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	6
1.1 Objetivo do Guia de Design	6
1.2 Versão do Software e do Documento	6
1.3 Símbolos de Segurança	7
1.4 Abreviações	7
1.5 Recursos adicionais	7
1.6 De„nições	8
1.7 Fator de Potência	10
1.8 Conformidade regulatória	10
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	12
2.1 Pessoal quali„cado	12
2.2 Precauções de segurança	12
3 Visão Geral do Produto	14
3.1 Vantagens	14
3.1.1 Por que utilizar um conversor de frequência para controlar ventiladores e bom-
bas?	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
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	27
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	30
3.4 Aspectos Gerais da EMC	36
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
3.4.7 Requisitos de imunidade	42
3.5 Isolação galvânica (PELV)	42
3.6 Corrente de Fuga para o Terra	43
3.7 Condições de Funcionamento Extremas	44
3.7.1 Proteção térmica do motor (ETR)	44
3.7.2 Entradas do termistor	44

4 Seleção e solicitação de pedido	46
4.1 Código de tipo	46
4.2 Opcionais e Acessórios	47
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	50
4.3.1 Opcionais e Acessórios	50
4.3.2 Filtros de harmônicas	51
4.3.3 Filtro de RFI externo	53

MG18C828

Índice	Guia de Design

5 Instalação	55
5.1 Instalação Elétrica	55
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	65
6.1 Introdução	65
6.2 Painel de Controle Local (LCP)	65
6.3 Menus	66
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	82
6.5 Leitura e Programação de Parâmetros Indexados	82
6.6 Inicialização para as con„gurações padrão	82
7 Instalação e setup do RS485	83
7.1 RS485	83
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	85
7.2.1 Visão Geral	85
7.2.2 FC com Modbus RTU	85
7.3 Programação dos parâmetros para ativar o protocolo	85
7.4 Estrutura do enquadramento de mensagem do protocolo FC	85
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
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	88
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	89
7.6.1 Introdução	89
7.6.2 Visão Geral	89
7.6.3 Conversor de Frequência com Modbus RTU	90
7.7 Con„guração de Rede	90
7.8 Estrutura do Enquadramento de Mensagem do Modbus RTU	90
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 veri„cação CRC	92
7.8.8 Endereçamento do registrador da bobina	92
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	96
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	96
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 prede„nido (06 hex)	98
7.10.6 Vários registros prede„nidos (10 hex)	99
7.10.7 Ler/gravar vários registradores (17 hex)	99
7.11 Per„l de Controle do FC da Danfoss	100
7.11.1 Control word de acordo com o per„l do FC (Protocolo 8–10 = Per„l do FC)	100

MG18C828

Índice	Guia de Design

7.11.2 Status word de acordo com o per„l do FC (STW)	102
7.11.3 Valor de referência da velocidade do barramento	103

8 Especiƒcações Gerais	104
8.1 Dimensões mecânicas	104
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 Especi„cações da alimentação de rede elétrica	110
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	116
8.4 Dados Técnicos Gerais	118
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
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
Índice	125

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Introdução VLT® HVAC Basic Drive FC 101

1	1	1 Introdução
		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 e„ciência ideais.

VLT® é uma marca registrada.

1.2 Versão do Software e do Documento

Este manual é revisado e atualizado regularmente. Todas as sugestões de melhoria são bem-vindas.

Edição	Observações	Versão de
		software

MG18C8xx	Atualização para nova versão de	4.2x
	SW e HW.

Tabela 1.1 Versão de software e documento

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	Cartão de controle
Compatibilidade de	antigo (semana de	novo (semana de
software	produção 33 2017	produção 34 2017
	ou anterior)	ou posterior)

Software antigo
(versão do arquivo	Sim	Não
OSS 3.xx e	Sim	Não
OSS 3.xx e
inferiores)

Software novo
(versão do arquivo	Não	Sim
OSS 4.xx e	Não	Sim
OSS 4.xx e
superiores)

	Cartão de controle	Cartão de controle
Compatibilidade de	antigo (semana de	novo (semana de
hardware	produção 33 2017	produção 34 2017
	ou anterior)	ou posterior)

Cartão de potência		Sim (DEVE atualizar
antigo	Sim (somente versão	Sim (DEVE atualizar
antigo	Sim (somente versão	o software para
(semana de	de software 3.xx e	o software para
(semana de	de software 3.xx e	versão 4.xx ou
produção 33 2017	inferiores)	versão 4.xx ou
produção 33 2017	inferiores)	superior)
ou anterior)		superior)
ou anterior)

	Sim (DEVE atualizar
Cartão de potência	o software para a
novo	versão 3.xx ou	Sim (somente versão
(semana de	inferior, o ventilador	de software 4.xx ou
produção 34 2017	funciona	superior)
ou posterior)	continuamente na
	velocidade máxima)

Tabela 1.2 Compatibilidade de software e hardware

MG18C828

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.

		1	1
Regen	Terminais regenerativos	1	1
RPM	Rotações por minuto
RPM	Rotações por minuto

s	Segundo

TLIM	Limite de torque

UM,N	Tensão nominal do motor

V	Volts

Tabela 1.3 Abreviações

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	Graus Celsius
°F	Graus Fahrenheit
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

fM,N	Frequência nominal do motor

kg	Quilograma

Hz	Hertz

IINV	Corrente nominal de saída do inversor

ILIM	Limite de corrente

IM,N	Corrente nominal do motor

IVLT,MAX	A máxima corrente de saída

IVLT,N	A corrente de saída nominal fornecida pelo
	conversor de frequência

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

ns	Velocidade de sincronização do motor

PM,N	Potência nominal do motor

PCB	Placa de circuito impresso

PELV	Tensão de proteção extremamente baixa

1.5Recursos adicionais

•O Guia Rápido VLT® HVAC Basic Drive FC 101 fornece informações básicas sobre dimensões mecânicas, instalação e programação.

•O Guia de Programação VLT® HVAC Basic Drive FC 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.

MG18C828

Introdução

VLT® HVAC Basic Drive FC 101

1	1	1.6 De„nições
		Conversor de frequência
		Conversor de frequência
		IVLT, MAX
		A corrente de saída máxima.
		IVLT,N
		A corrente de saída nominal fornecida pelo conversor de
		frequência.
		UVLT, 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	inércia, parada rápida, freio CC, parada e [OFF]
			(desligado).

		Grupo 2	Partida, partida por pulso, reversão, partida
		Grupo 2	inversa, jog e congelar frequência de saída.
			inversa, jog e congelar frequência de saída.

Tabela 1.4 Comandos de controle

Motor

fJOG

A frequência do motor quando a função jog é ativada (através dos terminais digitais).

Torque de segurança

Torque		<![if ! IE]> <![endif]>175ZA078.10
	Arranque

RPM

Ilustração 1.1 Torque de segurança

ηVLT

A e„ciência do conversor de frequência é de„nida 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

A frequência do motor.

fMAX

A frequência máxima do motor.

fMIN

A frequência mínima do motor.

fM,N

A frequência nominal do motor (dados da plaqueta de identi„cação).

A corrente do motor.

IM,N

A corrente nominal do motor (dados da plaqueta de identi„cação).

nM,N

A velocidade nominal do motor (dados da plaqueta de identi„cação).

PM,N

A potência nominal do motor (dados da plaqueta de identi„cação).

A tensão instantânea do motor.

UM,N

A tensão nominal do motor (dados da plaqueta de identi- „cação).

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 predeƒnida

Uma referência prede„nida a ser programada de -100% a +100% da faixa de referência. Seleção de 8 referências prede„nidas via terminais digitais.

RefMAX

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.

RefMIN

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.

MG18C828

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 con„gurações 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

1 1

É o bit menos signi„cativo.

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 signi„cativo.

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 con„gurações 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 de„nidas pelo usuário executadas quando os eventos de„nidos 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.

MG18C828

Introdução

VLT® HVAC Basic Drive FC 101

1 1 Bloqueio por desarme

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 frequência estiver sujeito a um curto-circuito na saída. Um desarme bloqueado só pode ser cancelado desconectando 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.

Características de VT

Características de torque variável, utilizado em bombas e ventiladores.

VVC+

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.

1.8 Conformidade regulatória

Os conversores de frequência foram projetados em conformidade com as diretivas descritas nesta seção.

1.8.1 Marcação CE

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.

AVISO!

A marcação CE não regula a qualidade do produto. Não se pode deduzir especiƒcações técnicas da marcação CE.

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 IRMS, onde I1 é a corrente fundamental e IRMS é a corrente RMS total, incluindo as correntes harmônicas. Quanto menor o fator de potência, maior será a IRMS para o mesmo desempenho em kW.

3 ×

× cos

O fator de potência para

controle trifásico:

Potência potência =

3 ×

RMS

Potência potência

cos

desde cos

ϕ1 =

IRMS

ϕ1 = 1

× RMS

RMS

fator de potência alta indica que as diferentes

Um =

1 +

5 +

+ . . +

correntes harmônicas são baixas.

As bobinas CC integradas dos conversores de frequência produzem um fator de potência alta, o que minimiza a carga imposta na alimentação de rede elétrica.

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

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.

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.

MG18C828

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.

1.8.4 EAC

Ilustração 1.4 Marcação EAC

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 e„ciência 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

Ilustração 1.2 UL

AVISO!

Unidades IP54 não são certiƒcadas 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 especí„co do produto.

1.8.3 Conformidade com a marcação RCM

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

089

Ilustração 1.5 UkrSEPRO

O certi„cado UKrSEPRO garante a qualidade e a segurança de produtos e serviços, além da estabilidade de fabricação de acordo com os padrões regulamentares ucranianos. O certi„cado UkrSepro é um documento obrigatório para o desembaraço alfandegário de qualquer produto entrando e saindo do território ucraniano.

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 especi„cados na norma EN/IEC 61800-3. Uma declaração de conformidade pode ser fornecida mediante solicitação.

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Segurança

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2 Segurança

2 2

2.1 Pessoal quali„cado

São necessários transporte, armazenagem, instalação, operação e manutenção corretos e con„áveis para a operação sem problemas e segura do conversor de frequência. Somente pessoal quali„cado tem permissão para instalar ou operar este equipamento.

O pessoal quali„cado é de„nido como pessoal treinado, o 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.

2.2 Precauções de segurança

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 ƒeldbus, 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.

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 qualiƒcado pode resultar em ferimentos graves ou fatais.

•Somente pessoal qualiƒcado 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.

•Desconecte o conversor da rede elétrica.

•Conecte completamente os ƒos 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 especiƒcado 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 especiƒcada 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.

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Segurança		Guia de Design


Tensão [V]	Faixa de potência [kW	Tempo de espera
	(hp)]	mínimo (minutos)
3x200	0,25–3,7 (0,33–5)	4	2	2

3x200	5,5–11 (7–15)	15
3x400	0,37–7,5 (0,5–10)	4
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

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 certiƒcado.

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 qualiƒcado 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.

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 ƒrmemente presas antes de energizar.

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3 Visão Geral do Produto

3.1 Vantagens

3 3 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.

3.1.2A 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

	120												<![if ! IE]> <![endif]>130BA781.11
	120							A
								A
	100
	100									SYSTEM CURVE
	80


<![if ! IE]> <![endif]>%							B				FAN CURVE
<![if ! IE]> <![endif]>%											FAN CURVE
<![if ! IE]> <![endif]>PRESSURE	60
	60
	40
	40					C
						C
	20
	20
	0
										140	160
		20		40	60	80	100		120	140	160	180
						Volume %
	120


<![if ! IE]> <![endif]>%	100
	100
	80

<![if ! IE]> <![endif]>POWER	60
<![if ! IE]> <![endif]>INPUT	40
	40
	20		ENERGY
	20		CONSUMED
			CONSUMED
	0

		20		40	60	80	100		120	140	160	180
						Volume %

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, veri„ca-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%.

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A Ilustração 3.3 descreve a dependência de vazão, pressão
e consumo de energia em rpm.
100%			<![if ! IE]> <![endif]>175HA208.10
			<![if ! IE]> <![endif]>175HA208.10
80%
50%	Fluxo ~ n
50%
		Pressão~ n 2
25%
12,5%		Poder ~ n3
12,5%
			n
	50%	80%	100%

Ilustração 3.3 Leis da proporcionalidade

	:		Q			=	n
Vazão			Q1				n1
				H				2 n
		:		2			=	2 n		2
Pressão				H1					n1	2
					P				n
			:			2	=	2		3
Potência					P1				n1	3
						2		2
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 3.3 mostra a economia de energia típica obtida com 3 soluções conhecidas quando o volume do ventilador é reduzido para 60%.

Como mostra o grá„co, mais de 50% de economia de energia pode ser alcançada em aplicações típicas.

<![if ! IE]>

<![endif]>130BA782.10

Discharge damper

Less energy savings

Maximum energy savings

IGV

Costlier installation

Ilustração 3.4 Os 3 sistemas comuns de economia de energia

Ilustração 3.5 Economia de energia

3 3

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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

3 3 reduz o ruído, a tensão mecânica e o desgaste, e prolonga a vida útil de toda a aplicação.

3.1.5Exemplo 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

Pshaft = Pshaft output

[h] t								<![if ! IE]> <![endif]>175HA210.11
[h] t
2000
1500
1500

1000

500

					Q
100	200	300	400
				[m3 /h]

Ilustração 3.6 Distribuição de vazão ao longo de 1 ano

Ilustração 3.7 Energia

m3/	Distri-		Regulagem por		Controle por
m3/	Distri-		Regulagem por		conversor de
h	buição		válvulas		conversor de
h	buição		válvulas		frequência
					frequência

	%	Horas	Potência	Consumo	Potênci	Consumo
	%	Horas	Potência	Consumo	a	Consumo
					a

			A1 - B1	kWh	A1 - C1	kWh

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

Σ	100	8760	–	275,064	–	26,801

Tabela 3.2 Resultado

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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.

3.1.7Starter 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.

Conforme ilustrado em Ilustração 3.8, um conversor de frequência não consome mais do que a corrente nominal.

	800					<![if ! IE]> <![endif]>175HA227.10
	800
	700
	700
	600			4
	600
	500
<![if ! IE]> <![endif]>current							3	3

	400
	400
<![if ! IE]> <![endif]>-load	300			3
<![if ! IE]> <![endif]>-load
<![if ! IE]> <![endif]>% Full
<![if ! IE]> <![endif]>% Full	200
				2


	100	1
	100

	0
	0	12,5	25	37,5	50Hz
					Full load
					& speed

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

3.1.8Ao 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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3.1.9 Sem 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 3.9 Sistema tradicional de ventilador

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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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3.1.11 Exemplos de aplicações

As seções a seguir fornecem exemplos típicos de aplicações para o HVAC.

3 3

3.1.12 Volume de ar variável

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 e„ciente em termos de energia para edifícios com ar condicionado. Pode-se obter uma maior e„ciência, projetando-se sistemas centrais ao invés de sistemas distribuídos.

A e„ciência provém da utilização de ventiladores e resfriadores maiores, os quais apresentam uma e„ciência 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 arti„cial de pressão ou causar uma diminuição na e„ciência 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 signi„ca 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.

			Pressure
Cooling coil	Heating coil	Frequency	signal
Cooling coil	Heating coil	Frequency
	Filter	converter			VAV boxes
	Filter				VAV boxes
			Supply fan
D1			3		T
					T
					Pressure
				Flow	transmitter
				Flow
D2
		Frequency
		converter	Return fan
			Return fan	Flow
				Flow
			3
D3

Ilustração 3.11 Volume de ar variável

<![if ! IE]>

<![endif]>130BB455.10

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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 3 3 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 signi„cativa 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 con„gurada 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 su„ciente 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.

Cooling coil	Heating coil		Temperature	<![if ! IE]> <![endif]>130BB451.10
			Temperature
		Frequency	signal
		Frequency
		converter
		Filter
			Supply fan
D1
				Temperature
				transmitter
D2			Pressure
			Pressure
			signal
		Frequency
		converter	Return fan
			Return fan
D3				Pressure
D3				transmitter
				transmitter

Ilustração 3.12 Volume de ar constante

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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 e„ciente para a obtenção de água resfriada. Eles são até 20% mais e„cientes que os resfriadores a ar. Dependendo do clima, as torres de resfriamento costumam ser o método mais e„ciente no uso de energia

3 3 para resfriar a água do condensador dos resfriadores. 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%.

A con„guração da frequência mínima programável do usuário está disponível para manter esta frequência mínima, mesmo 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.

<![if ! IE]>

<![endif]>130BB453.10

Frequency converter

Water Inlet

		Temperature
		Sensor
BASIN	Water Outlet	Conderser
		Conderser
		Water pump
		<![if ! IE]> <![endif]>CHILLER

Supply

Ilustração 3.13 Ventilador de torre de resfriamento

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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	3	3
meio mais e„caz de produzir água resfriada, sendo até 20% mais e„cientes que os resfriadores a ar.	3	3

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.

	Frequency	<![if ! IE]> <![endif]>130BB452.10
	Frequency
	converter
	Water
	Inlet
	Flow or pressure sensor
	BASIN
	Water	<![if ! IE]> <![endif]>CHILLER
	Outlet	<![if ! IE]> <![endif]>CHILLER
	Outlet
		Throttling
	Condenser	valve
	Water pump
		Supply

Ilustração 3.14 Bombas para condensador

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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 di„culdades 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

3 3 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 „car excessivamente fria. Quando isto ocorre, o resfriador tenta diminuir a sua capacidade de resfriamento. Se a vazão cair mais do que o su„ciente, ou muito rapidamente, o resfriador não poderá reduzir sua carga o su„ciente 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.

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 e„ciência 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.

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Flowmeter	Flowmeter
F	F

<![if ! IE]>

<![endif]>CHILLER

<![if ! IE]>

<![endif]>CHILLER

Frequency Frequency converter converter

Ilustração 3.15 Bombas primárias

<![if ! IE]>

<![endif]>130BB456.10

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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

3 3 através dos resfriadores, permitindo que as bombas secundárias variem na vazão, aumentem o controle e economizem energia.

Se o conceito primário/secundário não for usado no projeto de um sistema de volume variável quando a vazão cair o su„ciente 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.

				P	<![if ! IE]> <![endif]>130BB454.10
			Frequency		<![if ! IE]> <![endif]>130BB454.10
			converter
			3
<![if ! IE]> <![endif]>CHILLER	<![if ! IE]> <![endif]>CHILLER	Frequency	3
		Frequency
		converter
Ilustração 3.16 Bombas secundárias

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3.2 Estruturas de Controle

Selecione [0] Malha aberta ou [1] Malha fechada em parâmetro 1-00 Modo Configuração.

3.2.1 Estrutura de Controle Malha Aberta

Reference handling Remote reference

Auto mode

Hand mode

Local reference scaled to Hz

LCP Hand on, o and auto on keys

P 4-14 Motor speed

high limit [Hz]

Remote

Reference

Local

P 4-12 Motor speed low limit [Hz]

P 3-4* Ramp 1

P 3-5* Ramp 2

Ramp

100%	<![if ! IE]> <![endif]>130BB892.10
100%
0%	To motor
	control


100%


-100%				P 4-10
				P 4-10
				Motor speed
				direction

Ilustração 3.17 Estrutura de malha aberta

Na con„guração mostrada em Ilustração 3.17,

parâmetro 1-00 Modo Configuração 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.

3.2.2 Controle do motor PM/EC+

O conceito de Danfoss EC+ fornece a possibilidade de usar motores PM de alta e„ciência (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 e„ciência do sistema, selecionando os melhores componentes.

•Possível modernização das instalações existentes.

•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.

Limite de corrente 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).

3.2.3Controles local manual ligado (Hand On) e remoto automático ligado (Auto On)

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 [Off/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].

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			Hand	O	Auto	<![if ! IE]> <![endif]>130BB893.10
			On	Reset	On	<![if ! IE]> <![endif]>130BB893.10
			On	Reset	On

		Ilustração 3.18 Teclas do LCP
3	3	Ilustração 3.18 Teclas do LCP
3	3

A referência local força o modo de con„guração para malha aberta, independentemente da con„guração de parâmetro 1-00 Modo Configuração.

A referência local é restaurada no desligamento.

3.2.4 Estrutura de controle em malha fechada

O controlador interno permite ao conversor de frequência se tornar parte do sistema controlado. O conversor de frequência recebe um sinal de feedback de um sensor do

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.

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 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 um sinal de feedback. Se o sinal de feedback for maior que a referência de setpoint, o conversor de frequência 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 acelera a bomba para aumentar a pressão fornecida pela mesma.

Reference	+	S

	_	PI

*[-1]

Feedback

7-30 PI Normal/Inverse

Control

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.

100%	<![if ! IE]> <![endif]>130BB894.11
100%
0%

Scale to		To motor
speed		control

100%
-100%	P 4-10
	P 4-10
	Motor speed
	direction

Ref.					<![if ! IE]> <![endif]>130BB895.10
signal
	Ref.+			PI
	P 20-01	-		PI
	P 20-01
Desired
Desired	FB conversion
ow	FB conversion		FB		P
			FB		P
				Flow	Flow
					Flow
	FB				P
	FB
	signal
			P

Ilustração 3.20 Conversão do sinal de feedback

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