Este documento fornece instruções sobre instalações elétricas e aterramentos para inversores de frequência, cobrindo tópicos como objetivos do aterramento, estrutura do aterramento, cabeamento de inversores, cabos do motor e disponibilidade. O documento descreve princípios de aterramento e cabeamento para garantir segurança, compatibilidade eletromagnética e disponibilidade do sistema.

1. TREINAMENTO DE
INVERSORES DE FREQUÊNCIA
INFORMAÇÕES SOBRE INSTALAÇÕES
ELÉTRICAS E DE ATERRAMENTO
EM
INVERSORES DE FREQUÊNCIA
CONVERSORES DE CORRENTE CONTÍNUA
Miguel Venitelli

2. TREINAMENTO DE
INVERSORES DE FREQUÊNCIA
Aterramento e cabeamento para sistema de inversores
de freqüência
Capítulo 1 - Introdução
A FINALIDADE DESTE MANUAL
Este manual descreve os princípios para cabeamento e aterramento para instalação de
inversores de freqüência.
O sistema é composto de; Transformador, cabos principais, inversor de frequência , cabos do
motor e motor.
Este manual atende as diretrizes de instalação de drives AC e DC, e é dirigido às pessoas
envolvidas na instalação do conjunto.
Quando os princípios dados neste manual são seguidos a instalação cumpre as exigências
de segurança pessoal, da compatibilidade eletromagnética (EMC) e da disponibilidade a
respeito de aterramento e de cabeamento. Os regulamentos locais de segurança devem ser
seguidos. As instruções específicas do produto estão em seus respectivos manuais.
Uma breve descrição de fenômenos de interferência e as referências sobre literatura está no
fim deste manual.
Objetivo do aterramento
O Aterramento tradicional é baseado na segurança elétrica. A segurança pessoal em todas
as circunstâncias e danos materiais dos limites devido às falhas elétricas. Para operação
livre de interferência e a durabilidade dos inversores de freqüência, os métodos mais
profundos são necessários: aterramento equipotencializado em todo o prédio, no painel onde
estão os equipamentos e nos níveis da placa de circuito.
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3. TREINAMENTO DE
INVERSORES DE FREQUÊNCIA
Disponibilidade
Com o aterramento e o cabeamento apropriados as tensões sobre o eixo e da carcaça do
motor são fortemente atenuadas, estas tensões conduzem correntes de alta freqüência no
rolamento diminuindo a sua vida útil.
Correntes elétricas sobre os rolamentos do motor
Dois tipos destas correntes sobre o rolamento são mostradas no esquema abaixo: corrente
circulando em alta freqüência (5) o eixo aterrando a corrente (7)
.
A estrutura do aterramento
A operação livre de Interferência na eletrônica é conseguida estabelecendo-se áreas
equipotencializadas em todos os níveis estruturais. Os pisos do prédio , a sala dos
equipamentos e as placas de circuito estão usando aterramento local em cada nível. Os
aterramentos também devem estar nas estruturas. O melhor resultado é conseguido por
meio de um aterramento bom das estruturas interligados com toda a malha. Começa com as
hastes à terra formando uma rede. O equipamento elétrico deve ser conectado sólidamente à
rede das hastes, por meios de cabos curtos para evitar altas impedâncias.
Figura 1 - 1.
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4. TREINAMENTO DE
INVERSORES DE FREQUÊNCIA
Configuração recomendada para as hastes e as redes de aterramento.
1 È necessário o aterramento da potência e dos sinais de comunicação.
2 Sólo.
3 Múltiplas hastes ligadas à terra.
Nos prédios que não tem malha de aterramento, um sistema radial de condutor é usado para
igualar o potencial. Esta é a prática em muitos edifícios velhos.
O barramento PE dos painéis deverá estar conectado ao aterramento da fábrica somente em
um ponto se o sistema à terra das hastes for de única haste e não malha estruturada (figura
1-2).
Figura 1-2 Aterramento feito com uma única haste.
Capítulo 2 – Aterramento dos módulos dos inversores
de freqüência
Geral
Quando os inversores de freqüência são montados em painel, todos os módulos devem ser
aterrados para segurança pessoal para impedir tensões perigosas sob todas as
circunstâncias. A conexão à terra através dos parafusos e do chassi do painel não é
confiável. Assegurar a continuidade dos módulos conectando ao barramento PE (Terra) do
painel por um cabo de cobre. A bitola dos cabos terra devem ser de acordo com
regulamentos locais. É recomendado um aterramento de alta freqüência e baixa impedância
do ponto de vista da EMC (0.1 Ω, 25 A). O melhor resultado é conseguido com uma malha de
cobre.
Capítulo 3 – Cabeamento de inversor de freqüência
Geral
As dimensões dos cabos são calculadas caso-a-caso de acordo com os regulamentos locais
a respeito da proteção de curto-circuito, da tensão de operação, da tensão permissível do
toque que aparecem sob condições de falha e da capacidade de carga do cabo. Além, o tipo
do cabo deve suportar a proteção de EMC e a disponibilidade
do equipamento instalado.
Este manual descreve exemplos de práticas de cabeamento e aterramento apropriados. É
necessário seguir estas instruções ao selecionar cabos e ao executar o aterramento do
sistema.
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5. TREINAMENTO DE
INVERSORES DE FREQUÊNCIA
Fontes
Transformador
Um transformador VSD-dedicado com o protetor de estática entre o primário e secundário é
recomendado.
Secundário aterrado (TN, TN-S)
Se o inversor de freqüência não tem filtro na entrada, a impedância do aterramento do
secundário do transformador deve ser especialmente baixa: ao menos dois cabos de 50mm2
separados. A distância entre os cabos deve ser ao menos 150 milímetros. Se os desenhos
específicos da instalação especificarem bitolas maiores para o aterramento, aqueles devem
ser seguidos. O comprimento do condutor de aterramento deve ser tão curto quanto
possível.
Secundário flutuante (IT)
O filtro de entrada do inversor de freqüência não pode ser usado devido às exigências de
segurança específicas deste tipo de rede. A impedância dos circuitos principais é dado pelo
tamanho e pela construção da rede de alimentação.
Cabeamento
Fonte de alimentação de corrente baixa.
- Se a corrente é abaixo de < 300 A quando um só cabo por fase é suficiente, é
recomendado um multicabos (3F+T) simétrico blindado. A blindagem é conectada ao PE em
ambas as extremidades. Quando o inversor de frequência incorpora um filtro na entrada,
também um cabo sem blindagem pode ser usado.
Figura 3 - 1. Fonte de alimentação de corrente baixa com cabo.
A reatância de um cabo multicabos (3F+T)é baixa permitindo uma cabeamento mais longe
da fonte. Com multicabos paralelos, também são possíveis com correntes elevadas.
Fonte de alimentação de corrente alta.
Numa fonte de corrente elevada (>300A) o inversor de freqüência pode ser conectado
através de um barramento ou um sistema de cabos.
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6. TREINAMENTO DE
INVERSORES DE FREQUÊNCIA
Figura 3 - 2. Alimentação por barramento.
O bandejamento (protetor) do sistema de barramento deverá conectado ao PE (figura 3-2)
em uma ou ambas as extremidades.
Um sistema de ligação por cabos consiste em cabos paralelos para ligações das fases. Com
os condutores separados evita-se aquecimento com uma melhor ventilação.
Abaixa reatância de um sistema de cabos permite uma distância maior que um sistema de
barramentos.
Figura 3 - 3. Sistema de cabos.
É recomendado que os cabos sejam arranjados como mostra a figura 3-4 para se conseguir
uma distribuição mais exata possível da corrente.
Figura 3 - 4. Arranjo de um barramento com cabos.
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7. TREINAMENTO DE
INVERSORES DE FREQUÊNCIA
Quando é utilizado um cabo singelo equipado com proteção metálica concêntrica (armadura),
a tensão e a corrente induzida fica na proteção e se esta for aterrada em ambos os lados a
corrente fluirá pela proteção metálica do cabo. A fim de eliminar esta corrente e assegurar a
segurança pessoal, o protetor do cabo deve ser conectado ao PE somente no alimentador e
deve ser isolado no lado do inversor de freqüência. (figura 3 – 5)
Figura 3 - 5. Conexão com cabo singelo e proteção metálica.
Cabos do motor em inversores de frequência
Para estar compatível com as exigências da EMC e sem problemas, somente os cabos
protegidos, simétricos, multicabos deverão ser usados. Algumas exceções a esta régra
podem ser encontradas nos manuais de cada produto.
Para ser eficaz em alta freqüência, a condutividade do protetor deverá ser ao menos 1/10 da
condutividade do condutor da fase. A única via de avaliar a eficácia do protetor é a indutância
do protetor, que deve ser baixa e somente ligeiramente dependente da freqüência. Estas
exigências são fácilmente atendidas com um protetor de cobre ou alumínio. A seção
transversal de um protetor de aço tem que ser ampla e helicoidal de baixo gradiente. Se
galvanizado aumentará a condutividade de alta freqüência.
Conectando o protetor de alumínio ou de cobre em ambas as extremidades ao PE. A ligação
a 360° do protetor utilizará a potencialidade total de alta freqüência para compatibilizar as
régras da EMC e evitar possíveis problemas. Para operar-se como um condutor protetor, a
condutividade do protetor deve ser ao menos 50% do cabo de fase.
A primeira alternativa é um multicabo de três vias equipado com protetor de cobre
concêntrico. Assim os cabos das fases estarão com uma distância igual ao do protetor, e o
protetor é usado como um condutor de terra. A bitola deve ser suficiente de acordo com
regulamentos de segurança. (figura 3-6 A).
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8. TREINAMENTO DE
INVERSORES DE FREQUÊNCIA
Figura 3 - 6. Conexão aprovada para os cabos do motor.
Um tipo igualmente apropriado de cabo, 3+3+Cu/Al - o protetor + armação tem três
condutores simétricos para aterrar. O protetor de alumínio deste tipo de cabo é geralmente
uma armação ondulada e contínua. O protetor é conectado à barra PE no lado do inversor de
freqüência e ao PE-terminal no lado do motor. ( Figura 3-6. B).
O terceiro tipo de protetor é o de aço galvanizado. O protetor é conectado ao PE em ambas
as extremidades. Entretanto, um condutor separado do PE de elevada condutividade é
necessário a menos que a bitola do cobre incorporado for suficiente, conforme fazem alguns
fabricantes . (Figura 3-6. C).
O comprimento da parte não protegida do cabo deve ser tão curto quanto possível no lado do
inversor de freqüência e na caixa de junção do motor como especificado na documentação
do inversor de frequência e do motor.
Disponibilidade
O risco de corrente no rolamento depende das tensões que passam através dos rolamentos
do motor. Três tipos básicos de tensões podem ser identificados nas aplicações de
inversores de frequência, mensuráveis como a extremidade do eixo para a tensão final,
tensão do eixo para terra ou a tensão da carcaça do motor para terra.
Nos motores de potência média e alta, um cabeamento impróprio do motor aumenta
fortemente estas tensões, assim reduzindo a vida do motor / caixa de engrenagens /
rolamentos da máquina. Por outro lado um cabeamento e terminação a 360° apropriadas do
protetor de cabo em ambas as extremidades reduzem eficazmente estas tensões. Os de
cabos simétricos, protegidos reduzem a tensão na carcaça do motor, este efeito é mais
significativo com alta corrente do motor. Assim os cabos não simétricos podem ser usados
até o de 10 mm2 e motor de até 30 quilowatts de potência, mas o cabo protegido é
recomendado sempre. O cabo protegido é comum nesta faixa de potência.
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9. TREINAMENTO DE
INVERSORES DE FREQUÊNCIA
Rota de cabos
As bandejas de cabo deverão ter um bom aterramento, elas colaboram para uma instalação
segura. Especialmente os sistemas de bandeja de alumínio podem ser usadas para melhorar
o equipotencial.
Cabeamento de inversores de alta potência
Ao fazer um cabeamento de um inversor de frequência e um motor de potência elevada,
diversos elementos condutores têm que ser usados em paralelo. Neste caso o cabeamento
será feito de acordo com figura 3-7.
Figura 3 - 7. Cabeamento simétrico para inversor e motor de alta potência.
Aterramento adicional para motores
Para motores de 100 quilowatts ou maiores, uma conexão de equipotencial entre a carcaça
do motor e a máquina é às vezes necessário devido às condições de aterramento da
máquina.
As aplicações típicas são bombas (aterradas pela água) e caixas de engrenagens com a
lubrificação central (aterrada pelas tubulações do óleo). Porque o objetivo a é indutância
baixa, uma placa/tira de cobre com uma largura/espessura de 70 milímetros x 0.75
milímetros é o mínimo entre a carcaça do motor e a carcaça da caixa de
engrenagens/bomba.
Alternativamente, pelo menos dois cabos separados de 50 mm2 podem ser usados. A
distância entre os cabos deve ser pelo menos 150 milímetros. Instale o equipotencial por
uma rota mais curta possível. Se for necessário uma proteção de sujeira, use um tubo
plástico, não um tubo de metal.
A finalidade desta conexão é igualar os potenciais. Não tem nenhuma função elétrica de
segurança. Quando o motor e a caixa de engrenagens são montados em uma plataforma de
aço comum não se faz necessário.
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10. TREINAMENTO DE
INVERSORES DE FREQUÊNCIA
Figura 3-8a.
Os motores grandes podem ter os aterramentos adicionais fora da caixa de terminal.
Conecte-os ao PE na carcaça do motor (figura 3 - 8b) para assegurar a conexão apropriada
entre a caixa de terminal e a carcaça.
Figura 3 - 8b. Equalização de potencial da carcaça do motor e da caixa de terminais de um
motor grande.
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11. TREINAMENTO DE
INVERSORES DE FREQUÊNCIA
Conexões de cabos que devem ser evitadas
Se à exceção do cabo recomendado são usados outros tipos, as seguintes régras devem ser
seguidas. Depois destas régras não exclua os problemas causados devido a um cabeamento
impróprio.
Em cabos de quatro núcleos (um é terra), os três núcleos não estão a uma distância igual em
relação ao terra. O cabo de terra não deve ser usado como um condutor protetor. O cabo de
terra deverá ser conectado ao PE somente no lado do inversor de freqüência, e será isolado
na extremidade do motor. Use um condutor protetor separado com metade da área de seção
transversal pelo menos da bitola do condutor da fase. O cabo de potência e o condutor
protetor serão colocados pelo menos 300 milímetros separado (não na mesma bandeja de
cabo) a fim impedir correntes indutivas do distúrbio no condutor protetor (figura 3-9A). Este
lay-out de disposição em alguns países viola os regulamentos. Neste caso use outro
tipo de cabo.
Quando há um gradiente elevado na armação de aço do cabo, a potencialidade de alta
freqüência da armação (proteção) é insuficiente. A proteção pode estar ao PE em ambas as
extremidades se a condutividade for menos de 1/10, dos condutores da fase. Se a
condutividade for menos de 1/10, deixe o lado do motor aberto. Não use cabo à terra interno
não simétrico (No. 4) como um condutor protetor (figuras 3-9C de 3-9B). Aplica-se estas
régras também nos cabeamentos com três núcleos.
Faça a conexão de equipotencialização entre a carcaça do motor e a máquina como indicado
na figura 3-a.
Cabos de um só núcleo não são apropriados para ligação do motor !
Figura 3 - 9. Tipos de ligações do motor que devem ser evitadas.
Conversores de Corrente Contínua - DC-drives
As mesmas régras básicas que se aplicam aos motores de C.A.. O cabo de potência mais
econômico tem um número uniforme de condutores. Também podem ser usados os cabos de
três núcleos com protetor. Para os motores maiores, onde diversos cabos são necessários,
compartilhar a potência do cabo de três núcleos que é baseado no princípio 2+1/1+2 (figura
3-10).
O cabo do campo é uma forte fonte de interferência por causa da comutação abrupta.
Conseqüentemente, use sempre um cabo protegido para o campo.
Os cabos singelos são rejeitados para conversores C.C..
Os motores com enrolamento do estator em série devem ter a escova (terra) no eixo para
evitar problemas nos rolamentos.
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12. TREINAMENTO DE
INVERSORES DE FREQUÊNCIA
Figura 3 - 10. Cabeamento simétrico entre o conversor C.C. e o motor
Cabeamento de Sinal proteção de terra PE x TE, terra técnico
A política da ABB é utilizar PE de equipotencial uniforme, para aterramento dos sistemas de
inversores de frequência. O princípio é estendido a todos os níveis estruturais das
instalações dos prédios que abrigam o equipamento elétrico. Os exemplos dos níveis são
chão de fábrica, cubiculo do equipamento e das placas de circuito.
Se não é possível manter todos os níveis de um grande sistema no mesmo potencial de alta
freqüência, mas aplicando um PE uniformemente aterrado em todos os níveis assegurará a
compatibilidade eletromagnética.
Usuários finais aplicam também outras filosofias de instalação, por exemplo, sistemas com
PE & TE.
O sistema TE pode ser ou geral ou somente aquele equipamento é construído baseado neste
princípio (figura 3-11).
Se os sistemas de PE e de TE estão conectados num mesmo ponto, a estrutura de PE/TE
fica igual a um terra PE universal. Conseqüentemente, um sistema TE de grande porte pode
também necessitar de terra HF local e eficaz, transformando-se mais como um PE universal
(figura 3-12).
Figura 3 - 11. Sistema PE - TE
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13. TREINAMENTO DE
INVERSORES DE FREQUÊNCIA
Figura 3 - 12. Sistema PE uniforme
Problemas dos sistemas de conexão com aterramento não similar
A maioria das instalações existentes têm outros princípios de aterramento dos que são dados
neste manual, especialmente a respeito da baixa freqüência EMC, simplesmente partindo de
hastes introduzidas na terra.
As novas instalações / ampliações, que empregam o sistema uniforme de PE, são geralmente as
que têm de se adequar para operar junto com a instalação velha.
Outros sistemas, executados com uma filosofia diferente, operam geralmente bem, e fazer
qualquer questionamento de mudança está fora de cogitação.
A não similaridade de instalação pode criar problemas, que têm que ser resolvidos caso a
caso. As instalações físicamente grandes (dimensões, potência) necessitam normalmente
algum tipo de adaptação.
A adaptação é feita para obter a compatibilidade suficiente. Às vezes é razoável aceitar um
nível mais baixo de imunição. Entretanto a exigência legal de emissão e da imunição deve
ser cumprida.
Os elementos geralmente de adequação entre os sistemas são transformadores isoladores,
acopladores óticos, ligações de fibra ótica, isolação galvânica de sinais analógicos e
módulos de filtros de interferência comuns, indutores. Todos estes métodos podem melhorar
a transmissão do sinal. Os transformadores de isolação são usados para a fonte de
alimentação.
Este guia não contempla os detalhes de conexão, mas é importante estar ciente das áreas
onde poderá haver problema de conexão antes da execução.
Cabos de controle protegidos com malha de cobre
É muito importante usar tipos corretos de cabo parra garantir a compatibilidade
eletromagnética EMC. O tipo errado de cabo pode causar enormes problemas de
interferência. Um cabo de controle protegido com certeza irá reduzir possíveis distúrbios.
Use sempre o cabo protegido para os sinais de controle de baixa tensão para segurança
(SELV).
Sinais analógicos e digitais I/O de baixa tensão (SELV)
Utilizar cabo de sinal trançado com seu cabo de retorno, reduz os distúrbios causados pelo
acoplamento indutivo. Os pares devem ser torcidos até perto dos terminais o máximo
possível.
Um cabo de par trançado e protegido com malha de cobre deverá ser usado para sinais
analógicos. Empregue um par individualmente protegido para cada sinal. Não use o retorno
comum para sinais analógicos diferentes (figura 3-13).
Um cabo protegido é a melhor alternativa para sinais digitais de baixa tensão mas um
multicabo de par torcido e protegido é possível também (figura 3-14).
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14. TREINAMENTO DE
INVERSORES DE FREQUÊNCIA
Nunca misture sinais de 24 VDC e 115 / 230 num mesmo cabo.
Comunicação Serial
Há diversas alternativas dependendo do tipo de uma comunicação. Os sistemas de
comunicação empregam cabos protegidos (figura 3-13) ou coaxiais em dobro em uma
comunicação interna. Uma parte da comunicação serial é executada com cabos óticos (figura
3-17), (figura 3-18).
Um sistema de comunicação pode também ter sua própria especificação de cabo.
Lembre-se que as comunicações seriais funcionarão corretamente somente com a correta
terminação dos resistores. Veja instruções específicas do sistema.
Sinaisdigitais 115/230 VAC
Um cabo protegido com isolação apropriada da tensão é a melhor alternativa mas um
multicabo não protegido também pode ser usado. (Figura 3-15).
Figura 3 - 15. Um multicabo sem proteção
Conexão da proteção do cabo
Conecte sempre os protetores dos cabos de controle ao terminal à terra no lado do inversor /
conversor. A parte não protegida do cabo será minimizada. A conexão à terra do protetor
será mantida tão curta quanto possível. O terminal à terra pode ser uma braçadeira especial,
um parafuso separado marcado com o símbolo ou um borne. A marcação do terminal à terra
pode ser PE, TE, terra ou os símbolos;
Fazer a conexão de aterramento do protetor em uma extremidade reduz o efeito supressor
do campo eletromagnético ou do distúrbio indutivo. Aterrar o protetor do cabo de sinal em
ambas as extremidades melhorará a supressão acima de alguma freqüência, mas aterrar em
ambos os lados das extremidades fechando um laço à terra, e se as extremidades da malha
do cabo estiverem em potenciais diferentes, como em uma situação de equipamento de
potência elevada, no caso de um curto-circuito a corrente fluirá através da malha.
Conseqüentemente, se o
aterramento de HF for necessário, a outra extremidade seja aterrada através de um
capacitor. Em algum equipamento o capacitor é incorporado. (Figura 3-16).
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15. TREINAMENTO DE
INVERSORES DE FREQUÊNCIA
Figura 3 - 16. Aterramento de cabos de sinal
Cabeamento e isolação de taco gerador, encoder ...
O tacômetro deverá ser isolado eletricamente do estator ou do rotor para prevenir a formação
de corrente através do tacômetro. O tipo de acoplamento usual de encoder deve ser um
acoplamento eletricamente isolado. Quando um tipo de tacômetro de cavidade no eixo é
usado, a isolação pode ser executada isolando as juntas articuladas do braço de
acoplamento, ou isolando a barra do braço de acoplamento. O protetor do cabo do tacômetro
deve ser isolado da carcaça do taco. A outra extremidade do protetor é aterrada no PE do
inversor / conversor veja figura 3-17 e figura 3-18.
Use sempre um cabo duplo protegido para o encoder. Em caso de problema de interferência
de HF o protetor pode ser aterrado na extremidade do encoder através de capacitor. Um
cabo simples com proteção pode ser usado com o tacômetro analógico.
Existem encoders disponíveis de cavidade no eixo com isolação elétrica entre a cavidade do
eixo e a carcaça do taco. Esta construção permitirá a conexão do protetor de cabo à carcaça
do taco.
Exemplos de cabeamento em sistema de inversores / conversores
Exemplos típicos de cabeamento em sistemas de drives AC e CC são mostrados nas figuras 3-17
e 3-18.
Figura 3 - 17. Exemplos típicos de sistemas de aterramento em drive AC
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16. TREINAMENTO DE
INVERSORES DE FREQUÊNCIA
Figura 3 - 18. Exemplo típico de sistema de aterramento em drive DC
Isolação Galvânica
A isolação Galvânica de sinais de controle melhora a imunidade de interferência e é
recomendada especialmente em longas distâncias. A isolação impede a interferência
causada pelo acoplamento comum de impedância (laço de terra) e suprime a interferência de
acoplamento indutivo. Os sinais fracos são isolados e amplificados na fonte, os sinais
normais também podem ser isolados na extremidade de recepção.
Rota de Cabos
Evite instalar paralelamente cabos de potência e de cabos de sinal. A distância entre o os
cabos de controle e potência deve ser pelo menos de 300 milímetros. Quando os cabos de
controle cruzarem cabos de potência, certifique-se que isto seja feito em um ângulo próximo
a 90 graus. O bandejamento de cabos deve ter obrigatoriamente um bom aterramento em
toda a sua extensão. Especialmente os sistemas de alumínio podem ser usados para
melhorar a equipotencialização.
Indutor de modo comum
Nos casos particulares, devido a emissão de nível elevado, os indutores podem ser usados
em cabos de sinal para evitar problemas entre sistemas diferentes.
Os distúrbios poderiam ser suprimidos utilizando-se nos condutores de sinal um núcleo de
ferrite como indutor (figura 3-19). Os aumentos da indutância no núcleo de Ferrite dos
condutores e a indutância mútua, fazem com que os sinais de modo comuns de distúrbio
acima de alguma freqüência sejam suprimidos. Um indutor comum ideal não suprime um
sinal de modo diferencial.
Figura 3 - 19. Indutor de modo comum
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17. TREINAMENTO DE
INVERSORES DE FREQUÊNCIA
Capítulo 4 – Acoplamento de interferência, anexo
informativo
Impedância comum de acoplamento
A impedância comum de acoplamento aparece, se os circuitos da fonte da interferência tiverem
um trajeto comum da corrente (figura 4-1). Geralmente esta impedância pode ser encontrada na
fonte do circuito de aterramento ou de alimentação. As mudanças da corrente ficam interferindo
no circuito causando mudanças potenciais na impedância comum: u = R * i - L * di/dt.
O acoplamento através do laço à terra pode ser reduzido:
- O acoplamento de baixa frequência pode ser impedido utilizando um ponto de aterramento.
- Para a alta freqüência, é essencial manter a indutância tão baixa quanto possível. Para
conseguir uma impedância baixa, a relação entre o comprimento e a largura devem ser
menos de cinco. Na prática, esta régra é executada num aterramento multi-ponto.
Figura 4 - 1. Impedância comum de acoplamento
Acoplamento Capacitivo
O acoplamento capacitivo de distúrbio é gerado por uma mudança no campo elétrico.
O acoplamento capacitivo aparece nos circuitos que têm a capacidade de dispersar uma com
a outra. A corrente da interferência (I N) é proporcional à freqüência (f), ao nível de tensão
(V1) do condutor com capacidade de interferir se dispersando entre os condutores (C 12).
(Figura 4-2)
O acoplamento capacitivo pode ser reduzido com:
- Reduzindo a capacidade dispersão entre os circuitos
- Reduzindo o nível de impedância do circuito vítima
- Limitando o nível da freqüência do circuito que está interferindo
- Limitando o nível de tensão do circuito que está interferindo.
A capacidade de dispersão pode ser reduzida com:
- Usando invólucros de metal para dispositivos
- Usando condutores protegidos
- Aumentando a distância entre os condutores
- Usando um anel entre condutores do terra.
Figura 4 - 2. Acoplamento Capacitivo
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18. TREINAMENTO DE
INVERSORES DE FREQUÊNCIA
Acoplamento Indutivo
O distúrbio indutivo é acoplado através do campo magnético. A corrente no circuito de
interferência gera um fluxo magnético em torno do condutor. Quando há um fluxo magnético
forma-se um anel e uma tensão estará sendo induzida ao circuito de outro equipamento e a
corrente de interferência fluirá neste anel. A tensão de interferência (VN) é proporcional à
freqüência (f), corrente (I 1) do condutor que está interferindo e indutância mútua dos
circuitos (M 12). A indutância mútua pode ser calculada pela área da perpendicular do anel
às linhas magnéticas (Acosθ) e a distância entre condutores. (r)
(Figure 4-3)
(Condutor em linha reta)
O acoplamento indutivo pode ser reduzido com:
- Reduzindo a indutância mútua entre circuitos
- Filtrando o índice de alta freqüência do circuito que está interferindo
- Reduzindo a corrente do circuito que está interferindo.
A indutância mútua pode ser reduzida com:
- Usando os cabos de sinal torcidos em pares
- Aumentando a distância entre condutores
- Reduzindo a área pela isolação galvânica
- Evitando condutores paralelos e formação de bobinas.
Protegendo o condutor com material que tenha alta permeabilidade, consegue-se alguma
supressão extra. (Com material de alta permeabilidade a circuitos magnéticos, um fluxo
maior fluirá através deste material.)
O distúrbio de alta freqüência é reduzido enclausurando com metal ou protegendo o cabo.
Os metais altamente condutores como o alumínio e o cobre são bons do protetores.
Figura 4 - 3. Acoplamento indutivo
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19. TREINAMENTO DE
INVERSORES DE FREQUÊNCIA
Acoplamento Eletromagnético
A energia eletromagnética pode propagar livremente no espaço como um movimento de
onda. Cada condutor carregado com uma corrente em circulação é uma antena potencial de
transmissão de ondas eletromagnéticas.
Reciprocamente, todos os condutores podem operar como uma antena receptora. Além
disto, cada condutor, se faz parte do circuito ativo ou não, formará campos amplificando a
operação da antena. Às vezes um cabo isolado pode comportar-se na mesma maneira. A
eficiência da antena aumentará a alta freqüência tanto quanto as dimensões da antena
excederem aproximadamente 1/100 do comprimento de onda.
Conseqüentemente, o problema começa mais ou menos de 10 megahertz para frente devido
à algum reforço da antena e por causa das dimensões próprias da eletrônica digital normal,
sendo que estas operam naquelas velocidades. Também parte da interferência climática é de
10 a 100 megahertz, aplicando-se ao relâmpago a uma longa distância.
Um relâmpago perto do equipamento eletrônico poderá danificar seu funcionamento.
O acoplamento diminuirá á medida que a distância aumenta.
Como se proteger das ondas eletromagnéticas ( EM ) ?
- Utilizando as malhas de aterramentos ou as estruturas devidamente aterradas e que devem
estar interligadas.
- Protegendo os cabos com protetores eficientes e aterrando seu bandejamento e/ou
eletroduto.
- Compartimento de metal para o equipamento, portas de fechamento e enclausuramento
total.
- As aberturas do compartimento têm que ser pequenas (frestas – rasgos).
- Nenhuma estrutura involuntária de antena. Cuidado com cabos inutilizados, aterre-os.
- Aterrando sistematicamente em curtos intervalos, <1/10 do comprimento da onda,
distribuído hastes ao longo do terra.
- Muita atenção ao aterramento de HF, isto é, fazer um aterramento capacitivo dos cabos
coaxiais, por exemplo.
Devido à reciprocidade é que estas regras se aplicam à ambos os lados, à fonte e ao destino.
Termos dos protetores EMI
Interferência eletromagnética
A proteção do cabo é uma parte de uma barreira eletromagnética separando os circuitos das
fontes externas de IEM (ou confina os efeitos de IEM dentro da proteção). Uma barreira
eletromagnética é uma superfície fechada composta das proteções e de outros elementos
para excluir (ou para confinar) as ondas eletromagnéticas que propagam no espaço ou são
conduzidas ao longo dos condutores. A barreira pode ser fabricada de metal ou matérias
condutivas que revestem o equipamento, proteções de cabos interconectados, filtros ou pára-raios
evitando picos de tensão que penetram nas proteções dos cabos, e malha ou guias da
onda (abaixo da freqüência de interrupção) em aberturas da ventilação. Em um sistema de
barreira bem protegido é suficientemente impermeável ás ondas, e as fontes de IEM que
ficam fora da barreira não degradam o desempenho da proteção do sistema.
Armaduras de metal
A armadura (protetor) é uma capa de metal geralmente tecida com fio de cobre (malha), ou
de fita adesiva espiralada ou de metal ondulado contínuo cobrindo a isolação de um cabo
condutor elétrico e servindo tanto como uma proteção mecânica, como uma proteção de
indução eletrostática ou eletromagnética.
Saiba que às vezes um cabo pode conter um protetor eletromagnético e uma armadura
separada para a proteção mecânica, mas ambos são interligados elétricamente.
19

20. TREINAMENTO DE
INVERSORES DE FREQUÊNCIA
Disponibilidade
É a potencialidade de um dispositivo ou um sistema de estar disponível para ser usado na
finalidade pretendida.
Literatura EMC
"Interference-free electronics" by Dr. Sten Benda.
Ordering number ABB 3BSE 000877R0001,
ISBN 91-44-3140-9, ISBN 0-86238-255-6.
Correntes nos rolamentos
“Bearing Currents in AC Drive” by FIDRI and FIMOT. Set of
overheads in LN database “FIDRI Document Directory” on
ABB_FI01_SPK04/FI01/ABB
“A New Reason for Bearing Current Damage in Variable Speed AC
Drives” by J. Ollila, T. Hammar, J. Iisakkala, H. Tuusa. EPE 97. The
European Conference on Power Electronics and Applications 8 –10
September 1997 Trondheim, Norway pp. 2.539 to 2.542.
“On the Bearing Currents in Medium Power Variable Speed AC
Drives” by J. Ollila, T. Hammar, J. Iisakkala, H. Tuusa. Proceedings
of the IEEE IEDMC in Milwaukee, May 1997.
ESTA LITERATURA SERVIRÁ COMO BASE DE CONHECIMENTO EM INSTALAÇÕES E
ATERRAMENTO DE INVERSORES DE FREQUÊNCIA E CONVERSORES DE CORRENTE
CONTÍNUA.
RECOMENDA-SE SEMPRE LER O MANUAL DE INSTALAÇÃO DO DRIVE A SER
INSTALADO.
MULTI DRIVE Comercio Eletroeletrônico Ltda.
Rua Ivo Naufal Gantus, 65 – Jd. Manchester
13178-463 – SUMARÉ - SP
FONES: 19 3832.8315 - 24HS 19 9771.8351
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