a ameaça de harmônicos e suas solucoes
TRANSCRIPT
La amenaza de los armónicos y sus soluciones - Página 1
Angel Alberto Pérez Miguel
A Ameaça de Harmônicos e suasSoluções.
Silvio Ferraz - Gerente Técnico - MGE UPS Systems – Angel Pérez
the
La amenaza de los armónicos y sus soluciones - Página 2
Angel Alberto Pérez MiguelT H E U N I N T E R R U P T I B L E P O W E R P R O V I D E R
www.mgeups.com.br
A AMEAÇA DE HARMÔNICOS E SUAS
SOLUÇÕES
Silvio Ferraz da Silva
La amenaza de los armónicos y sus soluciones - Página 3
Angel Alberto Pérez Miguel
Quem sãoos
Harmônicos?
Quem sãoos
Harmônicos?
La amenaza de los armónicos y sus soluciones - Página 4
Angel Alberto Pérez Miguel
! Carga linear :– Uma carga se diz “linear” quando a corrente
que ela absorve tem a mesma forma que atensão que a alimenta. Esta corrente nãotem componentes harmônicos.
• Exemplo : resistências de aquecedores,cargas indutivas em regime estabelecido(motores, transformadores ...) .
! Carga não linear ou deformada :– Uma carga se diz "não linear" quando a
corrente que ela absorve não é da mesmaforma que a tensão que a alimenta. Estacorrente é rica em componentes harmônicosonde seu espectro será a função danatureza da carga.
• Exemplo : alimentações R C D, motoresde arranque, entreferro do transformador..
As cargas lineares e não lineares.As cargas lineares e não lineares.
U
I
U
I
ϕ
Quem são os harmônicos?Quem são os harmônicos?
La amenaza de los armónicos y sus soluciones - Página 5
Angel Alberto Pérez Miguel
Carga linearCarga linear
Ângulo
Ângulo
Onda de Tensão
Onda de Corrente
Tensão
Corrente
Carga Linear
La amenaza de los armónicos y sus soluciones - Página 6
Angel Alberto Pérez Miguel
TensãoSenoidal
CorrenteSenoidal
Carga composta somentepor elementos “lineares”.
Uma carga se diz linear quando uma tensão de entrada senoidal, a corrente consumida por esta carga também é senoidal.
Carga linearCarga linear
La amenaza de los armónicos y sus soluciones - Página 7
Angel Alberto Pérez Miguel
Motor de indução:Seu circuito elétrico equivalente é uma combinação sériede uma resistência e uma bobina.
L
IR IL
R LIT
Exemplos de cargas linearesExemplos de cargas lineares
La amenaza de los armónicos y sus soluciones - Página 8
Angel Alberto Pérez Miguel
Carga não linearCarga não linear
Ângulo
Ângulo
Corrente
Tensão
Onda de Tensão
Onda de Corrente
Carga não Linear
La amenaza de los armónicos y sus soluciones - Página 9
Angel Alberto Pérez Miguel
Uma carga se diz não linear quando uma tensão de entrada senoidal, a corrente consumida pela dita carga não é senoidal.
TensãoSenoidal
CorrenteNão Senoidal
Carga com elementos “lineares” e “não lineares”
Señal tomada con un Fluke 43
Carga não linearCarga não linear
La amenaza de los armónicos y sus soluciones - Página 10
Angel Alberto Pérez Miguel
Cargas não lineares
Exemplos de cargas não linearesExemplos de cargas não lineares
La amenaza de los armónicos y sus soluciones - Página 11
Angel Alberto Pérez Miguel
Quem são os harmônicos?Quem são os harmônicos?
! Todo sinal periódico de frequência " F " ou de qualquerforma pode ser representada abaixo pela forma de umasoma composta :
– Do término senoidal a frequência " F " : O FUNDAMENTAL (H1) .
– Do término senoidal onde as frequências são múltiplas inteiros da fundamental H1 : OS HARMONICOS (Hn).
– De um eventual componente continuo.
! Exemplo :I h ht t t( ) ( ) ( )= +1 3
-1.5
-1
-0.5
0
0.5
1
1.5
I (t)
=
-1.5
-1
-0.5
0
0.5
1
1.5
h1 (t)
+
-1.5
-1
-0.5
0
0.5
1
1.5
h3 (t)
La amenaza de los armónicos y sus soluciones - Página 12
Angel Alberto Pérez Miguel
-1.100
0.000
1.100
0 90 180 270 360
Fundamental
3er harmônico
5º harmônico
Decomposição harmônicaDecomposição harmônica
La amenaza de los armónicos y sus soluciones - Página 13
Angel Alberto Pérez Miguel
Classe e sequênciaClasse e sequência
" Ordem é o número inteiro que determina quantas vezes maior é a frequência desse harmônico comrespeito ao componente fundamental.
Ej: Harmônico de ordem 3, o terceiro harmônico é o harmônicocuja frequência é de 3*60 = 180Hz
Ordem 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Frequência (Hz)60 120 180 240 300 360 420 480 540Sequência + - 0 + - 0 + - 0
La amenaza de los armónicos y sus soluciones - Página 14
Angel Alberto Pérez Miguel
Corrente Distorcida Fundamental + Harmônicos
Tensão Senoidal Só o componente fundamental
Forma de ondaForma de onda
La amenaza de los armónicos y sus soluciones - Página 15
Angel Alberto Pérez Miguel
#Fábrica de papelSe avaria o transformador central com a incorporação de novosmotores
#Fábrica de AutomóveisNão é possível instalar bancos de capacitores para reduzir a potência reativa: os capacitores queimam-se e desligam os interruptores de proteção.
#Companhia de produção de vídeoOs interruptores se desligam sem razão aparente, pois a correntemedida não é excessiva
ConstataçõesConstatações
La amenaza de los armónicos y sus soluciones - Página 16
Angel Alberto Pérez Miguel
TRANSFORMADORPRINCIPAL
FLUORESCENTESE REATORES
ELETRÔNICOS
INFORMÁTICAREGULADORES
DEVELOCIDADE
BANCOS DE CAPACITORES
PROTEÇÃO
Harmônicos em uma instalação genéricaHarmônicos em uma instalação genérica
La amenaza de los armónicos y sus soluciones - Página 17
Angel Alberto Pérez Miguel
Computadores Reguladoresde velocidade
Reatoreseletrônicos
Formas de correntes e instalações atuaisFormas de correntes e instalações atuais
La amenaza de los armónicos y sus soluciones - Página 18
Angel Alberto Pérez Miguel
Efeitos dos harmônicosEfeitos dos harmônicos
Corrente no Neutro > Corrente de FaseSobreaquecimento dos condutores de Neutro
La amenaza de los armónicos y sus soluciones - Página 19
Angel Alberto Pérez Miguel
! I H3 gerado por todas as cargas não lineares! monofásicas (elétrico, micro e mini informática, ...).! O condutor de neutro transmite 3x i H3 e as
correntes de desequilibrio da instalação.! Segundo a IEEE 1100-1992 a sessão de condutor de neutro deve
ser adaptado (1,73 vezes a sessão das fases para as alimentações do tipo R C D).
! O regime de neutro deverá ser escolhido : TNS, TNC
Neutro
-150-100-50
050
100
150
I1I2I3
In = 0
i1 (H3)i2 (H3)i3 (H3)
in = 3.i H3
Harmônico 3ºHarmônico 3º
Fases
-100
-50
0
50
100Fases
La amenaza de los armónicos y sus soluciones - Página 20
Angel Alberto Pérez Miguel
Sobreaquecimento em condutores por correntesde alta frequência.
Efeitos dos harmônicosEfeitos dos harmônicos
La amenaza de los armónicos y sus soluciones - Página 21
Angel Alberto Pérez Miguel
Efeitos dos harmônicosEfeitos dos harmônicos
DisparosDisparos inesperadosinesperados nosnos interruptoresinterruptores e e diferenciaisdiferenciais
La amenaza de los armónicos y sus soluciones - Página 22
Angel Alberto Pérez Miguel
I
I
I
I
I
t
I
t
I
I
It
I
It
I
I
RST
I
t
A eletrônicaA eletrônica
La amenaza de los armónicos y sus soluciones - Página 23
Angel Alberto Pérez Miguel
Fechado
Bimetal que realiza a proteção térmica contra sobrecargas.
Temperatura consequente da corrente eficaz+Temperatura devido a corrente harmônica=Disparo a I de utilização < I nominal
Aberto por disparo térmico
Disjuntor TermomagnéticoDisjuntor Termomagnético
La amenaza de los armónicos y sus soluciones - Página 24
Angel Alberto Pérez Miguel
IpIp
Is
Is
IpIp
Funcionamento de diferenciaisFuncionamento de diferenciais
La amenaza de los armónicos y sus soluciones - Página 25
Angel Alberto Pérez Miguel
ZONA DE DISPARO
ZONA DE NÃO DISPARO
ZONA DE INCERTEZA
00,015 0,03 0,5 1 2 3 5 10
In ( mA)
0,01
0,02
0,04
0,06
0,1
0,2
0,4T seg.
Curva de resposta de um diferencial de 30 mACurva de resposta de um diferencial de 30 mA
La amenaza de los armónicos y sus soluciones - Página 26
Angel Alberto Pérez Miguel
!TIPO AC Funcionamento correto com correntes perfeitamentesenoidais.
!TIPO A Idem. com correntes pulsantes com componente
continuo até 6 mA.!TIPO B Idem. com qualquer componente continuo.
Tipos de diferenciaisTipos de diferenciais
La amenaza de los armónicos y sus soluciones - Página 27
Angel Alberto Pérez Miguel
IpIp
Is
Is
IpIp
+ Is’
+ Is’
Efeito das altas frequênciasEfeito das altas frequências
La amenaza de los armónicos y sus soluciones - Página 28
Angel Alberto Pérez Miguel
Efeitos dos harmônicosEfeitos dos harmônicos
Os condensadores formam circuitos ressonantes com a indutância dainstalação, amplificando as correntes harmônicas
La amenaza de los armónicos y sus soluciones - Página 29
Angel Alberto Pérez Miguel
f (Hz)0
z(Ω(Ω(Ω(Ω))))
Xc -jC w= ⋅
f (Hz)
z(Ω(Ω(Ω(Ω))))
Xred UScc= 2
X w L= ⋅
Efeito sobre os condensadoresEfeito sobre os condensadores
La amenaza de los armónicos y sus soluciones - Página 30
Angel Alberto Pérez Miguel
Efeitos dos harmônicosEfeitos dos harmônicos
U=5 V
450 Hz
Os painés elétricosvibram com uma
Frequência audível- Tensão neutro-terra > 0
Acoplamento com a línha telefônica
La amenaza de los armónicos y sus soluciones - Página 31
Angel Alberto Pérez Miguel
$ Os capacitores não geram harmônicos$ A presença de capacitores podem amplificar os
harmônicos gerados por outras cargas.
Bancos de capacitores
~=
~=
TransformadorMT/BT
Geradores de harmônicos (Gh)
IHarmônicos
M
Efeito sobre os capacitoresEfeito sobre os capacitores
La amenaza de los armónicos y sus soluciones - Página 32
Angel Alberto Pérez Miguel
Efeito dos capacitoresEfeito dos capacitores
La amenaza de los armónicos y sus soluciones - Página 33
Angel Alberto Pérez Miguel
Sobreaquecimento dos enrolamentos pelas altas frequênciasSobreaquecimento do núcleo pelas correntes parasitas (≈ ≈ ≈ ≈ f2)
Perda de rendimento pelos harmônicos de sequência negativa
Efeitos dos harmônicosEfeitos dos harmônicos
La amenaza de los armónicos y sus soluciones - Página 34
Angel Alberto Pérez Miguel
Efeitos dos harmônicosEfeitos dos harmônicos
Fonte : esquema equivalente.
" As correntes harmônicas circulam pela instalação (impedância não nula) provocam quedas de tensões
" A fonte de alimentação da instalação nãoé ideal; tem uma impedância interna nãonula. Esta impedancia é atravessadapelas correntes harmônicas da instalação
" Estes efeitos combinados geram umadistorção na tensão de alimentação dos receptores na instalação.
Zs
e
Un
V
i
Distorção na tensão de alimentação
La amenaza de los armónicos y sus soluciones - Página 35
Angel Alberto Pérez Miguel
THDI das cargasinformáticas
de 70% a 100%
THDI de NO-BREAK
de 3% a 30%
THDITHDI
Os harmônicos geram a fonteOs harmônicos geram a fonte
THDUUm no-breaké um gerador
de tensão
THDIUm servidor, um variador
de velocidade, a iluminação…são os receptores geradores de
correntes harmônicas
La amenaza de los armónicos y sus soluciones - Página 36
Angel Alberto Pérez Miguel
% Observações superficiais realizadas nas instalações elétricascolocam em evidência os seguintes fenômenos :
& ruidos e vibrações nos quadros e nos elementos eletromagnéticos tais como transformadores, motores, etc...
& aquecimento dos transformadores, alternadores, bancos de capacitores
& aquecimento dos condutores de fase e neutro& disfunções e perturbações nos equipamentos sensíveis& disparos das proteções& ‘flicker’ nas telas e monitores ( vídeo, informática...)& deterioração do fator de potência.! Todo ele se traduz em correntes harmônicas importantes! A qualidade da energía, não é adequada as suas necessidades.
SintomasSintomas
La amenaza de los armónicos y sus soluciones - Página 37
Angel Alberto Pérez Miguel
! As perdas em Joules : Para cada corrente harmônica, o efeito aumenta a resistência R dos enrolamentos. As perdas em Joule
! As perdas no entreferro :Devido a soma das perdas por histerese (prop. de la F) e das perdaspor correntes de Foucault (prop. do quadrado de F). as perdas no entreferro.
! desclassificação :as correntes harmônicas aumentam a corrente eficaz global.a norma NFC 52-114 permite calcular o coeficiente de desclassificação k .
Exemplo : um transformador de 1000 kVA alimenta uma ponte retificador exafásico gerando : H5 = 25%, H7 = 14%, H11 = 9%, H13 = 8% . Determinação do coeficiente de desclasificação : k = 0,91A potencia aparente do transformador estará limitada a 910 kVA !...
As correntes harmônicas tem a ver com os efeitos em :desclassificação !
! A taxa de distorção e tensão;a impedância interna aumenta com a frequência. A THDU
P cu R I eficaz. . .= 2
Os transformadoresOs transformadores
La amenaza de los armónicos y sus soluciones - Página 38
Angel Alberto Pérez Miguel
Como medir nas
instalações
Como medir nas
instalações
La amenaza de los armónicos y sus soluciones - Página 39
Angel Alberto Pérez Miguel
TIPO
MÉDIO(AVG)
VERDADEIROVALOREFICAZ(TRMS)
OndaQuadrada
10 % elevado
Correto
OndaSenoidal
Correto
Correto
OndaDistorcida
40 % baixo
Correto(dentro da classe
especificada)
Equipamentos de medida para harmônicosEquipamentos de medida para harmônicos
La amenaza de los armónicos y sus soluciones - Página 40
Angel Alberto Pérez Miguel
0 450
220
Valor promedio
175
220 Vac
ac
dc
0 450
220
Valor medio
x 1,11
Sinal senoidalVeff/Vmedio 1/2 periodo = 1.11
CF = 1.414
Instrumentação de valor médioInstrumentação de valor médio
La amenaza de los armónicos y sus soluciones - Página 41
Angel Alberto Pérez Miguel
220 Vac
x 1,11ac
dc
0 450
220
Valor medio
175
Com as formas de ondas não senoidais provocam erros de até 40%!
Instrumentação de valor medioInstrumentação de valor medio
La amenaza de los armónicos y sus soluciones - Página 42
Angel Alberto Pérez Miguel
220 Vac+-
+V
-V
Detector de verdadeiro AC
0 450
220
Valor TRMSVac Vdc
R R
Vrms: Tensão que varia produz a mesma potência dissipada em umaresistência que uma tensão Vdc contínua.
Instrumentação de verdadeiro valor eficazInstrumentação de verdadeiro valor eficaz
La amenaza de los armónicos y sus soluciones - Página 43
Angel Alberto Pérez Miguel
Verdadero Valor Eficaz Valor medio
Factor de forma (Veff/Vmedio)
Factor de cresta (CF) Error
Señal 1 22,0 A 22, 0 A 1,11 1,41 0%Señal 3 21,3 A 19,5 A 1,21 1,46 9%Señal 6 16,8 A 12,4 A 1,5 1,86 26%
Señal 1
-400,00-300,00-200,00-100,00
0,00100,00200,00300,00400,00
Señal 3
-400,00-300,00-200,00-100,00
0,00100,00200,00300,00400,00
Sinal 6
-400,00
-200,00
0,00
200,00
400,0040 A
0 A
- 40 A
Verdadero Valor Eficaz Valor medio
Factor de forma (Veff/Vmedio)
Factor de cresta (CF) Error
Señal 1 22,0 A 22, 0 A 1,11 1,41 0%Señal 3 21,3 A 19,5 A 1,21 1,46 9%Señal 6 16,8 A 12,4 A 1,5 1,86 26%
Verdadero Valor Eficaz Valor medio
Fator de forma (Veff/Vmedio)
Fator de crista (CF) Erro
Sinal 1 22,0 A 22, 0 A 1,11 1,41 0%Sinal 3 21,3 A 19,5 A 1,21 1,46 9%Sinal 6 16,8 A 12,4 A 1,5 1,86 26%
Valor eficaz / Valor medioValor eficaz / Valor medio
La amenaza de los armónicos y sus soluciones - Página 44
Angel Alberto Pérez Miguel
Erro na medida de valor eficazErro na medida de valor eficaz
La amenaza de los armónicos y sus soluciones - Página 45
Angel Alberto Pérez Miguel
Soluçõeseletrotécnicas
Soluçõeseletrotécnicas
La amenaza de los armónicos y sus soluciones - Página 46
Angel Alberto Pérez Miguel
Fontes
Transformadores comdiferentes acoplamentos
2 Confinamento h3 e múltiplos.
p1 = p2
h5, h7
D
d y3
D
y
Y
y
p1 = p24
L
5
Selfsanti - hn.
L
6
1
D
yn
h3 h9
2
3 4y Atenuação das
Classes h5 e h7 (exafásicos).
Filtrossonoros
5 Tratamento hn. dafrequência dos sonoros.
6 Atenuação THD(i).
Sobredimensionamentode fontes, cabos ...
- Não elimina os harmônicos.
1
As soluções eletrotécnicasAs soluções eletrotécnicas
La amenaza de los armónicos y sus soluciones - Página 47
Angel Alberto Pérez Miguel
Cargas monofásicas com alto conteúdo de harmônicos3º, 5º, 7º, 9º, 11º e 13º grande intensidade pelo neutro
Harmônicos 3º e múltiplos de3 não circulam para cima
h3 h9
h3 h9
TransformadoresTransformadores
La amenaza de los armónicos y sus soluciones - Página 48
Angel Alberto Pérez Miguel
h5 h7 h5 h7
h5 h7 h5 h7
Harmônicos 5º e 7º não circulam para cima
Inversão de fase dos harmônicos 5º e 7º ficando o resultado do somatório
TransformadoresTransformadores
La amenaza de los armónicos y sus soluciones - Página 49
Angel Alberto Pérez Miguel
Filtro sintonizado
Fonte Carga
Filtro passivoFiltro passivo
La amenaza de los armónicos y sus soluciones - Página 50
Angel Alberto Pérez Miguel
+
-
THDI 60%
THDI 33%
THDI 6%
Filtro passivo + indutância sérieFiltro passivo + indutância série
La amenaza de los armónicos y sus soluciones - Página 51
Angel Alberto Pérez Miguel
1
1.1
63kVScc=200MVA
Sn=50MVAScc=330MVA
11kV
Gh=40MVA Q a calcular
cosϕϕϕϕ1=0,75cos ϕϕϕϕ2>0,9
P20MW
Antes do filtro
Taxa de distorçãoem tensão = 6,78%cos ϕ ϕ ϕ ϕ = 0,75
Depois do filtroTaxa de distorçãoem tensão = 0,87% cos ϕ ϕ ϕ ϕ = 0,98
40%
30%
20%
10%
Ih/I 1%
1 3 5 7 11 13 17 19
Filtros
F5 F7 F11
Efeito sobre os capacitoresEfeito sobre os capacitores
La amenaza de los armónicos y sus soluciones - Página 52
Angel Alberto Pérez Miguel
colocação de retificador
Classe571113
I %339,56,53,3
Fr = 5,1
AmplificaçãoSem bateria THDV : 3 %Com batería THDV : 6 %Com C A THDV : 0,6 %
20 kV, 250 MVA
Sn= 630 kVAUcc = 6 %
0,4 kV
Gh= 270 kW
Cosϕϕϕϕ1 = 0,9cos ϕϕϕϕ2 = 0,98
380 kvar
P
300 kW
Compensadorativo
Ic
Efeito sobre os capacitoresEfeito sobre os capacitores
La amenaza de los armónicos y sus soluciones - Página 53
Angel Alberto Pérez Miguel
'Filtro de correntes homopolares cargas monofásicas e/oudesequilibradas
'Gama de 12 - 280 kVA para as aplicações terciarias
O filtro bloqueia todas as correntes homopolares, Que são do tipo H3 devido a um desequilíbrio
CleanWaveCleanWave
La amenaza de los armónicos y sus soluciones - Página 54
Angel Alberto Pérez Miguel
" Reequilíbrio parcial das correntes acima do filtro'se I carga = I, 0, 0, acima 2/4 I, 1/4 I, 1/4 I'se I carga = I, I, 0 , acima 1/4 I, 1/4 I, 2/4 I
Corrente carga
I1 = II2 = 0I3 = 0
Corrente acima filtro
I1 = 2/4 II2 = 1/4 II3 = 1/4 I
Neutro : In = 0
Lo
Zo
CleanWaveCleanWave
La amenaza de los armónicos y sus soluciones - Página 55
Angel Alberto Pérez Miguel
Compensaçãoativa
Compensaçãoativa
La amenaza de los armónicos y sus soluciones - Página 56
Angel Alberto Pérez Miguel
! O compensador ativo gera correntes que se opõe aos harmônicos criados pelas cargas não lineares.
! Está dimensionado para as correntes harmônicas (Potência deformada). ! A corrente consumida pela carga será :
I carga = I fonte + I compensador
Fontede potência
Carganão linear
CompensadorAtivo
De Harmônicos
Is Ich.
Ic.
O compensador ativo dos harmônicosO compensador ativo dos harmônicos
La amenaza de los armónicos y sus soluciones - Página 57
Angel Alberto Pérez Miguel
=
+
-2
-1,5
-1
-0,5
0
0,5
1
1,5
2
If. (fundamental)
IH. (harmônicos)
-2
-1,5
-1
-0,5
0
0,5
1
2
1,5
Compensadorativo
Ic
Fonte Carganão linear
Is Ich
I. compensador
-2
-1,5
-1
-0,5
0
0,5
1
2
1,5
I. fonte
-2
-1,5
-1
-0,5
0
0,5
1
1,5
2
-2
-1,5
-1
-0,5
0
0,5
1
1,5
2
I. carga
Princípio de funcionamentoPrincípio de funcionamento
La amenaza de los armónicos y sus soluciones - Página 58
Angel Alberto Pérez Miguel
" Argumentação da potência aparentee sobredimensionamiento das fontes
> Com cargas lineares, sem harmônicos :
• Cos phi = Fp =P/S
> Com cargas não lineares :
• Cos ϕ = P1/S1 componentes do sinal fundamental• Fator de potência = P/S
> S = Potência aparenteou consumida
P (W)
Q (var)φS (VA)
S (VA)
D armónica
P2 + Q2S =
P2 + Q2 + D2S =
Os efeitos das correntes harmônicasOs efeitos das correntes harmônicas
La amenaza de los armónicos y sus soluciones - Página 59
Angel Alberto Pérez Miguel
Corriente compensadaCorriente sin compensar
Corriente del compensador
Ensaio RealEnsaio Real
La amenaza de los armónicos y sus soluciones - Página 60
Angel Alberto Pérez Miguel
Corriente compensada
Corriente sin compensar
Armónicos compensados
Armónicos sin compensar
Corriente del compensador
Ensaio RealEnsaio Real
La amenaza de los armónicos y sus soluciones - Página 61
Angel Alberto Pérez Miguel
20 A - 30 A - 45 A - 60 A - 90 A - 120 A
A gama completaA gama completa
La amenaza de los armónicos y sus soluciones - Página 62
Angel Alberto Pérez Miguel
Ventilação :entrada de ar.
Ventilação :saida de ar.
versão seguro na parede versão integrado no armário
.
Instalação localizaçãoInstalação localização
La amenaza de los armónicos y sus soluciones - Página 63
Angel Alberto Pérez Miguel
1
Interface utilizador
2
Sinalização
Exploração :útil simples
e completos !
*compensador emfuncionamento*limitação de corrente
*compensador parado
(Informações disponíveisem contatos secos)
1
2
Exploração comunicaçãoExploração comunicação
La amenaza de los armónicos y sus soluciones - Página 64
Angel Alberto Pérez Miguel
! Parâmetros de entrada .% tensão : 3800 V , - 20 % + 15 %% fases : trifásico com ou sem neutro. Funcionamento com cargas
monofásicas desequilibradas e trifásicas % frequência : 50 Hz o 60 Hz , +/- 5 % com auto-configuração
! Compensação harmônicos .% classe harmônicos compensados : H 2 a H 25% tipo de compensação : harmônicos - cos ϕϕϕϕ - misto (Hn + cos ϕϕϕϕ)% modo de compensação (Hn) : global ou seletivo (escolha das classes)% taxa de atenuação : >10% a plena carga ( THDI)
% melhora do cos ϕϕϕϕ : possível até 1
! Regime dinâmico .% tempos de resposta : < a 20 ms com método global de tratamento
de corrente.
Prestação geralPrestação geral
La amenaza de los armónicos y sus soluciones - Página 65
Angel Alberto Pérez Miguel
I fase = 37 ATHDI = 88 %S = 8,2 kVAFator potência = 0.63Cos ϕϕϕϕ = 0.84
-2
-1,5
-1
-0,5
0
0,5
1
1,5
2
corrente na rede com SineWavetratamento misto (Hn + reativa)
I fase = 25A (-32%)THDI (tr = 9) = 9,5%S = 5,5 kVAFator de potência = 0.99Cos ϕϕϕϕ = 1
-2
-1,5
-1
-0,5
0
0,5
1
1,5
2
corrente na rede sem SineWave’
0
Ponte Graëtz 6 pulsosPonte Graëtz 6 pulsos
La amenaza de los armónicos y sus soluciones - Página 66
Angel Alberto Pérez Miguel
I fase = 48 ATHDI = 81 %I neutro = 42 AS = 10,6 kVAFator potência = 0.77Cos ϕϕϕϕ = 0.99
-2
-1,5
-1
-0,5
0
0,5
1
1,5
2
corrente na rede sem SineWave
-2
-1,5
-1
-0,5
0
0,5
1
2
1,5
corrente na rede com SineWave
I fase = 38A (-21%)THDI (tr = 24) = 3,4%I neutro = 2,6 AS = 8,4 kVAFator de potência = 1Cos ϕϕϕϕ = 1
Cargas R C DCargas R C D
La amenaza de los armónicos y sus soluciones - Página 67
Angel Alberto Pérez Miguel
THDI = 92.6%F.P = 0.73
2.9 %1.0
Correntes Harmônicas com SineWave
0
2040
60
80100
120
H1 H3 H5 H7 H9H11 H13 H15 H17 H19 H21
redução de 27 % de corrente eficaz na rede
Correntes Harmônicas sem SineWave
020
4060
80100
120
H1 H3 H5 H7 H9H11 H13 H15 H17 H19 H21
Carga informática R C DCarga informática R C D
La amenaza de los armónicos y sus soluciones - Página 68
Angel Alberto Pérez Miguel
020
4060
80100
120
H1 H3 H5 H7 H9H11 H13 H15 H17 H19 H21
Correntes de entrada Variador sem SineWave
THDI = 124.3 %
I eficaz = 35.1 A
Fator de potência = 0.71
13.4 %
24.7 A
0.91
Correntes de entrada Variador com SineWave
0
2040
60
80100
120
H1 H3 H5 H7 H9H11 H13 H15 H17 H19 H21
Variador de velocidadeVariador de velocidade
La amenaza de los armónicos y sus soluciones - Página 69
Angel Alberto Pérez Miguel
La amenaza de los armónicos y sus soluciones - Página 70
Angel Alberto Pérez Miguel
La amenaza de los armónicos y sus soluciones - Página 71
Angel Alberto Pérez Miguel
R1
Cf
Lf L1CT2
K1
C2
C3
ELECTRONICADE MANDO
Ih
Im
Udc
Sinal de mando
CONVERTIDORfonte
carga
extraçãodos
harmônicos
Regulaçãoe
controles
Geraçãodo sinal
de mando
CT1
X
X
DJ
Funcionamento internoFuncionamento interno
La amenaza de los armónicos y sus soluciones - Página 72
Angel Alberto Pérez Miguel
Indutânciadelínea
Filtro
Pre-CargaContator
Indutância
ACLínea
S4
S5
S6
S1
S2
S3DC Bus Condensadores
IGBT Módulo
Esquema de potênciaEsquema de potência
La amenaza de los armónicos y sus soluciones - Página 73
Angel Alberto Pérez Miguel
-1,5
-1
-0,5
0
0,5
1
1,5
Ieff = 18.1A, THDI = 7.5%, Fc = 1.46
-2,5-2
-1,5-1
-0,50
0,51
1,52
2,5
Ieff = 24.8A, THDI = 104.8%, Fc = 2.92
I.neutro = 31.6A
I cargas
I red
I.neutro= 5.8A
Ordenador de despachos
Posto de trabalho
impressora
Ord.portatil
TGBT
Quadroinformática
Modo de funcionamentoModo de funcionamento
La amenaza de los armónicos y sus soluciones - Página 74
Angel Alberto Pérez Miguel
C.B.T secundário
* Posta em paralelo ao SineWavedo mesmo calibre (4 máximo ).* Somente 1 captador comum.
Cargas não lineares
captadorcomum
evoluçãoextensão
SW 1 SW 2
Modo de funcionamentoModo de funcionamento
La amenaza de los armónicos y sus soluciones - Página 75
Angel Alberto Pérez Miguel
Este modo de funcionamentopermite tratar :
- a despoluição " usuarios"da saida D2 (exemplo. H3)
com o SW2- a despoluição " global "
da saida D1 (ex. H5, H7H9 ...) com o SW1, mais o
complemento eventual de D2.
T.B.T secundário
captador 1captador 2
SW 2 SW 1
D1 D2
Cargasnão lineares
Funcionamento em cascataFuncionamento em cascata
La amenaza de los armónicos y sus soluciones - Página 76
Angel Alberto Pérez Miguel
M M M
Quadroterminal
Saidas S1 Saidas S2 Saidas S3
Quadrosecundário
Quadro generalBaixa tensão
CGBT
Saídas MS1 Saídas MS2 Saídas MSn
BT
! compensaçãolocal
! compensaçãoparcial
! compensaçãoglobal
A escolha do ponto de inserçãoserá função de critériostécnico-econômicos dependentes :- das medidas realizadas - do grau de despoluição desejado- da compensação da reativa
C R
C
B
A
Pontos de inserçãoPontos de inserção
La amenaza de los armónicos y sus soluciones - Página 77
Angel Alberto Pérez Miguel
Capacidade de compensação 20 A 30 A 45 A 60 A 90 A 120 A - em A. eff. / fase
- em A eff . Neutro (x3) 60 A 90 A 135 A 180 A 270 A 360 A
Calibre das proteções
Perda a evacuar 900 W 1300 W 1800 W 2400 W 3600 W 4800 W
Ruido acústico < 55 dBA < 55 dBA < 60 dBA < 60 dBA < 65 dBA < 65 dBA
Temperatura de funcionamento < 25° recomendada , de 0° a 40° permanente
Umidade relativa e 0 a 95 % sin condensaçãoAltitude de funcionamento < 1000 m
Normas (qq. referências)- construção e segurança EN 50091-1 (concepção CEI 146 - proteção IP 305 : CEI 529)- CEM emissão conduzida e radiada EN 55011 clase A
Imunidade as descargas eletro - estáticas CEI 801-2 y CEI 1000-4-2 niv. 4 Imunidade aos campos radiados CEI 801-3 y CEI 1000-4-3 nivel 3Imunidade as ondas de choque CEI 801-4 y CEI 1000-4-4 nivel 4
CaracterísticasCaracterísticasSW 20 SW 30 SW 45 SW 60 SW 90 SW 120
La amenaza de los armónicos y sus soluciones - Página 78
Angel Alberto Pérez Miguel
Casos reais
Casos reais
La amenaza de los armónicos y sus soluciones - Página 79
Angel Alberto Pérez Miguel
Problemas reaisProblemas reais
La amenaza de los armónicos y sus soluciones - Página 80
Angel Alberto Pérez Miguel
Durante as Durante as provasprovas de de umum novo teleférico novo teleférico de de umauma importante importante estaçãoestação de esquí, se de esquí, se observaramobservaram váriosvários problemas.problemas.
O transformador de O transformador de alimentaçãoalimentaçãovibravavibrava e os cabos see os cabos se esquentavamesquentavam..
O teleférico O teleférico paravaparava..
Problemas reaisProblemas reais
La amenaza de los armónicos y sus soluciones - Página 81
Angel Alberto Pérez Miguel
UmUm teleférico é teleférico é basicamentebasicamente umumgrande motor grande motor elétricoelétrico comcom velocidadevelocidadevariávelvariável, mas o problema , mas o problema devedeve--se se aosaos
harmônicosharmônicos injetadosinjetados..
Problemas reaisProblemas reais
La amenaza de los armónicos y sus soluciones - Página 82
Angel Alberto Pérez Miguel
I rms 239,8 A
THD (I) 40,94 %
I harmônico 90,7 A
Problemas reaisProblemas reais ANTES
La amenaza de los armónicos y sus soluciones - Página 83
Angel Alberto Pérez Miguel
Problemas reaisProblemas reais
La amenaza de los armónicos y sus soluciones - Página 84
Angel Alberto Pérez Miguel
I rms 206,7 A
THD (I) 6,84 %
I hrmônico 14,1 A
Problemas reaisProblemas reais DEPOIS
-14%
-83%
-84%
La amenaza de los armónicos y sus soluciones - Página 85
Angel Alberto Pérez Miguel
Forma de onda de um variador de velocidadeForma de onda de um variador de velocidade
Forma de onda compensadaForma de onda compensada
La amenaza de los armónicos y sus soluciones - Página 86
Angel Alberto Pérez Miguel
Espectro harmônico de um variador de velocidadeEspectro harmônico de um variador de velocidade
Espectro harmônico compensadoEspectro harmônico compensado
La amenaza de los armónicos y sus soluciones - Página 87
Angel Alberto Pérez Miguel
- Resultado final:
*Ausência de:
- vibração
- aquecimento
*Cliente (e usuários)
Satisfeitos!
Problemas reaisProblemas reais
La amenaza de los armónicos y sus soluciones - Página 88
Angel Alberto Pérez Miguel
UmaUma instalaçãoinstalação industrial industrial comcomumum transformador de 3.500 transformador de 3.500 kVAkVA, no , no qualqual podemos utilizar podemos utilizar somentesomente 2.200 kVA.2.200 kVA.
NãoNão admite admite maismais cargascargas
Transformador desclassificado
Problemas reaisProblemas reais
La amenaza de los armónicos y sus soluciones - Página 89
Angel Alberto Pérez Miguel
•• dos dos variadoresvariadores de 200 KW cada de 200 KW cada umum
As cargas consideradas deformantes As cargas consideradas deformantes sãosão::
•• doisdois fornosfornos de 100 KW cada de 100 KW cada umum•• outrooutro variadorvariador de 132 KWde 132 KW
Problemas reaisProblemas reais
La amenaza de los armónicos y sus soluciones - Página 90
Angel Alberto Pérez Miguel
Medidas preliminares (Medidas preliminares (emem umum cabo de 3 cabo de 3 emem paralelo):paralelo):
II 459A459A
IIharmônicoharmônico 124,6 A124,6 A
THD(I)THD(I) 32,24%32,24%
Problemas reaisProblemas reais
La amenaza de los armónicos y sus soluciones - Página 91
Angel Alberto Pérez Miguel
Problemas reaisProblemas reais
La amenaza de los armónicos y sus soluciones - Página 92
Angel Alberto Pérez Miguel
Medidas Medidas comcom doisdois filtros filtros ativosativos ligados (no ligados (no mesmomesmocabo):cabo):
II 421A421A
IIharmônicoharmônico 13,8 A13,8 A
THD(I)THD(I) 3,3%3,3%
Solução
Problemas reaisProblemas reais
La amenaza de los armónicos y sus soluciones - Página 93
Angel Alberto Pérez Miguel
"" submetidosubmetido a a umum alto alto nívelnível de de harmônicosharmônicos e sobree sobre--intensidadesintensidades
LembreLembre--se que se que qualquerqualquer quadroquadro pode incluir barras de pode incluir barras de conexãoconexão
Ensaio RealEnsaio Real
La amenaza de los armónicos y sus soluciones - Página 94
Angel Alberto Pérez Miguel
AS REGRAS DE OUROAS REGRAS DE OURO• Evitar a redução da secção de neutros, que em certos casos
deverá duplicar-se
• Considerar a segregação de circuitos quando a maiorparte da carga é eletrônica
• Ter em conta o espectro harmônico dos equipamentosa instalar
• Prever filtros em casos pontuais
La amenaza de los armónicos y sus soluciones - Página 95
Angel Alberto Pérez Miguel
A QUALIDADE DA ONDAA QUALIDADE DA ONDA
MELHORAR TEM UM CUSTOMELHORAR TEM UM CUSTO
NÃO FAZÊRNÃO FAZÊR--LOLOPODE CUSTARPODE CUSTAR MUITOMUITO
CAROCARO
La amenaza de los armónicos y sus soluciones - Página 96
Angel Alberto Pérez Miguel
Falando em termos de qualidade da onda de tensão é baseada na norma Norte Americana (IEEE-519-1992)
“Prática recomendada”
THDU Global < 5%
THDU Individual < 3%
Qualidade da ondaQualidade da onda
La amenaza de los armónicos y sus soluciones - Página 97
Angel Alberto Pérez Miguel
As normas de emissão de harmônicos:
" IEEE 519-2 (USA): taxa de rejeição harmônica < 5%
" CEI 61000-3-2 (EN61000-3-2) aplicável nos equipamentos<16 A
" CEI61000-3-4 (EN61000-3-4)' Aplicável nos equipamentos >16A/fase' Conectados nas redes BT 600 V' Frequências < H40' Níveis requeridos
As normas sobre os produtosAs normas sobre os produtos
Compatível com todas as normas
La amenaza de los armónicos y sus soluciones - Página 98
Angel Alberto Pérez Miguel
O filtro THM (Compensador Ativo) é o único dispositivo emconformidade com as recomendações do guía CEI para todas as
classes Harmônicos
As normas sobre os produtosAs normas sobre os produtos
Compatível com todas as normasHk %H1
Limites da CEI 61000--3-4
Sem filtro Filtro LC Dupla ponte THM integrado
H3 21,6% - - - -H5 10,7% 32% 2,9% 2,8% 2,5%H7 7,2% 2,5% 1,9% 1,5% 1,5%H9 3,8% - - - -H11 3,1% 6,1% 3,8% 9,1% 2%H13 2,0% 2,7% 1,9% 7,1% 0,5%H17 1,2% 2,5% 1,1% 1% 1,1%H19 1,1% 1,6% 0,7% 0,7% 0,9%THDI 25% 33% 6% 12% 4%