Principais conclusões
- Um conversor IGBT de média frequência moderno entrega mais eficiência global do que o conversor SCR, e a mantém em toda a faixa de potência.
- Ele mantém um fator de potência acima de 0,95 o tempo todo, de modo que os bancos de capacitores que uma alimentação com SCR precisa para correção deixam de ser necessários.
- A retificação trifásica de onda completa significa que nenhuma harmônica superior é devolvida à rede, protegendo os equipamentos vizinhos.
- A potência IGBT permanece constante independentemente do volume da carga ou do desgaste do revestimento, com uma partida a frio confiável de 100% mesmo em plena carga.
- Um retrofit mantém o corpo do forno, a bobina e a infraestrutura da fábrica e substitui apenas o conversor, um caminho de menor capex para o desempenho moderno em equipamentos instalados.
O conversor é o cérebro
Um forno SCR ainda funciona. Um conversor IGBT moderno o faz funcionar muito melhor. O conversor recebe a energia da rede e a molda na corrente de média frequência que a bobina precisa. Em fornos mais antigos essa tarefa é feita por uma unidade SCR, que controla a potência parcializando a forma de onda. Essa abordagem gera um fator de potência ruim e injeta harmônicas superiores de volta na rede.
Um conversor IGBT de média frequência moderno retifica a onda trifásica completa e então a comuta de forma limpa. O resultado é mais potência útil no metal, uma alimentação mais limpa e uma saída que permanece constante até o último vazamento. O conversor é, na prática, o cérebro do forno, e substituí-lo muda como toda a linha se comporta.
Nota
Um retrofit mantém a unidade de fusão, a bobina e a infraestrutura da fábrica e substitui apenas o conversor. A CIME faz isso em equipamentos instalados, recuperando fator de potência, eficiência e capacidade por uma fração do custo de uma linha nova. Muitos fornos SCR ainda estão em operação; hoje todos os novos conversores CIME são IGBT.
SCR vs IGBT, lado a lado
Mesma unidade de fusão, dois modos de acioná-la. O SCR controla a potência parcializando a forma de onda; um conversor IGBT de média frequência retifica a onda trifásica completa e a comuta de forma limpa. As diferenças práticas aparecem na regulação de potência, no fator de potência, na limpeza da rede e no comportamento de partida a frio. A potência dos conversores CIME varia de 1 a 10 MW.
Para o lado da bobina na mesma questão de eficiência, veja Projeto de bobina UHE vs UHP. Para o próprio conversor IGBT, incluindo o serviço de retrofit de SCR, veja a página Eletrônica de potência IGBT.
A unidade de fusão permanece, a eletrônica muda.
O que um retrofit recupera
A potência constante é a vantagem silenciosa. Um conversor IGBT mantém sua saída independentemente de quanto metal há no cadinho e de quão desgastado está o revestimento, de modo que os tempos de fusão permanecem previsíveis ao longo de toda a campanha em vez de diminuírem à medida que o banho se esvazia ou o refratário afina. Essa estabilidade também compensa em metais de baixa permeabilidade magnética: aço inoxidável, cobre e alumínio fundem mais rápido com menos elementos queimados, porque a potência se acopla de forma confiável em vez de enfraquecer conforme a carga muda de estado.
Como o fator de potência permanece acima de 0,95, os bancos de capacitores que uma linha SCR precisa para correção simplesmente desaparecem.
As harmônicas superiores são geradas principalmente quando o retificador precisa parcializar para regular a tensão. O conversor SCR precisa regular a tensão por meio da ponte retificadora, e as harmônicas geradas pelo seu funcionamento perturbam a rede elétrica de alimentação e podem danificar outros equipamentos elétricos conectados a ela. O conversor IGBT de média frequência, por sua vez, não precisa de parcialização, mas sim de uma retificação trifásica de onda completa. A tensão CC gerada estará, portanto, sempre no seu valor máximo. Assim, o conversor IGBT não gera harmônicas superiores, reduzindo a poluição do sistema elétrico.
A CIME substitui a unidade SCR existente por um conversor IGBT moderno no forno instalado, recuperando fator de potência, eficiência e capacidade: um caminho de menor investimento para uma instalação de alta eficiência e à prova de futuro.
Ponto-chave
Um retrofit não é uma reconstrução. Mantenha o corpo, a bobina e o layout da fábrica, mude apenas o cérebro, e você recupera fator de potência, eficiência e capacidade em equipamentos que você já possui.
Perguntas frequentes
Posso manter o corpo e a bobina do meu forno atual em um retrofit?
Sim. Um retrofit mantém o corpo do forno, a bobina e a infraestrutura da fábrica e substitui apenas o conversor. A CIME troca a unidade SCR existente por um conversor IGBT moderno no forno instalado, recuperando fator de potência, eficiência e capacidade por uma fração do custo de uma linha nova.
O que um conversor IGBT recupera em relação ao SCR?
Um conversor IGBT de média frequência opera com uma eficiência global mais alta do que um SCR, mantendo ao mesmo tempo um fator de potência acima de 0,95, de modo que os bancos de capacitores para correção deixam de ser necessários.
Por que a potência IGBT permanece constante quando a carga ou o revestimento mudam?
Um conversor IGBT mantém sua saída independentemente de quanto metal há no cadinho e de quão desgastado está o revestimento. Os tempos de fusão permanecem previsíveis ao longo de toda a campanha em vez de diminuírem à medida que o banho se esvazia ou o refratário afina, e a partida a frio atinge 100% mesmo em plena carga.
Referências e fontes
- Foundry Trade Journal, artigo técnico sobre fontes de potência para fornos de indução, 2006.
- Cast Metal Times, conversores IGBT de média frequência na prática coreless, 2004.
- CIME S.r.l., documentação interna de retrofit de conversores, Torino.