VFD à prova de explosão de alta tensão.

Introdução

A construção inteligente de minas de carvão exige tecnologias avançadas de acionamento e controle para equipamentos subterrâneos de alta tensão e alta potência, como transportadores de correia principais, máquinas de corte, ventiladores e bombas. Dentre estes, o transportador de correia subterrâneo principal desempenha um papel fundamental no transporte de carvão. Ele opera com cargas pesadas, grande capacidade e ciclos de trabalho contínuos. Os acoplamentos hidráulicos tradicionais, embora ofereçam regulação de velocidade limitada, sofrem de altas perdas por escorregamento, baixa eficiência, forte dependência da qualidade do óleo e altos requisitos de manutenção.

VFDs à prova de explosão de alta tensão(acionamentos de frequência variável) fornecem uma solução superior. Com ampla faixa de velocidade, controle preciso, resposta rápida e recursos de partida suave, eles são agora essenciais para sistemas de acionamento de transportadores de minas de carvão. A substituição de acoplamentos hidráulicos por VFDs à prova de explosão FGI permite velocidade ajustável, alto torque de partida em baixa corrente, distribuição de carga balanceada e funções de proteção robustas—atendendo às demandas de soluções inteligentes para minas de carvão.

Estudo de caso: Aplicação na mina de carvão Yingpanhhao

Visão geral do sistema

A mina de carvão Yingpanhhao em Ordos, Mongólia Interior, tem uma capacidade de produção de 12 milhões de toneladas por ano. Seu sistema de transportador de correia principal da ala norte usa um VFD à prova de explosão de alta tensão FGI (Modelo BPBJV2-1250/10) com as seguintes especificações:

• Tensão de entrada/saída: 10kV

• Potência nominal: 1250kW

• Topologia: Estrutura em cascata com 8 células de potência por fase

O sistema de acionamento do transportador integra motores síncronos de acionamento direto de ímã permanente (Modelo TBVF-900YC, 10kV, 900kW, 60 rpm). A configuração inclui 4 motores na cabeça e 2 na cauda, gerenciados por meio de uma arquitetura de controle mestre-escravo com comunicação por fibra óptica. Isso garante coordenação precisa, operação confiável e capacidade de acionamento de longa distância de até 5.000 metros.

Estrutura e controle do sistema

O sistema é alimentado por meio de um transformador de deslocamento de fase, fornecendo três funções principais:

1. Redução para 690V para fonte de alimentação isolada para células de potência.

2. Deslocamento de fase para retificação multi-pulso, reduzindo a distorção harmônica.

3. Fornecimento isolado para operação de células em cascata.

O projeto da célula de potência em cascata, combinado com a tecnologia de deslocamento de fase da portadora, produz uma saída quase senoidal sem a necessidade de filtros. Isso minimiza a interferência harmônica em motores e na rede, rendendo à FGI o reconhecimento como um “sistema de acionamento livre de harmônicos”.

Comunicação mestre-escravo por fibra óptica garante transferência de dados confiável e de alta velocidade, enquanto o controle vetorial com algoritmos de queda de velocidade equilibra dinamicamente as cargas do motor. Isso resolve o problema comum de desequilíbrio de carga em sistemas de transportadores multi-motores.

Principais benefícios da aplicação

1. Capacidade de partida suave
   Fornece até 2,2× torque nominal em baixa frequência com aceleração ajustável (1–3600s), atendendo aos requisitos de partida suave de carga pesada.

2. Equilíbrio preciso de potência
   Consegue o equilíbrio de torque em todas as unidades de cabeça e cauda, com taxa de desequilíbrio do motor abaixo de 2%, mesmo em cabos com mais de 5 km de comprimento.

3. Comutação e redundância online
   Opera no modo “5 em execução + 1 em espera”. Se um VFD falhar, a unidade de espera é ativada imediatamente, garantindo a operação contínua do transportador.

4. Ajuste automático de velocidade
   Com sensores de fluxo de carvão, a velocidade da correia se adapta às condições de carga: “mais rápido com mais carvão, mais lento com menos.” A eficiência do transporte é significativamente aprimorada.

5. Economia de energia e redução de desgaste
   Motores de acionamento direto de ímã permanente eliminam redutores, aumentando a eficiência e reduzindo o desgaste mecânico. A partida suave reduz o impacto do sistema, enquanto a velocidade variável reduz o tempo de operação em alta velocidade. Isso leva a:

   • Custos de manutenção reduzidos

   • Vida útil prolongada do equipamento

   • Menor consumo de energia

Vantagens das soluções VFD à prova de explosão FGI

• Pegada compacta e fácil manutenção
  O projeto integrado de transformador + VFD economiza espaço e reduz a fiação. O design modular simplifica a manutenção no local.

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• Múltiplas proteções de confiabilidade
  Redundância integrada com bypass automático da célula de potência garante produção ininterrupta.

• Equilíbrio de carga adaptável
  O compartilhamento de carga autoajustável suporta até 10 VFDs coordenados.

• Interfaces de comunicação de mina inteligente
  Suporta acesso por fibra, Ethernet e sem fio. Permite monitoramento remoto, diagnóstico de falhas e manutenção preditiva via PC ou aplicativo móvel.

Conclusão

A indústria de mineração está mudando rapidamente para operações de minas de carvão inteligentes em larga escala. As Diretrizes para a construção de minas de carvão inteligentes destacam a necessidade urgente de VFDs à prova de explosão de alta tensão para alimentar transportadores, máquinas de corte e outros sistemas críticos.

A implantação bem-sucedida do VFD à prova de explosão livre de harmônicos da FGI na mina Yingpanhhao demonstra desempenho inovador:

• THD de entrada < 3%

• Harmônicos de tensão de saída < 2%

• +15% de melhoria na eficiência do acionamento

• +20% de eficiência energética geral do sistema

• 18–25% de economia de energia

• Redução de 500+ toneladas de CO₂ por unidade anualmente

Ao permitir a transmissão de energia de longa distância, o equilíbrio preciso de carga e diagnósticos inteligentes, as soluções FGI apoiam os objetivos de carbono duplo da indústria de carvão, ao mesmo tempo em que impulsionam a segurança e a eficiência operacional.

Chamada para ação

Descubra como as soluções VFD à prova de explosão de alta tensão FGI podem aprimorar seus sistemas de transportadores de minas de carvão com tecnologia de acionamento com economia de energia, funções de partida suave, e automação inteligente.