Uma unidade de frequência variável (VFD), também conhecida como acionamento de velocidade ajustável, conversor de frequência ou acionamento CA, é um dispositivo essencial em aplicações industriais e comerciais modernas. Como fornecedor de VFDs de 30kW, testemunhei em primeira mão o uso generalizado e o impacto significativo que esses dispositivos têm na rede de energia. Neste blog, explorarei os vários aspectos de como um VFD de 30kW afeta a rede elétrica.
Impactos positivos na grade de energia
Eficiência energética
Um dos impactos positivos mais notáveis de um VFD de 30kW na grade de energia é sua contribuição para a eficiência energética. Os motores de velocidade fixa tradicionais consomem uma quantidade constante de energia, independentemente dos requisitos de carga reais. Por outro lado, um VFD pode ajustar a velocidade do motor de acordo com a carga, reduzindo o consumo de energia quando a carga é baixa.
Por exemplo, em um sistema de ventilação, o ventilador pode não precisar ser executado a toda velocidade o tempo todo. Ao usar um VFD de 30kW, a velocidade do ventilador pode ser diminuída durante períodos de baixa demanda, como à noite ou durante o horário de pico. Isso resulta em menos energia sendo extraída da rede elétrica, levando à economia geral de energia. De acordo com a pesquisa da indústria, o uso de VFDs pode reduzir o consumo de energia em sistemas motores motores em até 30 a 60% [1]. Isso não apenas beneficia usuários individuais, mas também facilita o ônus da rede elétrica, especialmente durante os períodos de pico de demanda.
Correção do fator de potência
Outro aspecto positivo é a correção do fator de potência. O fator de potência é uma medida de quão efetivamente a energia elétrica está sendo usada. Um fator de baixa potência significa que uma parte significativa da energia elétrica está sendo desperdiçada na forma de potência reativa. A maioria dos motores industriais possui um fator de potência relativamente baixo, que pode causar problemas para a rede de energia, como aumento de perdas de linha e capacidade reduzida.
Um VFD de 30kW foi projetado para melhorar o fator de potência do motor que controla. Ao ajustar a forma de onda de corrente de entrada, o VFD pode aproximar o fator de potência da unidade (idealmente 1). Isso reduz a quantidade de energia reativa que flui através da grade de energia, melhorando a eficiência geral da grade e reduzindo a necessidade de capacidade adicional de geração de energia.
Soft - Start Capacity
Os VFDs de 30kW oferecem uma função de início suave, que aumenta gradualmente a velocidade do motor, em vez de aplicar a tensão e a corrente completa repentinamente, como no início da linha direta. Esse recurso SOFT - START reduz a corrente de entrada, que pode ser várias vezes maior que a corrente operacional normal nos métodos tradicionais de partida do motor.
A alta corrente de entrada pode causar quedas de tensão na grade de energia, afetando outros equipamentos elétricos conectados à mesma grade. Ao reduzir a corrente de entrada, o VFD de 30kW ajuda a manter um nível de tensão estável na grade de energia, garantindo a operação confiável de outros dispositivos elétricos.
Impactos negativos na grade de energia
Distorção harmônica
Um dos principais impactos negativos de um VFD de 30kW na grade de energia é a distorção harmônica. Os VFDs usam eletrônicos de potência para converter a energia CA de entrada em CC e depois voltar ao CA em uma frequência variável. Esse processo pode introduzir harmônicos, que são múltiplos da frequência fundamental (geralmente 50 ou 60 Hz).
Os harmônicos podem causar vários problemas na rede elétrica. Eles podem aumentar o aquecimento de equipamentos elétricos, como transformadores e cabos, reduzindo sua vida útil. Os harmônicos também podem interferir na operação normal de outros dispositivos elétricos sensíveis, como sistemas de comunicação e circuitos de controle. Além disso, altos níveis de distorção harmônica podem levar à distorção de tensão na grade de energia, afetando a qualidade da fonte de alimentação.
Para mitigar a distorção harmônica, várias técnicas podem ser empregadas, como o uso de filtros harmônicos. Existem diferentes tipos de filtros harmônicos, incluindo filtros passivos e filtros ativos. Os filtros passivos são relativamente simples e custam - eficazes, mas foram projetados para filtrar harmônicos específicos. Os filtros ativos, por outro lado, podem se ajustar dinamicamente a diferentes frequências harmônicas e são mais eficazes na redução da distorção harmônica, mas também são mais caras [2].
Interferência eletromagnética (EMI)
Os VFDs de 30kW também podem gerar interferência eletromagnética (EMI). As operações de comutação de alta frequência no VFD podem produzir campos eletromagnéticos que podem interferir em outros dispositivos eletrônicos nas proximidades. A EMI pode causar mau funcionamento em equipamentos sensíveis, como computadores, sensores e dispositivos de comunicação.
Para reduzir a EMI, as técnicas adequadas de blindagem e aterramento devem ser usadas na instalação do VFD de 30kW. O VFD deve ser instalado em um gabinete bem blindado, e os cabos devem ser adequadamente aterrados para impedir o vazamento de campos eletromagnéticos. Além disso, contas de ferrite podem ser usadas nos cabos de energia e controle para suprimir ruído de alta frequência.
Estratégias de mitigação
Filtragem e compensação
Como mencionado anteriormente, os filtros harmônicos são uma maneira eficaz de reduzir a distorção harmônica. Além dos filtros passivos e ativos, também existem filtros híbridos que combinam as vantagens de ambos. Os filtros híbridos podem fornecer uma solução mais abrangente para a mitigação harmônica, especialmente em aplicações em que o espectro harmônico é complexo.
Os capacitores de correção do fator de potência também podem ser usados em conjunto com o VFD de 30kW para melhorar ainda mais o fator de potência e reduzir o impacto na grade de energia. Esses capacitores podem ser conectados em paralelo com a carga para compensar a potência reativa.
Instalação e comissionamento adequados
A instalação e o comissionamento adequados do VFD de 30kW são cruciais para minimizar seus impactos negativos na rede elétrica. O VFD deve ser instalado de acordo com as instruções do fabricante, incluindo aterramento adequado, dimensionamento de cabos e ventilação. Durante o processo de comissionamento, os parâmetros do VFD devem ser cuidadosamente definidos para garantir o desempenho ideal e reduzir a distorção harmônica e o EMI.
Aplicações e a necessidade de 30kW VFDs
O VFD de 30kW tem uma ampla gama de aplicações em vários setores. Na indústria de HVAC (aquecimento, ventilação e ar condicionado), ele pode ser usado para controlar a velocidade de ventiladores e bombas, fornecendo operação de energia - eficiente. Na indústria de tratamento de água, os VFDs de 30kW podem ser usados para controlar o fluxo de água nas bombas, garantindo controle preciso e economia de energia.
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Referências
[1] “Energia - sistemas motores eficientes: um guia para obter economia de energia em aplicações industriais”, International Energy Agency, 2019.
[2] “Harmonics in Power Systems: Princípios, Análise e Design de Filtro”, MH Rashid, CRC Press, 2011.