Princípio de funcionamento do inversor de frequência do compressor de ar

Conceito central do inversor de frequência para compressores de ar

O inversor de frequência para compressores de ar é um dispositivo eletrônico de potência especialmente projetado para controlar o motor do compressor de ar. Ele realiza o ajuste suave da velocidade de rotação do motor de corrente alternada ao modificar a frequência e a tensão da fonte de alimentação do motor. No sistema de compressores de ar, o principal objetivo do inversor é adaptar dinamicamente a potência de saída do motor às reais necessidades de consumo de ar, evitando assim o desperdício de energia decorrente das frequentes ligações e desligamentos típicos dos compressores de ar operados em frequência industrial.

Princípio de funcionamento básico

O princípio de funcionamento do inversor de frequência baseia-se principalmente na tecnologia da eletrônica de potência e na tecnologia de controle por microcomputador; o seu processo central de conversão de energia pode ser dividido nas seguintes etapas:

• Fase de retificação:A corrente alternada de entrada (normalmente com frequência de 50 Hz ou 60 Hz) é convertida em corrente contínua por meio de uma ponte retificadora.
• Fase de filtragem:Utiliza-se um capacitor ou um reator para realizar o filtragem suavizadora da corrente contínua retificada, reduzindo as ondulações de tensão e proporcionando uma tensão de barramento contínua estável.
• Fase de inversão:Por meio do controle de um microprocessador sobre a comutação de dispositivos de potência, como os transistores bipolares de porta isolada, a corrente contínua é novamente convertida em corrente alternada, cuja frequência e tensão são ajustáveis, sendo então fornecida ao motor do compressor de ar.

Controle em malha fechada no sistema de compressor de ar

Na operação prática, o inversor de frequência do compressor de ar é geralmente combinado com um sensor de pressão e um controlador PID, formando um sistema de controle em malha fechada:

• Detecção de pressão:Os sensores de pressão instalados nos reservatórios de gás ou na rede de tubulações monitoram em tempo real a pressão atual do sistema e enviam o sinal de volta ao inversor de frequência ou a um controlador externo.
• Regulação PID:O controlador compara a pressão real detectada com a pressão-alvo definida e, por meio do algoritmo PID, calcula a velocidade de rotação necessária do motor.
• Saída de frequência:O inversor de frequência ajusta a frequência de saída com base nos resultados do cálculo. Quando a demanda de ar comprimido diminui, reduz‑se a frequência e a velocidade de rotação; quando a demanda aumenta, elevam‑se a frequência e a velocidade de rotação, mantendo assim a pressão da rede estável.

Principais vantagens da aplicação de inversores de frequência

A aplicação de inversores de frequência em sistemas de compressores de ar pode proporcionar benefícios técnicos e econômicos significativos:

• Economia de energia significativa:Elimina o consumo de energia em vazio dos compressores de ar de frequência industrial durante a fase de descarga, proporcionando uma saída sob demanda de acordo com a quantidade de ar utilizada e reduzindo significativamente o consumo energético global de operação.
• Estabilizar a pressão da rede de tubulações:O controle em malha fechada reduz significativamente a amplitude das flutuações da pressão de fornecimento de ar, elevando a qualidade do processo e a eficiência produtiva dos equipamentos de consumo na extremidade.
• Partida suave e prolongamento da vida útil:A partida por inversor de frequência evita o impacto de corrente elevada decorrente da partida direta do motor, reduz a interferência na rede elétrica e, ao mesmo tempo, diminui o desgaste dos componentes mecânicos, prolongando a vida útil do equipamento.