Bomba de acionamento de frequência variável

Os benefícios dos VFDs são vários. Mais importante ainda, um inversor de frequência variável reduz o consumo de energia e o desgaste do motor da bomba. Sem o VFD, a bomba funcionará em velocidade fixa - o que significa que está ligada ou desligada. Não há velocidade variável.

As bombas de velocidade fixa utilizam muita eletricidade quando a demanda da bomba não está no pico. Por outras palavras, sem um VFD, a sua bomba utilizará sempre a quantidade máxima de energia. Esses motores de bomba também sofrem muitos abusos. A alta corrente de partida necessária pode ser de seis a sete vezes a amperagem de carga total do motor. Isto não só é caro, mas também acrescenta grande estresse à sua bomba e ao seu sistema de controle de fluxo em geral.

Quando as bombas falham, isso pode custar mais do que o tempo de inatividade. Os municípios estão dolorosamente conscientes dos custos das falhas nas bombas e no controlo de nível. Quando as estações de bombeamento param de funcionar, geralmente resulta em transbordamento de águas residuais ou pluviais. Qualquer um deles traz consigo condições de inundação, danos materiais, enormes multas da EPA e riscos para a saúde e segurança do público em geral.

Quaisquer derramamentos ou transbordamentos resultam em danos ao meio ambiente, potencial deterioração de terras e fontes de água e alto risco de incêndios e explosões.

Manter as bombas em funcionamento e funcionando da maneira mais eficiente possível é uma prioridade máxima. Regular a velocidade do motor da bomba com um VFD é a melhor abordagem para a longevidade da bomba e redução de custos. Obviamente, para usar um VFD com sucesso, você precisa de um bom sensor de nível contínuo ou transmissor de pressão.

Os motores CA operam com base no princípio de que a velocidade síncrona é determinada pela frequência da fonte de alimentação e pelo número de pólos no enrolamento do estator do motor. A Tabela 1 ilustra como a velocidade síncrona é função dos pólos do motor e da frequência da linha de entrada (50 Hz ou 60 Hz).

Os motores de indução funcionam a uma velocidade ligeiramente inferior à dos síncronos. Por exemplo, um motor de quatro pólos (síncrono de 1.800 rpm) normalmente opera em torno de 1.780 rpm em plena carga. A diferença entre a velocidade síncrona e a velocidade real é conhecida como escorregamento. O escorregamento é inerente aos motores de indução e deve estar presente para que desenvolvam torque. A quantidade de escorregamento (normalmente 1-3%) varia de acordo com a potência nominal e o projeto do motor.

A velocidade de plena carga de um motor é normalmente indicada em sua placa de identificação. É importante observar que quando um motor está operando a partir de um VFD, o desempenho do motor será ligeiramente afetado em comparação com a alimentação de linha típica. Além do aumento da temperatura e da eficiência incremental, o escorregamento também pode ser afetado. Portanto, recomenda-se consultar as fichas técnicas do motor que incluem dados de desempenho para operação do VFD e consultar o fabricante se houver alguma preocupação.

Quando um VFD dá partida em um motor, ele inicialmente aplica uma frequência baixa (2 Hz ou menos), o que resulta em baixa tensão no motor. O VFD então aumenta a frequência de saída desejada de maneira controlada e gradual, em comparação com a partida através da linha. A tensão do motor aplicada aumenta com base nas características da relação V/Hz (volts para hertz) definidas no VFD. As características V/Hz devem corresponder aos requisitos de carga de torque. Uma tensão muito alta em qualquer frequência desperdiça energia e pode causar superaquecimento; uma relação muito baixa pode gerar torque insuficiente.

A partida em baixa frequência e tensão e a rampa até o V/Hz definido controlam as acelerações e evitam a alta corrente de partida que, de outra forma, ocorreria ao dar partida em um motor com alimentação através da linha, ligando uma chave ou contator. Este método de partida permite que um motor desenvolva torque nominal sem consumir corrente de pico de 500 a 600% da corrente nominal. Em geral, a demanda de corrente de pico do VFD ao dar partida em um motor é de 150% da corrente de plena carga.

É importante considerar o torque disponível para iniciar a carga. mostram que as bombas rotodinâmicas têm torque reduzido em velocidade reduzida, enquanto as bombas de deslocamento positivo podem ter torque total em velocidade reduzida. Isso torna mais fácil a partida das bombas rotodinâmicas com um VFD do que as bombas de deslocamento positivo. Este perfil de velocidade e torque deve ser considerado ao selecionar e configurar o VFD. Além disso, os procedimentos de inicialização do sistema devem ser seguidos ao iniciar bombas de deslocamento positivo, como desviar o fluxo (reduzir a pressão) até que o motor acelere.

A sequência de parada de um VFD é oposta à sequência de partida. Os V/Hz aplicados ao motor são reduzidos em uma taxa controlada. À medida que a frequência se aproxima de zero, a saída do VFD é desligada eletronicamente e o motor não é mais acionado pelo VFD. Se as rampas forem definidas muito rapidamente, o motor poderá produzir energia regenerativa que poderá aumentar a tensão do barramento CC e potencialmente danificar o inversor.

Além da menor corrente de partida, a aceleração controlada, na partida e parada do motor, reduziu os esforços mecânicos e limitou os transitórios do sistema hidráulico. As tensões mecânicas reduzidas podem prolongar a vida útil dos componentes de torque e de suporte de carga. A redução dos transientes hidráulicos nivela os picos de pressão que, de outra forma, poderiam romper a tubulação.