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A importância da utilização de cabos blindados entre VFDs e motores
Paulo Cesar Picolo, Diretor de Engenharia da ASI Automação, Instalador e Certificador Profibus certificado pela PI International.
Para que uma rede de campo Profibus DP ou PA funcione livre de perturbações, é fundamental que os princípios básicos para uma boa instalação sejam seguidos rigorosamente. Estes princípios são hoje largamente divulgados e resumidamente consistem nos seguintes itens:
- Definição da topologia, observando-se quantidade de consumidores, taxa de comunicação e comprimento dos cabos.
- Encaminhamento dos cabos de rede (categoria 1), de forma a manter as distâncias mínimas para cabos e/ou fontes de outras categorias.
- Aterramento adequado dos componentes da rede, painéis, etc. Quando não possível garantir a equalização do potencial de terra, adotar outras soluções para desacoplamento dos terras, como, por exemplo, o uso de fibra ótica.
- Especial atenção na qualidade da montagem dos conectores. A malha de blindagem deverá estar conectada aos mordentes de aterramento dos conectores em ambas as pontas de cada cabo. Adicionalmente a blindagem dos cabos deverá estar aterrada na entrada e saída dos painéis.
- As extremidades de cada segmento de rede deverão possuir as terminações ligadas. Conforme o tipo de instalação, (por ex. CCMi) é recomendável que se trabalhe com terminadores ativos.
- Evitar comprimento de cabo menor que 1 m entre cada participante.
Basicamente estes itens corretamente aplicados evitam muitos problemas comuns às redes Profibus. A grande maioria dos problemas enfrentados com rede Profibus tem como origem uma instalação precária.
Porém, muitas vezes, mesmo se tomando todos estes cuidados, surgem distúrbios que somente com o auxílio de um bom analisador de rede é que se consegue diagnosticar a verdadeira causa do problema.
Um item muito importante que na maioria dos casos é desprezado, seja por fatores econômicos ou até por desconhecimento do assunto, é a utilização de cabos blindados na alimentação de motores com velocidade controlada por VFD (inversores ou conversores de freqüência).
A interferência eletromagnética em uma instalação deste tipo pode ocorrer devido à circulação de uma corrente de interferência (IS), de alta freqüência, que tende a voltar ao local de origem pelo “caminho” de menor impedância. Se não forem previstos cabos blindados entre motor e VFD, a corrente de interferência retorna por uma impedância de retorno ZE e pela impedância de terra ZN até chegar de volta ao conversor, fluindo pelos leitos e bandejamentos metálicos, fundação de aterramento, etc. Estas correntes de interferência podem impactar negativamente no funcionamento da planta ou partes de equipamentos. Vide figura abaixo:
A melhor forma de diminuir o efeito causado pela corrente de interferência é fornecer um “caminho” de retorno de baixa impedância, usando cabos blindados como mostra a figura abaixo. O shield do cabo deverá ser conectado à estrutura do motor e também no chassis do VFD com a maior área possível de contato. Não é permitido interromper o shield.
Existem diversos fabricantes de cabos blindados no mercado. A Siemens recomenda para seus VFDs o emprego dos cabos PROTOFLEX-EMV-CY.
Dois casos recentes deste tipo de problema que enfrentamos na rede Profibus PA foram na Caldeira da nova planta da Bunge em Nova Mutum – MT, e também nas instalações da Usina Cocal em Narandiba - SP. As redes simplesmente não funcionavam.
Através do Analisador de Rede Profitrace (Procentec), foi possível observar que as formas de onda estavam totalmente distorcidas, impossibilitando que a rede funcionasse corretamente. Havia alguns problemas de instalação que foram solucionados, porém o problema principal persistiu. Os cabos dos motores não eram blindados, e a forma de onda se comportava conforme registrado no oscilograma a seguir:
Interferências de altíssima intensidade geradas pelos VFDs.
No caso da Bunge, bastou a instalação de cabos blindados entre os VFDs e os motores de maior potência para obtermos a forma de onda abaixo e a solução definitiva do problema.
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