vida útil do motor e, conseqüentemente, da necessidade de manutenção;

- igualmente, os rolamentos não sofrerão passagens danificadoras de corrente contra terra, oriundas também do chaveamento, com passagem pelos seus elementos rolantes;

- diminuição considerável na fadiga dos rolamentos, ainda que estas solicitações de tensões altas existam durante a partida, porém, em períodos relativamente curtos em relação ao tempo de operação, de maneira que o perigo de falhas por fadiga é consideravelmente reduzido;

- os próprios inversores de freqüência usados pelo circuito sincronizador comutador reversível automático somente para partida e posterior transferência definitiva da alimentação do motor para a rede, poderão ser de qualidade menos rigorosa e oferecidos por custos menores, sem prejuízo do rendimento do motor síncrono de imã permanente; - aumento da vida útil dos inversores de

freqüências;

restando absolutamente óbvio que todas as soluções e vantagens apontadas acima influem diretamente em menores custos de industrialização, a refletir, como corolário evidente, no preço final de comercialização, dentre muitos outros aspectos preponderantes que beneficiam todo o setor produtivo correspondente.

Convém ressaltar que o inversor de freqüência aliado ao mencionado circuito sincronizador comutador reversível automático poderão ser incorporados ao próprio motor, tal como efetuado com os conversores. Além disso, o referido circuito será também muito útil em sistemas de bombeamento de água com múltiplas bombas (tais como em serviços públicos de saneamento), quando então o sistema poderá decidir qual determinada bomba assumirá a função de reguladora do mesmo, trabalhando em velocidade ajustável, enquanto as demais trabalham na rotação síncrona, com pleno rendimento que os motores síncronos de imã permanente oferecem, bem como, em outras aplicações necessárias, com motores de ímã permanente trabalhando em conjunto.

Nesse sentido e visando um melhor entendimento e compreensão de como se constitui o presente circuito sincronizador comutador reversível automático, acompanha o presente relatório o respectivo diagrama de blocos, identificado através da figura 1 anexa.

De conformidade com o mencionado diagrama, e em consonância à descrição ora apresentada, refere-se o presente pedido de patente de invenção a um circuito sincronizador comutador reversível automático, pertencente ao campo dos dispositivos elétricos de acionamento e alimentação de motores, compreendendo:

- um módulo de controle do inversor, abrangendo:

- sincronização automática - motor - rede - sim / não;

- parada do inversor automática - sim / não;

- parar / partir;

- um módulo de sincronização, abrangendo as

funções:

- não sincroniza;

- sincroniza motor - rede;

- sincroniza inversor - motor;

- comanda chave de transferência;

- comanda liga / desliga inversor;

- comanda aumento / diminuição da freqüência saída

do inversor;

- um módulo de proteção do motor interagindo a demais componentes (chave geral, inversor de freqüência, motor, máquina acionada, coleta de dados V, I,

f, sensor);

- botões de ajuste das rampas de aceleração ou · desaceleração (Hz/seg - subida / descida).

Não obstante ao detalhamento da presente invenção, ressalte-se que a mesma não restringe sua aplicação aos aspectos e características aqui exemplificados, uma vez que outras modalidades podem ser praticadas ou executadas em uma variedade de modos, devendo ficar entendido que a terminologia aqui empregada foi apresentada com o intuito de descrição e não de limitação.

Claims

1. - "CIRCUITO SINCRONIZADOR COMUTADOR REVERSÍVEL AUTOMÁTICO" pertencente ao campo dos dispositivos elétricos de acionamento e alimentação de motores, caracterizado pelo fato de compreender um diagrama de blocos, onde: - um módulo de controle do inversor, abrange: - sincronização automática - motor - rede - sim / não; - parada do inversor automática - sim / não; - parar / partir; - um módulo de sincronização abrange as funções: - não sincroniza; - sincroniza motor - rede; - sincroniza inversor - motor; - comanda chave de transferência; - comanda liga / desliga inversor; - comanda aumento / diminuição da freqüência saída do inversor; - um módulo de proteção do motor que interage a demais componentes (chave geral, inversor de freqüência, motor, máquina acionada, coleta de dados V,I,f, sensor); - botões de ajuste das rampas de aceleração ou desaceleração (Hz/seg - subida / descida).

2. - "CIRCUITO SINCRONIZADOR COMUTADOR REVERSÍVEL AUTOMÁTICO" - de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato do mesmo atuar como um circuito de controle adicional destinado ao uso no acionamento de motores síncronos de imã permanente, por meio de inversor de freqüência, incorporado ao inversor ou conectado externamente ao inversor (eletrônica / drive dedicado).

3. - "CIRCUITO SINCRONIZADOR COMUTADOR REVERSÍVEL AUTOMÁTICO" - de acordo com as reivindicações 1 e 2, caracterizado pelo fato do mencionado circuito sincronizador comutador reversível automático permitir que o motor acionado pelo inversor passe a ser alimentado diretamente pela rede, em rotação síncrona, e vice-versa, volte a ser alimentado pelo inversor para uso em outras rotações, possibilitando também que a transferência para a rede seja automática ou não, conforme a conveniência da aplicação.

4. - "CIRCUITO SINCRONIZADOR COMUTADOR REVERSÍVEL AUTOMÁTICO" - de acordo com as reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato do referido circuito agregar a condição de operar diretamente na rede no modo de rotação síncrona, propiciando ao motor obter seu rendimento máximo, evitando perdas quando da utilização do inversor de freqüência, sendo que a função do dito circuito é de permitir que esta possibilidade seja usada sempre, principalmente quando o motor trabalha somente em rotação fixa, igual ou próxima à sua rotação síncrona, mas, também em aplicações em que o motor trabalha parte do tempo em rotação fixa, igual ou próxima à sua rotação síncrona, e outra parte do tempo, em rotações diferentes, ajustadas pelo inversor.