O uso de motores elétricos com inversores de freqüência tem aumentado expressivamente nos últimos anos. As principais razões em optar pelo conjunto, em vez de um motor com velocidade fixa, são: ajuste de velocidade, economia de energia, controle de posição e partida suave.
Motores de diversas tecnologias, como indução CA, síncrono, síncrono de ímãs permanentes, de relutância chaveado etc. podem ser acionados por inversores de freqüência. As aplicações com motor e inversor são amplas e variadas, entre as quais podem ser citadas: lavadoras de roupa, bombas, ventiladores, compressores, sopradores, máquinas-ferramenta, elevadores, servoacionamentos, equipamentos de refrigeração, condicionadores de ar, aplicações automotivas, esteiras e muitas outras.
Seguindo as tendências de mercado, o uso de motores síncronos de ímãs permanentes se encontra em ampla expansão também na indústria, pois o motor possui alto rendimento, baixo volume e peso, torque suave, baixo nível de vibração e ruído, ampla faixa de rotação com torque constante. Nos anos 80, com o desenvolvimentos dos ímãs de neodímio-ferro-boro (NdFeB), de elevada energia, houve um aumento do número de aplicações onde se utiliza esta tecnologia.
ÍMÃ PERMANENTE – Para motores elétricos de alto rendimento é de grande interesse que os ímãs permanentes apresentem um elevado campo coercitivo ou coercividade (Hc) e elevada indução remanente ou remanência (Br). Um elevado Hc impede que o ímã seja facilmente desmagnetizado, e um alto valor de Br resulta em um fluxo magnético elevado.
O ímã de NdFeB possui remanência e coercividade elevadas quando comparado ao ímã de ferrite (cerâmico), resultando em maior energia. Desta forma, motores projetados com NdFeB têm dimensões menores do que os motores com ímãs de ferrite que, em contrapartida, são bem mais baratos.
Uma das características dos ímãs de NdFeB e ferrite é a redução da remanência com o aumento da temperatura. Os ímãs de ferrite e de NdFeB sofrem mais influências da temperatura do que os ímãs de samário-cobalto.
No entanto, nos últimos anos, as propriedades dos ímãs, particularmente os de NdFeB, têm sido aperfeiçoadas. Estes possuem remanência (Br) cada vez mais elevada, oferecendo maior resistência à desmagnetização e à temperatura. Os ímãs de NdFeB utilizados pela WEG são adequados para trabalhar com temperaturas de até 180º C.
PMSM – Motores síncronos a ímãs permanentes (Permanent Magnet Synchronous Motor – PMSM) alimentados por inversor de freqüência podem ser utilizados na indústria, onde a variação de velocidade com torque constante e alto desempenho são requeridos, como em compressores, esteiras transportadoras etc.
Os PMSMs também estão sendo usados em aplicações onde confiabilidade, torque suave, baixos níveis de vibração e ruído são fundamentais, como em elevadores. Além disso, são muito atrativos para aplicações com espaço reduzido e necessidade de eliminação de redutores, pois os PMSMs possuem tamanho e volume reduzidos e podem funcionar em uma ampla faixa de velocidades, sem necessidade de ventilação independente. Há dois tipos principais de PMSM: brushless DC e brushless AC.
BRUSHLESS DC – O motor é projetado para desenvolver uma forma de onda da força contra eletromotriz (fcem) trapezoidal e a forma de onda da corrente de alimentação idealmente retangular. Geralmente, estes motores são utilizados em aplicações de baixas potências, alguns poucos kW, e que não necessitam de alto desempenho. Para aplicações com potências maiores e alto desempenho, o acionamento brushless DC apresenta desvantagens em relação ao motor brushless AC.
BRUSHLESS AC – O brushless AC, por sua vez, é projetado para que a fcem e a corrente de alimentação sejam senoidais, resultando em um torque suave. O motor pode ser projetado com ímãs superficiais ou ímãs internos no rotor.
O motor com ímãs superficiais, também é conhecido como motor de pólos lisos, pois as indutâncias do eixo direto (Ld) e quadratura (Lq) são praticamente iguais e constantes.
O motor de ímãs internos ou pólos salientes, possui ímãs montados internamente no rotor. Devido à saliência do rotor, este tende a produzir indutâncias Ld e Lq diferentes. Esta saliência produz torque de relutância que, somado ao torque eletromagnético devido aos ímãs, produz um torque resultante maior. Os motores de ímãs internos são capazes de operar em uma grande faixa de velocidades acima da nominal, com potência constante.
O motor com ímãs superficiais apresenta limitada capacidade de operar em velocidades acima da nominal, com potência constante, devido à baixa indutância resultante do grande entreferro.
Outra vantagem do motor com ímãs internos sobre os ímãs superficiais são os ímãs inseridos no interior do rotor, o que permite que o ímã fique protegido contra a força centrífuga.
