Benefícios das unidades modernas em aplicações de mineração

Este artigo pretende lançar luz sobre o controle motor moderno através de exemplos de métodos de controle passados e atuais. Não é uma discussão aprofundada de engenharia, mas é uma visão geral do estado dessa tecnologia e seu impacto positivo no uso futuro de energia.

Hoje, há um foco maior no custo da energia, tanto em termos de seu valor monetário quanto em como seu uso impacta o meio ambiente. As recentes flutuações nos custos de abastecimento de automóveis e casas de aquecimento têm focado mais a atenção na questão energética. Com a necessidade de reduzir os custos de energia e o foco no meio ambiente, o controle eficiente das máquinas que alimentam a indústria de mineração é crucial.

Ao longo da história, o método escolhido de controle motor foi tão simples quanto ligar ou desligar um motor pelo uso de um controle de contator. Nenhum meio de variar a velocidade ou a exigência de potência do motor foi fornecido ou necessário. Este ainda é um método usado hoje em dia para reduzir a complexidade do controle e o custo inicial e é um método suficiente para algumas aplicações. É o equivalente a um automóvel com apenas duas velocidades: pedal a gás completo ou pedal a gás completo desligado. Assim que o pedal do acelerador é pressionado o motor gira para RPMs completos. Para diminuir a velocidade, o pedal precisa estar a gás cheio e as costas do carro para a velocidade pretendida, o que resultaria em baixa eficiência de combustível.

O uso ineficiente de energia também é encontrado quando os motores elétricos são usados em aplicações nas quais a carga requer uma fonte de energia variada. Exemplos incluem aplicações típicas de ventilador com uma unidade que varia a velocidade do ventilador para corresponder à exigência de fluxo de ar em um sistema HVAC de construção típico, ou uma aplicação de bomba de água que precisa bombear o fluxo para corresponder à demanda dos clientes utilitários a qualquer momento durante o dia.

Assim como mudar de lâmpadas incandescentes para lâmpadas fluorescentes mais eficientes em casas e edifícios comerciais economiza energia e dinheiro, mudar para métodos mais eficientes de controle motor pode ter efeitos dramáticos no uso de energia. Estimativas afirmam que 80% dos motores em uso são controlados por métodos tecnológicos "antigos e ineficientes" Este meio desatualizado de controlar motores elétricos pode agora ser substituído por tecnologia moderna e eficiente na forma de unidades de frequência variável.

O verdadeiro benefício da moderna unidade de frequência variável é a redução dos custos de energia. Uma unidade moderna pode reduzir as necessidades elétricas de uma empresa ou edifício. A correspondência da potência do motor com a exigência da carga pode aumentar a eficiência da máquina. Multiplique este exemplo pelas dezenas de milhares de motores usados em todo o mundo, e pode-se facilmente ver a necessidade e o benefício de esquemas de controle motor mais eficientes.

Para entender as tecnologias atuais, é útil olhar para o passado para ilustrar o progresso feito com os métodos de controle motor. Um dos melhores usos dos motores para o transporte é o carro elétrico de rua. Uma vez usado em todas as grandes cidades, o carrinho representa o quão ineficiente pode ser o uso do controle motor DC.

Usando dois motores DC, um em cada conjunto de rodas, ou caminhão, o carro de rua foi alimentado por um fio aéreo, ou sistema de bonde. O fio conduziu a energia elétrica através do poste do carrinho para o sistema de controle do operador. Este controle era relativamente simples: a velocidade e o torque do motor eram controlados variando a corrente fi eld através de um banco de resistores fixos. Um simples motor de série com a armadura e fio fi eld em série é usado. O controlador operador saltou para fora resistores fixos em série com o motor, que teve o efeito de controlar a velocidade do motor. Com a tensão fixa do carrinho, a única maneira de reduzir a energia para os motores era queimar energia tocando nos bancos resistor. Os resistores desperdiçaram energia na forma de calor. A eficiência desse método de controle pode ser tão baixa quanto 50%. Avanços posteriores colocam os motores em paralelo ou em série uns com os outros, mas ainda causaram ineficiências.

Um bom exemplo de uso dos modernos drives AC ou DC é a locomotiva de mineração. As minas há muito tempo usavam essas máquinas ferroviárias para transportar pessoal ou equipamento e para transportar carvão e outros minerais. Às vezes chamados de mantrips, porta-aviões ou locomotivas, essas máquinas são amplamente utilizadas em toda a indústria de mineração. Muitas vezes controladas pelo mesmo método dos carrinhos antigos, essas máquinas têm mudado lentamente para esquemas de controle motor mais eficientes. Essas máquinas geralmente têm dois motores elétricos, um alimentando cada eixo de acionamento, e são alimentados por um fio aéreo, ou sistema de bonde; Bateria DC; ou ambos. A tensão de alimentação típica geralmente está na faixa de 120 Vdc a 300 Vdc.

E se pudéssemos aumentar a eficiência do controle do motor, usando apenas os requisitos de torque ou velocidade para uma determinada aplicação e não desperdiçar energia valiosa de fornecimento, diminuindo consideravelmente nossa demanda sobre a utilidade ou a oferta de baterias? O uso de combustíveis fósseis diminuiria junto com as emissões resultantes da geração dessa energia elétrica. A mesma tecnologia regenerativa usada nos carros híbridos mais eficientes em combustível tem sido usada há muitos anos na indústria de mineração. Ao descer uma categoria em um veículo híbrido, a força de frenagem pode ser convertida em eletricidade de um gerador conectado às rodas do carro. Esta energia pode então ser armazenada em baterias recarregáveis usadas ao acelerar por meio de um motor elétrico acoplado às rodas.

Empregando um moderno sistema de acionamento DC ou CA, essas máquinas tornaram-se mais eficientes com o uso da moderna tecnologia de semicondutores Bipolar De Portão Isolado. A capacidade de frenagem regenerativa permite que esses discos inversores entreguem energia de volta à bateria durante a frenagem, como os carros híbridos fazem. Outra vantagem importante da frenagem regenerativa é o menor desgaste no sistema de freio de ar. As aplicações que utilizam unidades regenerativas incluem locomotivas de mineração, transportadores de carvão e outras máquinas.

O Severo Drive de Tração CA da Magnetek, o SD500™, é um exemplo de uma moderna unidade de inversor usada para aplicações de equipamentos móveis na indústria de mineração. Ele foi projetado para ser usado em ambientes subterrâneos em máquinas como furos, transportadores de baterias e locomotivas. Outras aplicações de alto desempenho incluem carros híbridos, ônibus e equipamentos móveis de suporte terrestre do aeroporto. Com a capacidade de execução no modo vetor Flux, esta unidade pode fornecer até 240 kW de potência máxima. Pode ser conectado a um motor de ímã permanente ou a um motor CA de indução típico. Essas unidades digitais modernas têm ferramentas de diagnóstico para ajudar a manter problemas do pessoal de manutenção para aumentar o tempo.

Os modernos controles de motor elétrico devem alimentar de forma segura e confiável as máquinas que produzem o fornecimento de energia do país, ao mesmo tempo em que conservam a energia necessária para alimentar a máquina. Hoje, a indústria de mineração de carvão está ativamente conservando combustíveis fósseis preciosos, não apenas nas usinas de seus clientes, mas também durante a operação de mineração. Para aumentar a produção de carvão, reduzindo as taxas de energia, trabalho e acidentes, a indústria mineira está na vanguarda do uso dessa tecnologia inovadora e regenerativa de acionamento.