Entendendo as Harmônicas
Harmônica
No geral os sintomas da
aparição de harmônica em uma instalação são bem camuflados, eles começam com
pequenos transtornos na programação de CLP’s, queima de equipamentos sensíveis
até o aquecimento inesperado de condutores.
O que de fato ocorre é que
as cargas não lineares inseridas na rede elétrica distorcem a forma de onda da
corrente.
Exemplo de circuito com
harmônica
Fonte:
Dados do autor
A deformação se dá pelo
somatório de corrente adicional em freqüências múltiplas da fundamental de
ordem impar, normalmente as harmônicas de 3ª,5ª,7ª,9ª e 11ª ordem são as mais
significativas para as instalações, devido à amplitude que podem atingir. As
harmônicas de 3ª, 5ª e 9ª influenciam diretamente na corrente de neutro do
sistema elétrico.
Fonte: Dados do autor
Observando a simulação
acima, podemos perceber que a onda resultante não é mais senoidal e apresenta
um corte em ambos os ciclos, positivo e negativo. Comparando a onda amarela que
representa o somatório da distorção harmônica conhecida como THD (Total Harmonic Distortion), com a forma
de onda fundamental (1ª harmônica) é fácil perceber que a onda alcança o valor
de pico mais rápido.
Como bem se sabe o valor
da corrente se dá pela integração das cargas elétricas pelo tempo de ocorrência. Para considerar os efeitos de distorção em sua totalização THDI utilizamos
o mesmo princípio para cada freqüência múltipla da fundamental. No caso do
THDIN encontrado no condutor neutro, a solução é a mesma, porém com o
diferencial de que as ordens harmônicas a serem considerada são as de seqüência
zero na rede de alimentação. Abaixo
as equações são apresentadas.
Corrente elétrica
Total de distorção harmônica de corrente
Corrente de neutro
Para freqüências múltiplas, vale ressaltar
que os equipamentos convencionais não podem detectar essa variação de leitura,
pois a maioria foi projetada para trabalhar na freqüência fundamental. Segue
abaixo a tabela de referência para compreensão.
Fonte:
Dados do autor
As medidas a serem
adotadas para amenizar os efeitos ou para definir os limites aceitáveis é a
utilização de bancos de indutores, também conhecido como filtros de harmônicas
que têm seu funcionamento com base na freqüência de ressonância de um circuito
RLC (resistivo, indutivo e capacitivo), ou seja, de acordo com a freqüência
onde se encontra a distorção harmônica há um circuito que entra em ressonância
conduzindo a terra e assim neutralizando este efeito. Ainda há mais um
agravante que se dá por definição da construção do filtro, que pode ter
característica ativa ou passiva, permitindo que os mesmos atuem caso haja a
presença do efeito podendo variar a freqüência de atuação, ou fixo, que atua de
forma passiva. Devido o alto custo desta aplicação, algumas opções surgiram,
como o redimensionamento dos circuitos elétricos, separação do circuito
problemático e transformadores dedicados para suportar os efeitos harmônicos
devido à característica do fechamento interno formam um bloqueio nas harmônicas
de 3ª ordem.
Abaixo tem-se 2 figuras
para comparação do efeito da harmônica de 3ª ordem.
Circuito sem distorção
Fonte:
Dados do autor
Inter – Harmônica
Tem o mesmo princípio das
harmônicas, porém, com a particularidade de não ocorrer em freqüências
múltiplas da fundamental. Não se tem um estudo aprofundado no Brasil, mas os
principais efeitos são notados em ondas de rádio, imagem em monitores, displays.
Outro aspecto já
comprovado é que um dos maiores geradores dos efeitos são equipamentos que
funcionam com arco voltaico. Veja o exemplo de inter-harmônica na tabela a
seguir.
FONTE:
FACULDADE SENAI DE TECNOLOGIA MECATRÔNICA
PÓS-GRADUAÇÃO EM AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL
MONOGRÁFIA - GESTÃO DE ENERGIA ELÉTRICA NA INDÚSTRIA
SÃO CAETANO DO SUL - 2012
Comentários
Postar um comentário