Inversor de Frequência
Yaskawa V1000
Integrantes:
Adriana , Alessandro, Andreza, Christian Lana, Flávio,
Gleydson, Jôse, Ramon
OBJETIVOS

Entender o princípio básico
de variação de velocidade em
um motor de indução
assíncrono.

Entender o princípio de um
Inversor de Frequência e seus
componentes.

Apresentar o Inversor de
Frequência Yaskawa V1000.
Instrumentação e Controle
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TÓPICOS










Variação de Velocidade
Motor de Indução Assíncrono
Estrutura Básica de um Inversor
Diagrama em Blocos de um Inversor
Controle Escalar e Vetorial
Rampa de Aceleração e Desaceleração
Rampa S
Função JOG
Tipos de Frenagens
Auto Ajuste ou Reconhecimento do
Motor
Instrumentação e Controle
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TÓPICOS










Regulador PID
Controle PWM
Frequência de Chaveamento
Circuito de Pré-carga
Contator de Linha
Instalação do Inversor
Aterramento
Start-up Yaskawa V1000
Falhas e Diagnósticos
Referências
Instrumentação e Controle
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 Variação de Velocidade
Instrumentação e Controle
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Variação de Velocidade

Por que variar velocidade?
•
Em função do Processo ou da máquina
•
Para economizar energia
•
Para melhorar a qualidade do produto
•
Para aumentar a produtividade
Instrumentação e Controle
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Variação de Velocidade
VANTAGENS
DESVANTAGENS
- Utilização de motores de indução padrão
- Geração de Harmônicos na Rede
- Alta precisão de velocidade
-Frenagem regenerativa com custo alto
- Sincronismo c/ alta precisão
- Torque controlável
- Ampla faixa de variação de velocidade
- Pesos e dimensões reduzidas
- Operação em áreas de risco
- Fator de Potência próximo de 1
- Frenagem regenerativa
Instrumentação e Controle
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 Motor de Indução Assíncrono
Instrumentação e Controle
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Motor de Indução Assíncrono
Instrumentação e Controle
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Motor de Indução Assíncrono
Instrumentação e Controle
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Motor de Indução Assíncrono
Característica de Conjugado x Rotação
Instrumentação e Controle
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Motor de Indução Assíncrono
Característica de Corrente x Rotação
Instrumentação e Controle
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Motor de Indução Assíncrono
Equação de Velocidade
Frequência
120  f
n
 1  s 
p
Velocidade
Escorregamento
Número de pólos
Instrumentação e Controle
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Motor de Indução Assíncrono
Equação de Conjugado do Motor
C  m  I2
Corrente rotórica
Fluxo magnético
Conjugado do motor
Instrumentação e Controle
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Motor de Indução Assíncrono
Equação de Fluxo
U
m  k1  f
Relação Tensão/Frequência
Constante da máquina
Fluxo magnético
Instrumentação e Controle
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 Estrutura Básica de um
Inversor de Frequência
Instrumentação e Controle
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Estrutura Básica de um Inversor de Frequência
• Entradas / Saídas
digitais
• Entradas / Saídas
analógicas
• Interface serial
CPU
I.H.M
Interfaces e Drives
Etapa
Retificadora
Instrumentação e Controle
Link DC
Etapa
Inversora
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Estrutura Básica de um Inversor de Frequência
• Retificador:
Retificador é um dispositivo que permite que uma
tensão ou corrente alternada (normalmente senoidal) seja
transformada em contínua.
• Banco de Capacitor ou Link DC:
Filtrar tensão retificada (diminuir ondulação ou Ripple).
• Inversor:
Inversor é um dispositivo que permite que uma tensão
ou corrente contínua seja transformada em alternada (não
senoidal).
Instrumentação e Controle
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Diagrama em Blocos de um
Inversor de Frequência
Instrumentação e Controle
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Diagrama em Blocos Inversor de Frequência
Instrumentação e Controle
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Controle Escalar e Vetorial
Instrumentação e Controle
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Controle Escalar e Vetorial
Controle Escalar ou V/F: torque alto em rotações altas.
Controle de malha aberta.
•
- Variamos a frequência para variar a velocidade;
- Variamos a tensão para manter o mesmo nível de
corrente circulando no motor;
- Em outras palavras mantemos a relação :V/F
constante;
Instrumentação e Controle
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Controle Escalar e Vetorial
- Como estamos mantendo a relação Tensão de alimentação e
frequência uma constante e não estamos mantendo a relação
“força eletromotriz” e frequência uma constante teremos nas
baixas frequências uma degradação da característica do torque
devido ao enfraquecimento do fluxo da máquina.
Instrumentação e Controle
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Controle Escalar e Vetorial
Controle Escalar
Instrumentação e Controle
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Controle Escalar e Vetorial
• Controle Vetorial: torque alto em qualquer rotação.
Controle de malha fechada.
- Para aplicações requerendo melhor desempenho,
velocidade de resposta mais rápida e alta performance
dinâmica, a tecnologia escalar não é adequada.
- O vetorial controla o fluxo e o torque de um motor
independentemente, produzindo componentes de corrente no
motor com o propósito de obter um torque preciso e o
controle de potência.
Instrumentação e Controle
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Controle Escalar e Vetorial
- A corrente de um motor CA pode ser expressa através de
dois componentes distintos:
- Id corrente que produz FLUXO
- Iq corrente que produz TORQUE
- A corrente TOTAL é a soma do vetor destes dois
componentes de corrente.
- O torque produzido pelo motor baseia-se no “produto
vetorial”dos vetores.
Instrumentação e Controle
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Controle Escalar e Vetorial
Tipos de Controles Vetoriais
Inversor Vetorial Sensorless (sem controle de Torque).
- Excelente controle de velocidade em malha aberta
- Alto Torque em baixa velocidade
- Melhor resposta ás variações de carga
- Calcula previamente a posição do rotor através da
modelagem matemática do motor
- Em baixas velocidades é difícil calcular a performance
do motor e, consequentemente,a posição do rotor.
- Não regula / controla Torque
- Não recomendado para máquinas seccionais (Maq.de
papel ,trefilas, laminadores , etc...)
•
Instrumentação e Controle
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Controle Escalar e Vetorial
•
Inversor Vetorial de Fluxo ( c/ controle de Torque)
- Utiliza um encoder para informar a posição precisa do
rotor.
- Controle de torque total.
- Controle de torque em velocidade zero.
- Excelente regulador de velocidade ( Ex: 0,01%).
- Alto desempenho, regulador rápido.
- Substitui totalmente os acionamentos CC.
- Cuidado c/ aplicações “Regenerativas”.
- Ideal para maquinas seccionais( Maq.de papel ,trefilas,
laminadores , etc...).
Instrumentação e Controle
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Controle Escalar e Vetorial
Controle Vetorial
Instrumentação e Controle
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Controle Escalar e Vetorial
Modelo matemático do motor
Instrumentação e Controle
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Controle Escalar e Vetorial
Instrumentação e Controle
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Rampa de Aceleração e
Desaceleração
Instrumentação e Controle
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Rampa de Aceleração e Desaceleração
Instrumentação e Controle
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Rampa S
Instrumentação e Controle
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Rampa S
• Suaviza a aceleração e a desaceleração evitando choques mecânicos.
Instrumentação e Controle
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Função JOG
Instrumentação e Controle
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Função JOG
JOG ou Potenciômetro Motorizado – Quando a tecla é
pressionada o motor acelera ou desacelera até a velocidade
ajustada no JOG. Quando não pressionada o motor para.
Instrumentação e Controle
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Tipos de Frenagens
Instrumentação e Controle
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Tipos de Frenagens
• INJEÇÃO DE CORRENTE CONTÍNUA:
Permite a parada do motor através da aplicação de corrente
contínua no mesmo. A magnitude da corrente contínua, que define o
torque de frenagem, e o período durante o qual ela é aplicada, são
parâmetros que podem ser especificados pelo usuário.
• RAMPA DE DESACELERAÇÃO:
A frequência diminui até zero, conforme o tempo de
desaceleração especificado pelo usuário, podendo ser empregado
quando os requisitos de parada não são muito rígidos.
Instrumentação e Controle
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Tipos de Frenagens
• FRENAGEM REOSTÁTICA:
É usada para dissipar a energia que retorna do motor através
de um banco de resistores, durante a rápida frenagem do motor,
evitando a sobretensão no barramento DC do driver.
• FRENAGEM REGENERATIVA:
É usada para regenerar a energia que retorna do motor
através de um inversor instalado junto ao retificador.
• FRENAGEM POR INÉRCIA:
Retira a tensão aplicada deixando o motor parar por inércia.
Instrumentação e Controle
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Tipos de Frenagens
Formas de Operação (4 quadrantes)
IV
Gerador
Torque
I
Rotação
+
+
-
+
Quadrante
Motor
Motor
III
n
-
-
-
+
Instrumentação e Controle
Gerador
II
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Tipos de Frenagens
Aplicação de
Circuito Chopper
Instrumentação e Controle
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Auto Ajuste ou
Reconhecimento do Motor
Instrumentação e Controle
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Reconhecimento do Motor
O objetivo de se fazer o auto ajuste é levantar o modelo
matemático do motor. Calcula as variáveis do circuito
equivalente.
• Impedância do estator;
• Impedância do entreferro;
• Impedância do rotor;
• Ganhos do controlador PI;
• Otimiza o regulador PI;
• Deve ser feito com a temperatura do motor <40°C, pois a
temperatura pode variar o campo magnético e as características do
material isolante;
Instrumentação e Controle
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Regulador PID
Instrumentação e Controle
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Regulador PID
Instrumentação e Controle
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Regulador PID
• Ação Proporcional: A intensidade da ação é proporcional a
amplitude do erro. O sinal de saída é diretamente proporcional ao
sinal de entrada. Elimina desvios instantâneos.
• Ação Integral: atua no tempo de resposta. Está ligada diretamente à
precisão do sistema e é responsável pelo erro nulo em regime
permanente. Elimina oscilações e erros que permaneçam ao longo do
tempo.
• Ação derivativa: a saída é proporcional a taxa de variação do erro.
Não importa a amplitude do erro mas a velocidade que ele aparece.
Atua de forma antecipada.
Instrumentação e Controle
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Controle PWM
Instrumentação e Controle
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Controle PWM
A modulação por largura de pulso (MLP) - mais conhecida
pela sigla em inglês PWM (Pulse-Width Modulation) - de um sinal ou
em fontes de alimentação envolve a modulação de sua razão cíclica
(duty cycle – tempo de ligado e desligado) para transportar qualquer
informação sobre um canal de comunicação ou controlar o valor da
alimentação entregue a carga.
Instrumentação e Controle
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Controle PWM
Instrumentação e Controle
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Controle PWM
Instrumentação e Controle
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Frequência de Chaveamento
Instrumentação e Controle
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Frequência de Chaveamento
Quando maior a frequência de chaveamento, melhor a
dinâmica, menos ruído (auditivo), o valor de Vrms é mais preciso e
maior, maior a geração de harmônicos e maior as perdas no
chaveamento.
Se o Drive estiver trabalhando próximo a corrente nominal,
não é aconselhável trabalhar com altas frequências de chaveamento.
Instrumentação e Controle
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Frequência de Chaveamento
Instrumentação e Controle
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Circuito de Pré-carga
Instrumentação e Controle
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Circuito de Pré-carga
Ao energizar o inversor, se os capacitor estão descarregados
(capacitor descarregado é um curto-circuito), um contator abre e a
corrente é forçada a passar por um resistor limitador. Quando a
tensão do link DC alcançar um valor próximo ou igual ao valor
nominal o contator fecha curto-circuitando o resistor limitador e
alimentando diretamente os capacitores.
Instrumentação e Controle
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Circuito de Pré-carga
Instrumentação e Controle
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Contator de Linha
Instrumentação e Controle
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Contator de Linha
Contator é recomendado quando o equipamento necessita
de dispositivos para desligamento de emergência ou para permitir a
desenergização do inversor em situações de manutenção.
Instrumentação e Controle
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Instalação do Inversor
Instrumentação e Controle
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Instalação do Inversor
FUSÍVEIS
Fusíveis rápidos ou disjuntor são
recomendados para proteger a
instalação
contra
curto-circuito.
Opcionalmente, fusíveis ultra rápidos
podem também ser utilizados para a
proteção
do
inversor
(Ponte
Retificadora )
Instrumentação e Controle
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Instalação do Inversor
SECCIONADORA OU CONTATOR
Utiliza-se chave seccionadora, por razões de
segurança, para permitir a desenergização do
inversor em situações de manutenção. Contator
é recomendado quando o equipamento
necessita de dispositivos para desligamento de
emergência ou para permitir a desenergização
do inversor em situações de manutenção.
Instrumentação e Controle
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Instalação do Inversor
REATÂNCIA DE REDE
- Recomenda-se o uso de
reatâncias para diminuir a
TDH e melhorar o FP.
- Aumenta a vida útil do
equipamento principalmente
em Redes sujas.
- Adapta a capacidade de
Curto circuito
Instrumentação e Controle
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Instalação do Inversor
Comparativo da Distorção Harmônica na Rede:
Ordem das harmônicas com
reatância
Instrumentação e Controle
Ordem das harmônicas sem
reatância
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Instalação do Inversor
FILTRO RFI
Interno ao Inversor (Interferência de
Rádio Frequência).
Instrumentação e Controle
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Instalação do Inversor
FILTRO EMC
Necessário somente em instalações
que devem atender a normas de
compatibilidade
eletromagnética
( EMC ).
Instrumentação e Controle
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Instalação do Inversor
REATÂNCIA DE SAÍDA
- Utilização recomendável quando a
distância entre o inversor de freqüência e
o motor é grande, ocorrendo dv/dt alto
no motor e geração de capacitâncias
entre os cabos.
Instrumentação e Controle
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Instalação do Inversor
CABLAGEM DE SAÍDA DO
INVERSOR DE
FREQÜÊNCIA
A fiação que liga o inversor de
frequência ao motor deve ficar
isolada dos demais circuitos
elétricos.
Instrumentação e Controle
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Instalação do Inversor
ELETRODUTOS
As três fases e o condutor terra
devem, sempre,
serem
instalados em um eletroduto
metálico exclusivo, devidamente
aterrado. Deve-se manter uma
distância de 30 cm dos demais
dutos.
Instrumentação e Controle
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Instalação do Inversor
FIAÇÕES DE CONTROLE E
INTERFACE HOMEM
MÁQUINA (IHM)
As fiações de controle e para
IHM remotas sempre deverão ser
instaladas em um eletroduto
metálico exclusivo (separado dos
demais circuitos) e aterrado. O
cruzamento com cabos de
potência
também
deverão
atender a um ângulo de 90
graus.
Instrumentação e Controle
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Aterramento
Instrumentação e Controle
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Aterramento
• TN-S – o condutor Neutro (N) e o condutor de
Proteção (PE) são distintos:
Instrumentação e Controle
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Aterramento
• TN-C – o condutor Neutro (N) e o condutor de
Proteção (PE) são interligados:
Instrumentação e Controle
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Aterramento
• TN-C-S – em parte do sistema o condutor Neutro
(N) e o condutor de Proteção (PE) são interligados:
Instrumentação e Controle
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Aterramento
• TT – as massas são ligadas em eletrodos e são
eletricamente independente do eletrodo da alimentação.
Instrumentação e Controle
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Aterramento
• IT – Neutro da fonte não aterrado ou aterrado por uma
impedância.
Instrumentação e Controle
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Aterramento
• Drives 480Vca deverão ter uma conexão de terra com
resistência menor que 10Ω .
• Não compartilhe a fiação de terra com outros dispositivos,
como máquinas de solda ou outros equipamentos de alta
corrente elétrica.
• Sempre utilize a fiação de acordo com as Normas Técnicas
para equipamentos elétricos e reduza ao máximo o tamanho do
cabo de terra. As correntes de fuga atravessam o Drive.
Entretanto, se a distância entre a haste de terra e o ponto de
conexão for muito grande, uma diferença de potencial entre o
Drive e o ponto de conexão de terra será formada.
• Quando utilizando mais de um Drive, tome o cuidado de não
formar uma malha com o terra.
Instrumentação e Controle
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Aterramento
Instrumentação e Controle
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Start-up Yaskawa V1000
Instrumentação e Controle
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Start-up Yaskawa V1000
1.
Método de Controle
Parâmetro ‘A1-02’ – Seleção do Método de Controle
Instrumentação e Controle
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Start-up Yaskawa V1000
2.
Referência de Velocidade
Parâmetro ‘b1-01’ – Seleção da Referência de Frequência 1
Instrumentação e Controle
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Start-up Yaskawa V1000
3.
Comando de Operação
Parâmetro ‘b1-02’ – Seleção do Comando de Operação
Instrumentação e Controle
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Start-up Yaskawa V1000
4.
Tempo de Aceleração e Desaceleração
Parâmetro ‘C1-01’ – Tempo de Aceleração 1
Parâmetro ‘C1-02’ – Tempo de Desaceleração 1
Instrumentação e Controle
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Start-up Yaskawa V1000
5.
Frequência Portadora
Parâmetro ‘C6-02’ – Seleção de Frequência Portadora
Instrumentação e Controle
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Start-up Yaskawa V1000
6.
Referências Pré-setadas
Parâmetro ‘d1-01’ – Referência de Frequência 1
Parâmetro ‘d1-02’ – Referência de Frequência 2
Parâmetro ‘d1-03’ – Referência de Frequência 3
Parâmetro ‘d1-04’ – Referência de Frequência 4
Parâmetro ‘d1-17’ – Referência de JOG
Instrumentação e Controle
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Start-up Yaskawa V1000
7.
Ajuste da Tensão de Entrada
Parâmetro ‘E1-01’ – Ajuste da Tensão de Entrada
Instrumentação e Controle
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Start-up Yaskawa V1000
8. Padrão V/F
Parâmetro ‘E1-03’ – Seleção do Padrão V/F
Parâmetro ‘E1-04’ – Frequência Máxima de Saída
Parâmetro ‘E1-05’ – Tensão Máxima de Saída
Parâmetro ‘E1-06’ – Frequência Base
Parâmetro ‘E1-09’ – Frequência Mínima de Saída
Parâmetro ‘E1-13’ – Tensão Base
Instrumentação e Controle
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Start-up Yaskawa V1000
9.
Ajustes do Motor
Parâmetro ‘E2-01’ – Corrente Nominal do Motor
Parâmetro ‘E2-04’ – Número de Pólos do Motor
Parâmetro ‘E2-11’ – Potência Nominal do Motor
Instrumentação e Controle
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Start-up Yaskawa V1000
10.
Falha de Sobrecarga do Motor
Parâmetro ‘L1-01’ – Seleção da Proteção de Sobrecarga do Motor
Instrumentação e Controle
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Start-up Yaskawa V1000
11.
Auto-ajuste do Motor
Parâmetro ‘T1-00’ – Seleção do Motor 1 ou 2
Instrumentação e Controle
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Start-up Yaskawa V1000
12.
Auto-ajuste do Motor
Parâmetro ‘T1-01’ – Seleção do Auto-ajuste
Instrumentação e Controle
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Falhas e Diagnósticos
Instrumentação e Controle
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Falhas e Diagnósticos
1. Manual Yaskawa V1000
Instrumentação e Controle
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Falhas e Diagnósticos
Capítulo 5
Instrumentação e Controle
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Falhas e Diagnósticos
2. Manual do Usuário
Drive F7 - Yaskawa
Instrumentação e Controle
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Falhas e Diagnósticos
Capítulo 6
Instrumentação e Controle
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Referências
Instrumentação e Controle
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Referências
1. Manual Yaskawa V1000
Instrumentação e Controle
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Referências
2. Manual do Usuário
Drive F7 - Yaskawa
Instrumentação e Controle
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Referências
3. Guia de Aplicação de
Inversores de Frequência WEG
Instrumentação e Controle
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Referências
4. Acionamento com
Velocidade variável –
WEG
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Referências
5. Manual de Operação
Siemens Sinamics G150
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Referências
6. Inversores de Frequência
Conceitos e Técnicas
de aplicação –
Rockwell - PowerFlex
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Dúvidas ?
Instrumentação e Controle
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