domingo, 7 de agosto de 2011

Resistência elétrica



Resistência elétrica é a capacidade de um corpo qualquer se opor à passagem de corrente elétrica mesmo quando existe uma diferença de potencial aplicada. Seu cálculo é dado pela Lei de Ohm, e, segundo o Sistema Internacional de Unidades (SI), é medida em ohms.
Quando uma corrente elétrica é estabelecida em um condutor metálico, um número muito elevado de elétrons livres passa a se deslocar nesse condutor. Nesse movimento, os elétrons colidem entre si e também contra os átomos que constituem o metal. Portanto, os elétrons encontram uma certa dificuldade para se deslocar, isto é, existe uma resistência à passagem da corrente no condutor. Para medir essa resistência, os cientistas definiram uma grandeza que denominaram resistividade elétrica.
Fatores que influenciam na resistividade de um material:
  • A resistividade de um condutor é tanto maior quanto maior for seu comprimento.
  • A resistividade de um condutor é tanto maior quanto menor for a área de sua seção transversal, isto é, quanto mais fino for o condutor.
  • A resistividade de um condutor depende do material de que ele é feito.
  • A resistividade de um condutor depende da temperatura na qual ele se encontra.


Efeito Joule

Um condutor metálico, ao ser percorrido por uma corrente elétrica, se aquece. Num ferro de passar roupa, num secador de cabelos ou numa estufa elétrica, o calor é produzido pela corrente que atravessa um fio metálico. Esse fenômeno, chamado efeito Joule, deve-se aos choques dos elétrons contra os átomos do condutor. Em decorrência desses choques dos elétrons contra os átomos do retículo cristalino, a energia cinética média de oscilação de todos os átomos aumenta. Isso se manifesta como um aumento da temperatura do condutor. O efeito Joule é a transformação de energia elétrica em energia térmica.



Associação de resistores em série


O resistor equivalente é calculado pela fórmula Rt= R1 + R2 + ... (está formula só é valida para associação de resistências em série) trocando em miúdos o valor da resistência equivalente é a soma dos valores da resistencia. Num circuito onde tenhamos duas resistências sendo R1 com valor de 100 Ohms e R2 com valor de 20 Ohms, portanto o valor da resistência total é de 120 Ohms, utilizando a formula teremos Rt= 100 + 20 Caso haja mais de dois resistores em série basta acrescentar os demais na fórmula e através de uma simples soma obtemos o valor da resistência equivalente:
Req = R1 + R2 + ... + Rn
Vale a pena lembrar que a corrente elétrica (I) permanece a mesma em todo o circuito, não variando seu valor nas extremidades dos resistores, mas isso é válido apenas para o circuito em série, no circuito em paralelo a corrente (I)diminui, porém a tensão ou ddp (V) permanece a mesma para todos os resisitores.

Associação de resistores em paralelo


Os resistores podem ser combinados basicamente em três tipos de associações: em série, em paralelo ou ainda em associação mista, que é uma combinação das duas formas anteriores. Qualquer que seja o tipo da associação, esta sempre resultará numa única resistência total, normalmente designada como resistência equivalente - e sua forma abreviada de escrita é Req ou Rt. Características fundamentais de uma associação em paralelo de resistores:
  • Há mais de um caminho para a corrente elétrica;
  • A corrente elétrica se distribui entre os componentes do circuito;
  • A corrente total que circula na associação é o somatório da corrente de cada resistor;
  • O funcionamento de cada resistor é independente dos demais;
  • A diferença de potencial (tensão elétrica) é a mesma em todos os resistores;
  • O resistor de menor resistência será aquele que dissipa maior potência.
A fórmula para o calculo de qualquer circuito paralelo com qualquer quantia de resistores e qualquer valor é a que se segue abaixo:
R_{eq} = R_1 || R_2 = \frac {R_1.R_2}{R_1+R_2}
Caso os valores dos resistores sejam iguais, a resistência equivalente é igual ao valor de uma das resistências dividido pelo número de resistores utilizados
R.eq. = R / N
onde N = Número de resistores, em outras palavras,
A Resistência Equivalente com dois resistores de valores diferentes pode ser definido da seguinte forma:
R_{eq} = R_1 || R_2 = \frac {R_1.R_2}{R_1+R_2}
Para mais de dois resistores associados em paralelo deve-se aplicar a seguinte equação:
 \frac {1}{R_{eq}} =  \frac {1}{R_1} + \frac {1}{R_2} + \frac {1}{R_3} + \frac {1}{R_n}

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domingo, 17 de julho de 2011

INVERSORES DE FREQUÊNCIA

O Que é um inversor e para que serve ?


Conceito – dispositivo eletrônico que transforma energia elétrica CA fixa ( tensão e frequência ) em energia elétrica CA variável , controlando a potência consumida pela
carga.


No caso específico , o inversor de frequência é utilizado para controlar a
rotação de um motor assíncrono ( de indução). Isto é alcançado através do
controle micro processado de um circuito típico para alimentação do motor
composto de transístores de potência que chaveam rapidamente uma tensão
CC , modificando o valor “rms” e o período .
Ao controlar a rotação o motor , flexibilizamos a produção da máquina que
é acionada pelo motor de indução.

Vantagens de se usar inversores



  •  Substituição de variadores mecânicos

  •  Substituição de variadores eletro-magnéticos

  •  Automatização e flexibilização dos processos fabris

  •  Comunicação avançada e aquisição de dados

  •  Eliminação de elementos de partida pesada e
  • complicada

  •  Instalação mais simples.

  •  Aumento da vida útil do maquinário.

  •  Evita choques mecânicos( trancos) na partida.

  •  Redução do nível de ruído.

  •  Excelente regulação de pressão e vazão

  •  Economia de energia ( demanda e consumo).

  •  Lembramos que 51% da energia elétrica gasta na industria é usada para alimentar os motores.Podemos então ver a importância de se dimensionar corretamente nossos motores e de reduzir ao máximo a potência consumida otimizando os meios de controle e de processo.


Como especificar um inversor




1.r3. Ciclo de trabalho da máquina ( tempo para partir , rodar e parar )
  4. Quantidade de operações por hora ( ou minutos , ou dias )
5. Tempo de aceleração e desaceleração
6. Inércia da máquina
7. Velocidade mínima e máxima
8. Comando de 2 fios ou 3 fios
9. Referencia de velocidade ( rede , sinal analógico , velocidade
 pre-selecionada , “step – logic” ,velocidade fixa abaixo de 60 Hz , potenciometro )
10. Acionará acima de 60 Hz ? Cuidado.
11. Tipo de parada ( inercia , rampa , frenagem CC )
12. Resistor de frenagem ? Dimensionar ohms e watts .
13. Temperatura ambiente
14. Usará contator na entrada ou na saída ?Cuidado com comando .
15. Comunicação serial ( devicenet , controlnet , ethernet , DF1, RS485 , )
16. Ruído eletromagnético ( o inversor tem marca CE , tem filtros externos )
17. Harmónicos ( analisar o impacto do inversor na instalação elétrica )
18. Instalação elétrica - Aterramento e blindagem de cabos
19. Montagem em painel existente , novo , dentro de gaveta de CCM ?
20. Proteção elétrica ( fusível , disjuntor , nível de curto – circuito )

Proteção Elétrica de um sistema com inversor




A placa Eletrônica de Controle contêm os circuitos responsáveis pelo comando,
 monitoração e proteção dos componentes da potência.
Este cartão contêm também circuitos de comando e sinalização que serão utilizados pelo usuário
de acordo com a aplicação, como saídas a relés e entradas digitais. 
Calculando o aquecimento do motor ( I2t ) instântaneamente , 
levando em consideração a velocidade do motor , 
pois em baixas rotações a auto ventilação não permitecorrentes altas no motor 
Notar que um relé térmico tradicional pode não operar corretamente ,
 pois em baixas rotações a corrente do motor , geralmente é menor que a nominal e , 
num evento de uma sobrecarga , 
ela se elevará a um nível em que não sensibilizará o rele térmico. 
A proteção interna do inversor é mais apropriada para proteção do motor e da instalação 
elétrica até o motor.
Quando ocorrer o desarme por sobre corrente deve – se observar se foi devido a
aquecimento do motor ou do próprio inversor .
Em caso do inversor ,
 verificar se a circulação de ar está livre ou se o ventilador está funcionando.

Em caso do motor aguardar alguns minutos até o inversor permitir o religamento .
Ele , normalmente , aguarda um tempo para resfriamento do motor. 
Porem isto pode ser “zerado” para que permita a partida imediata do motor – CUIDADO 
PARA NÃO QUEIMAR O MOTOR.

Curto – circuito- Se um curto acontecer na saída do inversor ( nos terminais do motor ou
nos cabos entre inversor – motor) a sobre corrente é detectada internamente no inversor e
um comando para bloquear os IGBT´s é dado. 
O curto é eliminado em micro segundosprotegendo o inversor .
 Esta breve corrente é principalmente alimentada pelos capacitores
usados com os retificadores e se torna imperceptível pela rede elétrica , conforme
descrito na figura abaixo .
Portanto , se torna importante que se dimensione o inversor dentro do nível de 
curto –circuito no ponto onde está instalado – caso ele não atenda , pode –se colocar um indutor
na entrada e/ ou na saída , que além de diminuir os ruídos , ajudam a diminuir o nível decurto .
 Outra alternativa é colocar fusível na saída do inversor com capacidade de suportar
o curto .
Aquecimento do inversor – um sensor é colocado no dissipador traseiro para detectar
este aquecimento , e em caso de excesso , desliga o inversor – seu mau funcionament
opode causar o desligamento indevido , necessitando ser trocado.Verificar também , 
se aventilação está funcionando corretamente – bloqueio do fluxo de ar ou ventilador danificado 
podem fazer o inversor parar
Queda de tensão da rede – Esta proteção é necessária para evitar um mau funcionamen
todos circuitos de controle e o motor e para evitar a sobrecorrente quando a rede volta a
tensão nominal.
Geralmente , um valor de tempo de tolerância pode ser ajustado no
inversor para evitar desligamentos indevido ( na faixa de alguns segundos – Ride Through) 
é usada para evitar danos
 aos seus componentes de força .
O IHM  MOSTRA UM ERRO ( E06 ) DEVIDO A FALTA OU INTERRUPÇÃO INADEQUADA                                                       DE TENSÃO EM UMA  ENTRADA DIGITAL DA PLACA DE CONTROLE.
Falta de fase – Nos inversores trifásico esta função protege sobrecorrente devido ao
funcionamento monofásico . Para o motor evita sobre aquecimento.

Fuga à terra – Proteção quanto a baixa isolação do motor , cabos ou do próprio
inversor.Observar que esta medição se dá em alta frequência e pode causar confusão nas
medições de isolação que normalmente são feitas com aparelhos CC

 ( megôhmetro cabos e motores mais adequados .
Aplicação de um Inversor de frequência da weg em um sistema de automação visando a economia de energia e melhor armazenamento de grãos!!



Click abaixo para baixar uma apostila sobre inversores de frequência e sua aplicações


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