Danfoss FC 103 Design guide [pt]

MAKING MODERN LIVING POSSIBLE
Guia de Design
VLT® Refrigeration Drive FC 103
1,1–90 kW
vlt-drives.danfoss.com
Índice Guia de Design
Índice
1.1 Objetivo do Guia de Design
1.2 Organização
1.3 Recursos adicionais
1.4 Abreviações, Símbolos e Convenções
1.5 Símbolos de Segurança
1.6 Denições
1.7 Versão do Software e do Documento
1.8 Aprovações e certicações
1.8.1 Marcação CE 10
1.8.1.1 Diretiva de Baixa Tensão 10
1.8.1.2 Diretiva EMC 10
1.8.1.3 Diretiva de maquinaria 11
1.8.1.4 Diretiva ErP 11
1.8.2 Em conformidade com C-tick 11
1.8.3 Em conformidade com o UL 11
1.8.4 Conformidade marítima (ADN) 11
7
7
7
7
8
9
9
10
10
1.8.5 Exportar as normas de controle 12
1.9 Segurança
1.9.1 Princípios gerais de segurança 12
2 Visão Geral do Produto
2.1 Introdução
2.2 Descrição da Operação
2.3 Sequência de Operação
2.3.1 Seção do Reticador 18
2.3.2 Seção Intermediária 18
2.3.3 Seção do Inversor 18
2.4 Estruturas de Controle
2.4.1 Estrutura de Controle Malha Aberta 18
2.4.2 Estrutura de Controle, Malha Fechada 19
2.4.3 Controles Local (Hand On - Manual Ligado) e Remoto (Auto On - Automático Li­gado) 20
2.4.4 Tratamento da Referência 21
2.4.5 Tratamento do Feedback 23
12
14
14
17
18
18
2.5 Funções operacionais automatizadas
2.5.1 Proteção contra Curto Circuito 24
2.5.2 Proteção de sobretensão 24
2.5.3 Detecção de fase ausente de motor 25
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24
Índice
VLT® Refrigeration Drive FC 103
2.5.4 Detecção de desbalanceamento de fases de rede elétrica 25
2.5.5 Chaveamento na Saída 25
2.5.6 Proteção de Sobrecarga 25
2.5.7 Derating Automático 25
2.5.8 Otimização Automática de Energia 25
2.5.9 Modulação da frequência de chaveamento automática 26
2.5.10 Derating automático para frequência de chaveamento alta 26
2.5.11 Derating automático para superaquecimento 26
2.5.12 Rampa automática 26
2.5.13 Circuito de limite de corrente 26
2.5.14 Desempenho de utuação de potência 26
2.5.15 Motor de partida suave 26
2.5.16 Amortecimento de ressonância 27
2.5.17 Ventiladores controlados por temperatura 27
2.5.18 Conformidade com o EMC 27
2.5.19 Medição de corrente em todas as três fases do motor 27
2.5.20 Isolação galvânica dos terminais de controle 27
2.6 Funções de aplicação personalizada
2.6.1 Adaptação Automática do Motor 27
2.6.2 Proteção Térmica do Motor 27
2.6.3 Queda da Rede Elétrica 28
2.6.4 Controladores PID incorporados 28
2.6.5 Nova Partida Automática 28
2.6.6 Flying Start 29
2.6.7 Torque total em velocidade reduzida 29
2.6.8 Bypass de frequência 29
2.6.9 Pré-aquecimento do Motor 29
2.6.10 Quatro setups programáveis 29
2.6.11 Frenagem CC 29
2.6.12 Sleep Mode 29
2.6.13 Funcionamento permissivo 29
2.6.14 Smart Logic Control (SLC) 29
27
2.6.15 Função Safe Torque O 31
2.7 Funções de falha, advertência e alarme
31
2.7.1 Operação no superaquecimento 31
2.7.2 Advertência de referência alta e baixa 32
2.7.3 Advertência de feedback alto e baixo 32
2.7.4 Desbalanceamento da tensão de alimentação ou perda de fase 32
2.7.5 Advertência de alta frequência 32
2.7.6 Advertência de baixa frequência 32
2 Danfoss A/S © 08/2015 Todos os direitos reservados. MG16G228
Índice Guia de Design
2.7.7 Advertência de alta corrente 32
2.7.8 Advertência de corrente baixa 32
2.7.9 Advertência de correia partida/sem carga 32
2.7.10 Interface serial perdida 32
2.8 Interfaces do usuário e programação
2.8.1 Painel de Controle Local 33
2.8.2 Software de PC 33
2.8.2.1 Software de Setup MCT 10 34
2.8.2.2 MCT 31 Software de Cálculo de Harmônicas VLT
2.8.2.3 Software de Cálculo de Harmônicas (HCS) 34
2.9 Manutenção
2.9.1 Armazenagem 34
3 Integração de Sistemas
3.1 Condições Operacionais Ambiente
3.1.1 Umidade 36
3.1.2 Temperatura 36
3.1.3 Resfriamento 36
3.1.4 Sobretensão Gerada pelo Motor 37
3.1.5 Ruído Acústico 37
3.1.6 Vibração e Choque 37
3.1.7 Atmosferas agressivas 37
32
®
34
34
35
36
3.1.8 Denições de características nominais de IP 38
3.1.9 Interferência de Radiofrequência 39
3.1.10 Conformidade de isolação galvânica e PELV 39
3.2 Proteção de EMC, harmônicas e de fuga para o terra
3.2.1 Aspectos Gerais das Emissões EMC 40
3.2.2 Resultados de teste de EMC (Emissão) 42
3.2.3 Requisitos de Emissão 43
3.2.4 Requisitos de Imunidade 43
3.2.5 Isolação do Motor 44
3.2.6 Correntes de Mancal do Motor 44
3.2.7 Harmônicas 45
3.2.8 Corrente de fuga para o terra 47
3.3 Eciência no uso da energia
3.3.1 Classes IE e IES 50
3.3.2 Dados de perda de energia e dados de eciência 50
3.3.3 Perdas e eciência de um motor 51
3.3.4 Perdas e eciência de um sistema de drive de potência 51
40
49
3.4 Integração com a rede elétrica
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51
Índice
VLT® Refrigeration Drive FC 103
3.4.1 Congurações de rede elétrica e efeitos de EMC 51
3.4.2 Interferência de rede elétrica de baixa frequência 52
3.4.3 Análise de interferência de rede elétrica 53
3.4.4 Opções para redução da interferência de rede elétrica 53
3.4.5 Interferência de Radiofrequência 53
3.4.6 Classicação do local de operação 53
3.4.7 Uso com fonte de entrada isolada 54
3.4.8 Correção do Fator de Potência 54
3.4.9 Atraso da potência de entrada 54
3.4.10 Transientes da rede 54
3.4.11 Operação com um gerador de espera 55
3.5 Integração do motor
3.5.1 Considerações na seleção do motor 55
3.5.2 Filtros dU/dt e de onda senoidal 55
3.5.3 Aterramento correto do motor 56
3.5.4 Cabos de Motor 56
3.5.5 Blindagem do cabo de motor 56
3.5.6 Conexão de Vários Motores 56
3.5.7 Proteção Térmica do Motor 58
3.5.8 Contator de saída 58
3.5.9 Eciência no uso da energia 58
3.6 Entradas e saídas adicionais
3.6.1 Esquemático de ação 60
3.6.2 Ligações do Relé 61
3.6.3 Conexão Elétrica Compatível com EMC 62
3.7 Planejamento mecânico
3.7.1 Espaço livre 63
3.7.2 Montagem em Parede 63
55
60
63
3.7.3 Acesso 64
3.8 Opcionais e Acessórios
3.8.1 Opcionais de Comunicação 67
3.8.2 Opcionais de Entrada/Saída, Feedback e Segurança 67
3.8.3 Filtros de onda senoidal 67
3.8.4 Filtros dU/dt 67
3.8.5 Filtros de Harmônicas 67
3.8.6 Kit de gabinete metálico IP21/NEMA Tipo 1 68
3.8.7 Filtros de modo comum 70
3.8.8 Kit para Montagem Remota do LCP 70
3.8.9 Quadro de montagem para gabinetes metálicos tamanhos A5, B1, B2, C1 e C2 71
3.9 Interface Serial RS485
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64
72
Índice Guia de Design
3.9.1 Visão Geral 72
3.9.2 Conexão de Rede 73
3.9.3 Terminação do Bus Serial da RS485 73
3.9.4 Cuidados com EMC 73
3.9.5 Visão Geral do Protocolo Danfoss FC 74
3.9.6 Conguração de Rede 74
3.9.7 Estrutura do Enquadramento de Mensagem do Protocolo Danfoss FC 74
3.9.8 Exemplos de Protocolo Danfoss FC 78
3.9.9 Protocolo do Modbus RTU 79
3.9.10 Estrutura do Enquadramento de Mensagem do Modbus RTU 80
3.9.11 Acesso a Parâmetros 83
3.9.12 Perl de Controle do Drive do CF 84
3.10 Lista de vericação de design do sistema
4 Exemplos de Aplicações
4.1 Exemplos de Aplicações
4.2 Recursos de aplicação selecionada
4.2.1 SmartStart 93
4.2.2 Partida/Parada 94
4.2.3 Parada/Partida por Pulso 94
4.2.4 Referência do Potenciômetro 95
4.3 Exemplos de Setup de Aplicações
5 Condições Especiais
5.1 Derating
5.2 Derating Manual
5.3 Derating de cabos de motor longos ou cabos com seção transversal maior
5.4 Derating para a Temperatura Ambiente
6 Código do Tipo e Seleção
91
93
93
93
95
101
101
101
102
102
107
6.1 Solicitação de pedido
6.1.1 Introdução 107
6.1.2 Código do Tipo 107
6.2 Opcionais, Acessórios e Peças de Reposição
6.2.1 Códigos de Compra: Opcionais e Acessórios 108
6.2.2 Códigos de Compra: Filtros de Harmônicas 110
6.2.3 Códigos de Compra: Módulos do Filtro de Onda Senoidal, 200-480 V CA 110
6.2.4 Códigos de Compra: Módulos do Filtro de Onda Senoidal, 525-600/690 V CA 111
6.2.5 Filtros de Harmônicas 112
6.2.6 Filtros de onda senoidal 114
6.2.7 Filtros dU/dt 116
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107
108
Índice
VLT® Refrigeration Drive FC 103
6.2.8 Filtros de Modo Comum 117
7 Especicações
7.1 Dados Elétricos
7.1.1 Alimentação de Rede Elétrica 3x200–240 V CA 118
7.1.2 Alimentação de rede elétrica 3x380-480 V CA 120
7.1.3 Alimentação de Rede Elétrica 3x525–600 V CA 122
7.2 Alimentação de Rede Elétrica
7.3 Saída do Motor e dados do motor
7.4 Condições ambiente
7.5 Especicações de Cabo
7.6 Entrada/Saída de controle e dados de controle
7.7 Torque de Aperto de Conexão
7.8 Fusíveis e Disjuntores
7.9 Valor Nominal da Potência, Peso e Dimensões
7.10 Teste dU/dt
7.11 Características nominais de ruído acústico
7.12 Opcionais Selecionados
7.12.1 Módulo de E/S de Uso Geral MCB 101 do VLT
7.12.2 Placa de relé MCB 105 do VLT
7.12.3 Cartão de Relé Estendido MCB 113 do VLT
118
118
124
124
125
125
126
129
129
135
136
138
138
®
®
®
138
139
140
8 Apêndice - Desenhos Selecionados
8.1 Desenhos de Conexão de Rede Elétrica
8.2 Desenhos de Conexão do Motor
8.3 Desenhos de Terminal de Relé
8.4 Orifícios para Entrada de Cabos
Índice
143
143
146
148
149
153
6 Danfoss A/S © 08/2015 Todos os direitos reservados. MG16G228
Introdução Guia de Design
1 Introdução
1.1 Objetivo do Guia de Design
Este guia de design dos conversores de frequência VLT Refrigeration Drive FC 103 é destinado para:
Engenheiros de projetos e sistemas.
Consultores de design.
Especialistas em aplicação e produto.
O guia de design fornece informações técnicas para entender as capacidades do conversor de frequência para a integração no controle de motor e sistemas monito­ramento.
O objetivo do guia de design é fornecer considerações de design e dados de planejamento para a integração do conversor de frequência em um sistema. O guia de design fornece uma seleção de conversores de frequência e o opcionais de uma diversidade de aplicações e instalações.
A revisão das informações detalhadas do produto no estágio de design permite o desenvolvimento de um sistema bem concebido com funcionalidade e ótimas.
eciência
®
Capétulo 7 Especicações: Uma compilação dos dados técnicos em formatos grácos e de tabela.
Capétulo 8 Apêndice - Desenhos Selecionados: Uma compilação dos dados ilustrando:
Conexões do motor e de rede elétrica
Terminais do relé
Entradas de Cabos
1.3 Recursos adicionais
Recursos disponíveis para entender a operação avançada, a programação e a conformidade com as diretivas do conversor de frequência.
As VLT® Refrigeration Drive FC 103Instruções de
utilização (chamadas de instruções de utilização neste manual) fornecem informações detalhadas para a instalação e partida do conversor de frequência.
O Guia de Design VLT® Refrigeration Drive FC 103
fornece as informações necessárias para planejar e projetar a integração do conversor de frequência em um sistema.
1 1
VLT® é marca registrada.
Organização
1.2
Capétulo 1 Introdução: O propósito geral do guia de design é car em conformidade com as diretivas internacionais.
Capétulo 2 Visão Geral do Produto: A funcionalidade e a estrutura interna do conversor de frequência e dos recursos operacionais.
Capétulo 3 Integração de Sistemas: Condições ambientais; EMC, harmônicas e fuga para o terra; entrada da rede elétrica; motores e conexões do motor; outras conexões; planejamento mecânico; e descrições de opcionais e acessórios disponíveis.
Capétulo 4 Exemplos de Aplicações: Amostras de aplicações de produto e diretrizes para uso.
Capétulo 5 Condições Especiais: Detalhes em ambientes operacionais anormais.
Capétulo 6 Código do Tipo e Seleção: Procedimentos para solicitação de pedido de equipamento e opcionais para atender o uso pretendido do sistema.
O VLT® Refrigeration Drive FC 103 Guia de
Programação (chamado de guia de programação neste manual) fornece mais detalhes sobre como trabalhar com parâmetros e muitos exemplos de aplicação.
As Instruções de Utilização de Safe Torque O do
VLT® descrevem como usar Danfoss conversores
de frequência em aplicações de segurança funcional. Este manual é fornecido com o conversor de frequência quando o opcional STO estiver presente.
Publicações e manuais complementares estão disponíveis para download em vlt-drives.danfoss.com/Products/Detail/ Technical-Documents.
AVISO!
Há equipamento opcional disponível que pode alterar algumas das informações descritas nestas publicações. Certique-se de vericar as instruções fornecidas com os opcionais para saber os requisitos especícos.
Entre em contato com um fornecedor Danfoss ou acesse www.danfoss.com para obter mais informações.
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Introdução
VLT® Refrigeration Drive FC 103
11
1.4 Abreviações, Símbolos e Convenções
mm Milímetro ms Milissegundo
AVM de 60° 60° modulação vetorial assíncrona A Ampère/AMP CA Corrente alternada AD Descarga aérea AEO Otimização automática de energia AI Entrada analógica AMA Adaptação automática do motor AWG American wire gauge °C
Graus centígrados CD Descarga constante CDM Módulo do drive completo: o conversor de
frequência, seção de alimentação e auxiliares CM Modo comum TC Torque constante CC Corrente contínua DI Entrada digital DM Módulo diferencial TIPO D Depende do drive EMC Compatibilidade eletromagnética FEM Força
Força eletromotriz Eletro Motriz ETR Relé térmico eletrônico f
JOG
Frequência do motor quando a função de jog
estiver ativada. f f
M
MAX
Frequência do motor
A frequência de saída máxima do conversor de
frequência aplica-se à sua saída. f
MIN
A frequência do motor mínima do conversor de
frequência f
M,N
Frequência do motor nominal FC Conversor de frequência g Gramme
®
Hiperface
Hiperface® é marca registrada da Stegmann
HO Sobrecarga Alta hp Cavalos de força HTL Encoder HTL (10-30 V) pulsos - Transistor lógico
de alta tensão Hz Hertz I
INV
I
LIM
I
M,N
I
VLT,MAX
I
VLT,N
Corrente nominal de saída do inversor
Limite de Corrente
Corrente nominal do motor
Corrente de saída máxima
Corrente de saída nominal fornecida pelo
conversor de frequência kHz kiloHertz LCP Painel de controle local lsb O bit menos signicativo m Metro mA Miliampère MCM Mille circular mil MCT Motion Control Tool
msb O bit mais signicativo
η
VLT
Eciência do conversor de frequência denida como a relação entre a potência de saída e a
potência de entrada. nF Capacitância em nano Farad NLCP Painel de controle local numérico Nm Newton metro NO Sobrecarga normal n
s
Parâmetros
Online/
Oine
P
br,cont.
Velocidade do motor síncrono
As alterações nos parâmetros online são ativadas
imediatamente após o valor dos dados ser
alterado.
Potência nominal do resistor de frenagem
(potência média durante frenagem contínua). PCB Placa de circuito Impresso PCD Dados do processo PDS Sistema de drive de potência: um CDM e um
motor PELV Tensão extra baixa protetiva P
m
Potência de saída nominal do conversor de
frequência como sobrecarga alta (HO). P
M,N
Potência do motor nominal Motor PM Motor de ímã permanente PID de processo
O regulador do PID (Diferencial Integrado Propor-
cional) que mantém a velocidade, pressão,
temperatura etc. R
br,nom
O valor nominal do resistor que garante potência
de frenagem do eixo do motor de 150/160%
durante 1 minuto RCD Dispositivo de corrente residual Regen Terminais regenerativos R
min
Valor do resistor de frenagem mínimo permissível
por conversor de frequência RMS Raiz quadrada média RPM Rotações por minuto R
rec
Resistência recomendada do resistor do freio de
Danfoss resistores do freio s Segundo SFAVM Modulação vetorial assíncrona orientada a uxo
do estator STW Status Word SMPS Fonte de alimentação com modo de comutação THD Distorção harmônica total T
LIM
Limite de torque TTL Pulsos do encoder TTL (5 V) - lógica de transistor U
M,N
Tensão do motor nominal V Volts VT Torque variável
VVC+
Controle vetorial de tensão plus
Tabela 1.1 Abreviações
mH Indutância em milli Henry
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Introdução Guia de Design
Convenções
Listas numeradas indicam os procedimentos. Listas de itens indicam outras informações e a descrição das ilustrações. O texto em itálico indica:
Referência cruzada.
Link.
Rodapé.
Nome do parâmetro, nome do grupo do
parâmetro, opcional de parâmetro.
Todas as dimensões estão em mm (pol). * indica uma conguração padrão de um parâmetro.
1.5 Símbolos de Segurança
Os seguintes símbolos são usados neste manual:
ADVERTÊNCIA
Indica uma situação potencialmente perigosa que pode resultar em morte ou ferimentos graves.
CUIDADO
Indica uma situação potencialmente perigosa que pode resultar em ferimentos leves ou moderados. Também podem ser usados para alertar contra práticas inseguras.
AVISO!
Indica informações importantes, inclusive situações que podem resultar em danos no equipamento ou na propriedade.
1.6 Denições
Parada por inércia
O eixo do motor está em modo livre. Nenhum torque no motor.
Características de TC
Características do torque constante usadas por todas as aplicações, como:
Correias transportadoras.
Bombas de deslocamento.
Guindastes.
Inicialização
Se a inicialização for executada (parâmetro 14-22 Modo Operação), o conversor de frequência retorna à
conguração padrão.
Ciclo útil intermitente
As características nominais intermitentes referem-se a uma sequência de ciclos úteis. Cada ciclo consiste em um período com carga e outro sem carga. A operação pode ser de ciclo periódico ou de ciclo não periódico.
Fator de potência
O fator de potência real (lambda) considera todas as harmônicas. O fator de potência real é sempre menor que o fator de potência (cosphi) que considera somente a primeira harmônica de corrente e tensão.
cosϕ = 
Cosphi é conhecido também como fator de potência de deslocamento.
Tanto lambda quanto cosphi são determinados para conversores de frequência Danfoss VLT® em
capétulo 7.2 Alimentação de Rede Elétrica.
O fator de potência indica em que intensidade o conversor de frequência oferece uma carga na alimentação de rede elétrica. Quanto menor o fator de potência, maior será a I mesmo desempenho em kW.
Além disso, um fator de potência alto indica que as correntes harmônicas são baixas. Todos os conversores de frequência Danfoss têm bobinas CC integradas no barramento CC. As bobinas garantem um alto fator de potência e reduzem a THDi na alimentação principal.
Setup
Salve a programação do parâmetro em 4 setups. Alterne entre os quatro setups de parâmetro e edite um setup, enquanto outro setup estiver ativo.
Compensação de escorregamento
O conversor de frequência compensa o deslizamento que ocorre no motor, acrescentando um suplemento à frequência que acompanha a carga do motor medida, mantendo a velocidade do motor praticamente constante.
Smart logic control (SLC)
O SLC é uma sequência de ações que é executada quando os eventos associados denidos pelo usuário são avaliados como verdadeiros pelo SLC. (Grupo do parâmetro 13-** Smart Logic).
Bus padrão do CF
Inclui o barramento RS485 protocolo Danfoss FC ou protocolo MC. Consulte parâmetro 8-30 Protocolo.
Termistor
Um resistor que varia com a temperatura, instalado onde a temperatura deve ser monitorada (conversor de frequência ou motor).
Desarme
É um estado que ocorre em situações de falha, por exemplo, se houver superaquecimento no conversor de frequência ou quando ele estiver protegendo o motor, o processo ou o mecanismo. Uma nova partida é impedida até a causa da falha ser eliminada e o estado de desarme ser cancelado. Cancelar o estado de desarme por:
P kW
P kVA
xxcosϕ
 = 
x
para o
RMS
denidas pelo usuário
1 1
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Introdução
VLT® Refrigeration Drive FC 103
11
Não use o desarme para segurança pessoal.
Bloqueio por desarme
É um estado que ocorre em situações de falha, quando o conversor de frequência está se protegendo e requer intervenção manual, por exemplo, em caso de curto circuito na saída do conversor de frequência. Um bloqueio por desarme somente pode ser cancelado desligando-se a rede elétrica, eliminando-se a causa da falha e energizando o conversor de frequência novamente. A reinicialização é suspensa até que o desarme seja cancelado, pelo acionamento do reset ou, em certas situações, programando um reset automático. Não use o desarme para segurança pessoal.
Características do TV
Características de torque variável das bombas e dos ventiladores.
1.7 Versão do Software e do Documento
Este manual é revisado e atualizado regularmente. Todas as sugestões para melhorias são bem-vindas.
Tabela 1.2 mostra a versão do documento e a respectiva versão de software.
Acionamento do reset ou
Programar o conversor de frequência para reset
automático
AVISO!
A marcação CE não regula a qualidade do produto. Especicações técnicas não pode ser deduzidas da marcação CE.
AVISO!
Conversores de frequência com função de segurança integrada devem estar em conformidade com a diretiva de maquinaria.
Diretiva da UE Versão
Diretiva de Baixa Tensão 2014/35/EU Diretiva EMC 2014/30/EU
Diretiva de maquinaria Diretiva ErP 2009/125/EC Diretiva ATEX 2014/34/EU Diretiva RoHS 2002/95/EC
Tabela 1.3 Diretivas da UE aplicáveis aos conversores de frequência
1) A conformidade com a diretiva de maquinaria é exigida somente para conversores de frequência com uma função de segurança integrada.
Declarações de conformidade estão disponíveis por solicitação.
1)
1.8.1.1 Diretiva de Baixa Tensão
2014/32/EU
Edição Observações Versão do software
MG16G2xx Substitui MG16G1xx 1.4x
Tabela 1.2 Versão do Software e do Documento
Aprovações e certicações
1.8
Os conversores de frequência são projetados em confor­midade com as diretivas descritas nesta seção.
Para obter mais informações sobre aprovações e certicados, acesse a área de download em vlt-
-marine.danfoss.com/support/type-approval-certicates/.
1.8.1 Marcação CE
Ilustração 1.1 CE
A Marcação CE (Communauté Européenne) indica que fabricante do produto atende todas as diretivas da UE aplicáveis. As diretivas da UE aplicáveis ao projeto e à fabricação de conversores de frequência estão listados em Tabela 1.3.
A diretiva de baixa tensão é aplicável a todos os equipa­mentos elétricos nas faixas de tensão de 50-1.000 V CA e 75-1.600 V CC.
O objetivo da diretiva é garantir a segurança pessoal e evitar danos à propriedade ao operar equipamentos elétricos instalados e mantidos corretamente, na aplicação pretendida.
1.8.1.2 Diretiva EMC
O objetivo da diretiva EMC (compatibilidade eletromag­nética) é reduzir a interferência eletromagnética e melhorar a imunidade do equipamento elétrico e das instalações. Os requisitos básicos de proteção da Diretiva EMC determinam que dispositivos que geram interferência eletromagnética (EMI) ou cuja operação pode ser afetada pela EMI devem ser projetados para limitar a geração de interferência eletromagnética. Os dispositivos devem ter grau adequado de imunidade a EMI quando corretamente instalados, mantidos e usados como previsto.
Os dispositivos de equipamentos elétricos usados de maneira independente ou como parte de um sistema devem portar a marca CE. Os sistemas não precisam ter a marcação CE, mas devem atender os requisitos básicos de proteção da diretiva EMC.
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Introdução Guia de Design
1.8.1.3 Diretiva de maquinaria
O objetivo da Diretiva de Maquinaria é garantir a segurança pessoal e evitar danos à propriedade, para equipamentos mecânicos usados em sua aplicação pretendida. A Diretiva de Maquinaria é aplicada a máquinas que consistem em um agregado de componentes ou dispositivos interconectados em que pelo menos um é capaz de movimento mecânico.
Conversores de frequência com uma função de segurança integrada devem estar em conformidade com a diretiva de maquinaria. Conversores de frequência sem função de segurança não são classicados sob a Diretiva de Maquinaria. Se um conversor de frequência for integrado no sistema da máquina, a Danfoss pode fornecer informações sobre aspectos de segurança com relação ao conversor de frequência.
Quando conversores de frequência são usados em máquinas com pelo menos uma parte móvel, o fabricante da máquina deve fornecer uma declaração em confor­midade com todos os estatutos e medidas de segurança relevantes.
1.8.1.4 Diretiva ErP
A diretiva ErP é a European Ecodesign Directive para produtos relacionados à energia. A diretiva programa os requisitos de ecodesign para produtos relacionados a energia, incluindo conversores de frequência. O objetivo da diretiva é aumentar a eciência energética e o nível de proteção do ambiente, enquanto aumenta a segurança da fonte de energia. O impacto ambiental de produtos relacionados a energia inclui o consumo de energia através de todo o ciclo útil do produto.
1.8.2 Em conformidade com C-tick
Ilustração 1.2 C-tick
1.8.3 Em conformidade com o UL
UL listados
Ilustração 1.3 UL
AVISO!
Os conversores de frequência de 525-690 V não são certicados para UL.
O conversor de frequência atende os requisitos de retenção de memória térmica UL 508C. Para obter mais informações, consulte capétulo 2.6.2 Proteção Térmica do Motor.
1.8.4 Conformidade marítima (ADN)
As unidades com características nominais de proteção de entrada IP55 (NEMA 12) ou maior evitam a formação de faíscas e são classicadas como aparelhos elétricos com risco de explosão limitado de acordo com o Contrato Europeu com relação ao Transporte Internacional de Produtos Perigosos por Cursos d'Água Terrestres (ADN).
Para unidades com características nominais de proteção de entrada IP20/Chassi, IP21/NEMA 1 ou IP54, evitar risco de formação de faíscas da seguinte maneira:
Não instale um interruptor de rede elétrica.
Garanta que parâmetro 14-50 Filtro de RFI está
programado para [1] Ligado.
Remova todos os plugues de relé marcados RELÉ.
Consulte Ilustração 1.4.
Verique quais opcionais de relé estão instalados,
se houver. O único opcional de relé permitido é o Cartão de Relé Estendido VLT® MCB 113.
Acesse vlt-marine.danfoss.com/support/type-approval-
-certicates/ para obter mais informações sobre aprovações marítimas.
1 1
A etiqueta C-tick indica que está em conformidade com as normas técnicas aplicáveis para Compatibilidade eletro­magnética (EMC). A conformidade C-tick é necessária para a colocação dos dispositivos elétricos e eletrônicos no mercado na Austrália e Nova Zelândia.
O C-tick regulamentar é relacionado a emissão conduzida e irradiada. Para conversores de frequência, aplique os limites de emissão especicados no EN/IEC 61800-3.
Uma declaração de conformidade pode ser fornecida mediante solicitação.
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1
2
130BD832.10
Introdução
VLT® Refrigeration Drive FC 103
11
conversor de frequência e aguardar o intervalo de tempo designado para a energia elétrica armazenada dissipar.
Seguir estritamente os avisos e as precauções de segurança é obrigatório para a operação segura do conversor de frequência.
Transporte correto e conável, armazenagem, instalação, operação e manutenção são necessários para a operação segura e sem problemas do conversor de frequência. Somente pessoal qualicado tem permissão para instalar e operar este equipamento.
Pessoal autorizado a instalar, comissionar e manter o equipamento, sistemas e circuitos em conformidade com as leis e normas pertinentes. Além disso, o pessoal deve estar familiarizado com as instruções e as medidas de segurança descritas nestas instruções de utilização.
qualicado é denido como pessoal treinado,
ADVERTÊNCIA
ALTA TENSÃO
Os conversores de frequência contêm alta tensão quando conectados à entrada da rede elétrica CA, alimentação CC ou Load Sharing. Instalação, partida e manutenção realizadas por pessoal não qualicado pode resultar em
1, 2 Plugues do relé
Ilustração 1.4 Localização dos plugues do relé
morte ou lesões graves.
Somente pessoal qualicado deve realizar
instalação, partida e manutenção.
A declaração do fabricante está disponível por solicitação.
1.8.5 Exportar as normas de controle
Os conversores de frequência podem estar sujeitos a regulamentações de controle de exportação regionais e/ou nacionais. Os conversores de frequências que estiverem sujeitos a regulamentações de controle de exportação são classi­cados por um número ECCN. O número ECCN é fornecido nos documentos que acompanham o conversor de frequência. No caso de reexportação, é responsabilidade do exportador garantir que está em conformidade com as regulamentações de controle de exportação relevantes.
Segurança
1.9
1.9.1 Princípios gerais de segurança
Se manipulados incorretamente, os conversores de frequência têm o potencial de lesão fatal, pois contêm componentes de alta tensão. Somente pessoal qualicado deve instalar e operar o equipamento. Não tente realizar o serviço de manutenção sem antes remover a energia do
ADVERTÊNCIA
PARTIDA ACIDENTAL
Quando o conversor de frequência estiver conectado à rede elétrica CA, alimentação CC ou load sharing, o motor poderá dar partida a qualquer momento. Partida acidental durante a programação, serviço ou serviço de manutenção pode resultar em morte, ferimentos graves ou danos à propriedade. O motor pode dar partida por meio de interruptor externo, comando do eldbus, sinal de referência de entrada do LCP ou após uma condição de falha resolvida. Para impedir a partida do motor:
Desconecte o conversor de frequência da rede
elétrica.
Pressione [O/Reset] no LCP, antes de
programar parâmetros.
Conecte toda a ação e monte completamente
o conversor de frequência, o motor e qualquer equipamento acionado antes de o conversor de frequência ser conectado à rede elétrica CA, fonte de alimentação CC ou load sharing.
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Introdução Guia de Design
ADVERTÊNCIA
TEMPO DE DESCARGA
O conversor de frequência contém capacitores de barramento CC que podem permanecer carregados mesmo quando o conversor de frequência não estiver ligado. Pode haver alta tensão presente mesmo quando os indicadores luminosos de LED estiverem apagados! Se não se aguardar o tempo especicado após a energia ser removida para executar serviço de manutenção ou reparo, o resultado poderá ser morte ou lesões graves.
1. Pare o motor.
2. Desconecte a rede elétrica CA, motores de ímã permanente e fontes de alimentação do barramento CC remotas, incluindo reservas de bateria, UPS e conexões do barramento CC com outros conversores de frequência.
3. Aguarde os capacitores fazerem descarga completa antes de realizar qualquer serviço de manutenção. O intervalo de tempo de espera está especicado em Tabela 1.4.
Tensão [V] Tempo de espera mínimo (minutos) 4 15
200–240 1,1–3,7 kW 5,5–45 kW 380–480 1,1–7,5 kW 11–90 kW 525–600 1,1–7,5 kW 11–90 kW
ADVERTÊNCIA
ROTAÇÃO DO MOTOR ACIDENTAL ROTAÇÃO LIVRE
A rotação acidental de motores de ímã permanente cria tensão e pode carregar a unidade, resultando em ferimentos graves, morte ou danos ao equipamento.
Certique-se que os motores de ímã
permanente estão bloqueados para impedir rotação acidental.
CUIDADO
RISCO DE FALHA INTERNA
Uma falha interna no conversor de frequência pode resultar em lesões graves quando o conversor de frequência não estiver fechado corretamente.
Assegure que todas as tampas de segurança
estão no lugar e bem presas antes de aplicar energia.
1 1
Tabela 1.4 Tempo de Descarga
ADVERTÊNCIA
RISCO DE CORRENTE DE FUGA
As correntes de fuga excedem 3,5 mA. Se o conversor de frequência não for aterrado corretamente, poderá resultar em morte ou lesões graves.
Assegure o aterramento correto do
equipamento por um eletricista certicado.
ADVERTÊNCIA
EQUIPAMENTO PERIGOSO
O contato com eixos rotativos e equipamento elétrico pode resultar em morte ou ferimentos graves.
Assegure que somente pessoal qualicado e
treinado realize a instalação, partida inicial e manutenção.
Garanta que os serviços elétricos estejam em
conformidade com os códigos elétricos locais e nacionais.
Siga os procedimentos deste manual.
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130BD889.10
60
50
40
30
20
10
H
s
0 100 200 300 400
(mwg)
1350rpm
1650rpm
0
10
20
30
(kW)
40
50
60
200100 300
(
m3 /h
)
(
m3 /h
)
400
1350rpm
1650rpm
P
shaft
1
Visão Geral do Produto
VLT® Refrigeration Drive FC 103
2 Visão Geral do Produto
22
2.1 Introdução
2.1.2 Economia de Energia
Este capítulo fornece uma visão geral dos principais conjuntos e circuitos do conversor de frequência. Ela descreve a eletricidade interna e as funções de proces­samento de sinais. Uma descrição da estrutura de controle interno também é incluída.
Também estão descritas as funções automatizadas e opcionais do conversor de frequência disponíveis para projetar sistemas operacionais robustos com controle sosticado e desempenho de relatório de status.
2.1.1 Dedicação do produto a aplicações de refrigeração
O VLT® Refrigeration DriveFC 103 foi projetado para aplicações de refrigeração. O assistente de aplicação integrado orienta o usuário durante o processo de colocação em funcionamento. A faixa de recursos padrão e opcionais inclui:
Controle em cascata de múltiplas zonas
Controle de zona neutra.
Controle da temperatura de condensação
utuante.
Gerenciamento do retorno de óleo.
Controle do evaporador de feedback múltiplo.
Controle em cascata.
Detecção de funcionamento a seco.
Detecção de nal de curva.
Alternação do motor.
STO.
Sleep mode.
Proteção por senha.
Proteção de sobrecarga.
Smart Logic Control.
Monitor de velocidade mínima.
Textos programáveis livres para informações,
advertências e alertas.
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.
Utilizando um conversor de frequência para controlar o uxo, uma redução de velocidade de bomba de 20% leva a economia de energia de aproximadamente 50% em aplicações típicas. Ilustração 2.1 mostra um exemplo da redução de energia alcançável.
1 Economia de energia
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Ilustração 2.1 Exemplo: Economia de Energia
500
[h]
t
1000
1500
2000
200100 300
[m
3
/h]
400
Q
175HA210.11
Visão Geral do Produto Guia de Design
2.1.3 Exemplo de economia de energia
Como mostrado no Ilustração 2.2, o uxo é controlado variando a velocidade da bomba, medida em RPM. Ao reduzir a velocidade apenas 20% da velocidade nominal,
verica-se igualmente uma redução de 20% na vazão. O uxo é diretamente proporcional à velocidade. Há redução
de até 50% no consumo de energia. Se o sistema precisar fornecer um uxo que corresponde a 100% apenas alguns dias por ano, enquanto a média for inferior a 80% do uxo nominal durante o resto do ano, a quantidade de energia economizada é ainda mais que 50%.
Ilustração 2.2 descreve a dependência do e do consumo de energia na velocidade da bomba em RPM para bombas centrífugas.
uxo, da pressão
2.1.4 Exemplo com uxo variante ao longo de 1 ano
Esse exemplo é calculado com base nas características da bomba obtidas de uma folha de dados da bomba, mostrada em Ilustração 2.4.
O resultado obtido mostra uma economia de energia superior a 50% do consumo determinado para o durante um ano, consulte Ilustração 2.3. O período de retorno do investimento depende do preço da eletricidade e do preço do conversor de frequência. Neste exemplo, o retorno do investimento é inferior a um ano, quando comparado com válvulas e velocidades constantes.
uxo
2 2
t [h] Duração de uxo. Consulte também a Tabela 2.2.
Taxa de uxo
Ilustração 2.2 Leis de anidade para bombas centrífugas
Q
n
1
Fluxo: 
Pressão: 
Potência:
1
 = 
Q
n
2
2
 = 
2
n
1
n
2
3
n
1
n
2
H
1
 = 
H
2
P
1
P
2
Q [m3/h]
Ilustração 2.3 Distribuição de uxo durante 1 ano (duração versus taxa de uxo)
Assumindo uma eciência igual na faixa de velocidade.
Q=Fluxo P=Potência Q1=Fluxo 1 P1=Potência 1 Q2=Vazão reduzida P2=Potência reduzida H=Pressão n=Regulação de velocidade H1=Pressão 1 n1=Velocidade 1 H2=Pressão reduzida n2=Velocidade reduzida
Tabela 2.1 Leis de anidade
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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
VLT® Refrigeration Drive FC 103
2.1.5 Controle melhorado
22
de uxo ou pressão de um sistema. Use um conversor de frequência para variar a velocidade do compressor, ventilador ou da bomba, obtendo controle variável do uxo e da pressão. Além disso, um conversor de frequência pode adaptar rapidamente a velocidade do compressor, ventilador ou da bomba às novas condições de uxo ou pressão no sistema. Obter controle simples do processo (uxo, nível ou pressão) utilizando o controle PI integrado.
2.1.6 Partida Estrela/Delta ou Soft Starter
Em muitos países, ao dar partida em motores grandes é necessário usar equipamento que limita a corrente de partida. Em sistemas mais tradicionais, partida em estrela/ delta ou soft starter é amplamente usado. Se for usado um conversor de frequência, esses starters do motor não são necessários.
Como ilustrado em Ilustração 2.5, um conversor de frequência não consome mais corrente do que a nominal.
Ilustração 2.4 Consumo de energia em velocidades diferentes
Use um conversor de frequência para melhorar o controle
Taxa
Distribuição Regulação por
de
uxo
% Duração PotênciaConsu-moPotênciaConsu-
[m3/h]
1) Leitura de potência no ponto A1.
2) Leitura de potência no ponto B1.
3) Leitura de potência no ponto C1.
[h] [kW] [kWh] [kW] [kWh]
350 5 438
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
1008760 275,064 26,801
Σ
Tabela 2.2 Resultado
42,5
23,0
válvulas
1)
2)
18,615
40,296
Controle do
conversor
de frequência
1)
42,5
3)
3,5
mo
18,615
6,132
1
VLT® Refrigeration Drive FC 103 2 Starter estrela/delta 3 Soft starter 4 Partida diretamente na rede elétrica
Ilustração 2.5 Corrente de partida
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2.2 Descrição da Operação
O conversor de frequência fornece uma quantidade regulada de energia CA da rede elétrica a um motor para controlar sua velocidade do motor. O conversor de frequência fornece frequência e tensão variáveis ao motor.
O conversor de frequência é dividido em quatro módulos principais:
Reticador
Circuito do barramento CC intermediário
Inversor
Controle e regulagem
Ilustração 2.6 é um diagrama de blocos dos componentes internos do conversor de frequência.
Área Título Funções
Armazena a alimentação CC.
Banco de
5
capacitores
6 Inversor
Saída para o
7
motor
Circuito de
8
controle
Ilustração 2.6 Diagrama de Blocos do Conversor de Frequência
Fornece proteção ride-through
para perdas de energia curtas.
Converte a CC em uma forma de
onda CA PWM para uma saída variável controlada para o motor.
Potência de saída trifásica
regulada para o motor.
Potência de entrada, proces-
samento interno, saída e corrente do motor são monitorados para fornecer operação e controle ecientes.
A interface do usuário e os
comandos externos são monitorados e executados.
A saída e o controle do status
podem ser fornecidos.
2 2
Área Título Funções
Alimentação de rede elétrica CA
Entrada da rede
1
elétrica
2 Reticador
3 Barramento CC
4 Reatores CC
trifásica para o conversor de frequência.
A ponte reticadora converte a
entrada CA para corrente CC para alimentação do inversor.
O circuito do barramento CC
intermediário manipula a corrente CC.
Filtrar a tensão do circuito CC
intermediário.
Testar a proteção do transiente de
rede elétrica.
Reduzir a corrente RMS.
Aumentar o fator de potência
reetido de volta para a linha.
Reduzir harmônicas na entrada CA.
2.2.1 Princípio da estrutura de controle
O conversor de frequência retica a tensão CA da
rede elétrica para tensão CC.
A tensão CC é convertida na corrente CA com
amplitude e frequência variáveis.
O conversor de frequência é fornecido com tensão/ corrente e frequência variáveis, o que permite controle de velocidade variável de motores trifásicos assíncronos padrão e de motores PM não salientes.
O conversor de frequência gerencia diversos princípios de controle do motor, como o modo especial do motor U/f e VVC+. O comportamento de curto circuito do conversor de frequência depende de 3 transdutores de corrente nas fases do motor.
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Visão Geral do Produto
VLT® Refrigeration Drive FC 103
22
Ilustração 2.7 Estrutura do conversor de frequência
2.3 Sequência de Operação
2.3.1 Seção do Reticador
Quando energia é aplicada ao conversor de frequência, ala entra através dos terminais de rede elétrica (L1, L2 e L3). Dependendo da para o opcional de ltro de RFI e/ou desconexão.
conguração da unidade, a energia muda
2.3.2 Seção Intermediária
Após a seção do reticador, a tensão passa para a seção intermediária. Um circuito do ltro que consiste no indutor do barramento CC e no banco de capacitores do barramento CC suaviza a tensão reticada.
O indutor do bus CC fornece impedância em série para alterar o valor da corrente. Isto ajuda no processo da ltragem, ao mesmo tempo que reduz a distorção devido as harmônicas da forma de onda de corrente CA de entrada, normalmente inerente em circuitos reticadores.
2.3.3 Seção do Inversor
de saída. Essa forma de onda, conforme gerada pelo princípio Danfoss VVC+ PWM no cartão de controle, fornece desempenho ideal e perdas mínimas no motor.
2.4 Estruturas de Controle
2.4.1 Estrutura de Controle Malha Aberta
Ao operar no modo malha aberta, o conversor de frequência responde aos comandos manualmente por meio das teclas do LCP ou remotamente por meio das entradas digitais/analógicas ou do barramento serial.
Na conguração mostrada em Ilustração 2.8, o conversor de frequência funciona no modo malha aberta. Ele recebe entrada do LCP (modo Manual) ou por meio de um sinal remoto (modo Automático). O sinal (referência de velocidade) é recebido e condicionado com o seguinte:
Limites de velocidade do motor mínimos e
máximos programados (em RPM e Hz).
Tempo de desaceleração e aceleração.
Sentido de rotação do motor.
A referência é passada para controlar o motor.
Na seção do inversor, quando houver um comando de execução e uma referência de velocidade presentes, os IGBTs começam o chaveamento para criar a forma de onda
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130BB153.10
100%
0%
-100%
100%
P 3-13 Reference site
Local reference scaled to RPM or Hz
Auto mode
Hand mode
LCP Hand on, o and auto on keys
Linked to hand/auto
Local
Remote
Reference
Ramp
P 4-10 Motor speed direction
To motor control
Reference handling Remote reference
P 4-13 Motor speed high limit [RPM]
P 4-14 Motor speed high limit [Hz]
P 4-11 Motor speed low limit [RPM]
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
Ilustração 2.8 Diagrama de bloco do modo malha aberta
2 2
2.4.2 Estrutura de Controle, Malha Fechada
unidade de controle independente. O conversor pode fornecer mensagens de alarme e de status, junto com
No modo de malha fechada, um controlador PID interno permite ao conversor de frequência processar a referência do sistema e os sinais de feedback para atuar como uma
Ilustração 2.9 Diagrama do bloco do controlador de malha fechada
Por exemplo, considere uma aplicação de bomba em que a velocidade de uma bomba é controlada de modo que a pressão estática em um cano é constante (consulte Ilustração 2.9). O conversor de frequência recebe um sinal de feedback de um sensor do sistema. Ele compara esse
muitas outras opções programáveis, para o monitoramento externo enquanto opera de maneira independente em malha fechada.
Embora os valores padrão do conversor de frequência em malha fechada frequentemente fornecem desempenho satisfatório, o controle do sistema pode ser otimizado com frequência ajustando os parâmetros do PID. Auto tune é
fornecida para essa otimização. sinal de feedback com um valor de referência de setpoint e determina o erro, se houver, entre esses dois sinais. Para
Outros recursos programáveis incluem: corrigir este erro, o PID ajusta a velocidade do motor.
Regulagem de inversão - a velocidade do motor
O setpoint de pressão estática é o sinal de referência para o conversor de frequência. Um sensor de pressão mede a pressão real estática no tubo e envia informação ao conversor de frequência como sinal de feedback. Se o sinal de feedback for maior que a referência de setpoint, o conversor de frequência reduz a velocidade para reduzir a pressão. De maneira semelhante, se a pressão no tubo for menor do que a referência de setpoint, o conversor de frequência acelera para aumentar a pressão da bomba.
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aumenta quando um sinal de feedback estiver alto. Isso é útil em aplicação de compressor, onde a velocidade precisa ser aumentada se a pressão/ temperarure estiver muito alta.
Frequência de partida - permite ao sistema
alcançar rapidamente um status operacional antes do controlador PID assumir.
Filtro passa-baixa integrado - reduz o ruído do
sinal de feedback.
130BD893.10
open loop
Scale to
RPM or
Hz
Scale to
closed loop
unit
closed loop
Local
ref.
Local
reference
Conguration
mode
P 1-00
Visão Geral do Produto
VLT® Refrigeration Drive FC 103
2.4.3 Controles Local (Hand On - Manual
Ligado) e Remoto (Auto On ­Automático Ligado)
22
Opere o conversor de frequência manualmente por meio do LCP ou remotamente por meio de entradas analógicas ou digitais e do barramento serial.
Referência ativa e modo
conguração
A referência ativa é uma referência local ou uma referência remota. Uma referência remota é a conguração padrão.
Para usar a referência local, congure no modo
Manual. Para ativar o modo Manual, adapte a programação do parâmetro no grupo do parâmetro 0-4* Teclado do LCP. Para obter mais informações, consulte o guia de programação.
Para usar a referência remota, congure no modo
Automático, que é o modo padrão. No modo Automático é possível controlar o conversor de
frequência através das entradas digitais e das diversas interfaces seriais (RS485, USB ou um opcional de eldbus).
O Ilustração 2.10 ilustra o modo de conguração
resultante da seleção de referência ativa, local ou remota.
Ilustração 2.11 ilustra o modo de conguração
manual da referência local.
Ilustração 2.11 Modo de conguração manual
Princípio de controle da aplicação
A referência remota ou a referência local está ativa a
qualquer momento. Ambas não podem estar ativas
simultaneamente. Programe o princípio de controle de
aplicação (isso é, malha aberta ou malha fechada) no
parâmetro 1-00 Modo Conguração, como mostrado no
Tabela 2.3.
Quando a referência local estiver ativa, ajuste o princípio
de controle de aplicação em parâmetro 1-05 Local Mode
Conguration.
Ajuste a fonte da referência em parâmetro 3-13 Tipo de
Referência, como mostrado em Tabela 2.3.
Para obter mais informações, consulte o guia de
programação.
[Hand on]
Ilustração 2.10 Referência Ativa
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[Auto On] Teclas do LCP
Hand (Manual) Encadeado a Manual/
ManualDesliga do Automática Encadeado a Manual/
AutomáticoDe sligado Todas as teclas Local Local Todas as teclas Remota Remota
Tabela 2.3 Congurações de referência remota e local
Parâmetro 3-13 Tipo de
Referência
Automático Encadeado a Manual/ Automático
Automático Encadeado a Manual/ Automático
Referência Ativa
Local
Local
Remota
Remota
Visão Geral do Produto Guia de Design
2.4.4 Tratamento da Referência
O tratamento da referência é aplicável na operação de malha fechada e aberta.
Referências externas e internas
Até 8 referências predenidas podem ser programadas no conversor de frequência. A referência predenida interna ativa pode ser selecionada externamente usando as entradas digitais ou o barramento de comunicação serial.
Referências externas também podem ser fornecidas ao conversor, tipicamente através de uma entrada de controle analógico. Todas as fontes da referência e a referência de barramento são adicionadas para produzir a referência externa total. Como referência ativa, selecione um dos seguintes:
A referência externa
A referência predenida
O setpoint
A soma de todos os 3 acima
A referência pode ser graduada.
A referência graduada é calculada da seguinte forma:
Referência = X  + X  × 
Onde X é a referência externa, a referência predenida ou
a soma delas e Y é parâmetro 3-14 Referência Relativa Pré-
-denida em [%].
Se Y, parâmetro 3-14 Referência Relativa Pré-denida, está
congurado para 0%, a escala não afeta a referência.
Referência Remota
Uma referência remota é composta pelo seguinte (consulte
Ilustração 2.12):
Referências predenidas
Referências externas:
- Entradas analógicas
- Entradas de frequência de pulso
- Entradas do potenciômetro digital
- Referências de barramento de
Uma referência relativa predenida
Um setpoint de feedback controlado
Y
100
comunicação serial
2 2
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Ilustração 2.12 Tratamento da Referência Remota
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2.4.5 Tratamento do Feedback
O tratamento de feedback pode ser congurado para trabalhar com aplicações que requerem controle avançado, como no caso de setpoints múltiplos e feedbacks de tipos múltiplos (consulte Ilustração 2.13. Três tipos de controle são comuns.
Zona única, setpoint único
Este tipo do controle é uma básico. O setpoint 1 é adicionado a qualquer outra referência (se houver) e o sinal de feedback é selecionado.
Multizonas, setpoint único
Este tipo de controle usa 2 ou 3 sensores de feedback, mas somente um setpoint. O feedback pode ser adicionado, subtraído ou ter o valor médio calculado. Além disso, é possível utilizar o valor máximo ou mínimo. O setpoint 1 é utilizado exclusivamente nesta conguração.
Multizonas, setpoint/feedback
O par setpoint/feedback com a maior diferença controlará a velocidade do conversor de frequência. As tentativas máximas em manter todas as zonas nos/ou abaixo de seus
conguração de feedback
respectivos setpoints, enquanto que as tentativas mínimas
em manter todas as zonas em/ou acima de seus
respectivos setpoints.
Exemplo
Uma aplicação de 2 zonas e 2 setpoints. O setpoint da
zona 1 é 15 bar e o feedback é 5,5 bar. O setpoint da Zona
2 está em 4,4 bar e o feedback em 4,6 bar. Se o máximo
estiver selecionado, o setpoint e o feedback da zona 2 são
enviados para o controlador PID, pois tem a menor
diferença (o feedback é maior que o setpoint, resultando
em uma diferença negativa). Se mínimo estiver
selecionado, o setpoint e o feedback da zona 1 são
enviados para o controlador PID, pois tem a maior
diferença (o feedback é menor que o setpoint, resultando
em uma diferença positiva).
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Ilustração 2.13 Diagrama de Blocos de Processamento de Sinal de Feedback
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Conversão de feedback
Em algumas aplicações, é útil converter o sinal de feedback. Um exemplo é usar um sinal de pressão para
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fornecer feedback do uxo. Uma vez que a raiz quadrada da pressão é proporcional à vazão, essa raiz quadrada produz um valor que é proporcional à vazão, consulte Ilustração 2.14.
Ilustração 2.14 Conversão de Feedback
2.5 Funções operacionais automatizadas
Os recursos operacionais automatizados cam ativos assim que o conversor de frequência estiver operando. A maioria deles não requerem programação ou setup. Entender que esses recursos estão presentes pode otimizar um projeto de sistema e, possivelmente, evitar introduzir componentes ou funcionalidade redundante.
Para obter detalhes sobre qualquer setup necessário, particularmente parâmetros do motor, consulte o guia de programação.
O conversor de frequência possui uma série de funções de proteção integradas para proteger o conversor e o motor quando em funcionamento.
AVISO!
Para assegurar que está em conformidade com o IEC
60364 para CE ou NEC 2009 para UL, é obrigatório o uso
de fusíveis e/ou disjuntores.
2.5.2 Proteção de sobretensão
Sobretensão gerada pelo motor
Quando o motor atuar como gerador, a tensão do
barramento CC aumenta. Esse comportamento ocorre nas
seguintes situações:
A carga aciona o motor (em frequência de saída
constante do conversor de frequência), por exemplo, a carga gera energia.
Durante a desaceleração (desaceleração) com
momento de inércia alto, baixo atrito e tempo de desaceleração muito curto para a energia ser dissipada como perda no conversor de frequência, no motor e na instalação.
conguração incorreta da compensação de
A
escorregamento pode causar maior tensão no barramento CC.
Força Contra Eletro Motriz da operação do motor
PM. Se houver parada por inércia em alta rpm, a Força Contra Eletro Motriz do motor PM pode exceder potencialmente a tolerância de tensão máxima do conversor de frequência e causar danos. Para prevenir essa situação, o valor de parâmetro 4-19 Freqüência Máx. de Saída é limitado automaticamente por meio de um cálculo interno baseado no valor de
parâmetro 1-40 Força Contra Eletromotriz em 1000RPM, parâmetro 1-25 Velocidade nominal do motor e parâmetro 1-39 Pólos do Motor.
2.5.1 Proteção contra Curto Circuito
Motor (fase-fase)
O conversor de frequência é protegido contra curtos circuitos no lado do motor por meio da medição de corrente em cada uma das fases do motor ou no barramento CC. Um curto circuito entre duas fases de saída causa uma sobrecarga de corrente no inversor. O inversor é desligado quando a corrente de curto circuito ultrapassa o valor permitido (Alarme 16 Bloqueio por Desarme).
Lado da rede elétrica
Um conversor de frequência que funciona corretamente limita a corrente que pode retirar da alimentação. Use fusíveis e/ou disjuntores no lado da alimentação como proteção em caso de falha de componente interno do conversor de frequência (primeira falha). Consulte capétulo 7.8 Fusíveis e Disjuntores para obter mais informações.
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Para evitar excesso de velocidade (por exemplo, devido a
efeitos rotação livre em excesso ou uxo de água
descontrolado), equipe o conversor de frequência com
um resistor do freio.
A sobretensão pode ser manipulada usando uma função
de frenagem (parâmetro 2-10 Função de Frenagem) ou
usando controle de sobretensão (parâmetro 2-17 Controle
de Sobretensão).
Controle de sobretensão (OVC)
O OVC reduz o risco de desarme do conversor de
frequência devido a sobretensão no barramento CC. Isto é
conseguido por estender automaticamente o tempo de
desaceleração.
AVISO!
O OVC pode ser ativado por motores PM (PM VVC+).
AVISO!
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2.5.3 Detecção de fase ausente de motor
A função fase ausente de motor (parâmetro 4-58 Função de Fase do Motor Ausente) está ativada por padrão para evitar danos no motor em caso de fase ausente de motor. A conguração padrão é 1.000 ms, mas pode ser ajustada para uma detecção mais rápida.
2.5.4 Detecção de desbalanceamento de
fases de rede elétrica
A operação em condições de desbalanceamento de rede crítico reduz a vida útil do motor. Se o motor for operado continuamente próximo da carga nominal, as condições são consideradas severas. A conguração padrão desarma o conversor de frequência no caso de desbalanceamento de rede (parâmetro 14-12 Função no Desbalanceamento da Rede).
2.5.5 Chaveamento na Saída
É permitido adicionar uma chave à saída entre o motor e o conversor de frequência. É possível que apareçam mensagens de falha. Para capturar um motor em rotação, ative o ying start.
2.5.6 Proteção de Sobrecarga
Limite de torque
O recurso de limite de torque protege o motor contra sobrecarga, independentemente da velocidade. O limite de torque é controlado em parâmetro 4-16 Limite de Torque do
Modo Motor ou parâmetro 4-17 Limite de Torque do Modo Gerador e o tempo antes do desarme da advertência do limite de torque é controlado em parâmetro 14-25 Atraso do Desarme no Limite de Torque.
Limite de Corrente
O limite de corrente é controlado no parâmetro 4-18 Limite de Corrente.
Limite de velocidade
Denir limites inferior e superior da faixa de velocidade operacional usando um ou mais dos seguintes parâmetros:
Parâmetro 4-11 Lim. Inferior da Veloc. do Motor
[RPM].
Parâmetro 4-12 Lim. Inferior da Veloc. do Motor [Hz]
e parâmetro 4-13 Lim. Superior da Veloc. do Motor [RPM].
Parâmetro 4-14 Motor Speed High Limit [Hz].
Por exemplo, a faixa de velocidade operacional pode ser denida como entre 30 e 50/60 Hz. Parâmetro 4-19 Freqüência Máx. de Saída limita a velocidade de saída máxima que o conversor de frequência pode fornecer.
ETR
O ETR é um recurso eletrônico que simula um relé
bimetálico com base em medições internas. A característica
está mostrada em Ilustração 2.15.
Limite de tensão
Quando um determinado nível de tensão predenido é
atingido, o conversor de frequência desliga para proteger
os transistores e os capacitores do barramento CC.
Sobretemperatura
O conversor de frequência possui sensores de temperatura
integrados e reage imediatamente a valores críticos por
meio dos limites codicados no hardware.
2.5.7 Derating Automático
O conversor de frequência verica constantemente os
níveis críticos:
Alta temperatura no cartão de controle ou no
dissipador de calor
Carga do motor alta
Alta tensão do barramento CC
Velocidade do motor baixa
Como resposta a um nível crítico, o conversor de
frequência ajusta a frequência de chaveamento. Para
temperaturas internas altas e velocidade do motor baixa,
os conversores de frequência também podem forçar o
padrão PWM para SFAVM.
AVISO!
O derating automático é diferente quando
parâmetro 14-55 Filtro de Saída estiver programado para
[2] Filtro de Onda Senoidal Fixado.
2.5.8 Otimização Automática de Energia
A otimização automática de energia (AEO) orienta o
conversor de frequência para monitorar a carga do motor
continuamente e ajustar a tensão de saída para maximizar
a eciência. Sob carga leve, a tensão é reduzida e a
corrente do motor é minimizada. O motor é beneciado
por:
Maior eciência.
Aquecimento reduzido.
Operação mais silenciosa.
Não há necessidade de selecionar uma curva V/Hz porque
o conversor de frequência ajusta automaticamente a
tensão do motor.
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2.5.9 Modulação da frequência de
2.5.12 Rampa automática
chaveamento automática
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O conversor de frequência gera pulsos elétricos curtos para formar um padrão de onda CA. A frequência de chaveamento é a taxa desses pulsos. Uma frequência de chaveamento baixa (taxa de pulso baixa) causa ruído audível no motor, tornando preferível uma frequência de chaveamento mais alta. Uma frequência de chaveamento alta, no entanto, gera calor no conversor de frequência, o que pode limitar a quantidade de corrente disponível ao motor.
A modulação de frequência de chaveamento automática regula essas condições automaticamente para fornecer a frequência de chaveamento mais alta sem causar sobrea­quecimento ao conversor de frequência. Fornecendo uma frequência de chaveamento alta regulada, isso silencia o ruído de operação do motor em velocidades baixas quando o controle de ruído for crítico e produz potência de saída total para o motor quando for necessário.
2.5.10 Derating automático para frequência
de chaveamento alta
Um motor tentando acelerar uma carga muito rapidamente
para a corrente disponível pode causar o desarme do
conversor de frequência. O mesmo é verdadeiro para uma
desaceleração muito rápida. A rampa automática protege
contra essas situações estendendo a taxa de rampa do
motor (aceleração ou desaceleração) para corresponder
com a corrente disponível.
2.5.13 Circuito de limite de corrente
Quando uma carga exceder a capacidade da corrente de
operação normal do conversor de frequência (de um
conversor ou motor subdimensionado), o limite de
corrente reduz a frequência de saída para desacelerar o
motor e reduzir a carga. Um temporizador ajustável está
disponível para limitar a operação nessa condição durante
60 s ou menos. O limite padrão da fábrica é 110% da
corrente nominal do motor para minimizar a tensão da
sobrecarga de corrente.
2.5.14 Desempenho de utuação de potência
O conversor de frequência foi projetado para a operação de carga total contínua em frequências de chaveamento entre 3,0 e 4,5 kHz (essa faixa de frequência depende do tamanho da potência. Uma frequência de chaveamento superior à faixa permissível máxima gera mais calor no conversor de frequência e exige a redução da corrente de saída.
Um recurso automático do conversor de frequência é o controle da frequência de chaveamento dependente da carga. Esse recurso permite ao motor ser beneciado com a frequência de chaveamento mais alta permitida pela carga.
2.5.11 Derating automático para superaquecimento
O derating de superaquecimento automático funciona para evitar o desarme do conversor de frequência em alta temperatura. Os sensores de temperatura interna medem as condições para proteger os componentes de potência de superaquecimento. O conversor pode reduzir automati­camente a frequência de chaveamento para manter sua temperatura operacional dentro dos limite de segurança. Após a redução da frequência de chaveamento, o conversor de frequência também pode reduzir a frequência de saída e a corrente em até 30% para evitar um desarme por superaquecimento.
O conversor de frequência resiste às utuações da rede elétrica, como:
Transientes.
Quedas momentâneas.
Quedas de tensão curtas.
Surtos.
O conversor de frequência compensa automaticamente para tensões de entrada de ± 10% da nominal para fornecer torque e tensão nominal do motor total. Com a nova partida automática selecionada, o conversor de frequência é energizado automaticamente após um desarme da tensão. Com o ying start, o conversor de frequência sincroniza a rotação do motor antes da partida.
2.5.15 Motor de partida suave
O conversor de frequência fornece a quantidade correta de corrente para o motor para superar a inércia da carga e fazer o motor adquirir velocidade. Isso evita que a tensão de rede total seja aplicada a um motor parado ou em funcionamento lento, o que gera uma corrente alta e calor. Este recurso de partida suave herdado reduz a carga térmica e o estresse mecânico, prolonga a vida útil do motor e fornece uma operação do sistema mais silenciosa.
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2.5.16 Amortecimento de ressonância
Eliminar o ruído de ressonância do motor de alta frequência por meio de amortecimento de ressonância. Está disponível o amortecimento de frequência selecionado manualmente ou automaticamente.
2.5.17 Ventiladores controlados por temperatura
Sensores no conversor de frequência controlam a temperatura do ventiladores de resfriamento interno. Frequentemente, os ventiladores de resfriamento não funcionam durante a operação com carga baixa ou quando estiver no sleep mode ou em espera. Isso reduz o ruído, aumenta eciência e prolonga a vida operacional do ventilador.
2.5.18 Conformidade com o EMC
A Interferência eletromagnética (EMI) ou a interferência de radiofrequência (RFI, no caso de frequência de rádio) é um distúrbio que pode afetar um circuito elétrico devido a indução eletromagnética ou radiação ou de uma fonte externa. O conversor de frequência foi projetado para atender a norma para produtos de EMC para conversores de frequência IEC 61800-3 e também com a norma europeia EN 55011. Para estar em conformidade com os níveis de emissões da EN 55011, o cabo de motor deve ser adequadamente terminado e blindado. Para obter mais informações sobre o desempenho de EMC, consulte capétulo 3.2.2 Resultados de teste de EMC (Emissão).
Os componentes que formam a isolação galvânica são:
Fonte de alimentação, incluindo isolação de sinal.
Drive do gate para os IGBTs, acionador, transfor-
madores e acopladores opto.
Os transdutores de efeito Hall de corrente de
saída.
2.6 Funções de aplicação personalizada
Recursos de aplicação personalizados são os recursos mais comuns programados no conversor de frequência para desempenho melhorado do sistema. Eles exigem o mínimo de programação ou conguração. Saber que essas funções estão disponíveis pode otimizar o projeto do sistema e possivelmente evitar a introdução de componentes ou funcionalidades redundantes. Consulte o guia de programação para obter instruções sobre a ativação dessas funções.
2.6.1 Adaptação Automática do Motor
A Adaptação Automática do Motor (AMA) é um procedimento de teste automatizado usado para medir as características do motor. A AMA fornece um modelo eletrônico preciso do motor. Isso permite que o conversor de frequência calcule o desempenho ideal e a eciência do motor. Realizar o procedimento AMA também maximiza o recurso de otimização de energia automática do conversor de frequência. A AMA é realizada sem o motor em rotação e sem desacoplar a carga do motor.
2.6.2 Proteção Térmica do Motor
2 2
2.5.19 Medição de corrente em todas as três fases do motor
A corrente de saída para o motor é continuamente medida em todas as 3 fases para proteger o conversor de frequência contra curtos circuitos, falhas de aterramento e perda de fase. As falhas de aterramento de saída são detectada instantaneamente. Se uma das fases do motor for perdida, o conversor de frequência para imediatamente e reporta qual fase está ausente.
2.5.20 Isolação galvânica dos terminais de controle
Todos os terminais de controle e terminais de relé de saída são isolados galvanicamente da energia da rede elétrica. Isso signica que os circuitos do controlador são comple­tamente protegidos da corrente de entrada. Os terminais do relé de saída requerem seus próprios aterramentos. Esse isolamento atende aos requisitos de proteção rígidos de tensão ultrabaixa (PELV) de isolamento.
A proteção térmica do motor pode ser fornecida de três maneiras:
Por meio de detecção direta de temperatura por
meio do sensor PTC nos enrolamentos do motor e conectado em um AI ou DI padrão.
Interruptor térmico mecânico (tipo Klixon) em um
DI.
Via o relé térmico eletrônico (ETR) integrado para
motores assíncronos.
O ETR calcula a temperatura do motor medindo a corrente, a frequência e o tempo de operação. O conversor de frequência exibe a carga térmica no motor em porcentagem e pode emitir uma advertência em um setpoint de sobrecarga programável. As opções programáveis na sobrecarga permitem ao conversor de frequência parar o motor, reduzir a saída ou ignorar a condição. Mesmo em velocidades baixas, o conversor de frequência atende os padrões de sobrecarga do motor eletrônica I2t Classe 20.
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1,21,0 1,4
30
10
20
100
60
40
50
1,81,6 2,0
2000
500
200
400 300
1000
600
t [s]
175ZA052.11
fOUT = 0,2 x f M,N
fOUT = 2 x f M,N
fOUT = 1 x f M,N
IMN
IM
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Flying start
Essa seleção permite assumir o controle de um motor girando livremente devido a uma queda da rede elétrica.
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Essa opção é relevante para centrífugas e ventiladores.
Backup cinético
Essa seleção assegura que o conversor de frequência funciona enquanto houver energia no sistema. Em queda da rede elétrica curta, a operação é restaurada após o retorno da rede elétrica, sem interromper a aplicação ou perder controle em nenhum momento. Diversas variantes de backup cinético podem ser selecionadas.
O comportamento do conversor de frequência na queda da rede elétrica pode ser congurado em parâmetro 14-10 Falh red elétr e parâmetro 1-73 Flying Start.
Ilustração 2.15 Características ETR
O eixo X no Ilustração 2.15 mostra a relação entre I I
nominal. O eixo Y exibe o tempo em segundos antes
motor
motor
e
de o ETR desativar e desarmar o conversor de frequência. As curvas mostram a velocidade nominal característica, no dobro da velocidade nominal e em 0,2 x a velocidade nominal. Em velocidade menor, o ETR desativa em um valor de aquecimento menor devido ao resfriamento menor do motor. Desse modo, o motor é protegido de car supera­quecido, mesmo em velocidade baixa. O recurso do ETR calcula a temperatura do motor com base na corrente e velocidade reais. A temperatura calculada ca visível como um parâmetro de leitura em parâmetro 16-18 Térmico Calculado do Motor.
2.6.3 Queda da Rede Elétrica
Durante uma queda da rede elétrica, o conversor de frequência continua funcionando até a tensão no barramento CC cair abaixo do nível mínimo de parada. O nível mínimo de parada normalmente é 15% abaixo da tensão de alimentação nominal mais baixa. A tensão de rede, antes da queda e da carga do motor determina quanto tempo o conversor de frequência levará para fazer parada por inércia.
AVISO!
A parada por inércia é recomendada para compressores, uma vez que a inércia é muito baixa para ying start na maioria das situações.
2.6.4 Controladores PID incorporados
Os quatro controladores proporcionais, integrais, derivativos (PID) integrados eliminam a necessidade de dispositivos de controle auxiliares.
Um dos controladores PID mantém controle constante dos sistemas de malha fechada em que pressão, temperatura e uxo regulados ou outros requisitos do sistema são mantidos. O conversor de frequência pode fornecer controle autoconante da velocidade do motor em resposta aos sinais de feedback de sensores remotos. O conversor de frequência acomoda dois sinais de feedback de dois dispositivos diferentes. Esse recurso permite regular um sistema com diferentes requisitos de feedback. O conversor de frequência toma decisões de controle comparando os 2 sinais para otimizar o desempenho do sistema.
Use os 3 controladores adicionais e independentes para controlar outros equipamentos de processo, como bombas de alimentação química, válvula de controle ou para aeração com diferentes níveis.
O conversor de frequência pode ser congurado (parâmetro 14-10 Falh red elétr) para diferentes tipos de comportamento durante a queda da rede elétrica,
Bloqueado por desarme quando o barramento CC
for exaurido.
Parada por inércia com ying start quando a rede
elétrica retornar (parâmetro 1-73 Flying Start).
Backup cinético.
Desaceleração controlada.
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2.6.5 Nova Partida Automática
O conversor de frequência pode ser programado para reiniciar o motor automaticamente após um desarme de pouca gravidade, como utuação ou perda de energia momentânea. Esse recurso elimina a necessidade de reset manual e melhora a operação automatizada de sistemas controlados remotamente. O número de tentativas de novas partidas, bem como a duração entre as tentativas pode ser limitada.
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