Download - Cap.1 Harmonicas Apresentacao
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QUALIDADE DA ENERGIA ELTRICA
MDULO IV
Verso 2.0 Direitos Reservados PROCOBRE 2009
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INTRODUO
Nos ltimos anos comum que as instalaes eltricas residenciais e comerciais tenham cargas com controles e dispositivos eletrnicos; este o caso dos eletrodomsticos (com elementos de estado slido), computadores pessoais, lmpadas econmicas, etc.
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A presena destas cargas origina perturbaes nas ondas de tenso e corrente, tanto na sua forma quanto na sua magnitude, o qual ocasiona dano aos equipamentos e mal-estar aos usurios.
Por isso, necessrio ter um fornecimento eltrico que conserve os nveis de qualidade conforme a normalizao existente e informar aos usurios quais cargas so mais sensveis e capazes de gerar perturbaes e a forma de atenu-las para obter um melhor servio.
INTRODUO
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Identificar as fontes que produzem harmnicas.
Reconhecer os efeitos das harmnicas nas instalaes eltricas.
Medir as harmnicas e interpretar os seus resultados.
Reconhecer as tcnicas para atenuar as harmnicas.
OBJETIVOS
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Captulo 1: Harmnicas.
Captulo 2: Medio de harmnicas.
Captulo 3: Flicker.
Captulo 4: Normalizao.
CONTEDO
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HARMNICAS
CAPTULO 1
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Na atualidade comum que as instalaes eltricas residenciais e comerciais tenham cargas com controles e dispositivos eletrnicos.
INTRODUO
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A presena destas cargas nas instalaes eltricas tem originado perturbaes na tenso, tanto na sua forma de onda quanto na sua magnitude, ocasionando, muitas vezes, dano aos equipamentos e mal-estar aos usurios.
INTRODUO
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No fornecimento de energia, a tenso deveria ter uma forma de onda senoidal pura, sem alteraes em amplitude, frequncia ou fase, como se proviesse de uma barra infinita.
QUALIDADE DA ENERGIA
Qualidade da Energia = Qualidade da Tenso
Tenso eltrica
Tempo
Corrente eltrica
Tempo
Tempo
Potncia eltrica
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DEFORMAO
As harmnicas deformam o sinal de corrente e/ou tenso, perturbando a distribuio eltrica e diminuindo a qualidade da energia eltrica.
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HARMNICAS
So ondas de tenso ou corrente cuja frequncia um mltiplo inteiro da frequncia fundamental da rede (60 Hz).
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1. O valor da frequncia fundamental (ou harmnica de ordem 1) 60 Hz.
2. A segunda ordem harmnica tem frequncia de 120 Hz.
3. A terceira harmnica tem frequncia de 180 Hz.
4. A quarta harmnica tem frequncia de 240 Hz.
5. Um sinal deformado o resultante da soma de diferentes harmnicas.
HARMNICAS
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FONTES DE HARMNICAS
Os equipamentos geradores de harmnicas esto presentes em todas as instalaes industriais, comerciais e residenciais. As harmnicas so provocadas pelas cargas no lineares.
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CARGA LINEAR
Uma carga considerada linerar quando a intensidade que circula pela mesma tem a mesma forma senoidal que a tenso que a alimenta. Exemplo: lmpadas incandescentes, aquecedor de gua, transformadores de baixa potncia, etc.
t
U
I
U
I
t
U
I
U
I
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CARGA NO LINEAR
Uma carga considerada no linear quando a intensidade que circula pela mesma no tem a mesma forma senoidal que a tenso que a alimenta.
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CARGAS NO LINEARES
As cargas no lineares tpicas so os equipamentos que contm circuitos com eletrnica de potncia. Estes tipos de cargas so cada vez mais frequentes e a sua porcentagem no consumo total da instalao aumenta constantemente.
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Equipamentos de informtica: PCs, fotocopiadoras, faxes, etc.
Aplicaes domsticas: equipamentos de televiso, fornos microondas, iluminao fluorescente, etc.
Fontes de alimentao ininterrupta (UPS).
CARGAS NO LINEARES
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PERTURBAES
UF
UC
As correntes eltricas harmnicas, por meio das impedncias da instalao, geram harmnicas de tenso, que deformam a tenso de alimentao.
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PERTURBAES
A impedncia de um condutor aumenta em funo da frequncia da corrente que circula pelo mesmo. Para cada ordem de harmnica existe, portanto, uma impedncia Zh do circuito de alimentao.
Carga no
linerar
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FLUXO DE HARMNICAS EM UMA INSTALAO
Para entender melhor o fenmeno das correntes harmnicas pode ser til imaginar que as cargas no lineares injetam correntes harmnicas na direo da fonte.
Fonte
Carga no
linear
Tenso harmnicas
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FLUXO DE HARMNICAS EM UMA INSTALAO
No criam fluxo de
harmnicas
AT/BT
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PERTURBAES OCASIONADAS PELAS HARMNICAS
O fluxo de harmnicas em uma instalao reduz a qualidade da energia e origina numerosos problemas:
Sobrecarga da rede.
Sobrecarga dos condutores neutros devido soma das harmnicas de ordem 3.
Perturbao das redes de comunicao ou das linhas telefnicas.
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IMPACTO ECONMICO DAS PERTURBAES
O envelhecimento prematuro dos equipamentos supe que devam ser substitudos com antecedncia, a menos que tenham sido superdimensionados inicialmente.
As sobrecargas na instalao aumentam o consumo de energia, ultrapassando a contratada. Isto implica que, se no existe um superdimensionamento da instalao, ocorrero perdas complementares.
As perturbaes na corrente produzem disparos intempestivos dos interruptores e a interrupo das atividades.
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CONSEQUNCIAS DAS HARMNICAS
O fenmeno das harmnicas no era considerado at mais ou menos uma dcada atrs, pois os seus efeitos na instalao eram, geralmente, pouco importantes. No entanto, o uso massivo de equipamentos eletrnicos aumentou de forma importante este fenmeno em todas as atividades.
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SOLUES GERAIS
Para limitar a propagao das harmnicas na rede devem ser tomadas as seguintes medidas:
Localizar as cargas perturbadoras o mais perto possvel da fonte.
Reagrupar as cargas perturbadoras.
Separar as fontes.
Utilizar transformadores em conexes particulares.
Escolher um esquema de ligao terra.
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LOCALIZAR AS CARGAS PERTURBADORAS O MAIS PERTO
POSSVEL DA FONTE
A perturbao harmnica global aumenta a medida que a potncia de curto-circuito diminui.
Conseraes econmicas parte, prefervel conectar as cargas perturbadoras o mais perto possvel da fonte.
Cargassensibles
Cargaperturbadora
kWh
Z1
Z2
Con valores de impedanciasZ1 < Z2
Carga
pertubadora
Carga
Sensveis
Com valores de impedncias
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REAGRUPAR AS CARGAS PERTURBADORAS
Separar, na medida do possvel, os equipamentos perturbadores dos outros. Na prtica, deveriam ser alimentadas as cargas perturbadoras e as no perturbadoras com conjuntos de barras diferentes.
Reagrupando as cargas perturbadoras, aumenta a possibilidade de recomposio angular. Isto ocorre devido a que a soma vetorial das correntes harmnicas menor que a sua soma algbrica.
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REAGRUPAR AS CARGAS PERTURBADORAS
Impedncia de linha Cargas
sensveis
Cargas
Pertubadora 2
Antes
Depois
Cargas
sensveis
Cargas
Pertubadora 1
Cargas
Pertubadora 1
Cargas
Pertubadora 2
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SEPARAR AS FONTES
Alimentando com transformadores separados, como mostrado no esquema a seguir, minimizam-se as harmnicas.
O inconveniente desta soluo o aumento no custo da instalao.
Cargas no
lineares
Cargas
lineares
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UTILIZAO DE TRANSFORMADORES EM CONEXES PARTICULARES
Una conexin tringulo-estrella/tringulo elimina los armnicos de orden 5 y 7. Una conexin tringulo-estrella elimina los armnicos de orden 3.
Uma conexo tringulo-estrela/ tringulo elimina as harmnicas de ordem 5 e 7. Uma conexo tringulo-estrela elimina as harmnicas de ordem 3. As harmnicas circulam por cada uma das fases e retornam pelo neutro do transformador no lado estrela.
Una conexin tringulo-estrella/tringulo elimina los armnicos de orden 5 y 7. Una conexin tringulo-estrella elimina los armnicos de orden 3.
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ESCOLHA DE UM ESQUEMA DE ATERRAMENTO
Caso de esquema TNS
O condutor de neutro e o condutor de proteo PE esto completamente separados, assegurando, deste modo, uma tenso no sistema muito mais estvel. Este o sistema recomendado no caso de presena de harmnicas.