Reator de entrada CA

Os reatores CA são utilizados na regulação de velocidade de frequência variável para melhorar a forma de onda da corrente de entrada, aumentar a vida útil do retificador e do condensador eletrolítico do filtro, reduzir a interferência de formas de onda de corrente de entrada inadequadas na rede elétrica externa e reduzir o impacto da comutação de energia e do desequilíbrio trifásico. Em situações com requisitos mais elevados, o reator pode ser substituído por uma unidade de filtro de qualidade de energia mais complexa. A utilização de condensadores de filtro de inversor de uso geral do tipo tensão faz com que o pico de corrente de entrada tenha a forma de um pulso. Quando a impedância da rede é baixa, este impulso de corrente é extremamente grande, causando uma grande interferência harmónica e danificando facilmente a ponte retificadora e o condensador do inversor. Quando a capacidade do transformador é mais de 10 vezes superior à capacidade do inversor, a resistência interna do transformador de distribuição da rede e da linha de transmissão não consegue suprimir eficazmente o impulso de corrente, ou quando existe um dispositivo tiristor ou um dispositivo de compensação do factor de potência controlado por interruptor na mesma fonte de alimentação, ou quando o desequilíbrio da alimentação trifásica é superior a 3%, ou quando se pretende melhorar o factor de potência do lado da entrada e suprimir a interferência harmónica ímpar, deve ser utilizado um reactor de entrada CA.

De um modo geral, a indutância do reactor de entrada CA de um inversor de tensão pode evitar o disparo do contactor devido a picos de tensão com uma queda de tensão de 3%, reduzindo a distorção harmónica total para cerca de 44% do valor original. Na prática, para reduzir custos, é geralmente utilizada uma indutância com uma queda de tensão de 2%. Os reatores com uma queda de tensão de 4% ou mais devem ser utilizados em situações em que os requisitos de supressão de harmónicos são relativamente elevados. Geralmente, são selecionados reatores com uma queda de tensão entre 2% e 4%. Esta percentagem é relativa à tensão de fase, ou seja:

UK = △U/Up × 100%

Onde: △U — queda de tensão de fase

Up — tensão de fase

Quando existem três fases, o valor da indutância do reactor CA do lado da entrada é:

L = (2 a 4)/[100(Up × 10⁻³/2 × 3,14 × f × I)] (Nota 1)

Nota 1: Esta é a fórmula original. A fórmula correcta é: L = (2 a 4)/[100(Up × 10⁻³ × 2 × 3,14 × f × I)] mH

O valor da corrente deve ser ligeiramente superior ao valor da corrente nominal para evitar sobrecarga; um valor de indutância ligeiramente superior não representa um grande problema. Um valor mais elevado é benéfico para reduzir os harmónicos. Os clientes também precisam de considerar a impedância interna da fonte de alimentação. A potência do transformador de potência é mais de 10 vezes superior à potência do inversor, e a linha de transmissão é muito curta. A resistência interna da fonte de alimentação é baixa. Assim sendo, não só é necessário utilizar um balastro CA de entrada, como também selecionar um valor de indutância mais elevado, como por exemplo uma indutância de 4% a 5% de impedância.

É preferível utilizar reatores CA e CC em simultâneo. A Tabela 4 apresenta os dados de supressão de harmónicos dos reatores CA e CC. A Tabela 5 apresenta os dados de supressão de harmónicos dos reatores CA e CC.

Nota: Reactor CA: 3%; energia armazenada no reactor CC: equivalente a 0,08 a 0,15 ms (conversão de carga de 100%); energia armazenada no condensador de filtro principal: equivalente a 15 a 30 ms (conversão de carga de 100%); carga: 100%. De acordo com a fórmula corrente harmónica de ordem n = corrente fundamental × (percentagem da geração da corrente harmónica de ordem n)/100, calcule a corrente harmónica de cada ordem.

Nota: O inversor de teste tem 45 kW; a corrente de ensaio é de 90 a 110 A; o instrumento de teste é o analisador de qualidade de energia FLUKE-43B; a indutância do reactor CA de entrada é de 0,2 mH (reactor com uma queda de tensão de 2%); a indutância do reactor CC é de 1,2 mH; a carga é puramente resistiva; de acordo com a fórmula corrente harmónica de ordem n = corrente fundamental × (percentagem da geração da corrente harmónica de ordem n)/100, calcule a corrente harmónica de cada ordem.