EN
A energia eólica é uma das tecnologias de energias renováveis que mais crescem rapidamente; no entanto, apresenta um problema fundamental: sua imprevisibilidade. A tensão de saída de uma turbina eólica varia constantemente em resposta direta às alterações na velocidade do vento, rajadas e turbulência. Isso não é aceitável para sistemas conectados à rede elétrica, nos quais as tensões devem ser mantidas dentro de tolerâncias muito rigorosas, nem para cargas industriais independentes, que poderiam sofrer danos devido a eventos de sobretensão ou subtensão. Os reguladores de tensão trifásicos convertem a energia CA irregular proveniente de uma turbina em energia estável e utilizável realizando as seguintes funções.
Compensação de Variações Rápidas na Velocidade do Vento
A velocidade do vento pode variar vários metros por segundo em questão de segundos; rajadas que fazem o rotor acelerar, aumentando assim a tensão gerada, ou sua diminuição, causando uma queda de tensão. Essa variação rápida de tensão — de ±15 a 30 por cento em relação ao valor nominal — está além da capacidade da maioria dos equipamentos; bombas, motores e circuitos de controle podem desarmar ou falhar, provocando um evento indesejável. Um regulador de tensão trifásico projetado para aplicações eólicas utiliza tecnologia de resposta rápida com SCR (tiristores) ou com mudança de taps acionada por motor servo, monitorando continuamente a tensão de saída e ajustando o tap do regulador ou o ângulo de disparo em 20 a 40 milissegundos — muito mais rápido que a resposta mecânica da turbina. À medida que a velocidade do vento varia intensamente, o regulador mantém a tensão dentro de 3 a 5 por cento do valor de referência, protegendo cargas sensíveis contra desarmes indevidos, sendo adequado para sistemas híbridos eólico-diesel ou pequenas turbinas conectadas à rede elétrica.
Tratamento de Entrada Desbalanceada devido à Assimetria da Turbina
Geradores eólicos trifásicos (particularmente os de ímã permanente) normalmente não produzem tensão perfeitamente equilibrada; o desequilíbrio, possivelmente de 5–15% entre fases, causado por assimetria nas pás, desalinhamento do eixo de guinada (yaw) ou rotor parcialmente sombreado, leva ao superaquecimento de motores trifásicos, redução da eficiência dos retificadores e geração de correntes harmônicas. Um regulador de tensão trifásico oferece controle independente por fase; o sistema regula as três fases individualmente, compensando o desequilíbrio mediante aumento ou redução da tensão em cada linha separadamente. Um desequilíbrio de 5–15% pode ser reduzido para 1–2% na saída do regulador. Para turbinas eólicas que alimentam cargas trifásicas, como bombas d’água, compressores ou carregadores de baterias, é indesejável que esse desequilíbrio atinja a carga, podendo danificar ou degradar os equipamentos. O fator de qualidade de energia é melhorado, um parâmetro cuja exigência vem aumentando nas normas técnicas de conexão à rede.
Proteção contra Eventos de Sobrevelocidade e Sobre-tensão
Durante condições de tempestade, quando as velocidades do vento ultrapassam o valor nominal, a tensão do gerador pode aumentar para um nível muito acima do valor nominal — frequentemente atingindo 130–150% da tensão nominal. Se essa tensão for mantida por tempo prolongado, ela danifica o isolamento elétrico, sobrecarrega os transformadores e destrói cargas eletrônicas sensíveis, como inversores de frequência variável ou inversores. Um regulador de tensão trifásico controla as condições de sobretensão causadas por rotação excessiva limitando a saída. Durante tal evento, a tensão de entrada é monitorada; quando ela excede os limites definidos (normalmente 110–115% do valor nominal), a saída é reduzida para um valor de derivação inferior ou, em casos extremos, desconectada da carga mediante um contator de desvio interno. Algumas unidades emitem um sinal ao controlador da turbina eólica para acionar o freio da turbina ou o controle de passo das pás, garantindo que a falha catastrófica do equipamento seja evitada em condições de tempestade ou, por exemplo, em caso de falha na rede elétrica, quando não for possível injetar sua potência na rede.
Saída Suavizada para Carregamento de Bateria e Entrada do Inversor
Para aplicações off-grid, um banco de baterias é frequentemente carregado pela turbina eólica ou a energia é direcionada a um inversor que alimenta cargas CA; tanto o carregamento da bateria quanto as entradas do inversor exigem níveis estáveis de tensão. Nas tensões elevadas durante o carregamento, correntes excessivas de carga fluem a esses níveis elevados, fazendo com que as baterias emitam gás e reduzindo sua vida útil. As entradas dos inversores são altamente sensíveis à ondulação de tensão, gerando correntes harmônicas que reduzem a eficiência energética. Ao instalar um regulador de tensão trifásico entre a turbina e o carregador de baterias ou o inversor, a saída da turbina é condicionada. Para cargas acionadas por inversor, isso significa ondas senoidais muito mais limpas e menores harmônicos. A ondulação na saída é reduzida em fatores entre 5 e 10. Isso significa que, em baixas velocidades de vento, a bateria é alimentada com a tensão de carga exigida, prolongando assim sua vida útil em 20 a 30% em comparação com uma turbina conectada diretamente. Também está incluída proteção de desconexão em baixa tensão para evitar a sobredescarga da bateria durante períodos de calmaria.
Fornecemos reguladores de tensão trifásicos que compensam alterações rápidas na velocidade do vento, lidam com entradas desequilibradas provenientes da assimetria das turbinas, protegem contra eventos de sobretensão por sobrevelocidade e suavizam a tensão de saída de baterias e entradas de inversores. Contamos com mais de 20 anos de experiência e mais de 50.000 metros quadrados de instalações de fabricação, além de projetos próprios de componentes, direitos de propriedade intelectual e atuação como elaborador de normas nacionais para o setor; fornecemos reguladores de tensão trifásicos para garantir que a energia eólica seja utilizável e confiável.