Normas para Supraharmônicos

Ana Carolina Silva CastroGuilherme Moura SoaresLeandro de Souza LemosThaís Machado Queiroz

Trabalho da disciplina Qualidade de Energia ministrada pelo Prof. MSc. José Antônio Moreira de Rezende

1. Resumo

• Grande interesse sobre distorção de tensão e corrente na faixa de 2 a 150 kHz;

• Muitas pesquisas estão em andamento, mas o conhecimento permanece limitado; • Compara harmônicos com supraharmônicos;

• Propõe uma fixação de limites (baseada na sumarização de várias normas e na extensão de normas para frequências mais baixas);

• Muitas pesquisas precisam ser feitas.

2. Introdução

• Quantidade impressionante de pesquisas sobre harmônicos;

• Normas para frequências mais altas estão incompletas: produtos satisfazem os limites parafrequências mais baixas, porém aumentam a emissão de frequências mais altas;

• Algumas normas internacionais tratam sobre frequências acima de 2 kHz;

• Normas utilizadas neste trabalho: EN 50160, EN 50065, IEC 61000-3-8 e CISPR 15.

3. Harmônicos

• Atividades visam minimizar, principalmente, harmônicos de 3ª, 5ª, 7ª e 9ª ordem;• Razão: onde as maiores distorções são encontradas;• O resultado de três pesquisas é mostrado na Tabela 1.

Tab. 1. Nível de distorção de tensão para três pesquisas diferentes, comparado com os limites fixados no padrão Europeu [1].

3. Harmônicos• O impacto em computadores pessoais devido a normas mais restritas e à evolução da eletrônica de

potência é mostrado na Figura 1.

Fig. 1. Emissão de um grande grupo de computadores, 2002 até 2009 [1].

3. Harmônicos

Fig. 2. Forma de onda de corrente para televisão moderna [1].

• Distorções acima de 100% ou igual a 80% não eram incomuns; • A Figura 2 mostra a forma de onda de corrente para uma televisão moderna (distorção abaixo de 30%). • Observação geral: redução de distorção em baixas frequências acompanha um aumento de distorção em

altas frequências.

4. Supraharmônicos

Fig. 3. Espectro de frequência para uma televisão moderna em 3 faixas de frequência. Note a diferença na escala vertical entre as 3 faixas de frequência [1].

• O espectro de corrente da Figura 2 é mostrado em três faixas de frequência na Figura 3.

4. Supraharmônicos

• Em outros novos equipamentos tem sido feita a observação de surgimento de, além de supraharmônicos, harmônicos ímpares de alta ordem, harmônicos pares e inter-harmônicos.

• Interesse em normatizar os supraharmônicos aparece com o advento do PLC para leitura de medição remota (Power-line communication of remote-meter reading) [2];

• Limite inferior (limite superior da faixa de frequência que a norma engloba) e limite superioronde começa a faixa de radiodifusão).

5. Normas para Harmônicos

Tab. 2. Limites de distorção de tensão de acordo com a IEEE Std. 519 [1].

• Os limites de distorção de tensão de acordo com a IEEE Std. 519 (uma das principais normas do mundo)são mostrados na Tabela 2.

5. Normas para Harmônicos

Tab. 3. Limites de distorção de corrente para harmônicos ímpares de acordo com a IEEE Std. 519 [1].

• O nível de distorção de corrente pode ser obtido para instalações de diferentes tamanhos, como mostrado na tabela 3.• Limite para harmônicos pares: 25%.

5. Normas para Harmônicos

Fig. 4. Limites de distorção de tensão usados para a regulação de qualidade de tensão na Europa [1].

• Três normas europeias são comparadas na Figura 4.

6. Normatização para Supraharmônicos

• Os limites de banda estreita existentes estão resumidos na Figura 5.

Fig. 5. Características de tensão para sinais de banda estreita de acordo com a EN 50160 (linha verde contínua) e limites de emissão para sinais de banda estreita de acordo com a EN 50065 (linha azul contínua) e IEC 61000-3-8 (linha azul pontilhada).

Acima de 95 kHz os limites são os mesmos para esses dois padrões [1].

6. Normatização para Supraharmônicos

• Os limites de banda larga existentes estão resumidos na Figura 6.

Fig. 6. Limites de emissão para sinais de banda larga de acordo com a CISPR15 (linha azul contínua) e EN 50065 (linha azul pontilhada). As características de tensão para sinais de banda estreita de acordo com a

EN 50160 (linha verde contínua) são dadas como referência [1].

6. Normatização para Supraharmônicos

• Nível de compatibilidade e limite de imunidade, 6 dB acima (Figura 7).

Fig. 7. Níveis de compatibilidade propostos (linha preta contínua) e limites de imunidade (linha preta pontilhada) para sinais de banda larga [1].

7. Mais sobre Supraharmônicos

• Diferenças entre harmônicos e supraharmônicos precisam ser consideradas;

• Presença de oscilações recorrentes: o impacto pode ser completamente diferente do que para sinais contínuos;

• Propagação por meio da instalação: a emissão de uma instalação é menor que a soma de dispositivos individuais.

• Domínio de emissão secundária: a emissão de supraharmônicos de um equipamento depende, também, de outros equipamentos na mesma instalação.

8. Conclusões

• A proposta feita neste trabalho serve como um documento de discussão, não como uma proposta completa para a normatização de limites;

• Uma quantidade substancial de novas pesquisas precisam ser feitas.

9. Referências Bibliográficas

[1] M. Bollen, W.F. Usida , M. Olofsson, A. Larsson, S. Rönnberg, “Standards for Supraharmonics (2 to 150 kHz)”, IEEE Electromagnetic Compatibility Magazine, vol. 3, no. 1, pp. 115-119, 2014.

[2] PLC - Power Line Communication (2009). PLC - Power Line Communication – A informação que vem pela tomada. Acedido em 20 de Julho de 2016, em: http://www.osetoreletrico.com.br/web/a-revista/edicoes/141-plc-power-line-communication.html