Danfoss FC 101 Design guide [pt]
ENGINEERING TOMORROW
Guia de Design
VLT® HVAC Basic Drive FC 101
vlt-drives.danfoss.com
Índice Guia de Design
Índice
1 Introdução
1.1 Objetivo do Guia de Design
1.2 Versão do Software e do Documento
1.3 Símbolos de Segurança
1.4 Abreviações
1.5 Recursos adicionais
1.6 Denições
1.7 Fator de Potência
1.8 Conformidade regulatória
1.8.1 Marcação CE 10
1.8.2 Conformidade com o UL 11
1.8.3 Conformidade com a marcação RCM 11
1.8.4 EAC 11
1.8.5 UkrSEPRO 11
2 Segurança
2.1 Pessoal qualicado
2.2 Precauções de segurança
6
6
6
7
7
7
8
10
10
12
12
12
3 Visão Geral do Produto
3.1 Vantagens
3.1.1 Por que utilizar um conversor de frequência para controlar ventiladores e bombas? 14
3.1.2 A vantagem óbvia - economia de energia 14
3.1.3 Exemplo de economia de energia 14
3.1.4 Comparação de economia de energia 15
3.1.5 Exemplo com uxo variante ao longo de 1 ano 16
3.1.6 Melhor controle 17
3.1.7 Starter ou soft starter estrela/delta não são necessários 17
3.1.8 Ao Usar um Conversor de Frequência Faz-se Economia 17
3.1.9 Sem Conversor de Frequência 18
3.1.10 Com um Conversor de Frequência 19
3.1.11 Exemplos de aplicações 20
3.1.12 Volume de ar variável 20
3.1.13 A solução VLT 20
3.1.14 Volume de ar constante 21
3.1.15 A solução VLT 21
14
14
3.1.16 Ventilador de torre de resfriamento 22
3.1.17 A solução VLT 22
3.1.18 Bombas para condensador 23
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Índice
VLT® HVAC Basic Drive FC 101
3.1.19 A solução VLT 23
3.1.20 Bombas primárias 24
3.1.21 A solução VLT 24
3.1.22 Bombas secundárias 26
3.1.23 A solução VLT 26
3.2 Estruturas de Controle
3.2.1 Estrutura de Controle Malha Aberta 27
3.2.2 Controle do motor PM/EC+ 27
3.2.3 Controles local manual ligado (Hand On) e remoto automático ligado (Auto On) 27
3.2.4 Estrutura de controle em malha fechada 28
3.2.5 Conversão de feedback 28
3.2.6 Tratamento das Referências 29
3.2.7 Sintonizando o controlador de malha fechada do conversor 30
3.2.8 Ajuste manual do PI 30
3.3 Condições de funcionamento ambiente
3.4 Aspectos Gerais da EMC
3.4.1 Visão geral das emissões EMC 36
3.4.2 Requisitos de emissão 38
3.4.3 Resultados de teste de emissão EMC 38
3.4.4 Visão geral de emissão de harmônicas 40
3.4.5 Requisitos de Emissão de Harmônicas 40
3.4.6 Resultados do teste de Harmônicas (Emissão) 40
27
30
36
3.4.7 Requisitos de imunidade 42
3.5 Isolação galvânica (PELV)
3.6 Corrente de Fuga para o Terra
3.7 Condições de Funcionamento Extremas
3.7.1 Proteção térmica do motor (ETR) 44
3.7.2 Entradas do termistor 44
4 Seleção e solicitação de pedido
4.1 Código de tipo
4.2 Opcionais e Acessórios
4.2.1 Painel de Controle Local (LCP) 47
4.2.2 Montagem do LCP na parte frontal do painel 47
4.2.3 Kit de gabinete IP21/NEMA Tipo 1 48
4.2.4 Placa de desacoplamento 49
4.3 Códigos de Compra
4.3.1 Opcionais e Acessórios 50
4.3.2 Filtros de harmônicas 51
4.3.3 Filtro de RFI externo 53
42
43
44
46
46
47
50
2 Danfoss A/S © 04/2018 Todos os direitos reservados. MG18C828
Índice Guia de Design
5 Instalação
5.1 Instalação Elétrica
5.1.1 Conexão da rede elétrica e do motor 57
5.1.2 Instalação elétrica em conformidade com a EMC 62
5.1.3 Terminais de controle 64
6 Programação
6.1 Introdução
6.2 Painel de Controle Local (LCP)
6.3 Menus
6.3.1 Menu Status 66
6.3.2 Menu Rápido 66
6.3.3 Menu Principal 81
6.4 Transferência Rápida da Programação do Parâmetro entre Múltiplos Conversores de
Frequência
6.5 Leitura e Programação de Parâmetros Indexados
6.6 Inicialização para as congurações padrão
55
55
65
65
65
66
82
82
82
7 Instalação e setup do RS485
7.1 RS485
7.1.1 Visão Geral 83
7.1.2 Conexão de rede 83
7.1.3 Setup do hardware do conversor de frequência 83
7.1.4 Programação dos parâmetros da comunicação do Modbus 84
7.1.5 Precauções com EMC 84
7.2 Protocolo FC
7.2.1 Visão Geral 85
7.2.2 FC com Modbus RTU 85
7.3 Programação dos parâmetros para ativar o protocolo
7.4 Estrutura do enquadramento de mensagem do protocolo FC
7.4.1 Conteúdo de um caractere (Byte) 85
7.4.2 Estrutura do telegrama 85
7.4.3 Comprimento do telegrama (LGE) 86
7.4.4 Endereço do conversor de frequência (ADR) 86
7.4.5 Byte de controle dos dados (BCC) 86
83
83
85
85
85
7.4.6 O Campo de Dados 86
7.4.7 O Campo PKE 86
7.4.8 Número do parâmetro (PNU) 87
7.4.9 Índice (IND) 87
7.4.10 Valor do Parâmetro (PWE) 87
7.4.11 Tipos de dados suportados pelo conversor de frequência 88
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Índice
VLT® HVAC Basic Drive FC 101
7.4.12 Conversão 88
7.4.13 Palavras do processo (PCD) 88
7.5 Exemplos
7.5.1 Gravação de um valor de parâmetro 88
7.5.2 Leitura de um valor de parâmetro 89
7.6 Visão geral do Modbus RTU
7.6.1 Introdução 89
7.6.2 Visão Geral 89
7.6.3 Conversor de Frequência com Modbus RTU 90
7.7 Conguração de Rede
7.8 Estrutura do Enquadramento de Mensagem do Modbus RTU
7.8.1 Introdução 90
7.8.2 Estrutura do telegrama do Modbus RTU 91
7.8.3 Campo de início/parada 91
7.8.4 Campo de endereço 91
7.8.5 Campo de função 91
7.8.6 Campo de dados 91
7.8.7 Campo de vericação CRC 92
7.8.8 Endereçamento do registrador da bobina 92
88
89
90
90
7.8.9 Acesso via gravação/leitura do PCD 94
7.8.10 Como controlar o Conversor de Frequência 94
7.8.11 Códigos de função suportados pelo Modbus RTU 95
7.8.12 Códigos de exceção do Modbus 95
7.9 Como Acessar os Parâmetros
7.9.1 Tratamento de parâmetros 96
7.9.2 Armazenagem de dados 96
7.9.3 IND (Índice) 96
7.9.4 Blocos de texto 96
7.9.5 Fator de conversão 96
7.9.6 Valores de parâmetros 96
7.10 Exemplos
7.10.1 Ler o status da bobina (01 hex) 96
7.10.2 Forçar/gravar bobina única (05 hex) 97
7.10.3 Forçar/gravar múltiplas bobinas (0F hex) 97
7.10.4 Ler registradores de retenção (03 hex) 98
7.10.5 Registrador único predenido (06 hex) 98
96
96
7.10.6 Vários registros predenidos (10 hex) 99
7.10.7 Ler/gravar vários registradores (17 hex) 99
7.11 Perl de Controle do FC da Danfoss
7.11.1 Control word de acordo com o perl do FC (Protocolo 8–10 = Perl do FC) 100
4 Danfoss A/S © 04/2018 Todos os direitos reservados. MG18C828
100
Índice Guia de Design
7.11.2 Status word de acordo com o perl do FC (STW) 102
7.11.3 Valor de referência da velocidade do barramento 103
8 Especicações Gerais
8.1 Dimensões mecânicas
8.1.1 Instalação lado a lado 104
8.1.2 Dimensões dos conversores de frequência 105
8.1.3 Dimensões de Transporte 108
8.1.4 Montagem no campo 109
8.2 Especicações da alimentação de rede elétrica
8.2.1 3x200–240 V CA 110
8.2.2 3x380–480 V CA 111
8.2.3 3x525–600 V CA 115
8.3 Fusíveis e disjuntores
8.4 Dados Técnicos Gerais
8.4.1 Alimentação de rede elétrica (L1, L2, L3) 118
8.4.2 Saída do motor (U, V, W) 118
8.4.3 Comprimento e seção transversal do cabo 118
8.4.4 Entradas digitais 119
8.4.5 Entradas Analógicas 119
104
104
110
116
118
Índice
8.4.6 Saída Analógica 119
8.4.7 Saída digital 119
8.4.8 Cartão de controle, comunicação serial RS485 120
8.4.9 Cartão de controle, saída 24 V CC 120
8.4.10 Saída do relé 120
8.4.11 Cartão de controle, Saída 10 V CC 121
8.4.12 Condições ambientais 121
8.5 dU/Dt
122
125
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Introdução
VLT® HVAC Basic Drive FC 101
11
1 Introdução
1.1 Objetivo do Guia de Design
Este guia de design destina-se a engenheiros de projetos e
sistemas, consultores de design e especialistas em
aplicações e produtos. Informações técnicas são fornecidas
para entender as capacidades do conversor de frequência
para integração com sistemas de controle e monitoramento do motor. São descritos detalhes referentes a
operação, requisitos e recomendações para integração de
sistemas. Informações são mostradas quanto às características da energia de entrada, saída para controle do
motor e condições de operação ambiente para o conversor
de frequência.
Também estão inclusos:
Recursos de segurança.
•
Monitoramento das condições de falha.
•
Relatório de status operacional.
•
Recursos de comunicação serial.
•
Opcionais e recursos programáveis.
•
Também são fornecidos detalhes de design como:
Requisitos de local.
•
Cabos.
•
Fusíveis.
•
Fiação de controle.
•
Tamanhos e pesos da unidade.
•
Outras informações importantes necessárias para
•
planejar a integração do sistema.
A análise das informações detalhadas do produto durante
a fase de projeto permite desenvolver um sistema bem
concebido com funcionalidade e eciência ideais.
VLT® é uma marca registrada.
Versão do Software e do Documento
1.2
Este manual é revisado e atualizado regularmente. Todas as
sugestões de melhoria são bem-vindas.
A partir da versão de software 4.0x (semana de produção
33 2017), a função do ventilador de resfriamento do
dissipador de calor de velocidade variável foi
implementada no conversor de frequência para as
potências abaixo de 22 kW (30 HP) 400 V IP20 e abaixo de
18,5 kW (25 hp) 400 V IP54. Esta função requer atualizações de software e hardware, e introduz restrições em
relação à compatibilidade retroativa para gabinetes de
tamanho H1–H5 e I2–I4. Consulte Tabela 1.2 para obter
informações sobre as limitações.
Cartão de controle
Compatibilidade de
software
Software antigo
(versão do arquivo
OSS 3.xx e
inferiores)
Software novo
(versão do arquivo
OSS 4.xx e
superiores)
Compatibilidade de
hardware
Cartão de potência
antigo
(semana de
produção 33 2017
ou anterior)
Cartão de potência
novo
(semana de
produção 34 2017
ou posterior)
Tabela 1.2 Compatibilidade de software e hardware
antigo (semana de
produção 33 2017
ou anterior)
Sim Não
Não Sim
Cartão de controle
antigo (semana de
produção 33 2017
ou anterior)
Sim (somente versão
de software 3.xx e
inferiores)
Sim (DEVE atualizar
o software para a
versão 3.xx ou
inferior, o ventilador
funciona
continuamente na
velocidade máxima)
Cartão de controle
novo (semana de
produção 34 2017
ou posterior)
Cartão de controle
novo (semana de
produção 34 2017
ou posterior)
Sim (DEVE atualizar
o software para
versão 4.xx ou
superior)
Sim (somente versão
de software 4.xx ou
superior)
Edição Observações Versão de
software
MG18C8xx Atualização para nova versão de
SW e HW.
Tabela 1.1 Versão de software e documento
6 Danfoss A/S © 04/2018 Todos os direitos reservados. MG18C828
4.2x
Introdução Guia de Design
1.3 Símbolos de Segurança
Os seguintes símbolos são usados neste guia:
ADVERTÊNCIA
Indica uma situação potencialmente perigosa que possa
resultar em morte ou ferimentos graves.
CUIDADO
Indica uma situação potencialmente perigosa que possa
resultar em ferimentos menores ou moderados. Também
pode ser usado para alertar contra práticas inseguras.
AVISO!
Indica informações importantes, incluindo situações que
podem resultar em danos ao equipamento ou à
propriedade.
1.4 Abreviações
°C
°F
A Ampère/AMP
CA Corrente alternada
AMA Adaptação automática do motor
AWG American Wire Gauge
CC Corrente contínua
EMC Compatibilidade eletromagnética
ETR Relé térmico eletrônico
FC Conversor de frequência
f
M,N
kg Quilograma
Hz Hertz
I
INV
I
LIM
I
M,N
I
VLT,MAX
I
VLT,N
kHz kiloHertz
LCP Painel de controle local
m Metro
mA Milliampere
MCT Ferramenta de controle de movimento
mH Indutância em millihenry
min Minuto
ms Milissegundo
nF Nanofarad
Nm Newton por metro
n
s
P
M,N
PCB Placa de circuito impresso
PELV Tensão de proteção extremamente baixa
Graus Celsius
Graus Fahrenheit
Frequência nominal do motor
Corrente nominal de saída do inversor
Limite de corrente
Corrente nominal do motor
A máxima corrente de saída
A corrente de saída nominal fornecida pelo
conversor de frequência
Velocidade de sincronização do motor
Potência nominal do motor
Regen Terminais regenerativos
RPM Rotações por minuto
s Segundo
T
LIM
U
M,N
V Volts
Tabela 1.3 Abreviações
Limite de torque
Tensão nominal do motor
1.5 Recursos adicionais
O Guia Rápido VLT® HVAC Basic Drive FC 101
•
fornece informações básicas sobre dimensões
mecânicas, instalação e programação.
®
O Guia de Programação VLT
•
101 fornece as informações sobre como
programar e inclui descrições completas dos
parâmetros.
Software Danfoss VLT® Energy Box. Selecione
•
Download Software de PC em
www.danfoss.com/en/service-and-support/
downloads/dds/vlt-energy-box/.
O software VLT® Energy Box permite comparações
de consumo de energia de ventiladores de HVAC
e bombas acionadas por conversores de
frequência Danfoss e métodos alternativos de
controle de vazão. Use essa ferramenta para
projetar com precisão os custos, as economias e o
retorno do uso dos conversores de frequência
Danfoss em ventiladores de HVAC, bombas e
torres de resfriamento.
A literatura técnica Danfoss está disponível em formato
eletrônico no CD de documentação enviado com o
produto ou no formato impresso no escritório de vendas
Danfoss local.
Software de Setup MCT 10 suporte
Faça o download do software em www.danfoss.com/en/
service-and-support/downloads/dds/vlt-motion-control-tool-
-mct-10/.
Durante o processo de instalação do software, insira o
código de acesso 81463800 para ativar a funcionalidade FC
101. Não é necessária uma chave de licença para usar a
funcionalidade FC 101.
O software mais recente nem sempre contém as últimas
atualizações para os conversores de frequência. Entre em
contato com o escritório de vendas local para obter as
últimas atualizações do conversor de frequência (na forma
de arquivos *.upd) ou faça o download das atualizações do
conversor de frequência www.danfoss.com/en/service-and-
-support/downloads/dds/vlt-motion-control-tool-mct-10/
#Overview.
HVAC Basic Drive FC
1 1
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175ZA078.10
Arranque
RPM
Torque
Introdução
VLT® HVAC Basic Drive FC 101
11
1.6 Denições
Torque de segurança
Conversor de frequência
I
VLT, MAX
A corrente de saída máxima.
I
VLT,N
A corrente de saída nominal fornecida pelo conversor de
frequência.
U
VLT, MAX
A tensão máxima de saída.
Entrada
O motor conectado pode iniciar e parar por meio do LCP e
das entradas digitais. As funções são divididas em 2
grupos, conforme descrito em Tabela 1.4. As funções do
grupo 1 têm prioridade mais alta que as do grupo 2.
Reset, parada por inércia, reset e parada por
Grupo 1
Grupo 2
Tabela 1.4 Comandos de controle
inércia, parada rápida, freio CC, parada e [OFF]
(desligado).
Partida, partida por pulso, reversão, partida
inversa, jog e congelar frequência de saída.
Motor
f
JOG
A frequência do motor quando a função jog é ativada
(através dos terminais digitais).
f
M
A frequência do motor.
f
MAX
A frequência máxima do motor.
f
MIN
A frequência mínima do motor.
f
M,N
A frequência nominal do motor (dados da plaqueta de
identicação).
I
M
A corrente do motor.
I
M,N
A corrente nominal do motor (dados da plaqueta de
identicação).
n
M,N
A velocidade nominal do motor (dados da plaqueta de
identicação).
P
M,N
A potência nominal do motor (dados da plaqueta de
identicação).
Ilustração 1.1 Torque de segurança
η
VLT
A eciência do conversor de frequência é denida como a
relação entre a potência de saída e a de entrada.
Comando inibidor da partida
Um comando de parada pertencente aos comandos de
controle do grupo 1; consulte Tabela 1.4.
Comando de parada
Consulte o Tabela 1.4.
Referência analógica
Um sinal transmitido para as entradas analógicas 53 ou 54.
Pode ser tensão ou corrente.
Entrada de corrente: 0 a 20 mA e 4 a 20 mA
•
Entrada de tensão: 0 a 10 V CC
•
Referência de barramento
Um sinal transmitido para a porta de comunicação serial
(Porta do FC).
Referência
predenida
Uma referência predenida a ser programada de -100% a
+100% da faixa de referência. Seleção de 8 referências
predenidas via terminais digitais.
Ref
MAX
Determina a relação entre a entrada de referência com
valor de escala total de 100% (tipicamente 10 V, 20 mA) e
a referência resultante. O valor de referência máximo é
programado no parâmetro 3-03 Referência Máxima.
Ref
MIN
Determina a relação entre a entrada de referência com
valor de escala total de 0% (tipicamente 0 V, 0 mA, 4 mA)
e a referência resultante. O valor mínimo de referência está
programado em parâmetro 3-02 Referência Mínima.
U
M
A tensão instantânea do motor.
U
M,N
A tensão nominal do motor (dados da plaqueta de identi-
cação).
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Introdução Guia de Design
Entradas analógicas
As entradas analógicas são utilizadas para controlar várias
funções do conversor de frequência.
Há 2 tipos de entradas analógicas:
Entrada de corrente: 0 a 20 mA e 4 a 20 mA
•
Entrada de tensão: 0 a 10 V CC
•
Saídas analógicas
As saídas analógicas podem fornecer um sinal de 0 a 20
mA, 4 a 20 mA ou um sinal digital.
Adaptação automática do motor, AMA
O algoritmo AMA determina os parâmetros elétricos para o
motor conectado na parada, e compensa a resistência com
base no comprimento do cabo do motor.
Entradas digitais
As entradas digitais podem ser utilizadas para controlar
várias funções do conversor de frequência.
Saídas digitais
O conversor de frequência fornece 2 saídas de estado
sólido que podem fornecer um sinal de 24 V CC (máxima
de 40 mA).
Saídas do relé
O conversor de frequência fornece 2 saídas de relé programáveis.
ETR
O relé térmico eletrônico é um cálculo da carga térmica
baseado na carga atual e no tempo. Sua nalidade é
estimar a temperatura do motor e evitar seu superaquecimento.
Inicialização
Se a inicialização for executada (parâmetro 14-22 Modo
Operação), os parâmetros programáveis do conversor de
frequência retornam às suas congurações padrão.
Parâmetro 14-22 Modo Operação não inicializa os
parâmetros de comunicação, o registro de falhas ou o
registro do modo de incêndio.
Ciclo útil intermitente
Uma característica útil intermitente refere-se a uma
sequência de ciclos úteis. Cada ciclo consiste de um
período com carga e outro sem carga. A operação pode
ser de funcionamento periódico ou de funcionamento
aperiódico.
LCP
O painel de controle local (LCP) constitui uma interface
completa para controle e programação do conversor de
frequência. O painel de controle é desacoplável nas
unidades IP20, e xo nas unidades IP54. Ele pode ser
instalado a até 3 m (9,8 pés) do conversor de frequência,
ou seja, em um painel frontal com o kit de instalação
opcional.
Lsb
É o bit menos signicativo.
MCM
Curto para mille circular em milésimo, uma unidade de
medição americana para seção transversal do cabo. 1 MCM
= 0,5067 mm2.
Msb
É o bit mais signicativo.
Parâmetros on-line/o-line
As alterações nos parâmetros on-line são ativadas imediatamente após a mudança no valor dos dados. Pressione
[OK] para ativar os parâmetros o-line.
Controlador PI
O controlador PI mantém a velocidade, a pressão, a
temperatura desejadas e assim por diante, ajustando a
frequência de saída para corresponder à carga variável.
RCD
Dispositivo de corrente residual.
Setup
As congurações de parâmetros em 2 setups podem ser
salvas. Alterne entre os 2 setups de parâmetros e edite 1
setup enquanto o outro setup estiver ativo.
Compensação de escorregamento
O conversor de frequência compensa o deslizamento do
motor, acrescentando um suplemento à frequência que
acompanha a carga medida do motor, mantendo a
velocidade do motor praticamente constante.
Smart logic control (SLC)
O SLC é uma sequência de ações denidas pelo usuário
executadas quando os eventos denidos pelo usuário
associado são avaliados como verdadeiros pelo SLC.
Termistor
Um resistor que varia com a temperatura, instalado onde a
temperatura deve ser monitorada (conversor de frequência
ou motor).
Desarme
Um estado inserido em situações de falha, por exemplo, se
o conversor de frequência estiver sujeito a um superaquecimento ou quando o conversor de frequência estiver
protegendo o motor, processo ou mecanismo. A reinicialização é evitada até que a causa da falha não exista e o
estado de desarme seja cancelado ativando a reinicialização ou, às vezes, sendo programado para reinicializar
automaticamente. Não use o desarme para segurança
pessoal.
1 1
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Introdução
VLT® HVAC Basic Drive FC 101
11
Bloqueio por desarme
Conformidade regulatória
1.8
Um estado inserido em situações de falha quando o
conversor de frequência está se protegendo e requer
intervenção física, por exemplo, se o conversor de
Os conversores de frequência foram projetados em conformidade com as diretivas descritas nesta seção.
frequência estiver sujeito a um curto-circuito na saída. Um
desarme bloqueado só pode ser cancelado desconectando
1.8.1 Marcação CE
a rede elétrica, removendo a causa da falha e
reconectando o conversor de frequência. A reinicialização é
impedida até que o estado de desarme seja cancelado,
ativando a reinicialização ou, às vezes, sendo programado
para reinicializar automaticamente. Não use o bloqueio por
desarme para segurança pessoal.
A marcação CE (Conformité Européenne) indica que o
fabricante do produto está em conformidade com todas as
diretivas aplicáveis da UE. As diretivas da UE aplicáveis ao
projeto e à fabricação dos conversores de frequência estão
listadas em Tabela 1.5.
Características de VT
Características de torque variável, utilizado em bombas e
ventiladores.
+
VVC
AVISO!
A marcação CE não regula a qualidade do produto. Não
se pode deduzir especicações técnicas da marcação CE.
Se comparado com o controle padrão da relação tensão/
frequência, o controle vetorial de tensão (VVC+) melhora a
dinâmica e a estabilidade, tanto quando a referência da
velocidade é mudada quanto em relação ao torque de
carga.
AVISO!
Conversores de frequência com uma função de
segurança integrada devem estar em conformidade com
a diretiva de maquinaria.
1.7 Fator de Potência
O fator de potência indica em que intensidade o conversor
de frequência oferece uma carga na alimentação de rede
elétrica. O fator de potência é a relação entre I1 e I
onde I1 é a corrente fundamental e I
é a corrente RMS
RMS
RMS
,
total, incluindo as correntes harmônicas. Quanto menor o
fator de potência, maior será a I
para o mesmo
RMS
desempenho em kW.
Potênciapotência =
3 × U × I1× cosϕ
3 × U × I
RMS
O fator de potência para controle trifásico:
Diretiva da UE Versão
Diretiva de baixa tensão 2014/35/EU
Diretiva EMC 2014/30/EU
Diretiva ErP
Tabela 1.5 Diretivas da UE aplicáveis aos conversores de
frequência
Declarações de conformidade estão disponíveis mediante
solicitação.
1.8.1.1 Diretiva de baixa tensão
Potênciapotência =
2
I
RMS
= I
+ I
1
2
+ I
5
I1 × cosϕ1
I
RMS
2
+ . . + I
7
I
1
=
desdecosϕ1 = 1
I
RMS
2
n
Um fator de potência alta indica que as diferentes
correntes harmônicas são baixas.
As bobinas CC integradas dos conversores de frequência
produzem um fator de potência alta, o que minimiza a
A diretiva de baixa tensão é aplicável a todos os equipamentos elétricos nas faixa de tensão de 50 a 1.000 V CA e
de 75 a 1.600 V CC.
O objetivo da diretiva é garantir a segurança pessoal e
evitar danos à propriedade ao operar equipamentos
elétricos que são instalados e mantidos corretamente na
aplicação adequada.
carga imposta na alimentação de rede elétrica.
1.8.1.2 Diretiva EMC
O objetivo da diretiva de EMC (compatibilidade eletromagnética) é reduzir a interferência eletromagnética e
aumentar a imunidade de equipamentos e instalações
elétricas. O requisito básico de proteção da Diretiva EMC
2014/30/UE determina que os dispositivos que geram
interferência eletromagnética (EMI) ou cuja operação possa
ser afetada pela EMI devem ser projetados para limitar a
geração de interferência eletromagnética, e devem ter um
grau adequado de imunidade à EMI quando instalado,
mantido e usado adequadamente.
10 Danfoss A/S © 04/2018 Todos os direitos reservados. MG18C828
089
Introdução Guia de Design
Dispositivos de equipamentos elétricos usados
isoladamente, ou como parte de um sistema, devem
conter a marcação CE. Os sistemas não precisam ter a
marcação CE, mas devem cumprir os requisitos básicos de
proteção da diretiva EMC.
1.8.1.3 Diretiva ErP
A diretiva ErP é a Diretiva Europeia de Ecodesign para
produtos relacionados à energia. A diretiva estabelece
requisitos de concepção ecológica para produtos
relacionados com energia, incluindo conversores de
frequência. A diretiva visa aumentar a eciência energética
e o nível de proteção do meio ambiente, aumentando
simultaneamente a segurança da alimentação de energia.
O impacto ambiental de produtos relacionados com
energia inclui o consumo de energia ao longo de todo o
ciclo de vida útil do produto.
1.8.2 Conformidade com o UL
Listado no UL
1.8.4 EAC
Ilustração 1.4 Marcação EAC
A marcação da EurAsiana Conformity (EAC) indica que o
produto está em conformidade com todos os requisitos e
regulamentos técnicos aplicáveis ao produto, de acordo
com a União Aduaneira EurAsian, que é composta pelos
estados membros da União Econômica EurAsian.
O logotipo da EAC deve estar na etiqueta do produto e no
rótulo da embalagem. Todos os produtos utilizados na área
da EAC devem ser comprados na Danfoss dentro da área
da EAC.
1.8.5 UkrSEPRO
1 1
Ilustração 1.2 UL
AVISO!
Unidades IP54 não são certicadas para UL.
O conversor de frequência está em conformidade com os
requisitos de retenção de memória térmica UL 508C. Para
obter mais informações, consulte a seção Proteção Térmica
do Motor no Guia de Design especíco do produto.
1.8.3 Conformidade com a marcação RCM
Ilustração 1.3 Marcação RCM
A etiqueta de marcação RCM indica a conformidade com
os padrões técnicos aplicáveis para Compatibilidade Eletromagnética (EMC). Uma etiqueta de marcação RCM é
necessária para colocar dispositivos elétricos e eletrônicos
no mercado australiano e neozelandês. Os contratos
regulatórios da marcação RCM lidam somente com
emissão conduzida e irradiada. Para conversores de
frequência, aplicam-se os limites de emissão especicados
na norma EN/IEC 61800-3. Uma declaração de conformidade pode ser fornecida mediante solicitação.
Ilustração 1.5 UkrSEPRO
O certicado UKrSEPRO garante a qualidade e a segurança
de produtos e serviços, além da estabilidade de fabricação
de acordo com os padrões regulamentares ucranianos. O
certicado UkrSepro é um documento obrigatório para o
desembaraço alfandegário de qualquer produto entrando e
saindo do território ucraniano.
MG18C828 Danfoss A/S © 04/2018 Todos os direitos reservados. 11
Segurança
VLT® HVAC Basic Drive FC 101
2 Segurança
22
2.1 Pessoal qualicado
São necessários transporte, armazenagem, instalação,
operação e manutenção corretos e conáveis para a
operação sem problemas e segura do conversor de
frequência. Somente pessoal qualicado tem permissão
para instalar ou operar este equipamento.
O pessoal
qual está autorizado a instalar, comissionar e manter
equipamentos, sistemas e circuitos de acordo com as leis e
regulamentos pertinentes. Além disso, o pessoal deve estar
familiarizado com as instruções e medidas de segurança
descritas neste guia.
qualicado é denido como pessoal treinado, o
2.2 Precauções de segurança
ADVERTÊNCIA
ALTA TENSÃO
Os conversores de frequência contêm alta tensão quando
estão conectados à entrada da rede elétrica CA,
alimentação CC ou Load Sharing. Negligenciar em
realizar a instalação, partida e manutenção por pessoal
qualicado pode resultar em ferimentos graves ou fatais.
Somente pessoal qualicado deverá realizar a
•
instalação, partida e manutenção.
Antes de realizar qualquer serviço de
•
manutenção ou outro serviço, use um
dispositivo de medição de tensão apropriado
para assegurar que não há tensão restante no
conversor de frequência.
ADVERTÊNCIA
PARTIDA ACIDENTAL
Quando o conversor estiver conectado à rede elétrica CA,
alimentação CC ou Load Sharing, o motor pode ser
iniciado a qualquer momento. Partida acidental durante
a programação, serviço ou serviço de manutenção
podem resultar em morte, lesões graves ou danos à
propriedade. O motor pode dar partida com um
interruptor externo, um comando eldbus, um sinal de
referência de entrada do LCP ou LOP, por meio de
operação remota usando Software de Setup MCT 10, ou
após uma condição de falha corrigida.
Para impedir a partida do motor acidental:
Pressione [O/Reset] no LCP antes de programar
•
os parâmetros.
Desconecte o conversor da rede elétrica.
•
Conecte completamente os os e monte o
•
conversor, o motor e todos os equipamentos
acionados antes de conectar o conversor à rede
elétrica CA, alimentação CC ou Load Sharing.
ADVERTÊNCIA
TEMPO DE DESCARGA
O conversor de frequência contém capacitores de
barramento CC, que podem permanecer carregados
mesmo quando o conversor de frequência não está
energizado. Pode haver alta tensão presente mesmo
quando as luzes LED de advertência estiverem apagadas.
Se o tempo especicado após a energia ter sido
desligada não for aguardado para executar ou serviço de
manutenção, isto pode resultar em morte ou ferimentos
graves.
Pare o motor.
•
Desconecte as fontes de alimentação da rede
•
elétrica CA e do barramento CC, incluindo os
backups de bateria, UPS e conexões do
barramento CC para os outros conversores de
frequência.
Desconecte ou trave o motor PM.
•
Aguarde os capacitores se descarregarem por
•
completo. A duração mínima do tempo de
espera é especicada em Tabela 2.1.
Antes de realizar qualquer serviço de
•
manutenção, use um dispositivo de medição de
tensão apropriado para ter certeza de que os
capacitores estejam completamente descarregados.
12 Danfoss A/S © 04/2018 Todos os direitos reservados. MG18C828
Segurança Guia de Design
Tensão [V] Faixa de potência [kW
(hp)]
3x200 0,25–3,7 (0,33–5) 4
3x200 5,5–11 (7–15) 15
3x400 0,37–7,5 (0,5–10) 4
3x400 11–90 (15–125) 15
3x600 2,2–7,5 (3–10) 4
3x600 11–90 (15–125) 15
Tabela 2.1 Tempo de descarga
Tempo de espera
mínimo (minutos)
ADVERTÊNCIA
PERIGO DE CORRENTE DE FUGA
As correntes de fuga excedem 3,5 mA. Falha em aterrar o
conversor de frequência corretamente pode resultar em
morte ou ferimentos graves.
Assegure o aterramento correto do
•
equipamento por um eletricista certicado.
ADVERTÊNCIA
PERIGO PARA O EQUIPAMENTO
Contato com eixos rotativos e equipamentos elétricos
pode resultar em morte ou ferimentos graves.
Garanta que apenas pessoal treinado e
•
qualicado realize a instalação, inicialização e
manutenção.
Garanta que o trabalho elétrico esteja em
•
conformidade com os códigos elétricos
nacionais e locais.
Siga os procedimentos contidos neste manual.
•
2 2
CUIDADO
PERIGO DE FALHA INTERNA
Uma falha interna no conversor de frequência pode
resultar em ferimentos graves quando o conversor de
frequência não estiver devidamente fechado.
Garanta que todas as tampas de segurança
•
estejam no lugar e rmemente presas antes de
energizar.
MG18C828 Danfoss A/S © 04/2018 Todos os direitos reservados. 13
120
100
80
60
40
20
0
20 40 60 80 100 120 140 160 180
120
100
80
60
40
20
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180
Volume %
Volume %
INPUT POWER % PRESSURE %
SYSTEM CURVE
FAN CURVE
A
B
C
130BA781.11
ENERGY
CONSUMED
Visão Geral do Produto
3 Visão Geral do Produto
3.1 Vantagens
VLT® HVAC Basic Drive FC 101
33
3.1.1 Por que utilizar um conversor de
frequência para controlar ventiladores
e bombas?
Um conversor de frequência aproveita o fato dos
ventiladores e bombas centrífugas seguirem as leis da
proporcionalidade. Para obter mais informações, consulte
capétulo 3.1.3 Exemplo de economia de energia.
3.1.2 A vantagem óbvia - economia de
energia
A vantagem óbvia de usar um conversor de frequência
para o controle da velocidade de ventiladores e bombas
está na economia de eletricidade.
Quando se compara com sistemas e tecnologias de
controle alternativos, o conversor de frequência é o
sistema ideal de controle de energia para controlar
sistemas de ventiladores e bombas.
Ilustração 3.1 Curvas do ventilador (A, B e C) para volumes
de ventilação menores
Ilustração 3.2 Economia de energia com solução de
conversor de frequência
Em aplicações típicas, a utilização de um conversor de
frequência para reduzir a capacidade do ventilador para
60% pode economizar mais de 50% da energia.
3.1.3 Exemplo de economia de energia
Conforme mostrado em Ilustração 3.3, a vazão é controlada
alterando a rotação. Ao reduzir a velocidade em apenas
20% da velocidade nominal, a vazão também é reduzida
em 20%. Isto porque a vazão é diretamente proporcional à
rotação. No entanto, verica-se uma redução de 50% no
consumo de energia.
Se o sistema em questão necessitar fornecer uma vazão
que corresponda a 100% apenas alguns dias por ano,
enquanto a média for inferior a 80% da vazão nominal,
durante o resto do ano, a quantidade de energia
economizada será superior a 50%.
14 Danfoss A/S © 04/2018 Todos os direitos reservados. MG18C828
n
100%
50%
25%
12,5%
50% 100%
80%
80%
175HA208.10
Poder ~ n
3
Pressão ~ n
2
Fluxo ~ n
130BA782.10
Discharge
damper
Less energy savings
IGV
Costlier installation
Maximum energy savings
Visão Geral do Produto Guia de Design
A Ilustração 3.3 descreve a dependência de vazão, pressão
e consumo de energia em rpm.
Ilustração 3.3 Leis da proporcionalidade
Q
n
1
Vazão:
Q
Pressão:
Potência:
2
H
H
=
1
2
P
1
P
2
=
=
1
n
2
2
n
1
n
2
3
n
1
n
2
Ilustração 3.3 mostra a economia de energia típica obtida
com 3 soluções conhecidas quando o volume do
ventilador é reduzido para 60%.
Como mostra o gráco, mais de 50% de economia de
energia pode ser alcançada em aplicações típicas.
3 3
Ilustração 3.4 Os 3 sistemas comuns de economia de energia
Q = Vazão P = Potência
Q1 = Vazão nominal P1 = Potência nominal
Q2 = Vazão reduzida P2 = Potência reduzida
H = Pressão n = Controle da velocidade
H1 = Pressão nominal n1 = Velocidade nominal
H2 = Pressão reduzida n2 = Velocidade reduzida
Tabela 3.1 As leis da proporcionalidade
3.1.4 Comparação de economia de energia
A solução de conversor de frequência Danfoss oferece uma
grande economia em comparação com as soluções
tradicionais de economia de energia, como a solução de
amortecedores de descarga e a solução das palhetas de
guia de entrada (IGV). Isso ocorre porque o conversor de
frequência é capaz de controlar a velocidade do ventilador
de acordo com a carga térmica no sistema, e tem uma
facilidade integrada que permite que ele funcione como
um sistema de gerenciamento predial, o BMS.
Ilustração 3.5 Economia de energia
MG18C828 Danfoss A/S © 04/2018 Todos os direitos reservados. 15
500
[h]
t
1000
1500
2000
200100 300
[m
3
/h]
400
Q
175HA210.11
Visão Geral do Produto
VLT® HVAC Basic Drive FC 101
Os amortecedores de descarga reduzem o consumo de
energia. Palhetas de guia de entrada oferecem uma
redução de 40%, mas são caras para instalar. A solução do
conversor de frequência Danfoss reduz o consumo de
energia em mais de 50% e é fácil de instalar. Também
reduz o ruído, a tensão mecânica e o desgaste, e prolonga
33
a vida útil de toda a aplicação.
3.1.5 Exemplo com uxo variante ao longo
de 1 ano
Este exemplo é calculado com base nas características da
bomba obtidas de uma folha de dados da bomba.
O resultado obtido mostra uma economia de energia de
mais de 50% na distribuição do uxo dado ao longo de
um ano. O período de retorno depende do preço por kWh
e do preço do conversor de frequência. Neste exemplo, é
menos de um ano quando comparado com válvulas e
velocidade constante.
Economia de energia
P
= P
shaft
shaft output
Ilustração 3.6 Distribuição de vazão ao longo de 1 ano
Ilustração 3.7 Energia
3
Distri-
m
/
buição
h
% Horas Potência Consumo
A1 - B
350 5 438 42,5 18,615 42,5 18,615
300 15 1314 38,5 50,589 29,0 38,106
250 20 1752 35,0 61,320 18,5 32,412
200 20 1752 31,5 55,188 11,5 20,148
150 20 1752 28,0 49,056 6,5 11,388
100 20 1752 23,0 40,296 3,5 6,132
100 8760 – 275,064 – 26,801
Σ
Tabela 3.2 Resultado
Regulagem por
válvulas
kWh A1 - C
1
Controle por
conversor de
frequência
Potênci
a
1
Consumo
kWh
16 Danfoss A/S © 04/2018 Todos os direitos reservados. MG18C828
Full load
% Full-load current
& speed
500
100
0
0 12,5 25 37,5 50Hz
200
300
400
600
700
800
4
3
2
1
175HA227.10
Visão Geral do Produto Guia de Design
3.1.6 Melhor controle
Se um conversor de frequência for utilizado para controlar
a vazão ou a pressão de um sistema, obtém-se um
controle melhorado.
Um conversor de frequência pode variar a velocidade do
ventilador ou da bomba, obtendo controle variável de
vazão e pressão.
Além disso, um conversor de frequência pode adaptar
rapidamente a velocidade do ventilador ou da bomba às
novas condições de vazão ou pressão no sistema.
Controle simples do processo (vazão, nível ou pressão)
utilizando o controle PI integrado.
3.1.7 Starter ou soft starter estrela/delta
não são necessários
Em muitos países, ao dar a partida em motores grandes, é
necessário utilizar equipamento que limite a corrente de
partida. Em sistemas mais tradicionais, um starter ou soft
starter estrela/delta é amplamente utilizado. Esses
dispositivos de partida de motores não são necessários
quando for utilizado um conversor de frequência.
1
VLT® HVAC Basic Drive FC 101
2 Starter estrela/delta
3 Soft starter
4 Partida diretamente pela rede elétrica
Ilustração 3.8 Corrente de partida
3 3
Conforme ilustrado em Ilustração 3.8, um conversor de
frequência não consome mais do que a corrente nominal.
3.1.8 Ao Usar um Conversor de Frequência
Faz-se Economia
O exemplo em capétulo 3.1.9 Sem Conversor de Frequência
mostra que um conversor de frequência substitui outro
equipamento. É possível calcular o custo de instalação dos
2 sistemas diferentes. No exemplo, os 2 sistemas podem
ser estabelecidos aproximadamente pelo mesmo preço.
Use o software VLT® Energy Box apresentado em
capétulo 1.5 Recursos adicionais para calcular as economias
de custo que podem ser obtidas com o uso de um
conversor de frequência.
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Visão Geral do Produto
VLT® HVAC Basic Drive FC 101
3.1.9 Sem Conversor de Frequência
33
D.D.C. Controle digital direto
E.M.S. Sistema de gerenciamento de energia
V.A.V. Volume de ar variável
Sensor P Pressão
Sensor T Temperatura
Ilustração 3.9 Sistema tradicional de ventilador
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Visão Geral do Produto Guia de Design
3.1.10 Com um Conversor de Frequência
3 3
D.D.C. Controle digital direto
E.M.S. Sistema de gerenciamento de energia
V.A.V. Volume de ar variável
Sensor P Pressão
Sensor T Temperatura
Ilustração 3.10 Sistema de ventiladores controlado por conversores de frequência
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Frequency
converter
Frequency
converter
D1
D2
D3
Cooling coil
Heating coil
Filter
Pressure
signal
Supply fan
VAV boxes
Flow
Flow
Pressure
transmitter
Return fan
3
3
T
130BB455.10
Visão Geral do Produto
VLT® HVAC Basic Drive FC 101
3.1.11 Exemplos de aplicações
As seções a seguir fornecem exemplos típicos de aplicações para o HVAC.
3.1.12 Volume de ar variável
33
Os sistemas de volume de ar variável, ou VAV, controlam a ventilação e a temperatura para atender às necessidades de um
edifício. Os sistemas centrais VAV são considerados o método mais eciente em termos de energia para edifícios com ar
condicionado. Pode-se obter uma maior eciência, projetando-se sistemas centrais ao invés de sistemas distribuídos.
A eciência provém da utilização de ventiladores e resfriadores maiores, os quais apresentam uma eciência muito superior
à dos motores pequenos e resfriadores para refrigeração distribuída de ar. Economiza-se também com a redução nos
requisitos de manutenção.
3.1.13 A solução VLT
Enquanto os amortecedores e IGVs atuam para manter uma pressão constante na tubulação, uma solução com conversor de
frequência economiza muito mais energia e reduz a complexidade da instalação. Ao invés de criar uma queda articial de
pressão ou causar uma diminuição na eciência do ventilador, o conversor de frequência reduz a velocidade do ventilador,
para proporcionar a vazão e a pressão requeridas pelo sistema.
Dispositivos de centrifugação, como os ventiladores, comportam-se de acordo com as leis de centrifugação. Isto signica
que os ventiladores reduzem a pressão e a vazão que produzem, na medida em que a sua velocidade é reduzida. Seu
consumo de energia, por conseguinte, é drasticamente reduzido.
O controlador PI do VLT® HVAC Basic Drive FC 101 pode ser usado para eliminar a necessidade de controladores adicionais.
Ilustração 3.11 Volume de ar variável
20 Danfoss A/S © 04/2018 Todos os direitos reservados. MG18C828
Frequency
converter
Frequency
converter
Pressure
signal
Cooling coil
Heating coil
D1
D2
D3
Filter
Pressure
transmitter
Supply fan
Return fan
Temperature
signal
Temperature
transmitter
130BB451.10
Visão Geral do Produto Guia de Design
3.1.14 Volume de ar constante
CAV, ou sistemas de volume de ar constante, são sistemas de ventilação central geralmente usados para abastecer grandes
áreas comuns com quantidades mínimas de ar fresco e temperado. Eles precederam os sistemas VAV e também são
encontrados em edifícios comerciais mais antigos em vários setores. Estes sistemas pré-aquecem o ar fresco, utilizando as
Unidades de tratamento de ar (Air Handling Units, AHUs) com serpentinas de aquecimento; muitas são também utilizadas
para refrigerar prédios e têm uma serpentina de resfriamento. As unidades de serpentina com ventilador são geralmente
utilizadas para ajudar nos requisitos de aquecimento e resfriamento, nas áreas individuais.
3.1.15 A solução VLT
Com um conversor de frequência, uma economia signicativa de energia pode ser obtida, ao mesmo tempo em que se
mantém um adequado controle do prédio. Sensores de temperatura ou sensores de CO2 podem ser utilizados como sinais
de feedback para os conversores de frequência. Seja para o controle da temperatura, da qualidade do ar ou de ambos, um
CAV system pode ser controlado para funcionar com base nas condições reais do prédio. À medida que diminui a
quantidade de pessoas na área controlada, a necessidade de ar fresco diminui. O sensor CO2 detecta níveis mais baixos e
diminui a velocidade dos ventiladores de alimentação. O ventilador de retorno é modulado para manter um setpoint de
pressão estática ou uma diferença xa entre os uxos de ar de entrada e de retorno.
Com o controle da temperatura, especialmente utilizado nos sistemas de ar condicionado, à medida que a temperatura
externa varia, bem como a variação do número de pessoas na área sob controle, os requisitos de resfriamento também
variam. À medida que a temperatura diminui abaixo do setpoint, o ventilador de alimentação pode diminuir a velocidade. O
ventilador de retorno é modulado para manter um setpoint de pressão estática. Pela redução da vazão de ar, a energia
utilizada para aquecer ou resfriar o ar fresco é também reduzida, agregando uma economia ainda maior.
Vários recursos do conversor de frequência dedicado de HVAC Danfoss podem ser utilizados para melhorar o desempenho
do sistema CAV. Uma das preocupações quanto ao controle de um sistema de ventilação é a baixa qualidade do ar. A
frequência mínima programável pode ser congurada para manter uma quantidade mínima de ar, independente do sinal de
feedback ou de referência. O conversor de frequência também contém um controlador PI, que permite monitorar a
temperatura e a qualidade do ar. Mesmo que o requisito de temperatura seja atendido, o conversor de frequência mantém
ar de abastecimento suciente para satisfazer o sensor de qualidade do ar. O controlador é capaz de monitorar e comparar
dois sinais de feedback para controlar o ventilador de retorno, mantendo uma vazão de ar diferencial xa entre os dutos de
alimentação e de retorno.
3 3
Ilustração 3.12 Volume de ar constante
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Frequency
converter
Water Inlet
Water Outlet
CHILLER
Temperature
Sensor
BASIN
Conderser
Water pump
Supply
130BB453.10
Visão Geral do Produto
VLT® HVAC Basic Drive FC 101
3.1.16 Ventilador de torre de resfriamento
Os ventiladores da torre de resfriamento resfriam a água do condensador em sistemas resfriados a água. Os resfriadores à
água fornecem o meio mais eciente para a obtenção de água resfriada. Eles são até 20% mais ecientes que os
resfriadores a ar. Dependendo do clima, as torres de resfriamento costumam ser o método mais eciente no uso de energia
para resfriar a água do condensador dos resfriadores.
33
Eles resfriam a água do condensador por evaporação.
A água do condensador é pulverizada na torre de resfriamento até que encham para aumentar sua área de superfície. O
ventilador da torre injeta água nebulizada e ar nas superfícies de evaporação para auxiliar no processo de evaporação. A
evaporação remove a energia da água, baixando a sua temperatura. A água resfriada é coletada no tanque das torres de
refrigeração, de onde é bombeada de volta ao condensador dos resfriadores e o processo se repete.
3.1.17 A solução VLT
Com um conversor de frequência, os ventiladores da torre de resfriamento podem ser controlados na velocidade necessária
para manter a temperatura da água do condensador. Os conversores de frequência também podem ser utilizados para ligar
e desligar o ventilador, na medida do necessário.
Vários recursos do conversor de frequência dedicado de HVAC Danfoss podem ser utilizados para melhorar o desempenho
das aplicações dos ventiladores da torre de resfriamento. À medida que os ventiladores da torre de resfriamento caem
abaixo de uma determinada velocidade, o efeito do ventilador no resfriamento da água torna-se pequeno. Além disso, ao
utilizar uma caixa de engrenagens no controle de frequência do ventilador da torre, é necessária uma velocidade mínima de
40 a 50%.
conguração da frequência mínima programável do usuário está disponível para manter esta frequência mínima, mesmo
A
que o feedback ou a referência de velocidade exija velocidades mais baixas.
Além disso, como recurso padrão, o conversor de frequência pode ser programado para entrar no modo de suspensão e
parar o ventilador até que seja necessária uma velocidade maior. Além disso, alguns ventiladores da torre de resfriamento
possuem frequências indesejáveis que podem causar vibrações. Estas frequências podem ser facilmente evitadas, por meio
da programação das faixas de frequências de bypass, no conversor de frequência.
Ilustração 3.13 Ventilador de torre de resfriamento
22 Danfoss A/S © 04/2018 Todos os direitos reservados. MG18C828
Frequency
converter
Water
Inlet
Water
Outlet
BASIN
Flow or pressure sensor
Condenser
Water pump
Throttling
valve
Supply
CHILLER
130BB452.10
Visão Geral do Produto Guia de Design
3.1.18 Bombas para condensador
As bombas de água para condensador são usadas principalmente para circular água através da seção do condensador de
refrigeradores a água e torre de resfriamento associada. A água do condensador absorve o calor da seção do condensador
dos resfriadores e o libera para a atmosfera da torre de resfriamento. Esses sistemas são utilizados pois proporcionam o
meio mais ecaz de produzir água resfriada, sendo até 20% mais ecientes que os resfriadores a ar.
3.1.19 A solução VLT
Os conversores de frequência podem ser adicionados às bombas de água do condensador, em lugar de balancear as
bombas com válvulas reguladoras ou por compensação do impulsor da bomba.
A utilização de um conversor de frequência em lugar de uma válvula reguladora simplesmente economiza a energia que
seria absorvida pela válvula. Esta economia pode chegar a 15-20% ou mais. O desbaste do impulsor da bomba é irreversível;
desse modo se as condições mudarem e for necessária uma vazão maior, o impulsor deve ser substituído.
3 3
Ilustração 3.14 Bombas para condensador
MG18C828 Danfoss A/S © 04/2018 Todos os direitos reservados. 23
Visão Geral do Produto
VLT® HVAC Basic Drive FC 101
3.1.20 Bombas primárias
As bombas primárias de um sistema de bombeamento primário/secundário podem ser utilizadas para manter uma vazão
constante, por meio de dispositivos que encontram diculdades de operação ou de controle, quando sujeitos a uma vazão
variável. A técnica de bombeamento primário/secundário desacopla o ciclo de produção primária do ciclo de distribuição
33
secundária. Isto permite que dispositivos como resfriadores obtenham uma vazão projetada constante e funcionem adequadamente, ao mesmo tempo em que permitem o restante do sistema variar a vazão.
Conforme a vazão do evaporador diminui em um resfriador, a água resfriada começa a
isto ocorre, o resfriador tenta diminuir a sua capacidade de resfriamento. Se a vazão cair mais do que o suciente, ou muito
rapidamente, o resfriador não poderá reduzir sua carga o suciente e a segurança do resfriador interromperá o resfriamento,
exigindo uma reinicialização manual. Essa situação é comum em grandes instalações, especialmente quando dois ou mais
resfriadores em paralelo estão instalados, se o bombeamento primário/secundário não for utilizado.
car excessivamente fria. Quando
3.1.21 A solução VLT
Dependendo do tamanho do sistema e do porte do ciclo primário, o consumo de energia deste ciclo pode se tornar
considerável.
Um conversor de frequência pode ser adicionado ao sistema primário para substituir a válvula reguladora e/ou o corte dos
impulsores, levando a despesas operacionais reduzidas. Existem dois métodos comuns de controle:
Fluxômetro
Pelo fato da velocidade da vazão desejada ser conhecida e constante, um medidor de vazão instalado na saída de cada
resfriador pode ser utilizado para controlar a bomba diretamente. Utilizando o controlador PI integrado, o conversor de
frequência sempre mantém a vazão adequada, compensando inclusive variações na resistência do circuito de tubulação
primária, pois os resfriadores e suas bombas são ligados e desligados.
Determinação da velocidade local
O operador simplesmente diminui a frequência de saída até que a velocidade de vazão planejada seja atingida.
O uso de um conversor de frequência para diminuir a velocidade da bomba é muito semelhante ao ajuste do impulsor da
bomba, exceto que não exige mão de obra e a eciência da bomba permanece maior. O contrativo do balanceamento
simplesmente reduz a velocidade da bomba, até que a velocidade apropriada da vazão seja alcançada, deixando a
velocidade xa. A bomba opera nessa velocidade sempre que o resfriador estiver ativado. Como o ciclo primário não possui
válvulas de controle ou outros dispositivos que possam alterar a curva do sistema, e a variação devida à ativação e
desativação de bombas e resfriadores de preparo é geralmente pequena, essa velocidade xa permanece adequada. Se for
preciso aumentar a vazão posteriormente durante a vida útil do sistema, o conversor de frequência pode simplesmente
aumentar a velocidade da bomba em vez de exigir um novo impulsor da bomba.
24 Danfoss A/S © 04/2018 Todos os direitos reservados. MG18C828
Frequency
converter
Frequency
converter
CHILLER
CHILLER
Flowmeter
Flowmeter
F F
130BB456.10
Visão Geral do Produto Guia de Design
3 3
Ilustração 3.15 Bombas primárias
MG18C828 Danfoss A/S © 04/2018 Todos os direitos reservados. 25
Frequency
converter
Frequency
converter
CHILLER
CHILLER
3
3
P
130BB454.10
Visão Geral do Produto
VLT® HVAC Basic Drive FC 101
3.1.22 Bombas secundárias
Bombas secundárias em um sistema primário/secundário de bombeamento de água resfriada distribuem a água resfriada
para as cargas do ciclo de produção primária. O sistema de bombeamento primário/secundário é usado para separar
hidronicamente um circuito de tubulação de outro. Neste caso, a bomba primária é usada para manter uma vazão constante
através dos resfriadores, permitindo que as bombas secundárias variem na vazão, aumentem o controle e economizem
33
energia.
Se o conceito primário/secundário não for usado no projeto de um sistema de volume variável quando a vazão cair o
suciente ou muito rapidamente, o resfriador não poderá reduzir a carga adequadamente. A proteção contra temperatura
baixa do evaporador do resfriador desarma o resfriador, necessitando de um reset manual. Essa situação é comum em
grandes instalações, principalmente quando 2 ou mais resfriadores estão instalados em paralelo.
3.1.23 A solução VLT
Enquanto o sistema primário-secundário com válvulas bidirecionais melhora a economia de energia e diminui os problemas
de controle do sistema, a real economia de energia e o potencial de controle são obtidos pela incorporação de conversores
de frequência.
Com o posicionamento adequado dos sensores, a incorporação dos conversores de frequência permite variar a velocidade
das bombas, de forma a acompanhar a curva do sistema e não a curva da bomba.
Isto resulta na eliminação da energia desperdiçada e elimina a maior parte do excesso de pressurização à qual as válvulas
bidirecionais também podem estar sujeitas.
Conforme as cargas monitoradas são atingidas, as válvulas bidirecionais são fechadas. Isso aumenta a pressão diferencial
medida através da carga e da válvula bidirecional. Quando esta pressão diferencial começa a aumentar, a bomba é desacelerada de forma a manter a pressão de saturação de controle, também chamada de valor de setpoint. Este valor de setpoint
é calculado somando a queda de pressão da carga e da válvula bidirecional em condições de design.
AVISO!
Quando houver várias bombas funcionando em paralelo, elas devem funcionar na mesma velocidade para maximizar a
economia de energia, seja com conversores de frequência dedicados individuais ou com um conversor de frequência
funcionando várias bombas em paralelo.
Ilustração 3.16 Bombas secundárias
26 Danfoss A/S © 04/2018 Todos os direitos reservados. MG18C828
130BB892.10
100%
0%
-100%
100%
Local
reference
scaled to
Hz
Auto mode
Hand mode
LCP Hand on,
off and auto
on keys
Local
Remote
Reference
Ramp
P 4-10
Motor speed
direction
To motor
control
Reference
handling
Remote
reference
P 4-14
Motor speed
high limit [Hz]
P 4-12
Motor speed
low limit [Hz]
P 3-4* Ramp 1
P 3-5* Ramp 2
Visão Geral do Produto Guia de Design
3.2 Estruturas de Controle
Selecione [0] Malha aberta ou [1] Malha fechada em parâmetro 1-00 Modo Conguração.
3.2.1 Estrutura de Controle Malha Aberta
Ilustração 3.17 Estrutura de malha aberta
3 3
Na conguração mostrada em Ilustração 3.17,
parâmetro 1-00 Modo Conguração está programado para
[0] Malha aberta. A referência resultante do sistema de
tratamento de referências ou referência local é recebida e
alimentada por meio da limitação de rampa e da limitação
de velocidade, antes de ser enviada para o controle do
motor. A saída do controle do motor ca então restrita
pelo limite de frequência máxima.
Limite de corrente para motores PM:
3.2.2 Controle do motor PM/EC+
O conceito de Danfoss EC+ fornece a possibilidade de usar
motores PM de alta eciência (motores de ímã
permanente) em tamanhos de gabinetes padrão IEC
operados por conversores de frequência Danfoss.
O procedimento de colocação em funcionamento é
comparável ao existente para motores assíncronos
(indução) utilizando a estratégia de controle Danfoss VVC
PM.
Vantagens para o cliente:
Livre escolha da tecnologia de motor (motor de
•
ímã permanente ou motor de indução).
Instalação e operação conforme conhecido em
•
motores de indução.
Independente do fabricante ao selecionar
•
componentes do sistema (por exemplo, motores).
Melhor eciência do sistema, selecionando os
•
melhores componentes.
Possível modernização das instalações existentes.
•
MG18C828 Danfoss A/S © 04/2018 Todos os direitos reservados. 27
+
3.2.3 Controles local manual ligado (Hand
O conversor de frequência pode ser operado manualmente
através do painel de controle local (LCP) ou remotamente
via entradas analógicas/digitais ou barramento serial. Se
permitido em parâmetro 0-40 Tecla [Hand on] (Manual
ligado) do LCP, parâmetro 0-44 Tecla [O/Reset] no LCP e
parâmetro 0-42 Tecla [Auto on] (Automát. ligado) do LCP, é
possível iniciar e parar o conversor de frequência via LCP
pressionando [Hand On] e [O/Reset]. Os alarmes podem
ser reinicializados com a tecla [O/Reset].
Faixa de potência: 45 kW (60 hp) (200 V), 0,37–90
•
kW (0,5–121 hp) (400 V), 90 kW (121 hp) (600 V)
para motores de indução e 0,37–22 kW (0,5–30
hp) (400 V) para motores PM.
Atualmente suportado apenas até 22 kW (30 hp).
•
Filtros LC não são suportados com motores PM.
•
O algoritmo de backup cinético não é suportado
•
com motores PM.
Suporta apenas AMA completa da resistência do
•
estator Rs no sistema.
Nenhuma detecção de estolagem (suportada a
•
partir da versão de software 2.80).
On) e remoto automático ligado
(Auto On)
Hand
On
Off
Reset
Auto
On
130BB893.10
7-30 PI
Normal/Inverse
Control
PI
Reference
Feedback
Scale to
speed
P 4-10
Motor speed
direction
To motor
control
130BB894.11
S
100%
0%
-100%
100%
*[-1]
_
+
130BB895.10
+
-
PI
P
P
P
Ref.
signal
Desired
ow
FB conversion
Ref.
FB
Flow
FB
signal
Flow
P 20-01
Visão Geral do Produto
VLT® HVAC Basic Drive FC 101
sistema. Em seguida, compara esse feedback com um valor
de referência de setpoint e determina o erro, se houver,
entre estes 2 sinais. Para corrigir este erro, o PID ajusta a
velocidade do motor.
Ilustração 3.18 Teclas do LCP
33
Por exemplo, considere uma aplicação de bomba em que a
velocidade de uma bomba deve ser controlada de modo
que a pressão estática em uma tubulação seja constante. O
A referência local força o modo de conguração para
malha aberta, independentemente da conguração de
parâmetro 1-00 Modo Conguração.
valor da pressão estática é fornecido ao conversor de
frequência como uma referência de setpoint. Um sensor de
pressão estática mede a pressão estática real no tubo e
fornece esta informação ao conversor de frequência como
A referência local é restaurada no desligamento.
um sinal de feedback. Se o sinal de feedback for maior que
a referência de setpoint, o conversor de frequência
3.2.4 Estrutura de controle em malha
fechada
desacelera para reduzir a pressão. De forma semelhante, se
a pressão do tubo for menor do que a referência do
setpoint, o conversor de frequência automaticamente
O controlador interno permite ao conversor de frequência
se tornar parte do sistema controlado. O conversor de
acelera a bomba para aumentar a pressão fornecida pela
mesma.
frequência recebe um sinal de feedback de um sensor do
Ilustração 3.19 Estrutura de controle de malha fechada
Enquanto os valores padrão para o controlador de malha
fechada do conversor de frequência geralmente fornecem
desempenho satisfatório, o controle do sistema pode ser
otimizado frequentemente ajustando os parâmetros.
3.2.5 Conversão de feedback
Em algumas aplicações, pode ser útil converter o sinal de
feedback. Um exemplo disso é o uso de um sinal de
pressão para fornecer o feedback da vazão. Uma vez que a
raiz quadrada da pressão é proporcional à vazão, essa raiz
quadrada redunda em um valor que é proporcional à
vazão. Consulte o Ilustração 3.20.
28 Danfoss A/S © 04/2018 Todos os direitos reservados. MG18C828
Ilustração 3.20 Conversão do sinal de feedback
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