Planilhas Simplificadas para Cálculo de Distorções
Harmônicas em Redes que Alimentam Inversores de
Freqüência
Joable Andrade Alves
WEG Equipamentos Elétricos – Automação
Departamento de Desenvolvimento de Produtos
Na maioria dos processos industriais,
é possível obter ganhos de produtividade,
eficiência e racionalização do uso de energia
por meio da variação da velocidade, controle
do torque ou da posição dos motores
elétricos envolvidos.
O motor de indução trifásico é, entre as
máquinas elétricas de mesma faixa de
potência, estruturalmente mais simples,
robusto, confiável e que requer mínima
manutenção. Em qualquer acionamento
onde se deseja controlar velocidade, torque
ou posição, um conversor de energia é
necessário como interface entre a fonte de
alimentação e o motor.
O acionamento de motores de indução
trifásicos por conversores indiretos de
freqüência, ou, inversores de freqüência,
como é mais conhecido este equipamento na
indústria, tem se mostrado como a melhor
opção em um grande número de aplicações
e, com técnicas sofisticadas de controle, é
possível que os motores de indução operem
com precisão no controle da velocidade, alto
torque de partida e resposta dinâmica rápida.
Os inversores de freqüência são
normalmente constituídos por um estágio
retificador a diodos na entrada. O retificador
trifásico de onda completa, também
conhecido como Ponte de Graetz ou
retificador de 6 pulsos, é uma das estruturas
mais empregadas como estágio de entrada
dos conversores. As correntes drenadas por
este retificador são pulsadas, contendo
harmônicas de baixa ordem e que podem
causar distorções harmônicas na tensão de
rede da planta a qual estão conectados os
inversores. A distorção de tensão depende
das amplitudes das harmônicas de corrente
dos equipamentos e também das
impedâncias da rede, isto é, da capacidade
da planta e da relação entre a capacidade
instalada de inversores em relação à da
planta.
A IEEE-519 é o documento mais utilizado,
atualmente, como referência ao tema de
qualidade de energia elétrica.
Em muitas aplicações, o inversor de
freqüência com retificador de 6 pulsos
adicionado a uma reatância na entrada ou
um indutor no barramento CC atende
perfeitamente as recomendações da
IEEE-519. Quando isto não é possível,
algumas das soluções disponíveis para
redução das correntes harmônicas são o
aumento do número de pulsos do retificador
utilizando 12, 18 ou até 24 pulsos ou ainda a
utilização de retificadores de entrada ativos
ou, regenerativos.
Em contrapartida ao benefício da redução
das correntes harmônicas de baixa
freqüência existem as desvantagens em
aumentar o número de pulsos do retificador,
tais como a necessidade de utilização de
transformadores defasadores e o aumento
do custo da estrutura. Deve-se atentar para
o aumento da complexidade dos
equipamentos, da redução da eficiência e da
confiabilidade do sistema pois são
necessários um número maior de
componentes.
Na indústria, o termo multi-pulsos
relacionado a inversores de freqüência tem
conotação com a associação, em série ou
paralelo, de retificadores trifásicos de 6
pulsos e a obrigatória utilização de
transformadores defasadores para alimentá-
los. A idéia básica das estruturas multi-pulsos
pode ser entendida como a conexão de
retificadores de 6 pulsos de tal forma que as
harmônicas características geradas por estes
