Filtro Ativo de Harmônicos Ultra AHF MOSFET de Carboneto de Silício (SiC)

O que são harmônicos?

Harmônicos referem-se às frequências adicionais presentes em um sistema elétrico que são múltiplos da frequência fundamental. Em um sistema de energia ideal, a frequência fundamental é tipicamente de 50 ou 60 Hz, dependendo da região. No entanto, devido à presença de cargas não lineares e outras perturbações, harmônicos podem ser introduzidos no sistema.

Harmônicos de cargas não lineares

Cargas não lineares, como dispositivos eletrônicos de potência (por exemplo, retificadores, inversores, acionadores de frequência variável), podem causar distorção na forma de onda da corrente, resultando em correntes harmônicas. Essas correntes harmônicas contêm frequências que são múltiplos inteiros da frequência fundamental. Por exemplo, o segundo harmônico é o dobro da frequência fundamental, o terceiro harmônico é o triplo da frequência fundamental e assim por diante.

Quais são os efeitos dos harmônicos?

Harmônicos são componentes de frequência que são múltiplos inteiros da frequência fundamental em um sistema elétrico. Em sistemas de energia, os harmônicos podem ser causados ​​por cargas não lineares, como dispositivos eletrônicos de potência, inversores de frequência e certos tipos de iluminação. Essas cargas não lineares consomem correntes com formas de onda não sinusoidais, resultando em distorção harmônica nas formas de onda de tensão e corrente do sistema de energia.

Os dispositivos geradores de harmônicos mais comuns estão listados abaixo: Fontes de alimentação chaveadas, máquinas de solda, UPS (Sistemas de Alimentação Ininterrupta), conversores de frequência antigos com tecnologia de conversor de potência por tiristores, acionamentos de motores, conversores com retificadores controlados, controladores CC para acionamentos CC e fornos de indução.

Dispositivos geradores de harmônicos mais comuns em cargas não lineares

Quais são os efeitos dos harmônicos?

Os efeitos dos harmônicos podem ser categorizados em diversas áreas:

● Superaquecimento de equipamentos: Correntes harmônicas que fluem por transformadores, cabos e outros componentes podem causar aquecimento excessivo devido às perdas adicionais associadas às harmônicas. Isso pode levar à redução da vida útil do equipamento, aumento dos custos de manutenção e até mesmo à falha do equipamento.

● Distorção de corrente e tensão: Correntes harmônicas podem causar distorção de tensão, resultando em uma forma de onda da tensão de alimentação distorcida. Isso pode afetar equipamentos eletrônicos sensíveis, causando mau funcionamento e aumento das taxas de erro. Correntes harmônicas também podem fluir pelo condutor neutro, resultando em distorção da corrente no neutro e aquecimento adicional no condutor neutro.

● Ressonância: Os harmônicos podem interagir com a impedância do sistema e criar condições de ressonância, onde a resposta do sistema a certas frequências é amplificada. A ressonância pode levar ao aumento da distorção de tensão e corrente, danos aos equipamentos e instabilidade do sistema.

● Degradação da qualidade da energia: Os harmônicos podem levar à baixa qualidade da energia, incluindo redução do fator de potência, aumento da distorção harmônica total (THD) e distorção da simetria da forma de onda. Esses problemas podem resultar em maiores perdas de energia, redução da eficiência do sistema e aumento dos custos de eletricidade.

● Interferência: Os harmônicos podem causar interferência eletromagnética (EMI) em sistemas de comunicação, afetando o funcionamento de equipamentos sensíveis, como sistemas de telecomunicações, sistemas de áudio/vídeo e redes de dados.

Para mitigar os efeitos dos harmônicos, diversas medidas podem ser tomadas, incluindo o uso de filtros harmônicos, o projeto e a operação de sistemas de energia com baixa distorção harmônica e a adesão às normas e diretrizes relevantes para o controle de harmônicos.

Dimensões

Filtro Ativo de Harmônicos Intone Power-AHF

O filtro ativo de harmônicos Intone Power AHF é uma solução completa e perfeita para problemas de qualidade de energia na rede elétrica, como potência reativa harmônica e desequilíbrio de carga trifásica. Instalado em paralelo com a rede elétrica, o Intone Power AHF detecta ondas harmônicas na rede em tempo real, gera corrente de compensação de fase reversa através do conversor e filtra dinamicamente as ondas harmônicas na rede.

O Filtro Ativo de Harmônicos (AHF) da Intone Power é um produto eletrônico de potência estático que utiliza lógica digital e semicondutores IGBT para sintetizar uma forma de onda de corrente que é injetada na rede elétrica para cancelar as correntes harmônicas causadas por cargas não lineares. O AHF utiliza transformadores de corrente para medir a corrente da carga e determinar o conteúdo de corrente harmônica presente. A operação do AHF não é afetada por diversas formas de carga e estruturas de rede elétrica. Além disso, ele não produz oscilações harmônicas juntamente com o sistema, realizando, assim, o controle harmônico perfeito sob diversas cargas.

Estrutura topológica interna do filtro harmônico ativo

Os AHFs também possuem a capacidade de corrigir o baixo fator de potência de deslocamento (DPF) e de balancear a corrente da rede. A correção do DPF pode ser aplicada tanto a cargas capacitivas (adiantadas) quanto indutivas (atrasadas) que causam baixo DPF. O balanceamento da corrente da rede é obtido medindo-se a corrente de sequência negativa presente e injetando-se a corrente de sequência negativa inversa para equilibrar a corrente na rede a montante. Além disso, o Intone Power-AHF possui a função de controlar o desequilíbrio da corrente de carga trifásica, lidando de forma abrangente com diversas questões de qualidade de energia na rede elétrica.

As principais funções

● Combinação do método FFT e da teoria da potência instantânea

● Multifuncional – Combinação de mitigação de harmônicos, correção do fator de potência (tanto indutiva quanto capacitiva) e compensação de desequilíbrio.

● Ampla faixa de filtragem harmônica: da 2ª à 51ª ordem

● Excelente correção de desequilíbrio: sequências negativas e zero, atenua a corrente neutra.

● Alta eficiência de filtragem harmônica superior a 98,4%

Principais funções do filtro ativo de harmônicos

● Tempo de resposta rápido: menos de 5 ms

● Alta estabilidade – evita ressonância graças à eliminação automática de harmônicos.

● Ampla faixa de tensão e frequência de entrada para adaptação a ambientes elétricos adversos.

● Livre de sobrecarga devido à limitação automática de corrente na saída.

● Interface homem-máquina (IHM) com tela sensível ao toque de 7 ou 10 polegadas para programação e monitoramento de diversos parâmetros elétricos, de qualidade de energia, alarmes e registros.

● Operação em paralelo disponível: até 12 módulos podem ser conectados em paralelo.

● Aplicação flexível: Design modular integrado em gabinetes padrão ou personalizados

● Adaptabilidade ambiental: temperatura de 10 °C a 50 °C (sem redução de potência)

● Instalação e manutenção fáceis – Instalação plug-and-play dos módulos AHF para substituição ou expansão.

● Proteção de hardware: Proteção contra sobretensão do barramento V; Proteção contra sobretensão

● Proteção de software: Proteção contra sobrecorrente instantânea CA; Proteção contra sobrecorrente real CA; Proteção contra sobretensão do barramento V; Proteção contra sobretensão CA; Proteção contra subtensão CA; Proteção contra sobretemperatura;

Módulos para montagem em rack e parede

Os módulos de rack do Filtro Ativo de Harmônicos (AHF) da Intone Power são unidades projetadas para instalação em racks ou gabinetes. Esses módulos geralmente contêm os componentes necessários, como eletrônica de potência, circuitos de controle e sistemas de refrigeração, para realizar a compensação de potência reativa. Os módulos para montagem em rack são comumente usados ​​em aplicações industriais, data centers e instalações elétricas de grande porte onde são necessárias múltiplas unidades de AHF.

módulos de rack de filtro harmônico ativo

Os módulos de filtro ativo de harmônicos (AHF) para montagem em parede são projetados para instalação diretamente em uma parede ou superfície de montagem. São unidades compactas que integram os componentes necessários em um único invólucro, tornando-os adequados para aplicações menores ou locais com espaço limitado. Os módulos AHF para montagem em parede são comumente usados ​​em edifícios comerciais, escritórios e pequenas instalações elétricas.

Módulos de filtro harmônico ativo montados na parede

Os módulos Intone Power-AHF suportam: 15A, 25A, 30A, 50A, 75A, 100A, 125A e 150A, de 220V a 690V, tanto para redes de 50Hz quanto de 60Hz.

Tanto os módulos AHF montados em rack quanto os montados na parede têm a mesma função: compensação de potência reativa e estabilização de tensão. A escolha entre os dois depende dos requisitos específicos da instalação, do espaço disponível e de outros fatores, como as necessidades de escalabilidade e expansão.

Benefícios do Filtro Ativo de Harmônicos

Qualidade de energia aprimorada

O benefício mais evidente dos filtros ativos de harmônicos é a melhoria da qualidade da energia. Ao mitigar ativamente os harmônicos e corrigir os fatores de potência, esses filtros garantem que o fornecimento de energia elétrica seja estável e limpo. Isso resulta em uma redução significativa na distorção de tensão, minimizando o risco de mau funcionamento dos equipamentos e melhorando o desempenho geral de dispositivos sensíveis.

Eficiência energética

Os filtros harmônicos ativos podem ajudar a melhorar a eficiência energética de diversas maneiras. Ao reduzir a necessidade de potência reativa da concessionária, eles diminuem as perdas de energia. Além disso, permitem que os equipamentos operem com mais eficiência, mantendo um fator de potência próximo da unidade. Isso se traduz em contas de energia mais baixas e menor impacto ambiental.

Benefícios do filtro harmônico ativo

Benefícios do filtro harmônico ativo

A presença de harmônicos pode ser prejudicial aos equipamentos elétricos. Pode levar ao superaquecimento, à redução da vida útil dos equipamentos e, em alguns casos, a falhas catastróficas. Os filtros ativos de harmônicos desempenham um papel crucial na proteção dos equipamentos contra esses efeitos nocivos, garantindo que os ativos da instalação permaneçam em boas condições de funcionamento.

Conformidade com as normas

Muitos países e regiões possuem regulamentações e normas rigorosas para garantir a qualidade da energia. Os filtros ativos de harmônicos ajudam as instalações a atender a esses requisitos, controlando eficazmente o fator de potência e a distorção harmônica. A conformidade não só evita possíveis penalidades, como também garante um fornecimento de energia confiável e estável.

Redução de custos

Embora haja um custo inicial associado à instalação de filtros harmônicos ativos como os SVGs, a economia a longo prazo pode ser substancial. Contas de energia mais baixas, custos de manutenção reduzidos e maior vida útil dos equipamentos contribuem para um retorno sobre o investimento bastante atrativo.

Aplicações típicas de filtros harmônicos ativos

Os filtros harmônicos ativos encontram aplicações em uma variedade de indústrias e instalações onde a qualidade e a eficiência da energia são críticas. Algumas aplicações típicas incluem:

Instalações de fabricação

Os ambientes de produção frequentemente apresentam uma multiplicidade de cargas não lineares, como inversores de frequência, máquinas de solda e máquinas CNC. Essas cargas são conhecidas por gerar harmônicos que podem causar problemas de qualidade de energia. Filtros ativos de harmônicos são empregados para garantir a estabilidade da qualidade da energia, minimizar o tempo de inatividade dos equipamentos e otimizar o consumo de energia.

Filtro ativo de harmônicos em instalações de fabricação

Centros de dados

Os centros de dados são extremamente sensíveis a distúrbios na qualidade da energia. Qualquer interrupção no fornecimento de energia pode levar à perda de dados e falhas do sistema. Os filtros harmônicos ativos são usados ​​para proteger contra distorções de tensão e garantir a operação contínua da infraestrutura crítica de TI.

Filtro ativo de harmônicos em data center

Edifícios comerciais

Em edifícios comerciais, existem inúmeras cargas, incluindo iluminação, sistemas de climatização (HVAC) e elevadores, que podem causar problemas de qualidade de energia. Os filtros ativos de harmônicos ajudam a manter a qualidade da energia, reduzir os custos de energia e proteger os sistemas do edifício.

Filtro ativo de harmônicos em sistemas de climatização (HVAC)

Sistemas de energia renovável

Com a crescente prevalência de fontes de energia renováveis, como a solar e a eólica, os filtros harmônicos ativos desempenham um papel fundamental para garantir a qualidade da energia gerada e injetada na rede. Eles ajudam a regular a produção dessas fontes de energia intermitentes, tornando-as mais confiáveis ​​e eficientes.

Filtro ativo de harmônicos em estação de carregamento de veículos elétricos

Grandes instalações industriais

Grandes instalações industriais com uma ampla gama de máquinas e processos frequentemente enfrentam desafios relacionados à qualidade da energia. Filtros ativos de harmônicos são usados ​​para gerenciar fatores de potência e mitigar harmônicos, resultando em maior eficiência e proteção dos equipamentos.

Filtro ativo de harmônicos em fornos de arco elétrico