EFICIÊNCIA ENERGÉTICA E A IMPORTÂNCIA DOS INVERSORES DE FREQUÊNCIA E MOTORES DE INDUÇÃO.

É de consenso que as condições climáticas vêm sofrendo alterações no mundo desde a primeira revolução industrial (Inglaterra, 1760). Desde então, ambientalistas e boa parte da sociedade buscam melhorar a eficiência no uso de energia elétrica como política eficaz para reduzir a emissão de C02. Melhorar a eficiência energética gera uma reação em cadeira que reduz o preço implícito da energia e os impactos ambientais oriundos dela.

Atualmente, com a quarta revolução industrial, cada vez mais se tem buscado a substituição de motores elétricos comuns pelos motores de alto rendimento e a aplicação em larga escala de inversores de frequência para controle dos processos, estas aplicações são exemplos de vantajosas mudanças para a eficiência energética. Apesar de validas, tais medidas necessitam de verificação constante, seja por meio de tecnologia (equipamentos principais e automação), colaboradores bem treinados/experientes e sistemas/procedimentos de gestão disponíveis.

INVERSORES DE FREQUÊNCIA

O principal equipamento empregado para melhorar a eficiência energética são os inversores de frequência, também conhecidos como conversores de frequência, são dispositivos que permitem a variação da velocidade de motores de indução trifásicos, permitindo variar, consequentemente, a velocidade dos processos nos quais estes estão inseridos.

Imagem 1: esquemático inversor de frequência

Na primeira etapa, o inversor retifica a tensão oriunda da rede por meio de uma ponte de díodos em ondas completas, transformando tensão alternada em pulsada. O filtro, consiste num banco de capacitores e circuitos de filtragem de alta frequência que permitem a suavização da tensão gerando uma onda fixa de tensão DC. O terceiro bloco é formado por um circuito inversor, compreendido por transístores IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), que chaveiam a tensão CC advinda do filtro e geram uma saída PWM (Pulse With Modulation) para a carga. Os sinais obtidos são trens de pulso que ao serem aplicados numa carga indutiva, como um motor, resultam num sinal de corrente aproximadamente senoidal. As características do próprio enrolamento do motor se encarregam de fazer uma suavização da forma de onda que se torna quase senoidal.

O bloco da unidade de controle microprocessada que é o local onde é controlado os disparos dos pulsos que acionam os IGBTs e geram as formas de ondas necessárias para o controle de velocidade e torque dos motores, além de armazenar a parametrização do inversor de frequência.

MOTORES DE INDUÇÃO TRIFÁSICO

Os motores elétricos são elementos conversores de energia elétrica em energia mecânica indispensáveis para a realização de diversos processos envolvidos nos setores produtivos, em virtude de suas inúmeras vantagens como baixo custo, forma construtiva, vida útil, baixa necessidade de manutenção, etc... Apesar das inúmeras vantagens, os motores de indução apresentam problemas como ausência de meios de controle de velocidade, alta corrente de partida e baixo fator de potência quando não dimensionado corretamente. Tais problemas impactam diretamente na eficiência energética e rendimento dos motores, uma das soluções mais utilizada para esses problemas é a utilização dos inversores de frequência.

Imagem 2: conexão inversora de frequência X motor de indução trifásico.

Na corrente alternada, a variação de tensão produz, em qualquer bobina, a variação de fluxo magnético. Tal variação induz uma força eletromotriz no sentido inverso, que tende a retardar o sentido da corrente em um determinado ângulo. O cosseno desse ângulo é chamado de fator de potência que influência diretamente nas perdas em redes elétricas através de cargas reativas entre o motor e a rede fornecedora através de efeito joule. Quanto menor o fator de potência, maiores serão as correntes parasitas circulantes no circuito.

Para compensar o baixo fator de potência, utilizamos banco de capacitores que oferecem potência reativa no sentido oposto a reativa indutiva dos motores. A não adequação do Fator de potência ao mínimo de 0.92 pode gerar perdas e multas. Desta forma, a substituição de motores sobredimensionados por novos de menor potência e melhor rendimento resulta em melhores ganhos de eficiência, redução de demanda controlada com a concessionária e maior fator de potência.

A utilização dos métodos citados acima aumenta o rendimento do conjunto formado por inversor de frequência e MIT tanto em baixos valores (MIT operando a vazio) de conjugado no eixo da máquina quanto em algumas situações de operação da máquina em torque nominal.

TERA ENGENHARIA

É possível concluir que a eficiência energética é um tópico comum a engenharia. Dessa forma, a fim de pensar sustentável e ao mesmo tempo trazer mais resultados para a sua empresa. Quer otimizar um processo de sua indústria, comércio ou residência? Contate a Tera Engenharia e faça um orçamento conosco.