Indústria de energia: o inversor de frequência variável de média tensão

O Inveréou de frequência variável de média tenéão (MV VFD) é uma peça crítica de equipamento eletrônico de potência que permite controle preciso e operação eficiente de motores CA em uma ampla gama de aplicações industriais. Funcioneo como uma interface entre a fonte de alimentação e o motor, o VFD MV modula a frequência e a tensão fornecidas ao motor, permitindo que sua velocidade e torque sejam variados de maneira suave e precisa.

Definição de Média Tensão

No contexto dos sistemas de energia elétrica, "média tensão" geralmente se refere a uma faixa de potencial elétrico normalmente entre $1\text{kV}$ and $35\text{kV}$ . Esta faixa é significativamente maior do que a baixa tensão usada em residências e pequenos edifícios comerciais (geralmente sob $1\text{kV}$ ). Motores projetados para operar nesses níveis de tensão mais elevados são comuns em indústrias pesadas, como petróleo e gás, mineração, geração de energia, tratamento de água e petroquímica, onde motores de grande potência (muitas vezes $\text{PM}$ classe) é necessária para bombas, compressores, ventiladores e sistemas de transporte.

Função central e tecnologia

O primary function of a Inveréou de frequência variável de média tenéão é regular a velocidade do motor. Ao controlar a frequência da alimentação CA fornecida ao motor, o inversor controla diretamente a velocidade de rotação, conforme definido pela fórmula de velocidade síncrona do motor: $N_s=\frac{120f}{P}$ , onde $N_s$ é a velocidade síncrona, $f$ é a frequência e $P$ é o número de pólos do motor.

O internal operation of the MV VFD involves three main stages:

1. Retificação: A energia CA de entrada é convertida em energia CC.

2. Ligação CC: O DC power is smoothed using capacitors or inductors.

3. Inversão: O DC power is converted back into AC power with the desired, variável frequência e tensão. Isso normalmente é conseguido usando chaves semicondutoras de alta potência, como Transistores bipolares de porta isolada (IGBTs) or Tiristores de desligamento de portão (GTOs) .

Devido aos níveis de tensão mais altos, os VFDs MT empregam topologias especializadas - como Inversores Multinível (por exemplo, Neutral Point Clamped (NPC), Flying Capacitor ou Cascaded H-Bridge (CHB)) - para gerenciar o estresse de tensão nos semicondutores e obter uma forma de onda de saída de alta qualidade (baixa distorção harmônica). A topologia de ponte H em cascata é particularmente popular porque permite que componentes padrão de baixa tensão sejam conectados em série para sintetizar a média tensão.

Principais vantagens e aplicações

O adoption of the Inveréou de frequência variável de média tenéão oferece vantagens atraentes que se traduzem em benefícios operacionais significativos:

• Economia de energia: Este é frequentemente o benefício mais significativo. Em aplicações de bombas e ventiladores, a potência consumida é proporcional ao cubo da velocidade ( $P\propto N^3$ ). Uma pequena redução na velocidade obtida através do VFD leva a economias substanciais de energia em comparação com métodos tradicionais, como válvulas de estrangulamento ou amortecedores.

• Controle de Processo: Os VFDs permitem controle preciso de velocidade e torque, otimizando processos para máxima eficiência, qualidade e rendimento.

• Estresse mecânico reduzido: Ao ativar partida suave (aceleração gradual), o VFD reduz significativamente as altas correntes de partida e os choques mecânicos associados à partida direta, prolongando assim a vida útil do motor e do equipamento conectado.

• Melhoria da qualidade de energia: Os projetos modernos de VFD de MT geralmente incorporam recursos que minimizam a distorção harmônica refletida de volta na rede elétrica, aderindo a rigorosos padrões de qualidade de energia.

Ose advantages make the MV VFD indispensable in sectors requiring continuous, large-scale motor operation. Common applications include:

1. Bombas e Compressores: Otimizando o fluxo em tubulações, refinarias e concessionárias de água.

2. Ventiladores e sopradores: Controlar o fluxo de ar em fornos, usinas de energia e sistemas de ventilação.

3. Transportadores e Trituradores: Gerenciando a velocidade e a carga de manuseio de materiais na mineração e na produção de cimento.

4. Extrusoras e Moinhos: Fornecendo regulação precisa de velocidade em processos de fabricação.