Redução da THDi de entrada de 128% para os limites de conformidade padrão com reatores CA

Os conversores de frequência (inversores) de seis impulsos standard geram uma distorção harmónica total (THDi) na corrente de entrada superior a 120% quando ligados a redes elétricas de baixa impedância (redes "rígidas"). A instalação de reatores de linha (reatores CA) equilibrados introduz uma reatância indutiva que suaviza picos de corrente acentuados, reduzindo a distorção harmónica total para menos de 35% durante o funcionamento nominal do motor.

Perfil de Distorção de Referência sem Impedância de Linha
Um retificador de seis impulsos ligado diretamente a uma subestação de baixa impedância apresenta um fator de crista de corrente próximo de 3,2. Sem impedância na entrada, os picos de corrente harmónica atingem 128% de THDi sob carga térmica total, sobrecarregando os equipamentos de manobra a montante e provocando o disparo indesejado dos disjuntores.

A inserção de um reactor de linha a montante introduz uma indutância em série controlada. Esta impedância limita a taxa de subida da corrente durante os intervalos de condução dos díodos, reduzindo a distorção total da corrente de 128% para 32% sob uma carga de 80% no motor.

Parâmetros de Referência em Diferentes Condições Operacionais
A mitigação dos harmónicos depende dos parâmetros elétricos, incluindo a relação de curto-circuito, a carga no ramal e os valores nominais percentuais. Três cenários operacionais específicos demonstram o desempenho de um reactor de corrente alternada em sistemas com inversores, operando em redes industriais standard de 400 volts:

Uma unidade com uma impedância de 3% reduz a THDi de 128% para aproximadamente 44% em condições de carga total, com uma relação de curto-circuito de 20. Reduz a amplitude do pico de corrente, mantendo a queda de tensão nas bobinas abaixo de 3% da tensão nominal da rede.

Uma unidade com uma impedância de 5% reduz a distorção à entrada de 128% para 29% quando utilizada em redes equilibradas. Esta configuração cumpre as normas IEEE 519 no ponto de acoplamento comum (PCC), sem necessidade de filtros harmónicos ativos, que têm um custo elevado.

Com o motor a funcionar a 50% da sua carga, a impedância indutiva eleva o factor de potência de entrada de 0,72 para 0,88. Embora a eficiência do retificador diminua sob cargas mais leves, o reator indutivo impede que as correntes harmónicas de 5ª e 7ª ordem se propaguem para o barramento elétrico partilhado da instalação.

Arquitetura de Proteção Abrangente
Filtragem a Jusante (Saída) versus a Montante (Entrada)
Enquanto os reactores de entrada tratam as distorções provenientes da rede, um reactor de saída (CA) mitiga taxas de subida de tensão (dv/dt) acentuadas nos cabos que alimentam o motor. A instalação de ambos os dispositivos protege os díodos retificadores contra os surtos da rede elétrica, ao mesmo tempo que protege os enrolamentos do estator do motor contra a rutura do isolamento resultante das reflexões de impulsos de alta frequência.

As análises quantitativas de campo confirmam que a integração da reatância indutiva adequada coloca os sistemas de energia distorcidos em conformidade com as normas. As instalações eliminam as penalizações das empresas de energia, prolongam a vida útil dos equipamentos e previnem o sobreaquecimento térmico nos transformadores de distribuição sem incorrer nos elevados custos de sistemas de filtragem complexos.