Distorções Harmônica em Sistemas Elétricos
Disciplina: Qualidade de Energia Elétrica
Discente: Danilo Alves de Oliveira.
Docente: Me. Pablo Fernandes
Ilhéus, maio de 2024.
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Distorções Harmônicas em Sistemas Elétricos - Prof. Carlos, Resumos de Eletrônica Analógica
Uma análise detalhada sobre as distorções harmônicas em sistemas elétricos, abordando suas causas, características, danos e técnicas de mitigação. O trabalho introduz o conceito de distorção harmônica, explica os diferentes tipos e os problemas causados, como má operação de equipamentos e efeitos sobre condutores. Por fim, apresenta as principais técnicas de mitigação, como filtros e compensadores, ressaltando a importância de soluções para reduzir os níveis de distorção harmônica.
Tipologia: Resumos
2024
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Distorções Harmônica em Sistemas Elétricos
Disciplina: Qualidade de Energia Elétrica
Discente: Danilo Alves de Oliveira.
Docente: Me. Pablo Fernandes
Ilhéus, maio de 2024.
Resumo
Distorção harmônica é um tipo específico de energia suja, que é
normalmente associada à crescente quantidade de acionamentos
estáticos, fontes chaveadas e outros dispositivos. Este trabalho
apresenta causas, características, danos causados pela distorção
harmônica em sistemas elétricos.
Abstract
Harmonic distortion is a specific type of dirty energy, which is typically
associated with the increasing number of static drives, switching
supplies and other devices. This work presents causes,
characteristics and damage caused by harmonic distortion in
electrical systems.
Metodologia
Foi utilizado pesquisas baseadas em estudos e relatórios técnicos
que desenvolvida em torno do assunto proposto no trabalho.
Diferentes distorções harmónicas As alterações realizadas no sinal da onda da tensão ou corrente são designadas como distorções, geralmente conhecidas por THD ou taxa de distorção harmónica. As distorções na onda da tensão são designadas como taxa de distorção harmónica na tensão (THDV - taxa de distorção harmónica na tensão simples, THDU - taxa de distorção harmónica na tensão composta). O mesmo acontece na onda da corrente em que a distorção é designada por taxa de distorção harmónica na corrente (THDI). Figura 02: Distorções Harmônicas A distorção harmónica é composta por várias ondas sobrepostas à onda da corrente ou tensão da frequência fundamental. Estas ondas sobrepostas são harmónicos com ordem desde 2 até 50. A frequência de uma onda puramente sinusoidal é designada como frequência fundamental e possui harmónicos de ordem 1, os harmónicos de ordem 2 têm o dobro da frequência fundamental, e assim consecutivamente até à ordem 50.
A taxa de distorção harmónica é a diferença entre o valor eficaz da onda completa (até a ordem 50) e o valor eficaz da onda de frequência fundamental (ordem 1 a 50 Hz). Figura 03: Gráfico de taxa de distorção FONTE: https://powercontrol.pt/pt/o-que-sao- harmonicos#:~:text=Os%20harm%C3%B3nicos%20tratam%2Dse%20de,a%20que%20chamamos% 0de%20fundamental. Os problemas causados pelos harmônicos Altos níveis de distorções harmônicas em uma instalação elétrica podem causar problemas para as redes de distribuição das concessionárias, para a própria instalação e para os equipamentos instalados. As consequências podem chegar até a parada total de importantes equipamentos na linha de produção. As componentes harmônicas geradas por cargas não lineares propagam- se pela rede elétrica, resultando em sérios danos aos equipamentos elétricos e/ou eletrônicos. Dentre os principais efeitos causados podemos citar:
harmônicos para equipamentos e sistemas são: • IEEE Std 1036-1992, IEEE Guide for Application of Shunt Power Capacitors • IEC 831-1, Shunt power capacitors of the self-healing type for a.c. systems having a rated voltage up to and including 1000V. • IEEE Std 18, IEEE Standard for Shunt Power Capacitors • NBR 5060, Guia para Instalação e Aplicação de Capacitores de Potência • IEEE Std 519-1992 Recommended Practices and Requeriments for Harmonic Control in Electrical Power Systems • NEMA - National Electrical Manufacturers Association Electrical - Power Systems Quality - Application Guide For AC Adjustable Speed Drive Systems • [IEEE C57.12.00-1987, IEEE Standard General Requeriments for LiquidImmersed Distribution, Power, and Regulating Transformers (ANSI) • NEMA - National Electrical Manufacturers Association - MG1- 1998 Motors and Generators • IEEE STD C57.110-1998 - IEEE Recommended Practice for Establishing Transformer Capability When Supplying Nonlinear Load Currents 5Um número internacionalmente aceito é 5% de distorção harmônica total – para os níveis de tensão. Este número na realidade exprime de uma maneira geral a capacidade que os equipamentos elétricos e eletrônicos têm de suportar os níveis harmônicos sem degradação ou falha prematura. FONTE: http://www.engematec.com.br/site/downloads/harmonicos_fundamentos.pdf Mitigação de Harmônicos Diante de tantos problemas causados por harmônicos, torna-se necessário tomar medidas preventivas ou corretivas, no sentido de reduzir ou eliminar os níveis harmônicos presentes nos barramentos e linhas de um sistema elétrico Dentre as diversas técnicas utilizadas destacam-se:
Filtros passivos: são constituídos basicamente de componentes R, L e C por meio dos quais se obtêm os filtros sintonizados e amortecidos. Estes filtros são instalados geralmente em paralelo com o sistema supridor, proporcionando um caminho de baixa impedância para as correntes harmônicas. Podem ser utilizados para a melhoria do fator de potência, fornecendo o reativo necessário ao sistema. Entretanto, existem alguns problemas relacionados à utilização destes filtros, dentre os quais se destacam o alto custo, a complexidade de sintonia e a possibilidade de ressonância paralela com a impedância do sistema elétrico. Filtros ativos: um circuito ativo gera e injeta correntes harmônicas com defasagem oposta àquelas produzidas pela carga não linear. Assim, há um cancelamento das ordens harmônicas que se deseja eliminar. Embora bastante eficiente, este dispositivo apresenta custos elevados (superiores aos filtros passivos), o que tem limitado sua utilização nos sistemas elétricos. Compensadores eletromagnéticos Moduladores CC Considerações Finais Neste trabalho foi apresentado um método didático para compreensão do que um Harmônico em Sistemas Elétricos e correção de distorções harmônicas em sistemas. O problema das distorções harmônicas e seus impactos na rede elétrica foram descritos de maneira geral relevando a importância do desenvolvimento de soluções para reduzi-las.