FREQUÊNCIA

Campo da invenção:

[001 ] A presente invenção se insere no campo de produção, conversão ou distribuição de energia elétrica, especificamente no resfriamento e ventilação dos componentes relacionados a tais operações, mais especificamente nas modificações estruturais e métodos para facilitar o resfriamento e a ventilação de componentes como armações, quadros, painéis, mesas, prateleiras, e principalmente invólucros ou detalhes estruturais de aparelhos elétricos, subestações, dispositivos de comutação, e principalmente inversores de frequência .

Fundamentos da invenção:

[002 ] Inversores de frequência são equipamentos eletrônicos utilizados para acionar e variar a velocidade de um motor elétrico, em corrente alternada, variando a tensão e a frequência aplicada nos terminais de alimentação do dito motor elétrico . Ao variar esses e outros parâmetros, é possível controlar outras características mecânicas e elétricas do dito motor elétrico, tais como torque, potência ou posicionamento .

[ 003] Devido à ineficiência inerente aos processos de conversão energéticos, parte da energia elétrica processada pelo dito inversor de frequência é convertida em calor . A temperatura atingida pelo inversor de frequência depende, além de outros fatores, de como é dissipado o calor gerado, sendo que a vida útil e a confiabilidade dos componentes eletrônicos estão relacionadas diretamente à temperatura . [004 ] A principal fonte de calor do dito inversor de frequência concentra-se no módulo semicondutor de potência, sendo que os demais componentes eletrônicos, tais como filtros, capacitores e indutores, possuem uma contribuição proporcionalmente menor na geração de calor .

[005] Uma vez que a maior contribuição de calor se origina no dito módulo semicondutor de potência, este usualmente é fornecido com uma superfície metálica especialmente projetada para a transferência de calor por condução . Ao agrupar a referida superfície metálica a um dissipador de calor com aletas, aumenta-se ainda a área de transferência de calor por convecção para o ar .

[ 006] A transferência térmica entre o dissipador de calor e o ar pode ser aumentada utilizando-se ventiladores, que geram um fluxo de ar que passa pelas ditas aletas longitudinalmente, fenômeno este conhecido por transferência de calor por convecção forçada .

[ 007 ] O referido ventilador pode estar localizado na parte fria (ventilador soprador) ou quente (ventilador exaustor) no dito inversor de frequência, de acordo com o projeto térmico adotado para a retirada de calor .

[ 008 ] Os ditos inversores de frequência devem ser de preferência instalados em um painel elétrico ou sala climatizada por motivos de segurança e controle, sendo o calor gerado pelo dito inversor de frequência dissipado em seu interior, sendo posteriormente removido pelos meios adequados .

[ 009] O referido painel elétrico é uma estrutura geralmente metálica em forma de caixa, que possui um circuito de entrada de energia elétrica, vários equipamentos elétricos em seu interior e que possui um ou mais circuitos de saída, que fazem o seccionamento, e/ou comando, e/ou controle de uma carga elétrica associada .

[ 010 ] A dita sala climatizada é usualmente uma estrutura metálica ou em alvenaria, que possui um circuito de entrada de energia elétrica, que pode conter ainda em seu interior painéis elétricos e/ou equipamentos elétricos, que fazem o seccionamento, e/ou comando, e/ou controle de uma carga elétrica, sendo que possui alguma forma de controle do ambiente interno, seja a temperatura, e/ou umidade, e/ou pressurização, e/ou filtragem.

[ 011 ] O ambiente interno é considerado o volume de ar ao redor do inversor de frequência e encerrado pelo referido painel elétrico ou pela dita sala climatizada . O ambiente externo é considerado o ar ao redor do dito painel elétrico ou da dita sala climatizada .

[ 012 ] O calor dissipado pelo dito inversor de frequência, se não for retirado diretamente para o ambiente externo, fica retido dentro do dito painel elétrico ou da dita sala climatizada, o que pode elevar a temperatura do ambiente interno ao redor do dito inversor de frequência e prejudicar a confiabilidade, diminuindo a vida útil dos dispositivos ali dispostos .

[ 013] Uma das formas conhecidas para reduzir a temperatura no ambiente interno do dito painel elétrico é realizar um aumento da área de dissipação com o ambiente externo, que deve ser suficiente para dissipar o calor gerado pelo dito inversor de frequência . Entretanto, este método não é prático e nem economicamente viável, dependendo da quantidade de calor necessária a ser dissipada para a redução da temperatura . Desse modo, identifica-se que, para evitar um aumento do tamanho do dito painel elétrico, é necessário remover o calor gerado pelo dito inversor de frequência para o ambiente externo .

[ 014 ] No caso da sala climatizada é necessário um aumento da refrigeração, com o consequente aumento do consumo de energia elétrica, se tornando pouco prático e economicamente inviável .

[015] Alguns métodos utilizados para remover o calor gerado pelo dito inversor de frequência instalado em um painel elétrico ou sala climatizada, tais como ventilação na porta ou ventilação no teto, tem como objetivo promover a exaustão do ar quente do ambiente interno para o ambiente externo .

[016] O provimento de ventilação na porta do referido painel elétrico, pode ser por meio de um ventilador na parte inferior (ventilador soprador) para forçar uma entrada de ar do ambiente externo e/ou alternativamente por meio de um ventilador localizado na parte superior (ventilador exaustor) para forçar uma saída de ar para o ambiente externo . Dependendo da quantidade de calor a ser retirada do dito painel elétrico e/ou devido a restrições de instalação, esta solução pode não atender os limites de temperatura especificados .

[ 017 ] Outro método amplamente conhecido utiliza uma ventilação no teto do referido painel elétrico (ventilador exaustor) , que possui um maior fluxo de ar . Da mesma forma que a ventilação na porta do referido painel elétrico, dependendo da quantidade de calor a ser retirado do dito painel elétrico e/ou devido a restrições de instalação, esta solução também pode não atender os limites de temperatura especificados .

[ 018 ] Nos dois métodos supracitados, o calor é retirado em duas etapas, isto é, a primeira etapa pela ventilação própria do dito inversor de frequência e a segunda etapa pela ventilação do dito painel elétrico ou da dita sala climatizada .

[ 019] Com o intuito de resolver os problemas e deficiências acima abordados, tornou-se iminente o objetivo de conceber um projeto do dito painel elétrico ou da dita sala climatizada que necessite de um menor fluxo de ar para ser refrigerado, conferindo mais competitividade e confiabilidade, devido à redução de custos associados à compra, montagem e manutenção de um número menor de ventiladores e filtros de ar .

[ 020 ] Uma alternativa seria a retirada do calor gerado pelo dito inversor de frequência diretamente para o ambiente externo, onde seria possível reduzir ou eliminar o fluxo de ar responsável pela retirada de calor do ambiente interno na referida segunda etapa .

[ 021 ] No entanto, para resolver este problema, isto é, dissipar o calor em uma única etapa, diretamente para o ambiente externo, uma alternativa seria projetar o dito painel elétrico ou a dita sala climatizada, de modo a prover uma separação física entre o ar que refrigera o dito inversor de frequência e o ar do ambiente interno do dito painel elétrico ou da dita sala climatizada . Para criar dois ambientes distintos utiliza-se na técnica atual uma superfície de montagem com uma abertura, e com o dito inversor de frequência montado nesta abertura, de tal modo que o ar que o refrigera o inversor de frequência ( 1 ) fique separado do ar do ambiente interno .

[ 022 ] Entretanto, a montagem de tal solução técnica torna-se complexa, considerando diferentes tamanhos de painéis elétricos, salas climatizadas e inversores de frequência, necessitando de maior quantidade de peças não- padronizadas, cuidados extras com a vedação, e mais etapas de montagem, elevando significativamente a complexidade de dimensionamento e o custo da solução .

[ 023] Outro método conhecido para criar dois ambientes distintos dentro do dito painel elétrico ou sala climatizada, é canalizar através de dutos, o fluxo de ar que refrigera o dito inversor de frequência diretamente ao ambiente externo, permitindo a dissipação de calor em uma única etapa .

[024 ] A refrigeração por dutos, permite além da separação física, a vantagem da escolha dos pontos de entrada e saída de ar, sem a complexidade da montagem ou a necessidade de uma abertura na superfície de montagem.

[025] No entanto, ao se adicionar os referidos dutos para a separação física do inversor de frequência, adiciona-se também uma restrição ao fluxo do ar do referido ventilador, diminuindo a eficiência da refrigeração .

[ 026] Um método comum de refrigeração é manter o dito ventilador acionado durante todo período em que o inversor de frequência permanece em funcionamento, não existindo uma relação entre o acionamento do ventilador e a temperatura do dito inversor de frequência . Neste caso, qualquer restrição ao fluxo de ar e consequente aumento de temperatura é compensado, pela aplicação de um fator de redução na capacidade de corrente do dito inversor de frequência . [027 ] Um segundo método conhecido consiste em controlar o acionamento do dito ventilador dentro de uma faixa de temperatura do dito inversor de frequência, ligando o dito ventilador quando um limite superior de temperatura for ultrapassado e desligando o dito ventilador quando o limite inferior de temperatura é atingido . Este controle liga e desliga permite reduzir o consumo de energia do dito inversor de frequência e estender a vida útil do ventilador, mas ainda não pode compensar uma diminuição da refrigeração devido à restrição imposta ao fluxo de ar . O consequente aumento de temperatura é, por conseguinte, compensado pela aplicação de um fator de redução na capacidade de corrente do dito inversor de frequência .

[ 028 ] Em suma, a presente invenção, com intuito de resolver concomitantemente todas as deficiências citadas, fornece um sistema e método de refrigeração de um inversor de frequência (1 ) , para prover a dissipação de calor em uma única etapa para o ambiente externo, considerando uma separação física entre o sistema de potência (2 ) e o sistema eletrônico (3) com a montagem padronizada de dutos e componentes acessórios, e provendo ainda a regulação da temperatura ( 65) no dissipador de calor (5) , através da variação da velocidade de rotação do ventilador ( 6) e da variação das perdas totais (59) dos módulos semicondutores de potência (7 ) , sem a necessidade de aplicar um fator de redução da capacidade de corrente do dito inversor de frequência (1 ) instalado em um painel elétrico (8 ) ou em uma sala climatizada ( 9) .

Estado da técnica:

[029] Alguns documentos do estado da técnica descrevem algumas soluções para a refrigeração de inversores de frequência, no entanto, ainda perduram deficiências relativas ao aproveitamento energético devido à redução da capacidade de corrente .

[030 ] O documento EP 0 103 412 de 1983, apresenta uma solução para refrigeração de um inversor de frequência compreendendo uma chapa dobrada ao redor do dissipador de calor, de forma a canalizar o ar externo de um painel elétrico permitindo separar os ambientes com dutos rígidos ou flexíveis e meios de conexão .

[031 ] O documento DE 200 16 013 UI de 2000 apresenta um modo de aumentar a capacidade de dissipação de um painel com pelo menos um gerador de calor utilizando dutos de entrada e saída de ar, separando duas câmaras para melhorar a dissipação de calor do dito painel .

[032 ] O documento DE 10 2008 027 757 Al de 2008, apresenta a utilização de uma placa de montagem com abertura para a montagem do dissipador de calor para que possa ser refrigerado pelo ar externo ao painel elétrico em sua parcela traseira, de modo a separar os ambientes em duas câmaras de ar de refrigeração e de componentes, de modo a permitir a separação física dos ambientes .

[033] O documento US 9, 867, 314 B2 de 2015, apresenta um método para controle da temperatura pelo ligamento e desligamento da ventilação, considerando uma temperatura para ligar e uma temperatura para desligar, condicionando a fonte de alimentação para que esteja com a tensão suficiente para alimentar o funcionamento do ventilador .

[034 ] O documento US6, 236, 18481, concedido em 2001, revela um conversor CA para CC para CA, que tem uma entrada para receber CA de entrada, um retificador para retificar a entrada CA para CC e um inversor para inverter CC para CA de saída . Um sensor de carga detecta carga no conversor CA para

CC para CA. Um ventilador direciona um fluido de resfriamento para o conversor CA para CC para CA. Um controle de ventilador tem uma entrada acoplada ao conversor CA para CC para CA de modo a receber CC do mesmo, sendo que há uma entrada acoplada ao sensor de carga e uma saída acoplada ao ventilador . O controle do ventilador controla o ventilador em uma velocidade variável em resposta à carga no conversor

CA para CC para CA, de modo a variar o fluido de resfriamento fornecido pelo ventilador para o conversor CA para CC para

CA.

[035] US7, 782, 641, concedido em 2010, fornece um aparelho e método de conversão de energia que inclui um conversor para converter energia CA de uma fonte de alimentação comercial em energia CC, uma unidade de suavização para suavizar a energia CC do conversor, um inversor para converter uma saída da unidade de suavização em outra energia CA, unidade de controle para controlar o inversor e um detector de corrente para detectar uma corrente de saída do inversor e fornecer um sinal de detecção indicativo do mesmo . Há ainda um dispositivo de resfriamento para resfriar pelo menos um dos conversores ou do inversor, sendo que o sinal de detecção do detector de corrente é inserido na unidade de controle de modo que a unidade de controle estime uma temperatura do inversor ou do conversor com base no sinal de detecção e controle um dispositivo de resfriamento para resfriamento com base na temperatura estimada . [036] US7, 205, 740B2, concedido em 2007, revela um dispositivo de controle de ventilador para um conversor de frequência, que é aplicado a um sistema de transformação de frequência de alta potência que instala ventiladores de acordo com os requisitos de dissipação de calor e sua operação de comutação, detecção de falha e controle, e o dispositivo de controle de ventilador inclui um transformador de frequência e um pluralidade de ventiladores de corrente contínua conectados ao sistema de transformação de frequência, e cada ventilador é montado em uma posição desejada para dissipar calor em um invólucro do transformador de frequência travando, deslizando trilhos, puxando ou travando e cada ventilador é conectado a um dispositivo de controle de ventilador, e um sensor do dispositivo de controle de ventilador detecta a temperatura de cada ponto de temperatura definido para alternar os ventiladores, controlando o número operacional e a velocidade dos ventiladores, de modo a melhorar a quantidade, posição, operabilidade dos ventiladores montados, bem como reduzir o consumo de energia quando os ventiladores estão em um estado ocioso .

[ 037 ] US5825642, concedida em 1998, fornece um aparelho de fornecimento de energia que inclui um alojamento contendo um componente que gera calor durante o funcionamento, um ventilador para resfriar o componente gerador de calor e uma unidade de acionamento para acionar o ventilador . O invólucro também contém um detector de temperatura para detectar a temperatura no invólucro e fornecer um sinal representando a temperatura detectada . Em resposta ao sinal de representação da temperatura detectada, uma unidade de ontrole fornece ainda à unidade de acionamento um sinal de controle para alterar a velocidade de rotação do ventilador .

[ 038 ] Salienta-se que nenhuma das anterioridades supracitadas consegue resolver o problema técnico provendo uma regulação da temperatura ( 65) no dissipador de calor

(5) , através de uma variação da velocidade de rotação do ventilador ( 6) e da variação das perdas totais (59) dos módulos semicondutores de potência (7 ) , sem a necessidade de aplicar um fator de redução da capacidade de corrente do dito inversor de frequência ( 1 ),visto que em todas as publicações há em menor ou maior grau uma redução da referida capacidade de corrente .

Breve descrição da invenção:

[039] A presente invenção compreende um sistema e método para prover a dissipação de calor em uma única etapa para o ambiente externo, considerando uma separação física entre o sistema de potência (2 ) e o sistema eletrônico (3) com a montagem padronizada das aberturas, peças, dutos, vedações e meios de fixação, simplificando a montagem e facilitando o ajuste dos dutos (4 ) entre diferentes tamanhos de um inversor de frequência (1 ) e diferentes tamanhos de um painel elétrico (8 ) ou de uma sala climatizada ( 9) e provendo a regulação da temperatura ( 65) no dissipador de calor (5) , através da variação da velocidade de rotação do ventilador

( 6) e da variação das perdas totais (59) dos módulos semicondutores de potência (7 ) sem a necessidade de aplicar um fator de redução da capacidade de corrente do inversor de frequência (1 ) instalado em um painel elétrico ( 8 ) ou na sala climatizada ( 9) .

Breve descrição das figuras: [040 ] Para auxiliar na identificação das principais características deste sistema e método e suas formas de concretização, são apresentadas as figuras às quais se faz referências, conforme se segue :

[041 ] Na Figura 1 apresenta-se o inversor de frequência, destacando (a) a fixação por aba e meios de fixação em uma superfície de montagem no painel elétrico ou sala climatizada e (b) um corte transversal apresentando a separação física entre o sistema eletrônico e sistema de potência, sendo a referida separação provida por uma placa de separação (14 ) .

[042 ] Na Figura 2 apresenta-se a peça de ligação A que padroniza a conexão entre o sistema de potência e o duto e a sua fixação independente do ventilador .

[043] Na Figura 3 apresenta-se a peça de ligação B que padroniza a conexão entre o sistema de potência e o duto .

[044 ] Na Figura 4 apresenta-se a peça de ligação C que padroniza a conexão entre o duto e a abertura em um painel elétrico ou sala climatizada, apresentando as duas formas de fixação .

[045] Na Figura 5 apresenta-se a peça de ligação C que padroniza a conexão entre o duto e a abertura em um painel elétrico ou sala climatizada, com meios para acoplamento opcional de um aparato filtrante .

[ 046] Na Figura 6 apresenta-se o conjunto de ligação A-

C .

[ 047 ] Na Figura 7 apresenta-se o conjunto de ligação B-

C .

[ 048 ] Na Figura 8 apresenta-se a forma de realização 1, objeto da invenção .

[ 049] Na Figura 9 apresenta-se a forma de realização 2, objeto da invenção .

[050 ] Na Figura 10 apresenta-se a forma de realização 3, objeto da invenção .

[051 ] Na Figura 11 apresenta-se uma perspectiva de uma das formas de realização, mostrando as possibilidades de ajuste, no qual o duto foi esticado, encurvado ou encolhido para adaptar as interfaces do painel elétrico ou sala climatizada ( 9) .

[052 ] Na Figura 12 apresenta-se algumas possibilidades de variação do tamanho dos inversores de frequência e a variação da quantidade de dutos .

[053] Na Figura 13 apresenta-se o modelo térmico utilizado para a descrição da invenção .

[054 ] Na Figura 14 apresenta-se os gráficos para funcionamento da relação entre a temperatura ( 65) , fluxo de ar (Q) e perdas totais (59) , mantendo a velocidade de rotação do ventilador (<o) e a frequência de chaveamento ( fsw) do módulo semicondutor de potência constantes .

[ 055] Na Figura 15 apresenta-se os gráficos para funcionamento da relação entre a temperatura ( 65) , fluxo de ar (Q) e perdas totais (59) , considerando a variação da velocidade de rotação do ventilador (ú>) e da variação da frequência de chaveamento ( fsw) do módulo semicondutor de potência, objeto da invenção .

Descrição detalhada da invenção:

[056] O objetivo da presente invenção é prover um sistema e um método para dissipação de calor para o ambiente externo de um inversor de frequência (1 ) , considerando uma separação física entre o sistema de potência (2 ) e o sistema eletrônico

(3) . [057 ] O referido sistema da presente invenção compreende pelo menos um conjunto de ligação A-C (56) ou pelo menos um conjunto de ligação B-C (57 ) em uma entrada de ar ( 18 ) ou em uma saída de ar (19) , no referido sistema de potência (2 ) .

[ 058 ] O referido sistema compreende ainda meios para a regulação da temperatura do sistema de potência (2 ) acionados preferencialmente pelos meios para a variação da velocidade de rotação do ventilador ( 6) e meios para a variação da frequência de chaveamento do módulo semicondutor de potência

(7) , evitando a necessidade da redução da capacidade de corrente do referido inversor de frequência (1 ) instalado em um dito painel elétrico (8 ) ou dita sala climatizada ( 9) .

[ 059] O referido método de refrigeração de um inversor de frequência compreendendo essencialmente as fases de : i) fornecer uma placa de separação (14 ) para separação de um sistema eletrônico (3) e um sistema de potência (2 ) de um inversor de frequência (1 ) ; ii) montar pelo menos um conjunto de ligação A-C (56) ou pelo menos um conjunto de ligação B-C (57 ) de modo a dissipar o calor gerado pelo inversor de frequência (1 ) em uma única etapa diretamente para o ambiente externo; iii) regular a temperatura em um único dissipador de calor

(5) ou em um conjunto de dissipadores (5) por meio de uma variação da velocidade de rotação de pelo menos um ventilador

( 6) e/ou uma variação da frequência de chaveamento de pelo menos um módulo semicondutor de potência (7 ) .

[ 060 ] Na fase i) , conforme Figura 1, o inversor de frequência (1 ) é montado em uma superfície de montagem (10 ) por meio das abas (11 ) e fixados pelos de meios de fixação

(12 ) em um painel elétrico (8 ) ou uma sala climatizada ( 9) , em que a referida superfície de montagem (10 ) pode ser especificamente uma placa de montagem. A partir da referida configuração, o dito sistema eletrônico (3) compreende uma tampa com aberturas (13) e todos os componentes contidos dentro deste volume que dissipam uma quantidade menor de calor em relação às perdas totais do dito inversor de frequência (1 ) , sendo que há uma placa de separação (14 ) oposta à tampa (13) que delimita a separação física entre o sistema eletrônico (3) e o sistema de potência (2 ) .

[ 061 ] O referido sistema eletrônico (3) compreende os componentes utilizados em uma parcela do controle do inversor de frequência (1 ) , que possui pelo menos uma placa de controle (15) , com pelo menos uma unidade de processamento

(não evidenciada nas Figuras) , sendo utilizada para a leitura e controle de todas as funções do referido inversor de frequência (1 ) , em que a referida placa de controle (15) é fixada na placa de separação (14 ) através de espaçadores

(16) .

[ 062 ] Apesar do dito módulo semicondutor de potência (7 ) estar contido no volume definido do dito sistema eletrônico

(3) , este é considerado adicionalmente como parte integrante do referido sistema de potência (2 ) , pois dissipa uma grande parte do calor gerado em seu funcionamento para um dissipador de calor (5) contido no referido sistema de potência (2 ) .

[ 063] O referido sistema de potência (2) é composto por todos os componentes contidos dentro do volume delimitado pela placa de separação (14 ) e o túnel (17 ) , compreendendo pelo menos uma entrada de ar (18 ) em uma extremidade e pelo menos uma saída de ar (19) na outra extremidade .

[ 064 ] O referido sistema de potência (2 ) contém os componentes que geram e dissipam a maior parte das perdas totais do dito inversor de frequência (1 ) , com pelo menos um dissipador de calor (5) agrupado a um módulo semicondutor de potência (7 ) , pelo menos um ventilador ( 6) , pelo menos uma entrada de ar (18 ) e pelo menos uma saída de ar (19) .

[065] O módulo semicondutor de potência (7 ) pode conter meios utilizados para a retificação da tensão de entrada e/ou conversão de energia do referido inversor de frequência (1 ) , tais como um conjunto de diodos retificadores e/ou chaves semicondutoras .

[066] O calor gerado pelas perdas do módulo semicondutor potência (7 ) é transferido por condução para o dissipador de calor (5) . A separação física criada pela placa de separação

(14 ) e túnel (17 ) formam um canal de ar (20 ) no sistema de potência (2 ) , em que todo o fluxo de ar gerado pelo dito ventilador ( 6) é utilizado para a refrigeração do dissipador de calor (5) , preferencialmente contendo aletas de dissipação de calor, ao longo de todo o seu comprimento, maximizando a dissipação de calor .

[067 ] A placa de separação (14 ) delimita os volumes, impede a circulação de ar entre os sistemas e fornece suporte mecânico para a montagem dos componentes e partes do dito sistema de potência (2 ) e do dito sistema eletrônico (3) .

[068 ] O túnel (17 ) é formado por uma ou mais placas unidas e delimitam com a dita placa de separação (14 ) o fluxo de ar do dito ventilador ( 6) . O dito ventilador ( 6) pode ser montado na entrada de ar (18 ) ou na saída de ar (19) do canal de ar (20 ) . Quando o dito ventilador ( 6) é montado na referida entrada de ar (18 ) , o mesmo realiza uma admissão de ar contra o dissipador de calor (5) . Caso seja montado na saída de ar (19) o mesmo realiza uma exaustão do ar.

[069] Na fase (ii) inicia-se a montagem de uma peça de ligação A (21) em conexão com um duto (4) de um lado, e de outro lado a sua fixação através de meios de fixação (22) através de furos passantes (26) em uma abertura (23) . O dito ventilador (6) é fixado na abertura (23) de forma independente da fixação da dita peça de ligação A (21) . A dita peça de ligação A (21) cria uma conexão padronizada entre a abertura (23) e o duto (4) com um diâmetro definido, de forma a facilitar a fixação e a vedação entre eles.

[070] Uma extremidade cilíndrica (24) da dita peça de ligação A (21) possui uma secção transversal menor que o diâmetro interno do duto (4) de forma que o duto (4) envolva a dita extremidade (24) . Uma outra extremidade (25) da dita peça de ligação A (21) possui uma geometria projetada de tal forma que furos passantes (26) presentes na dita extremidade

(25) da dita peça de ligação A (21) estejam alinhados com pontos de fixação (27) e na dita abertura (23) e que a secção transversal da dita extremidade (25) da dita peça de ligação

A (21) envolva o dito ventilador (6), sendo que a dita peça de ligação A (21) é geometricamente projetada para envolver substancialmente o dito ventilador (6) .

[071] O ventilador (6) é fixado de forma independente na referida abertura (23) através dos pontos de fixação (28) e de meios de fixação (29) . Uma vedação (30) é montada em uma superfície (31) e utilizada para vedar o contorno da dita abertura (23), de modo a evitar uma mistura do ar que refrigera o referido sistema de potência (2) com o ambiente interno do dito painel elétrico (8) ou da referida sala climatizada (9) . Um ressalto (32) da dita superfície (31) é utilizado para limitar a compressão da dita vedação (30) .

[072] A referida peça de ligação A (21) pode ser fixada na entrada de ar (18) e/ou saída de ar (19), que possua a abertura (23) e pontos de fixação (27), em que o ventilador

(6) é montado.

[073] Na montagem representada na Figura 3, verifica-se uma peça de ligação B (33) em conexão com o dito duto (4) e a sua fixação através de meios de fixação (22) em uma abertura (34), em que a referida peça de ligação B (33) é geometricamente projetada de forma a criar uma interface entre a abertura (34) e o duto (4) com diâmetro definido, de forma a facilitar a fixação e uma vedação.

[074] Uma extremidade cilíndrica (35) possui uma secção transversal menor que o diâmetro interno do dito duto (4) de forma que o dito duto (4) envolva a dita extremidade (35) .

A referida peça de ligação B (33) possui furos passantes

(36) para a passagem dos ditos meios de fixação (22) .

[075] Nas extremidades da dita abertura (34) são dispostos pontos de fixação (37) para a fixação da peça de ligação B (33) através de meios de fixação (22) . A dita extremidade (38) possui uma geometria projetada de tal forma que os furos passantes (36) da peça de ligação B (33) estejam alinhados com os referidos pontos de fixação (37) da dita abertura (34) .

[076] Uma vedação (39) é montada em uma superfície (40) e utilizada para vedar a referida abertura (34), de modo a evitar a dita mistura do ar que refrigera o sistema de potência (2) com o ambiente interno do dito painel elétrico

(8) ou da dita sala climatizada (9) . O ressalto (41) da referida superfície (40) é utilizado para limitar a compressão da dita vedação (39) .

[077] A referida peça de ligação B (33) pode ser fixada na entrada de ar (18) e/ou saída de ar (19), que possua a abertura (34) e os pontos de fixação (37), em que não é montado o ventilador (6) .

[078] Na Figura 4 apresentam-se duas alternativas de montagem de uma peça de ligação C (42) com uma conexão com o dito duto (4) e a sua fixação através dos ditos meios de fixação (22) alinhados aos pontos de fixação (46) de uma abertura (43) .

[079] Na Figura 4 apresenta-se ainda um corte transversal da referida peça de ligação C (42), compreendendo ainda vista superior e isométrica, mostrando um furo passante

(45), compreendendo de um lado uma vedação (49), um ressalto

(50) e uma superfície (47), e no lado oposto também uma vedação (51), ressalto (53) e uma superfície (52) .

[080] A dita peça de ligação C (42) é geometricamente projetada de forma a criar uma conexão entre a referida abertura (43) localizada em uma superfície do dito painel elétrico (8) ou da dita sala climatizada (9) e o referido duto (4) com diâmetro definido, de forma a facilitar a fixação e a vedação. Uma extremidade (44) possui uma secção transversal menor que o diâmetro interno do duto (4) de forma que o duto (4) envolva a extremidade (44) .

[081] A peça de ligação C (42) possui furos passantes

(45) para a passagem dos meios de fixação (22) para fixação com a abertura (43) . Os furos passantes (45) da peça de ligação C (42) devem estar alinhados com os pontos de fixação

(46) da abertura (43) .

[082] Nas proximidades da abertura (43) são dispostos pontos de fixação (46) para a fixação da dita peça de ligação

C (42) através dos ditos meios de fixação (22) . Tanto a referida abertura (43), quanto os pontos de fixação (46), podem ser realizadas por uma terceira parte. A referida abertura (43) pode ser realizada em qualquer superfície do dito painel elétrico (8) ou da dita sala climatizada (9), que possa realizar a exaustão ou sucção do ar ambiente externo .

[083] A referida superfície (47) possui uma grade (48) com padrão de aberturas suficiente para evitar a entrada de objetos. A dita vedação (49) é montada na dita superfície

(47) e utilizada para vedar a dita abertura (43), de modo a evitar uma mistura do ar que refrigera o sistema de potência

(2) com o ambiente interno do dito painel elétrico (8) ou da dita sala climatizada (9) .

[084] Se a dita peça de ligação C (42) for montada pelo lado externo do dito painel elétrico (8) ou da dita sala climatizada (9), a abertura (43) é vedada pela dita vedação

(49) . O dito ressalto (50) da dita superfície (47) é utilizado para limitar a compressão da dita vedação (49) .

[085] A referida vedação (51) é montada na dita superfície (52) e utilizada para vedar a dita abertura (43), de modo a evitar a mistura do ar que refrigera o sistema de potência (2) com o ambiente interno do dito painel elétrico

(8) ou da dita sala climatizada (9) .

[086] Se a referida peça de ligação C (42) for montada pelo lado interno do dito painel elétrico (8) ou da dita sala climatizada (9), a dita abertura (43) é vedada pela dita vedação (51) . O dito ressalto (53) da dita superfície

(52) é utilizado para limitar a compressão da dita vedação (51 ) .

[087 ] Na representação da figura 4 é possível observar uma geometria circular, por permitir um menor comprimento da dita extremidade (44 ) e pela facilidade de criar a abertura

(43) com uma ferramenta de corte circular . A referida abertura (43) pode alternativamente ter outra geometria, desde que os ditos furos passantes (45) da dita peça de ligação C (42 ) estejam alinhados com os ditos pontos de fixação (46) da dita abertura (43) e a dita vedação (49, 51 ) possam vedar a dita abertura (43) .

[088 ] Na Figura 5 apresenta-se uma montagem da dita peça de ligação C (42 ) para uma conexão com o dito duto (4 ) e a sua fixação através de meios de fixação (22 ) na dita abertura

(43) , na qual pode ser adicionado um aparato filtrante (54 ) alojado em uma tampa (55) e fixado na dita peça de ligação

C (42 ) . A tampa (55) é provida com um volume que pode ser utilizado para a montagem de um elemento/aparato para reter partículas sólidas e/ou líquidas presentes no ambiente externo .

[089] Na Figura 6 apresenta-se o conjunto de ligação A-

C (56) composto pela peça de ligação A (21 ) , ditos meios de fixação (22 ) , dito duto (4 ) e a dita peça de ligação C (42 ) formando um conjunto único .

[090 ] Na Figura 7 apresenta um conjunto de ligação B-C

(57 ) composto pela dita peça de ligação B (33) , ditos meios de fixação (22 ) , dito duto (4 ) e a dita peça de ligação C

(42 ) formando um conjunto único .

[091 ] Um dos objetivos da presente invenção é prover um dito conjunto de ligação A-C (56) e um dito conjunto de ligação B-C (57 ) para a montagem em diferentes tamanhos de ditos inver sores de frequência (1), painéis elétricos (8) ou salas climatizadas (9), para realizar a dissipação de calor em uma única etapa para o ambiente externo.

[092] A partir da definição do diâmetro dos referidos dutos (4), com a padronização das ditas peças de ligação A

(21), B (33), C (42) e da padronização das ditas aberturas

(23), (34), (43), reduz-se o investimento em moldes de injeção e estoque de peças.

[093] Na Figura 8 apresenta-se a forma de realização 1, utilizando ditos dutos flexíveis (4) para a sucção do ar frio e exaustão do ar quente do dito sistema de potência (2) em uma única etapa, em um dito painel elétrico (8) ou em uma dita sala climatizada (9) .

[094] O ar que refrigera o dito sistema de potência (2) do referido inversor de frequência (1), instalado no dito painel elétrico (8) ou em uma dita sala climatizada (9), tem sua sucção do ar do ambiente externo realizada através de uma entrada de ar realizada por pelo menos uma dita peça de ligação C (42) e a exaustão do ar para o ambiente externo realizada através de uma saída de ar por pelo menos uma referida peça de ligação C (42) .

[095] A forma de realização 1 permite que o dito inver sor de frequência (1) instalado em um referido painel elétrico

(8) ou uma referida sala climatizada (9) possa ter uma temperatura máxima do ar ao redor do sistema eletrônico (3) diferente da temperatura máxima do ar de entrada do sistema de potência (2) .

[096] O dito sistema de potência (2), projetado com um alto grau de proteção, é construído de forma vedada de modo a prover uma barreira física para evitar consideravelmente a passagem de materiais particulados líquidos e sólidos dispersos no ambiente externo para o ambiente interno, principalmente água e pó. Na Figura 8, quando montado com pelo menos um conjunto de ligação A-C (56) e pelo menos um conjunto de ligação B-C (57), um alto grau de proteção do sistema de potência (2) é mantido até as peças C (42), montadas em um dito painel elétrico (8) ou uma dita sala climatizada (9) .

[097] A quantidade dos ditos conjuntos de ligação A-C

(56) é igual a quantidade de ventiladores (6) termodinamicamente necessários para a refrigeração de um sistema de potência (2) . A quantidade dos ditos conjuntos de ligação B-C (57) é equivalente à pelo menos a quantidade de ventiladores (6) necessária para a refrigeração do dito sistema de potência (2) .

[098] Na Figura 9 apresenta-se a forma de realização 2, utilizando os ditos dutos flexíveis (4) para exaustão do ar quente do referido sistema de potência (2) em uma única etapa em um dito painel elétrico (8) ou em uma dita sala climatizada (9) .

[099] A sucção de ar do dito sistema de potência (2) é realizada através de uma abertura (23) ou (34) e utiliza o ar do ambiente interno de um painel elétrico (8) ou uma sala climatizada (9) para refrigeração.

[100] A exaustão do ar do sistema de potência (2) é realizada através de pelo menos um conjunto de ligação A-C

(56) associado ao dito ventilador (6), ou de pelo menos um conjunto de ligação B-C (57) .

[101] O ar que refrigera o dito painel elétrico (8) ou a dita sala climatizada (9) é fornecido por qualquer meio que permita uma entrada de ar.

[102] A exaustão do ar quente do referido sistema de potência (2) para o ambiente externo é realizada por pelo menos uma dita peça de ligação C (42) . A quantidade de conjuntos A-C (56), quando a saída de ar quente está associada a um ventilador (6), é igual a quantidade de ventiladores (6) necessários para a refrigeração do sistema de potência (2) .

[103] A quantidade de conjuntos de ligação B-C (57), quando a saída de ar quente não está associada a um ventilador (6), é de pelo menos uma quantidade equivalente de ventiladores (6) necessária para a refrigeração do sistema de potência (2) .

[104] Na Figura 10(a) e a Figura 10 (b) apresenta-se a forma de realização 3, utilizando um dito ventilador (6) para a sucção do ar frio e um outro dito ventilador (6) para a exaustão do ar quente do dito sistema de potência (2) em uma única etapa, em um dito painel elétrico (8) ou em uma dita sala climatizada (9) .

[105] Na Figura 10(a), o ar que refrigera o dito sistema de potência (2) de um dito inversor de frequência (1), instalado em um dito painel elétrico (8) ou uma dita sala climatizada (9), tem sua sucção do ar do ambiente externo através de uma entrada de ar realizada por pelo menos um dito conjunto de ligação A-C (56) e a exaustão do ar para o ambiente externo através de uma saída de ar realizada por pelo menos um dito conjunto de ligação A-C (56) .

[106] Alternativamente, conforme a Figura 10(b), a sucção de ar do ambiente interno de um dito painel elétrico

(8) ou uma dita sala climatizada (9) é feita pela dita abertura (23) e a exaustão do ar quente pelo dito conjunto de ligação A-C (56) .

[107 ] A forma de realização 3, conforme a Figura 10 (a) , permite que o inversor de frequência (1 ) instalado em um dito painel elétrico (8 ) ou uma dita sala climatizada ( 9) possa ter uma temperatura máxima do ar ao redor do referido sistema eletrônico (3) diferente da temperatura máxima do ar de entrada do referido sistema de potência (2 ) .

[ 108 ] O referido sistema de potência (2 ) , projetado com um alto grau de proteção, é construído de forma vedada de modo a prover uma barreira física para evitar consideravelmente a passagem de materiais particulados líquidos e sólidos dispersos no ambiente externo para o ambiente interno, principalmente água e pó . Na Figura 10 (a) , quando montado com os ditos conjuntos de ligação A-C (56) , um alto grau de proteção do sistema de potência (2 ) é mantido até as peças C (42 ) , montadas em um dito painel elétrico (8 ) ou uma dita sala climatizada ( 9) .

[ 109] Na forma de realização 3, na Figura 10 (a) , a quantidade de conjuntos de ligação A-C (56) é igual a quantidade de ventiladores ( 6) necessários para a refrigeração do sistema de potência (2 ) . Na forma de realização 3, na Figura 10 (b) , a quantidade de conjuntos de ligação A-C (56) é equivalente a quantidade de dutos associados à exaustão do ar quente do sistema de potência

(2) .

[ 110 ] Na Figura 11 (a) apresenta-se uma perspectiva de uma das formas de realização, mostrando as possibilidades de ajuste, no qual o duto (4 ) foi esticado, encurvado ou encolhido para adaptar as interfaces do painel elétrico (8 ) ou sala climatizada ( 9) . Na Figura 11 (b) apresenta-se uma vista frontal e na Figura 11 (c) apresenta-se uma vista lateral .

[111 ] Na Figura 12 apresenta-se uma perspectiva de uma das formas de realização, mostrando algumas possibilidades de variação do tamanho dos inver sores de frequência (1 ) e a variação da quantidade de dutos (4 ) .

[112 ] Ao criar as condições para a dissipação de calor em uma única etapa, conforme concretizado nas formas de realização apresentadas com o referido sistema de potência

(2 ) , é necessário conhecer o comportamento do sistema de potência (2 ) para estabelecer as condições para a regulação da temperatura do referido dissipador de calor (5) .

[ 113] O projeto térmico do dito sistema de potência (2 ) leva em consideração as condições normais de funcionamento do referido inversor de frequência (1 ) . Nestas condições, características tais como a tensão, a corrente, a temperatura ambiente, as perdas, propriedades do material do dissipador de calor (5) e o fluxo de ar nominal Qnom do ventilador ( 6) devem se enquadrar dentro de uma faixa de valores nominais definidos .

[ 114 ] Esses valores nominais são usados para estimar a viabilidade técnica, o tamanho e a capacidade de dissipação do dito sistema de potência (2 ) , entre outras características descritas na especificação técnica .

[ 115] O sistema de potência (2 ) deve atender as especificações técnicas necessárias para dissipar uma quantidade específica de calor, para atender às condições normais de funcionamento em suas faixas de variação e evitar que possam causar sobreaquecimento e danificar o dito inver sor de frequência (1) .

[116] O sistema de potência (2), definido para operar dentro de uma faixa de valores nominais, pode ser modelado como um circuito térmico (58), apresentado na Figura 13, composto por uma fonte de calor (59), uma resistência térmica

(60), uma capacitância térmica (61), uma resistência térmica

(62) e uma fonte de calor (63) .

[117] O modelo térmico (58) é utilizado para descrever o comportamento das temperaturas (64), (65) e (66) presentes no encapsulamento do módulo semicondutor de potência (7), dissipador de calor (5) e ambiente externo, respectivamente.

[118] A fonte de calor (59) representa o calor gerado pelas perdas totais do módulo semicondutor de potência (7) .

A resistência térmica (60) representa a resistência à transferência de calor por condução entre o módulo semicondutor de potência (7) e o dissipador de calor (5) .

[119] A capacitância térmica (61) representa o calor armazenado no sistema de potência (2) . A resistência térmica

(62) representa a resistência à transferência de calor por convecção natural ou forçada, que ocorre entre o ar e o sistema de potência (2) . Na convecção forçada, a resistência térmica (62) pode variar em função da variação da velocidade de rotação do ventilador (6), aumentando ou diminuindo a transferência de calor entre a parte sólida e fluida.

[120] A fonte de calor (63) representa o aquecimento ou resfriamento do ambiente externo para impor uma temperatura

(66) . Seu valor não é influenciado pela dissipação de calor do sistema de potência (2) . Com o módulo semicondutor de potência (7) montado junto com um dissipador de calor (5) no sistema de potência (2), o valor da resistência térmica (60) é constante.

[121] Com o sistema de potência (2) com todas as suas partes definidas e montadas, o valor da capacitância térmica

(61) é constante. A fonte de calor (59) é uma função das perdas do módulo semicondutor de potência (7), que são dependentes da tensão, corrente e da frequência de chaveamento imposta aos diodos e/ou chaves semicondutoras do módulo semicondutor de potência (7) .

[122] A fonte de calor (59) e a resistência térmica (62) são variáveis cujas faixas de variação são definidas para uma dada montagem de um sistema de potência (2) . Quando o inversor de frequência (1) está desligado, as temperaturas

(64) e (65) são iguais a temperatura (66), isto é igual a temperatura do ambiente externo.

[123] Na fase (iii) , com um acionamento do inversor de frequência (1), a fonte de calor (59) passa a atuar e as temperaturas (64) e (65) começam a subir. A temperatura (65) atingida pelo dissipador de calor (5) em regime permanente é uma função direta da fonte de calor (59) e da resistência térmica (62) . A capacitância térmica (61) define a velocidade em que a temperatura (65) aumenta ou decai conforme a variação da fonte de calor (59) e da resistência térmica (62) .

[124] Na Figura 14 apresenta-se os gráficos em regime permanente do comportamento do sistema de potência (2), para a temperatura (65) no dissipador de calor (5), do fluxo de ar do ventilador (6) e das perdas totais (59) do módulo semicondutor de potência (7), mantendo a velocidade de rotação do ventilador (6) e a frequência de chaveamento no módulo semicondutor de potência (7) constantes. [125] Considerando que, para a construção dos gráficos na Figura 14, a tensão de alimentação é um valor constante, as perdas totais (59) serão uma função da corrente que passa pelo módulo semicondutor de potência (7 ) .

[126] As linhas cheias representam o comportamento sem restrições ao fluxo de ar do sistema de potência (2 ) e as linhas tracejadas representam o comportamento com as restrições ao fluxo de ar adicionadas pelas formas de realização 1, 2 ou 3 ao sistema de potência (2 ) .

[127 ] Com o inversor de frequência (1 ) desligado, o fluxo de ar e as perdas totais (59) são nulas e as temperaturas do sistema de potência (2 ) estão em equilíbrio em To . Com o inversor de frequência (1 ) em funcionamento, as perdas totais

(59) do módulo semicondutor de potência (7 ) começam a ser conduzidas para o dissipador de calor (5) . Como o ventilador

( 6) permanece desligado, o dissipador de calor (5) realiza a dissipação de calor por convecção natural, até que as perdas totais Pi, geradas por uma corrente l1, sejam suficientes para elevar a temperatura ( 65) até a temperatura

Ti, acionando o ventilador ( 6) na velocidade de rotação nominal ω _nom , gerando um fluxo de ar nominal Q _nom , iniciando a dissipação de calor por convecção forçada no sistema de potência (2 ) .

[128 ] A partir do ponto das perdas totais P1, geradas por uma corrente l1, ao se aumentar a corrente e consequentemente as perdas totais (59) no módulo semicondutor de potência (7 ) , aumenta-se a temperatura ( 65) .

O limite térmico de projeto do sistema de potência (2 ) é definido ao se atingir a temperatura T _lim , gerada por uma corrente I _lim . [129] A temperatura T _lim e a corrente I _lim são valores estabelecidos para o funcionamento seguro do sistema de potência (2 ) , de forma que se qualquer um deles for ultrapassado, uma proteção por sobretemperatura ou sobrecorrente deve atuar para a proteção do inversor de frequência (1 ) .

[ 130 ] Ao se aplicar as formas de realização 1, 2 ou 3 ao sistema de potência (2 ) , adiciona-se uma restrição à passagem de ar, gerando uma redução do fluxo de ar de Qnom para Q' nom e consequentemente uma dissipação de calor menor .

[131 ] Até o ponto de perda total Pi, gerada pela corrente l1, possuem a mesma inclinação de subida até temperatura Ti na temperatura ( 65) . Ao ultrapassar a temperatura Ti, com o aumento da corrente, ocorre também o aumento das perdas totais (59) . Com um fluxo de ar Q' nom menor, a inclinação do aumento de temperatura ( 65) é maior, atingindo a temperatura T _lim em um valor de corrente menor que I _lim .

[ 132 ] Nesta condição, um fator de redução da capacidade do dito inversor de frequência (1 ) é aplicado, limitando a corrente fornecida a um valor I ' lim, menor que I _lim , para que não ocorra uma sobrecarga térmica .

[ 133] Considerando que não é desejável a redução da capacidade de corrente do inversor de frequência (1 ) quando utilizadas as formas de realização 1, 2 ou 3 é proposto pela invenção um método para que em toda a faixa de utilização de corrente do dito inversor de frequência (1 ) não seja ultrapassada a temperatura T _lim , evitando-se a necessidade de aplicação de um fator de redução .

[134 ] O problema é resolvido realizando a regulação da temperatura ( 65) no dissipador de calor (5) em um valor elecionável de temperatura T3, atuando na variação da resistência térmica ( 62 ) através da variação da velocidade de rotação do ventilador ( 6) e da variação da fonte de calor

(59) através da variação da frequência de chaveamento das chaves semicondutoras do módulo semicondutor de potência

(7 ) .

[135] A placa de controle (15) faz a leitura de um sensor de temperatura que mede a temperatura ( 65) e compara com o valor da temperatura selecionada . 0 firmware instalado na placa de controle (15) , dependendo do processamento, realiza a variação da velocidade de rotação do ventilador ( 6) e/ou a variação da frequência de chaveamento das chaves semicondutoras do módulo semicondutor de potência ( 7) .

[136] Al t e r nat i vament e , a temperatura ( 65) pode ser lida em outro ponto do sistema de potência (2 ) que seja mais favorável para a instalação do sensor de temperatura .

[ 137 ] Utiliza-se um ventilador ( 6) que, em velocidade de rotação ω _nom é capaz de gerar um fluxo de ar suficiente para que a temperatura ( 65) do sistema de potência (2 ) não ultrapasse T _lim , sendo que o dito ventilador ( 6) pode ser utilizado numa velocidade de rotação máxima ω _max superior a ω _nom , permitindo assim uma primeira folga na capacidade de corrente do inversor de frequência (1 ) .

[ 138 ] Adicionalmente, utiliza-se a variação da frequência de chaveamento das chaves semicondutoras dos módulos semicondutores de potência (7 ) , permitindo uma segunda folga na capacidade pela redução das perdas totais

(59) .

[ 139] Na Figura 15 apresentam-se os gráficos em regime permanente do comportamento do sistema de potência (2 ) , da temperatura ( 65) , do fluxo de ar do ventilador ( 6) , das perdas totais (59) do módulo semicondutor de potência (7 ) , da variação da frequência de chaveamento no módulo semicondutor de potência (7 ) e da variação da velocidade de rotação do ventilador ( 6) , respectivamente .

[140 ] As linhas cheias representam o comportamento sem restrições ao fluxo de ar do sistema de potência (2 ) e as linhas tracejadas representam o comportamento com as restrições ao fluxo de ar adicionadas pelas formas de realização 1, 2 ou 3 ao sistema de potência (2 ) .

[141 ] Com o inversor de frequência (1 ) desligado, o fluxo de ar e as perdas totais (59) são nulas e as temperaturas do sistema de potência (2 ) estão em equilíbrio em To .

[ 142 ] Com o inversor de frequência (1 ) em funcionamento, as perdas totais (59) do módulo semicondutor de potência (7 ) começam a ser conduzidas para o dissipador de calor (5) .

Como o ventilador ( 6) permanece desligado, o dissipador de calor (5) realiza a dissipação de calor por convecção natural, até que as perdas totais P3, geradas por uma corrente I3, sejam suficientes para elevar a temperatura ( 65) até a temperatura T3.

[143] Ao ultrapassar as perdas totais P3, geradas por um aumento da corrente, com a frequência de chaveamento em f _max , o ventilador ( 6) é acionado, gerando um fluxo de ar e iniciando a dissipação de calor por convecção forçada no dissipador de calor (5) . A placa de controle (15) realiza a leitura da temperatura ( 65) constantemente, regulando a velocidade de rotação do ventilador ( 6) , gerando um fluxo de ar suficiente para regular a temperatura ( 65) na temperatura

T ₃ . [144 ] Quando o ventilador ( 6) alcança a velocidade de rotação nominal ω _nom , é atingido o primeiro limite da variação de velocidade de rotação do ventilador ( 6) , gerando um fluxo de ar nominal Qnom, em um ponto com perdas totais P4, geradas por uma corrente I4. Com a adição da restrição ao fluxo de ar, a inclinação da curva da velocidade de rotação do ventilador ( 6) é alterada de modo a compensar a restrição adicionada . Quando o ventilador ( 6) alcança a velocidade de rotação nominal ω _nom , devido a restrição adicionada, gera um fluxo de ar nominal Q' nom, menor que Qnom, em um valor de perda total P' 4, gerada por uma corrente 1 ' 4, ambos menores que as perdas totais P4, gerada pela corrente I4.

[145] A partir do ponto das perdas totais P4, geradas pela corrente I4, inicia-se a variação da frequência de chaveamento do módulo semicondutor de potência (7) , com a velocidade de rotação do ventilador ( 6) mantida em ω _nom e o fluxo de ar mantido em Q _nom • Para manter a regulação da temperatura ( 65) na temperatura T3, a placa de controle (15) mantém as perdas totais do módulo semicondutor de potência

(7) no valor das perdas totais P4, mesmo com o aumento da corrente, pela variação da frequência de chaveamento .

[ 146] Da mesma forma, com a restrição ao fluxo de ar, em um ponto com perdas totais P' 4, geradas por uma corrente 1 ' 4, menor que o ponto de perdas totais P4, geradas por uma corrente I4, inicia-se a variação da frequência de chaveamento do módulo semicondutor de potência (7) , com a velocidade de rotação do ventilador ( 6) mantido em ω _nom e o fluxo de ar mantido em Q ' nom • Para manter a regulação da temperatura ( 65) na temperatura T3, as perdas totais do módulo semicondutor de potência (7) são mantidas no valor as perdas totais P ^, 4, mesmo com o aumento da corrente, pela variação da frequência de chaveamento .

[ 147 ] A frequência de chaveamento varia entre uma frequência máxima f max e uma frequência mínima f _min • A frequência máxima f _max é um valor selecionado e a frequência mínima fmin é um valor limite em que o controle e a estabilidade do funcionamento do inversor de frequência (1 ) sejam possíveis .

[148 ] Quando é atingido o valor da frequência mínima de chaveamento fmin, em um ponto com perdas totais P5 igual a P4, gerada por uma corrente Is, inicia-se uma segunda variação de velocidade de rotação do ventilador ( 6) , mantendo a frequência de chaveamento em fmin e variando a velocidade de rotação do ventilador ( 6) e o fluxo de ar .

[ 149] Com a restrição ao fluxo de ar, quando é atingido o valor da frequência mínima de chaveamento f _min , em um ponto com perdas totais P' s igual a P' 4, gerada por uma corrente

1 ' 5, menor que o ponto de perdas totais Ps, geradas por uma corrente I5, inicia-se uma segunda variação de velocidade de rotação do ventilador ( 6) , mantendo a frequência de chaveamento em fmin e variando a velocidade de rotação do ventilador ( 6) e o fluxo de ar .

[ 150 ] A partir do ponto das perdas totais Ps, geradas pela corrente I5, o ventilador ( 6) começa a variação da velocidade de rotação a partir da velocidade de rotação nominal ω _nom , gerando um fluxo de ar suficiente para regular a temperatura ( 65 ) na temperatura T3 até atingir a velocidade de rotação máxima ω _max e consequentemente o fluxo de ar máximo

Q _max , em um ponto de perdas totais Ps, geradas por uma corrente

I ₆ . [151] Com a restrição ao fluxo de ar, a partir do ponto das perdas totais P'5, geradas pela corrente I' 5, O ventilador (6) começa a variação da velocidade de rotação a partir da velocidade de rotação nominal ω _nom , gerando um fluxo de ar suficiente para regular a temperatura (65) na temperatura T3 até atingir a velocidade de rotação máxima íümaxz que devido à restrição adicionada, gera um fluxo de ar máximo Q'max, menor que Q _max , em um ponto de perdas totais P' 6, geradas por uma corrente I'6.

[152] Alternativamente, a partir do ponto em que a temperatura (65) é igual a T3, pode-se realizar a variação de velocidade do ventilador (6) ou a variação da frequência de chaveamento, de forma conjunta ou independente, sem qualquer alteração do ponto de perdas totais Ps ou P ^' 6, geradas por uma corrente I6 ou I'6.

[153] A partir do ponto de perdas totais Ps, gerada por uma corrente I6, com a velocidade de rotação do ventilador

(6) mantida na velocidade de rotação máxima ω _max e a frequência de chaveamento mantida em fmin, com o aumento da corrente, a temperatura (65) começa a aumentar, até a corrente atingir o valor I _lim , no qual a temperatura (65) no dissipador de calor (5) atinge a temperatura T4, menor que T _lim .

[154] Com a restrição ao fluxo de ar, a partir do ponto de perdas totais P ^' 6, gerada por uma corrente I'6, a velocidade de rotação do ventilador (6) é mantida na velocidade de rotação máxima ω _max e a frequência de chaveamento é mantida em f _min . Com o aumento da corrente, não é mais possível a regulação da temperatura (65) na temperatura Ta. Dependendo da redução do fluxo de ar provocada pela restrição, a temperatura ( 65) , na corrente I _lim , pode alcançar uma temperatura entre T4 e T _lim .

[ 155] Nesta condição, é possível atingir I _lim , sem ultrapassar T _lim , mesmo com a restrição ao fluxo de ar, não sendo necessária a utilização de um fator de redução para limitar a utilização do inversor de frequência (1 ) com as formas de realização 1, 2 ou 3 .

[ 156] Na Figura 15f revelam-se as curvas sobrepostas da temperatura ( 65) para comparação dos resultados para um mesmo sistema de potência (2 ) , apresentando que nas duas condições, com e sem a aplicação da restrição adicionada pelas formas de realização 1, 2 ou 3, aplicando a regulação da temperatura

( 65) , na condição limite da corrente em I _lim , a dita temperatura ( 65) não atinge a temperatura T _lim , corroborando as hipóteses acima mencionadas .

[157 ] Os versados na arte valorizarão os conhecimentos aqui apresentados e poderão reproduzir a invenção nas modalidades apresentadas e em outras variantes, abrangidas no escopo das reivindicações anexas .