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Práticas de Fiação para Variadores de Frequência (VFDs)

Variadores de Frequência (VFDs) controlam a frequência e a tensão da energia fornecida a um motor elétrico trifásico. Aumentam a eficiência energética e reduzem o estresse no motor com partida suave, além de melhorar o controle do processo e manter níveis consistentes de torque. VFDs são usados em sistemas de controle de movimento, ventilação, usinagem e tratamento de águas residuais. Embora eficientes, exigem considerações específicas de fiação para maximizar a eficiência e prevenir Interferência Eletromagnética (EMI) com outros equipamentos.

Interferência Eletromagnética (EMI)

A EMI é uma preocupação comum em VFDs que utilizam Transistores Bipolares de Porta Isolada (IGBTs) para fornecer a saída PWM (Modulação por Largura de Pulso) necessária ao controle do motor. Como os VFDs comutam rapidamente a tensão DC do barramento para obter frequência variável, o pulso variável criado pode causar problemas tanto para o motor controlado quanto para eletrônicos próximos: flutuações indesejadas na velocidade do motor, erros de comunicação, falhas de exceção de CPU. Equipamentos próximos também podem sofrer distorção de sinal em sistemas de controle de pressão, vazão, temperatura, falhas de sistema de controle e interferência em transmissões de TV, rádio, linhas telefônicas e redes de dados.

Seleção de Cabos

Grande parte da proteção contra EMI em sistemas com VFD depende da seleção adequada de cabos.

• Cabos de sinal: Cabos de par trançado padrão oferecem alguma proteção, mas cabos de par trançado blindados, projetados especificamente para reduzir interferência, são preferíveis. Use uma abraçadeira no escudo exposto para terminá-lo em uma extremidade, mas não termine o escudo através de conexão "pigtail", pois isso aumenta a impedância de alta frequência e anula o efeito do blindagem.
• Cabos de motor: Podem usar condutores únicos roteados separadamente da fiação de sinal e CA, mas cabo de força blindado é proteção mais eficaz contra EMI. O blindagem do cabo do motor direciona a corrente de ruído de volta ao VFD, impedindo caminhos imprevisíveis que poderiam interferir com máquinas sensíveis. O blindagem do cabo do motor deve ser terminada em ambas as extremidades. Três condutores de fase mais terra em um eletroduto oferecem alguma proteção se cabo blindado não estiver disponível, mas os pontos de contato do eletroduto com outros equipamentos ainda podem conduzir interferência.
• Comunicação serial: Use cabos de par trançado e roteie-os longe dos condutores de força. Alguns sistemas seriais exigem cabos blindados, mas estes geralmente reduzem o comprimento do cabo antes de começar a diminuir as taxas de dados. Além de cabos de par trançado e blindados, alguns sistemas seriais proprietários empregam seus próprios projetos de cabo.

Aterramento

Aterramento ao chassi do equipamento é importante para minimizar a impedância de alta frequência e impedir que correntes de alta frequência se dispersem pela rede de energia. Um conector de terra específico entre o VFD e o motor acionado é ideal, assim como um ponto de contato direto entre superfícies metálicas. Se duas superfícies pintadas forem conectadas, a tinta formará barreira contra uma conexão de terra eficaz.

Roteamento de Cabos

Em geral, cabos que desempenham funções diferentes não devem ser roteados paralelos entre si. Fiação de motor, sinal e força tenderão a interferir entre si, mesmo com blindagem, se tiverem exposição e proximidade significativas. Em sistemas onde o roteamento paralelo não puder ser evitado, mantenha a maior distância possível entre os cabos e separe-os com uma divisória condutora aterrada.