A Schneider Electric, líder global na transformação digital e no gerenciamento e na automação de energia, apresenta nova tecnologia embarcada em seus inversores de frequência. A ação faz parte da estratégia da empresa de realizar investimentos contínuos em produtos e, assim, atender às necessidades dos clientes. 

As famílias de produtos do Ativar Process e Altivar Machine de inversores de frequência fazem parte da nova geração desenvolvida para entregar os benefícios de Industrial internet of things (IioT). Com isso, o dispositivo conectado e inteligente é capaz de adquirir informações e disponibilizá-las para qualquer nível dentro de uma indústria. O inversor de frequência da Schneider Electric pode reduzir o custo total de propriedade, aumentar a eficiência e reduzir o consumo de energia. 

Com  esses produtos, a empresa apresenta o novo algoritmo de controle  – o controle vetorial adaptativo em cascata (em inglês, adaptive cascade vector control)  –, uma patente adquirida para a inovação   no aumento da performance no controle de motor que estima a saturação de sua magnetização. Essa nova forma de controle está presente em toda a família do ATV900/ATV340.

Inovação em produtos

Inversores de frequência embarcam algoritmos avançados para controlar motores elétricos e conectá-los ao mundo digital. Algoritmos de controle mecânico  têm como objetivo regular a velocidade do motor até uma referência  por meio do cálculo do seu torque. Já o objetivo dos algoritmos de controle elétrico é fornecer o torque preciso para o rotor e, assim, otimizar o consumo de energia. Existe um grau de liberdade  em virtude da magnetização do motor. Um dos fatores mais importantes é sua curva de saturação magnética. Saber exatamente os parâmetros do motor – e, em particular, a curva de saturação magnética – melhora o comportamento estático e dinâmico do rotor e reduz o consumo de energia do motor assíncrono. 

Como essas informações não estão disponíveis no datasheet do motor, o inversor de frequência pode estimar esses valores. Há alguns métodos para a  identificação desses parâmetros de maneira estática, porém dependem da precisão de medição da resistência do estator. Outros métodos em movimento existem, mas, obrigatoriamente, necessitam que o motor esteja desconectado da carga.

Adaptativo e cascata

O novo algoritmo implementado melhora a performance do motor com a alimentação da tensão/velocidade medida com um modelo estimativo mais eficiente.

O inversor de frequência é desenvolvido com diferentes tempos de processamento e em diferentes escalas. Com essa amostragem mais rápida, é possível otimizar a performance e obter mais precisão  na estimativa da indutância no fluxo magnético do rotor.

Desafio
O novo método identifica os parâmetros de saturação magnética em rotação com o controle mecânico da carga. Durante o procedimento, o fluxo e o torque são desacoplados pelo algoritmo de controle e a identificação do torque máximo pode ser feita sem desacoplar a carga do motor. A curva de saturação é identificada variando a corrente de magnetização entre os valores mínimos e máximos possíveis dentro das limitações de torque da carga. Várias iterações podem ser feitas para alcançar o melhor resultado possível. O método é simples, robusto e fácil de implementar em um inversor de frequência. A medição só deve ser feita durante o comissionamento.

Benefícios

Com a abordagem patenteada do “autotuning magnético”, a curva de saturação pode ser estimada em rotação e entregar ao inversor de frequência o melhor modelo de motor possível. A consequência disso é o aumento da performance de soluções existentes em cargas altamente dinâmicas e um consumo de energia otimizado.

Com esse novo método, o inversor de frequência fará uma estimativa mais precisa dos parâmetros do motor, o que  trará benefícios  ao seu controle:

• Melhor performance dinâmica e estática, especialmente em altas velocidades e altos torques.
• Melhor controle do torque em todo o intervalo de operação do motor.
• Otimização no consumo de energia.

Otimização do controle de torque

Erro nominal de até 0.5% e 25 p.p. em precisão, quando comparado com métodos de controle tradicionais.

A redução do  Capex e com custo de material pela melhor limitação de torque e melhor precisão do controle do torque trará os seguintes benefícios:

• Melhora na qualidade dos produtos de até 5% na produção.
• Redução do tempo de comissionamento de até 10% em campo com um desempenho mais estável do motor e do sistema.
• Redução de perda de matéria-prima em até 5% durante a produção.
• Redução do custo de instalação de até 10% pela retirada de sensores e controladores adicionais.

Redução do  Opex e de possíveis manutenções com uma performance mais estável e mais suave:

• Menor vibração mecânica  em decorrência das respostas mais controladas.
• Redução no consumo de energia  em razão da estabilidade do motor.
• Aumento da vida útil das partes mecânicas.

Resposta dinâmica

O tempo de subida pode ser menor do que 1 m/s, o que é 40% superior aos métodos tradicionais de mercado.

Alcançar o regime permanente mais rápido, independentemente da carga.

• Otimização da performance dinâmica da máquina para aplicações como transporte de material e processos de fabricação metal-mecânico que necessitem de respostas rápidas para melhorar o processo de manufatura, trazendo mais eficiência e flexibilidade.

Performance do torque otimizada em altas velocidades.

• Mesmo na região de enfraquecimento do campo magnético, é possível aumentar a produtividade da máquina sem a necessidade de aumentar o calibre do inversor de frequência. Um intervalo de operação maior estará à disposição de fabricantes de máquinas.

Intervalo de operação de velocidade/torque ampliado.

• Otimizar o intervalo de operação das máquinas sem investimento adicional, trazendo mais opções para os fabricantes de máquinas em seus produtos.