Devido a linha bran volumes de produção, o c extremamente significativo Tecnologias inovad financeiros relevantes para gerada, da possibilidade de da marca no mercado, entr
Para se realizar a c proposta, que utiliza o inve adotadas. Não estão sendo que o uso de uma nova tec adoção de um volume de p produtos fabricados, os cus reduzidos.
Tabela 5.1
valiação de desempenho das soluções
tagem TRIAC Soluçã
elétrico amento demandado do olvimento mbarcado es de operação rotações acima da nominal de transmissão rmônicas geradas ixa rotação eratura do motor ra do estator velocidade
E CUSTO DAS SOLUÇÕES
anca se tratar de um negócio em que se custo das soluções tecnológicas emprega o nas decisões dos fabricantes.
doras aplicadas em produtos podem tr ra a companhia. Isso se dá através da míd de aumento da margem de lucro nestes pro
tre outros fatores.
comparação de custo entre a solução atu versor de tensão, algumas condições simplif do levados em consideração os retornos dire tecnologia traz para o negócio. Outro fator si
produção fixo. Sabe-se que com o aumento ustos de seus componentes e de sua fabrica
ção
Inversor
se tem grandes adas tem papel
trazer retornos ídia espontânea rodutos, do valor tual e a solução lificadoras foram iretos e indiretos simplificador é a to do número de ação podem ser
Diferentes soluções possuem diferentes custos de produção devido a vários fatores, dentre eles, o tempo do processo, custo operacional, controle de qualidade necessário e custo de setup.
Isso faz com que haja uma complexidade grande no levantamento do custo total de produção de uma placa, e portanto, somente os custos dos componentes dos circuitos eletrônicos de acionamento do motor serão considerados.
Neste estudo comparativo será considerada como referência a solução atual utilizada nas máquinas lavadoras da Whirlpool Latin America. Os circuitos de acionamento do motor de indução monofásico serão divididos em blocos, o que permitirá uma comparação entre cada um destes blocos e por fim uma comparação das soluções completas.
O custo do circuito de controle e acionamento atual recebe um valor unitário, e suas parcelas são tomadas como frações deste valor total. A solução de acionamento com inversor e suas divisões estão baseados neste valor unitário também.
Nas Seções 5.3.1 a 5.3.4 serão descritos o que compreende cada um dos blocos das soluções avaliados no comparativo de custo, enquanto na Seção 5.3.5 serão apresentados os valores obtidos para as soluções estudadas.
5.3.1 Fonte de Alimentação
A fonte de alimentação para o circuito com TRIAC corresponde basicamente a um filtro de surtos de tensão na entrada da placa e um circuito de retificação para obtenção da tensão de 5 V para alimentação do microcontrolador.
No circuito do inversor, o bloco considerado como fonte de alimentação contempla um filtro indutivo de entrada, um varistor para limitação do nível de corrente no instante inicial de alimentação da placa, um circuito de retificação para produção da tensão CC de barramento de 340 V com seus capacitores, e uma fonte chaveada para obtenção das tensões CC de 15 V e 3,3 V. A tensão de saída da fonte chaveada de 15 V é utilizada para alimentação dos amplificadores operacionais dos circuitos de medição de corrente e dos drivers dos IGBTs do inversor. Entretanto, a tensão de 3,3 V é usada para a alimentação do microcontrolador.
Nota-se que o número de itens necessários na fonte de alimentação do inversor é maior que o número de itens do circuito com TRIAC. Isso acarreta a necessidade de um número maior de componentes em seu projeto e também em um custo mais elevado do circuito.
5.3.2 Microcontrolador
Os circuitos dos microcontroladores das duas soluções consideram o microcontrolador em si e também os componentes externos necessários para seu funcionamento básico sugeridos em seus manuais.
No inversor é considerada a utilização de um microcontrolador de 32 bits, operando a 72 MHz. Já para o circuito com TRIAC o microcontrolador adotado trabalha com 8 bits a 40 MHz.
Ambos os microcontroladores são considerados de baixo custo se comparados a aplicações em outros segmentos de indústria. Porém, entre eles há uma diferença relativa significativa entre seus preços no mercado. E considerando- se grandes volumes de produção como da linha branca, este fator pode se tornar determinante na seleção de uma solução.
5.3.3 Sensores
Nos circuitos de controle avaliados estava sendo considerado o uso de um tacômetro para medição de velocidade. Como nos dois casos o sensor utilizado foi o mesmo, o sensor em si e o circuito de condicionamento de seu sinal não foram considerados nesta comparação de custos.
O que foi considerado no bloco de sensor do circuito original da lavadora foi somente um circuito de detecção de cruzamento da tensão de alimentação por zero. Esta informação de cruzamento da tensão por zero é usada na determinação dos instantes de disparo dos gatilhos dos TRIACs.
Já no inversor, o bloco de sensores corresponde aos circuitos para medição das correntes de fase, o circuito para medição da tensão de barramento e os circuitos para proteção de sobrecorrente e sobretensão instantâneas do barramento.
Esta diferença de funcionalidades entre os blocos de sensores analisados nas duas soluções se reflete no comparativo de custo entre elas. O inversor requer um
número maior de proteções e medições para o controle do motor, e portanto, seu custo final fica mais elevado.
5.3.4 Circuito de Potência
Os circuitos de potência aqui considerados são os circuitos de acionamento do motor propriamente ditos.
No caso do acionamento original do produto são contados os dois TRIACs e seus circuitos de disparo, além do capacitor do motor. O capacitor foi considerado neste bloco, pois é ele quem proporciona a defasagem das correntes dos enrolamentos necessária para a operação do motor.
No inversor, este bloco considera a utilização de um módulo de potência integrando os três braços do inversor, com seus IGBTs e drivers, além de um sensor para medição de sua temperatura.
Mesmo com o custo elevado do capacitor do motor, o circuito de acionamento utilizando TRIAC ainda apresenta um custo menor que o inversor de frequência.
5.3.5 Comparativo Geral de Custo
A Tabela 5.2 traz os custos das duas soluções avaliadas considerando-se como referência a solução atual aplicada em lavadoras.
Tabela 5.2
Custos das soluções referenciadas a solução com TRIAC
Acionamento TRIAC Inversor
Fonte de alimentação 0,19 0,73
Microcontrolador 0,23 0,40
Sensores 0,01 0,20
Circuito de potência 0,57 0,78
Total 1,00 2,11
Observa-se que o custo total do circuito de controle feito com o inversor de frequência fica com um valor 2,11 vezes o valor do circuito atual.
Esta diferença de custo se caracteriza como uma desvantagem do uso do inversor, porém os benefícios em controlabilidade do motor, melhor eficiência e
funções que podem ser adicionadas a lavadora precisam ser levadas em consideração para escolha de uso da solução proposta.
5.4 CONCLUSÃO
Neste capítulo foi discutido um estudo comparativo entre a solução atualmente utilizada na maioria das lavadoras de roupa domésticas do mercado brasileiro e a solução proposta neste trabalho que utiliza um inversor de frequência para o acionamento do motor.
As grandes vantagens da solução atual são a menor complexidade de seu
hardware e seu menor custo total. Porém, esta solução acarreta várias limitações no
controle do motor, como uma menor faixa de velocidades disponíveis para operação se comparada ao uso do inversor.
A utilização do inversor também proporciona ganhos de eficiência do motor e melhoras nos níveis de ruídos acústicos e elétricos gerados. Outra vantagem é a redução da taxa de elevação de temperatura do motor para as mesmas condições de operação do circuito atual.
O uso do inversor possibilita o uso do motor como sensor, com isso pode-se desenvolver algoritmos de estimação de temperatura e velocidade do motor. Isso tornaria o custo do inversor mais competitivo se comparado ao custo da solução atual utilizando TRIAC.
Uma análise de impactos da nova solução no mercado de lavadoras deve ser também considerada na comparação entre as soluções, pois o inversor pode trazer mais valor agregado ao produto e a marca.
6 CONCLUSÃO GERAL