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UNIVERSIDADE DE BRASÍLIA

FACULDADE DE TECNOLOGIA

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA

AVALIAÇÃO DAS CARACTERÍSTICAS ELÉTRICAS DE

REATORES ELETRÔNICOS UTILIZADOS EM LÂMPADAS

FLUORESCENTES TUBULARES

PAULO ANDRÉ CARVALHO XAVIER

ORIENTADOR: MARCO AURÉLIO GONÇALVES DE OLIVEIRA

DISSERTAÇÃO DE MESTRADO EM ENGENHARIA ELÉTRICA

PUBLICAÇÃO: PPGENE.DM - 236 A/05

BRASÍLIA/DF: SETEMBRO – 2005

ii

UNIVERSIDADE DE BRASÍLIA

FACULDADE DE TECNOLOGIA

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA

AVALIAÇÃO DAS CARACTERÍSTICAS ELÉTRICAS DE

REATORES ELETRÔNICOS UTILIZADOS EM LÂMPADAS

FLUORESCENTES TUBULARES

PAULO ANDRÉ CARVALHO XAVIER

DISSERTAÇÃO SUBMETIDA AO DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA DA FACULDADE DE TECNOLOGIA DA UNIVERSIDADE DE BRASÍLIA COMO PARTE DOS REQUISITOS NECESSÁRIOS PARA A OBTENÇÃO DO GRAU DE MESTRE. APROVADA POR: ___________________________________________________________ Prof. Marco Aurélio Gonçalves de Oliveira, Doutor (Orientador) ___________________________________________________________ Prof. Fernando Monteiro de Figueiredo, Doutor (Examinador Interno) ___________________________________________________________ Prof. Euler Bueno dos Santos, Doutor (Examinador Externo) BRASÍLIA, 23 DE SETEMBRO DE 2005

iii

FICHA CATALOGRÁFICA

REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA

XAVIER, PAULO ANDRÉ CARVALHO (2005). Avaliação das Características Elétricas de

Reatores Eletrônicos Utilizados em Lâmpadas Fluorescentes Tubulares. Dissertação de

Mestrado em Engenharia Elétrica, Publicação PPGENE.DM-236A/05, Departamento de

Engenharia Elétrica, Universidade de Brasília, Brasília, DF, 162p.

CESSÃO DE DIREITOS

AUTOR: Paulo André Carvalho Xavier.

TÍTULO: Avaliação das Características Elétricas de Reatores Eletrônicos Utilizados em

Lâmpadas Fluorescentes Tubulares.

GRAU: Mestre ANO: 2005

É concedida à Universidade de Brasília permissão para reproduzir cópias desta dissertação de

mestrado e para emprestar ou vender tais cópias somente para propósitos acadêmicos e

científicos. O autor reserva outros direitos de publicação e nenhuma parte desta dissertação de

mestrado pode ser reproduzida sem autorização por escrito do autor.

____________________________

Paulo André Carvalho Xavier SQN 310 – Bloco “M” – Apt.º 507 – Asa Norte. 70756-130 – Brasília – DF – Brasil.

XAVIER, PAULO ANDRÉ CARVALHO

Avaliação das Características Elétricas de Reatores Eletrônicos Utilizados em Lâmpadas

Fluorescentes Tubulares.

xvii, 162p., 210 x 297 mm (ENE/FT/UnB, Mestre, Engenharia Elétrica, 2005).

Dissertação de Mestrado – Universidade de Brasília. Faculdade de Tecnologia.

Departamento de Engenharia Elétrica.

1.Reatores Eletrônicos 2.Lâmpadas Fluorescentes Tubulares

3.Fator de Potência 4.Distorção Harmônica Total

I.ENE/FT/UnB II. Título (série)

iv

Esta dissertação é dedicada a Deus, aos meus pais, aos meus irmãos,

aos meus familiares e amigos e à minha esposa, Maria Betânia.

Paulo André.

v

AGRADECIMENTOS Ao professor Marco Aurélio, pela oportunidade, orientação e confiança depositada ao longo de

todo o Mestrado.

Aos demais professores do Programa de Pós-Graduação do Departamento de Engenharia

Elétrica da UnB, que, pela competência e dedicação, possibilitaram a ampliação dos meus

conhecimentos com a realização desta pós-graduação.

Aos amigos da UnB, com quem compartilhamos bons momentos e que contribuíram para a realização deste trabalho. Aos amigos do Senado Federal, pela compreensão da importância deste momento e pelo apoio e incentivo ao meu crescimento profissional e pessoal. À minha esposa, Maria Betânia, pelo incentivo, carinho, amor, atenção e compreensão em todos os momentos desta jornada. Aos meus irmãos, familiares e demais amigos, por me incentivarem e valorizarem o meu trabalho.

Paulo André

vi

RESUMO

AVALIAÇÃO DAS CARACTERÍSTICAS ELÉTRICAS DE REATORES ELETRÔNICOS UTILIZADOS EM LÂMPADAS FLUORESCENTES TUBULARES

A ampla utilização de lâmpadas fluorescentes, acionadas por reatores eletrônicos, em

ambientes industriais, comerciais e residenciais torna o estudo dos reatores eletrônicos de

grande interesse tanto no que se refere às características de consumo de energia como no

tocante às distorções harmônicas presentes na corrente solicitada à rede elétrica.

Este trabalho apresenta os resultados de uma extensa pesquisa com reatores eletrônicos

utilizados para acionar duas lâmpadas fluorescentes tubulares (modelo T8), de 32W cada. O

conjunto de reatores estudado foi composto a partir de unidades disponíveis para a venda no

comércio local, adquirindo-se três unidades para cada fabricante, de forma aleatória e sem

observar a composição de lotes de fabricação. Na seleção do conjunto, buscou-se igualmente

constituir dois grupos principais. O primeiro com reatores cujo funcionamento é caracterizado

por baixo fator de potência e elevada distorção harmônica total, e um segundo grupo, que foi

constituído por reatores cujo funcionamento é caracterizado por elevado fator de potência e

baixa distorção harmônica total.

Por meio de uma fonte de tensão harmônica, os reatores foram ensaiados em diferentes

cenários, buscando-se reproduzir condições operativas próximas àquelas encontradas na

prática. Foram coletados os valores da corrente, da potência ativa, da potência aparente, do

fator de potência, da corrente de pico e do fator de crista, além do conteúdo harmônico da

corrente, possibilitando a comparação destes parâmetros com os índices declarados pelos

fabricantes. Os ensaios foram realizados tanto isoladamente como em grupos de reatores, a

fim de se avaliar o efeito da superposição das distorções por eles provocadas.

Finalmente, foi realizado um estudo de viabilidade econômica referente aos dois grupos de

reatores em estudo, considerando-se os custos de aquisição e operação ao longo da sua vida

útil. Foram efetuadas projeções de retorno de investimento para consumidores residenciais

baixa renda, residenciais, comerciais e industriais em função da taxa de utilização diária.

vii

ABSTRACT

ASSESSMENT OF THE ELECTRIC CHARACTERISTICS OF ELECTRONIC

BALLASTS OPERATING TUBULAR FLUORESCENT LAMPS

The ample use of tubular fluorescent lamps operated by electronic ballasts in industrial,

commercial and residential environments makes the study of the electronic ballasts of great

interest as for the characteristics of energy consumption and harmonic distortions in the

current drained from the network.

This work presents the results of an extensive research carried out on the electronic ballasts

used to operate two tubular fluorescent lamps (T8 model, 32W each). The set of ballasts

studied was populated from units available in the local commerce. Three units of each

manufacturer have been randomly acquired, without observing the composition of

manufacture’s lots. During the population of ballast sets, two main groups have been created.

The first one contains ballasts whose operating conditions are characterized by low power

factor and high total harmonic distortion. The second group contains ballasts whose operating

conditions are characterized by high power factor and low total harmonic distortion.

For each essay, the rms and peak values and the crest factor of current, together with apparent

and real power and power factor have been acquired. Besides, the harmonic contents of the

current was stored, making it possible to compare all those values with the corresponding ones

as stated by manufacturers. The tests were carried out either individually and with ballasts

grouped by manufactures, in order to assess the effect of superposition of the harmonic

distortions caused by them.

Finally, an economic study was carried out considering the selling price and the operational

costs of each group of ballasts. As function of the time of use, the investment return for

residential, commercial and industrial consumers was determined.

viii

SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO....................................................................................................................... 1

1.1. OBJETIVOS...................................................................................................................2

2. A QUALIDADE DA ENERGIA.......................................................................................... 4

2.1. BREVE HISTÓRICO....................................................................................................4

2.2. DEFINIÇÕES.................................................................................................................5

2.3. CARACTERIZAÇÃO DOS DISTÚRBIOS................................................................ 8

2.3.1. Transitórios..........................................................................................................8

2.3.2. Variações de tensão de curta duração............................................................... 9

2.3.3. Variações de tensão de longa duração.............................................................10

2.3.4. Desequilíbrios e assimetrias de tensão............................................................ 11

2.3.5. Distorções na forma de onda............................................................................ 12

3. SISTEMAS DE ILUMINAÇÃO........................................................................................ 15

3.1. BREVE HISTÓRICO..................................................................................................15

3.2. LÂMPADAS................................................................................................................. 18

3.2.1. Lâmpadas incandescentes................................................................................ 18

3.2.2. Lâmpadas mistas............................................................................................... 20

3.2.3. Lâmpadas de descarga......................................................................................21

3.3. REATORES................................................................................................................. 24

3.3.1. Reatores eletromagnéticos................................................................................ 25

3.3.2. Reatores eletrônicos.......................................................................................... 26

3.3.3. Classificação dos reatores eletrônicos............................................................. 28

3.3.4. Regulamentação dos reatores eletrônicos....................................................... 30

ix

4. METODOLOGIA PARA DETERMINAÇÃO DO NÍVEL DE DISTORÇÃO

HARMÔNICA GERADA PELOS REATORES ELETRÔNICOS............................... 31

4.1. LABORATÓRIO DE QUALIDADE DA ENERGIA...............................................31

4.1.1. Apresentação do laboratório............................................................................ 31

4.1.2. Fonte de alimentação........................................................................................ 32

4.2. AQUISIÇÃO DAS AMOSTRAS DE REATORES ELETRÔNICOS.................... 34

4.2.1. Determinação do objeto de estudo...................................................................34

4.2.2. Determinação da quantidade de amostras a adquirir................................... 35

4.2.3. Levantamento de preços................................................................................... 35

4.2.4. Aquisição das amostras.................................................................................... 37

4.3. LEVANTAMENTO DOS DADOS.............................................................................39

4.3.1. Coleta dos dados com alimentação senoidal pura.......................................... 40

4.3.2. Coleta dos dados com alimentação distorcida................................................ 45

4.4. ANÁLISE DOS DADOS............................................................................................. 47

4.4.1. Características elétricas dos reatores com baixo FP e alta DHT.................. 47

4.4.2. Características harmônicas dos reatores com baixo FP e alta DHT............ 52

4.4.3. Características elétricas dos reatores com alto FP e baixa DHT..................57

4.4.4. Características harmônicas dos reatores com alto FP e baixa DHT............ 62

4.5. ANÁLISE ECONÔMICA........................................................................................... 69

4.5.1. Análise dos parâmetros elétricos..................................................................... 69

4.5.2. Análise de viabilidade econômica.................................................................... 70

4.5.3. Análise de sensibilidade.................................................................................... 78

5. CONCLUSÕES................................................................................................................... 80

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS.................................................................................... 83

APÊNDICES..............................................................................................................................86

APÊNDICE A – CARACTERÍSTICAS ELÉTRICAS DOS REATORES COM BAIXO

FATOR DE POTÊNCIA E ALTA DISTORÇÃO HARMÔNICA TOTAL....................... 87

x

APÊNDICE B – CARACTERÍSTICAS ELÉTRICAS DOS REATORES COM ALTO

FATOR DE POTÊNCIA E BAIXA DISTORÇÃO HARMÔNICA TOTAL..................... 98

APÊNDICE C – CARACTERÍSTICAS MÉDIAS DE DISTORÇÃO HARMÔNICA DA

CORRENTE DOS REATORES COM BAIXO FATOR DE POTÊNCIA E ALTA

DISTORÇÃO HARMÔNICA TOTAL................................................................................ 103

APÊNDICE D – CARACTERÍSTICAS CONJUNTAS DE DISTORÇÃO HARMÔNICA

DA CORRENTE DOS REATORES COM BAIXO FATOR DE POTÊNCIA E ALTA


APÊNDICE E – CARACTERÍSTICAS MÉDIAS DE DISTORÇÃO HARMÔNICA DA

CORRENTE DOS REATORES COM ALTO FATOR DE POTÊNCIA E BAIXA


APÊNDICE F – CARACTERÍSTICAS CONJUNTAS DE DISTORÇÃO HARMÔNICA

DA CORRENTE DOS REATORES COM ALTO FATOR DE POTÊNCIA E BAIXA


xi

LISTA DE TABELAS

Tabela 4.1 – Pesquisa de preços dos reatores eletrônicos com baixo FP e alta DHT............... 36

Tabela 4.2 – Reatores eletrônicos com baixo FP e alta DHT adquiridos..................................37

Tabela 4.3 – Reatores eletrônicos com alto FP e baixa DHT adquiridos..................................38

Tabela 4.4 – Características elétricas médias dos reatores medidos de forma individual........ 42

Tabela 4.5 – Características elétricas médias dos reatores medidos de forma conjunta........... 44

Tabela 4.6 – Tensões distorcidas - diferentes cenários............................................................. 45

Tabela 4.7 – Variação percentual das amplitudes das harmônicas da corrente nos reatores com

baixo FP e alta DHT, em função da tensão de alimentação distorcida aplicada.. 56


alto FP e baixa DHT, em função da tensão de alimentação distorcida aplicada.. 67

Tabela 4.9 – Parâmetros elétricos médios obtidos nos reatores eletrônicos em estudo............ 70

Tabela 4.10 – Tarifas de energia elétrica [CEB, 2005]............................................................. 71

Tabela A.1 – Características elétricas dos reatores 1, com baixo FP e alta DHT..................... 88









Tabela A.10–Características elétricas dos reatores 10, com baixo FP e alta DHT................... 97

Tabela B.1 – Características elétricas dos reatores 1, com alto FP e baixa DHT..................... 99

Tabela B.2 – Características elétricas dos reatores 2, com alto FP e baixa DHT....................100



xii

LISTA DE FIGURAS E GRÁFICOS

Figura 2.1 – (a) Transitório impulsivo, (b) Transitório oscilatório........................................... 09

Figura 2.2 – (a) Interrupções transitórias, (b) Afundamentos de tensão, (c) Saltos de tensão.. 10

Figura 2.3 – (a) Interrupções sustentadas, (b) Subtensões, (c) Sobretensões............................11

Figura 2.4 – (a) Desequilíbrio de tensão, (b) Assimetria de tensão.......................................... 12

Figura 2.5 – (a) Tensão AC com presença de nível CC, (b) Presença de harmônicas.............. 13

Figura 3.1 – Classificação das principais lâmpadas comerciais................................................18

Figura 3.2 – Lâmpada incandescente convencional.................................................................. 19

Figura 3.3 – Lâmpada incandescente halógena.........................................................................20

Figura 3.4 – Lâmpada mista...................................................................................................... 20

Figura 3.5 – Lâmpada fluorescente tubular...............................................................................21

Figura 3.6 – Lâmpadas fluorescentes compactas...................................................................... 22

Figura 3.7 – Lâmpada de mercúrio de alta pressão................................................................... 23

Figura 3.8 – Lâmpadas de sódio de alta pressão....................................................................... 23

Figura 3.9 – Lâmpadas de multivapores metálicos................................................................... 24

Figura 3.10 – Esquema de ligação de reator eletromagnético...................................................25

Figura 3.11 – Formas de onda de um reator eletromagnético................................................... 26

Figura 3.12 – Esquema de ligação de reator eletrônico............................................................ 27

Figura 3.13 – Reatores com baixo FP e alta DHT: (a) Conteúdo harmônico, (b) Formas de

onda..................................................................................................................... 28

Figura 3.14 – Reatores com alto FP e baixa DHT: (a) Conteúdo harmônico, (b) Formas de

onda..................................................................................................................... 29

Figura 4.1 – Laboratório de Qualidade da Energia Elétrica......................................................32

Figura 4.2 – Módulo de controle da fonte de alimentação........................................................ 33

Figura 4.3 – Fonte de alimentação e computador para controle de forma remota.................... 34

Figura 4.4 – Módulo de configuração dos parâmetros da tensão de saída................................ 40

Figura 4.5 – Esquema de ligação individual dos reatores à fonte de alimentação.................... 41

Figura 4.6 – Módulo de coleta das características elétricas dos reatores.................................. 41

Figura 4.7 – Módulo de aquisição de características harmônicas da corrente.......................... 43

Figura 4.8 – Esquema de ligação conjunta dos reatores à fonte de alimentação...................... 44

xiii

Figura 4.9 – (a) Corrente elétrica nos reatores com baixo FP e alta DHT, (b) Diferença

entre os valores de corrente elétrica declarados e medidos em laboratório....... 48

Figura 4.10 – (a) Potência ativa nos reatores com baixo FP e alta DHT, (b) Diferença entre os

valores de potência ativa declarados e medidos em laboratório........................ 49

Figura 4.11 – (a) Potência aparente nos reatores com baixo FP e alta DHT, (b) Diferença entre

os valores de potência aparente declarados e medidos em laboratório.............. 50

Figura 4.12 – (a) Fator de potência nos reatores com baixo FP e alta DHT, (b) Diferença entre

os valores de fator de potência declarados e medidos em laboratório............... 51

Figura 4.13 – Corrente de pico nos reatores com baixo FP e alta DHT....................................51

Figura 4.14 – Fator de crista nos reatores com baixo FP e alta DHT....................................... 52

Figura 4.15 – (a) Conteúdo harmônico médio nos reatores com baixo FP e alta DHT,

(b) Distribuição angular média da corrente solicitada.........................................53

Figura 4.16 – Formas de onda da tensão aplicada e da corrente solicitada nos reatores com

baixo FP e alta DHT............................................................................................ 54

Figura 4.17 – Distorção harmônica total nos reatores com baixo FP e alta DHT................... 54

Figura 4.18 – DHT média da corrente nos reatores com baixo FP e alta DHT, quando

submetidos a tensões de alimentação com níveis de distorção diversos............. 55

Figura 4.19 – (a) Corrente elétrica nos reatores com alto FP e baixa DHT, (b) Diferença entre

os valores de corrente elétrica declarados e medidos em laboratório................ 57

Figura 4.20 – (a) Potência ativa nos reatores com alto FP e baixa DHT, (b) Diferença entre os

valores de potência ativa declarados e medidos em laboratório........................ 58

Figura 4.21 – (a) Potência aparente nos reatores com alto FP e baixa DHT, (b) Diferença entre

os valores de potência aparente declarados e medidos em laboratório.............. 59

Figura 4.22 – (a) Fator de potência nos reatores com alto FP e baixa DHT, (b) Diferença entre

os valores de fator de potência declarados e medidos em laboratório............... 60

Figura 4.23 – Corrente de pico nos reatores com alto FP e baixa DHT....................................61

Figura 4.24 – Fator de crista nos reatores com alto FP e baixa DHT........................................61

Figura 4.25 – (a) Conteúdo harmônico médio nos reatores com alto FP e baixa DHT,

(b) Distribuição angular da corrente solicitada................................................... 62

Figura 4.26 – Formas de onda da tensão aplicada e da corrente solicitada nos reatores com

alto FP e baixa DHT............................................................................................ 63

xiv

Figura 4.27 – (a) Distorção harmônica total nos reatores com alto FP e baixa DHT,

(b) Diferença entre os valores de DHT declarados e medidos em laboratório....64

Figura 4.28 – DHT média da corrente nos reatores com alto FP e baixa DHT, quando

submetidos a tensões de alimentação com níveis de distorção diversos............. 65

Figura 4.29 – (a) Espectro harmônico da corrente, (b) Distribuição angular............................66

Figura 4.30 – Formas de onda da tensão de alimentação aplicada e da corrente solicitada nos

reatores com alto FP e baixa DHT...................................................................... 67

Figura 4.31 – Valores presentes dos reatores para um consumidor residencial baixa renda,

desconsiderando o custo relativo ao excedente de energia reativa (FER)...........73


considerando o custo relativo ao excedente de energia reativa (FER)................74

Figura 4.33 – Valores presentes dos reatores para um consumidor residencial, desconsiderando

o custo relativo ao excedente de energia reativa (FER)...................................... 75

Figura 4.34 – Valores presentes dos reatores para um consumidor residencial, considerando o

custo relativo ao excedente de energia reativa (FER)..........................................76

Figura 4.35 – Valores presentes dos reatores para consumidores comerciais e industriais,

desconsiderando o custo relativo ao excedente de energia reativa (FER)...........77


considerando o custo relativo ao excedente de energia reativa (FER)................78

Gráfico C.1 – Características harmônicas médias da corrente nos reatores 1, com baixo FP e

alta DHT....................................................................................................104-105


alta DHT....................................................................................................106-107


alta DHT....................................................................................................108-109


alta DHT....................................................................................................110-111


alta DHT....................................................................................................112-113


alta DHT....................................................................................................114-115

xv


alta DHT....................................................................................................116-117


alta DHT....................................................................................................118-119


alta DHT....................................................................................................120-121


alta DHT....................................................................................................122-123

Gráfico D.1 – Características harmônicas conjuntas da corrente nos reatores 1, com baixo FP e

alta DHT.....................................................................................................125-126


alta DHT.....................................................................................................127-128


alta DHT.....................................................................................................129-130


alta DHT.....................................................................................................131-132


alta DHT.....................................................................................................133-134


alta DHT.....................................................................................................135-136


alta DHT.....................................................................................................137-138


alta DHT.....................................................................................................139-140


alta DHT.....................................................................................................141-142

Gráfico D.10 – Características harmônicas conjuntas da corrente nos reatores 10,com baixo FP

e alta DHT.................................................................................................143-144

Gráfico E.1 – Características harmônicas médias da corrente nos reatores 1, com alto FP e

baixa DHT.................................................................................................146-147

xvi


baixa DHT.................................................................................................148-149


baixa DHT.................................................................................................150-151


baixa DHT.................................................................................................152-153

Gráfico F.1 – Características harmônicas conjuntas da corrente nos reatores 1, com alto FP e

baixa DHT.................................................................................................155-156


baixa DHT.................................................................................................157-158


baixa DHT.................................................................................................159-160


baixa DHT.................................................................................................161-162

xvii

LISTA DE SÍMBOLOS, NOMENCLATURA E ABREVIAÇÕES

ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas

ABRACE Associação Brasileira de Grandes Consumidores Industriais de Energia

ANEEL Agência Nacional de Energia Elétrica

CEB Companhia Energética de Brasília

CIGRÉ Conference Internationale des Grand Reseaux Electric à Haute Tension

DHT Distorção Harmônica Total

DNAEE Departamento Nacional de Energia Elétrica

ELETROBRÁS Centrais Elétricas Brasileiras S.A.

ENE Departamento de Engenharia Elétrica da UnB

FP Fator de Potência

FT Faculdade de Tecnologia da UnB

GCOI Grupo Coordenador para a Operação Interligada

GCPS Grupo Coordenador do Planejamento dos Sistemas Elétricos

IBS Instituto Brasileiro de Siderurgia

IEC International Eletrotechnical Commission

IEEE Institute of Electrical and Electronic Engineers

INMETRO Instituto Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial

IRC Índice de Reprodução de Cores

NBR Normas Brasileiras

ONS Operador Nacional do Sistema Elétrico

PC Personal Computer

PROCEL Programa de Combate ao Desperdício de Energia Elétrica

RMS Root Mean Square

UIE International Union of Electrohead

UnB Universidade de Brasília

VTCD Variações de Tensão de Curta Duração

VTLD Variações de Tensão de Longa Duração

1

1 INTRODUÇÃO

A energia elétrica ocupa um lugar de grande importância na matriz energética brasileira, sendo

a modalidade de energia mais consumida atualmente no país. O consumo crescente de energia

aliado ao desenvolvimento de equipamentos com características de consumo não-lineares vem

alterando o perfil da corrente, tornando-a composta por harmônicas de ordem cada vez maior.

Em se tratando de sistemas de iluminação, verifica-se que houve um grande avanço

tecnológico nos equipamentos desta área. O desenvolvimento de lâmpadas fluorescentes mais

eficientes e compactas e o surgimento de uma nova geração de reatores utilizados nestas

lâmpadas foram alguns dos progressos verificados nos últimos anos.

Cabe ressaltar, contudo, que enquanto as concessionárias estimulam a utilização de

equipamentos que causam o menor impacto possível ao sistema, os consumidores buscam

equipamentos mais eficientes e que representam menores custos ao longo de sua vida útil.

Nesse contexto, insere-se esta dissertação que objetiva apresentar o tema de forma geral,

permitindo uma contextualização abrangente sobre o assunto e, então, detalhar os segmentos

relacionados à utilização de duas famílias de reatores eletrônicos desenvolvidos para lâmpadas

fluorescentes tubulares, com os impactos causados por estes equipamentos nos sistemas nos

quais estão inseridos e os custos relativos à sua utilização por consumidores com perfis de

consumo distintos.

No primeiro capítulo é apresentado o tema do trabalho, sendo, portanto, feita a

contextualização do estudo relativo à utilização de reatores eletrônicos para lâmpadas

fluorescentes tubulares e apresentada, em seguida, a estrutura organizacional do trabalho.

Uma introdução sobre qualidade da energia elétrica, onde são apresentadas algumas definições

e os principais distúrbios presentes em sistemas elétricos, com os respectivos impactos

decorrentes, é o tópico do segundo capítulo.

2

No terceiro capítulo é feita uma introdução sobre sistemas de iluminação residencial e

comercial, onde são abordadas as principais características dos equipamentos envolvidos:

principais tipos de lâmpadas e reatores, com ênfase para os reatores utilizados em lâmpadas

fluorescentes tubulares do tipo T8. O objetivo desta exposição é nos fornecer a base teórica

necessária para a realização dos estudos envolvendo os reatores eletrônicos.

No quarto e último capítulo é apresentada a estrutura utilizada. O Laboratório de Qualidade de

Energia, os equipamentos e todas as ferramentas que contribuíram para a realização dos

ensaios dos reatores, de acordo com a proposta do projeto. Em seguida, são apresentados os

métodos para a escolha das amostras, formas de aquisição, levantamento e análise dos dados.

É apresentada por último uma análise econômica, onde são estimados custos relativos à

utilização dos reatores por diferentes categorias de consumidores.

1.1 OBJETIVOS

Os objetivos deste trabalho são verificar as características elétricas (corrente, potência ativa,

potência aparente e fator de potência) e o conteúdo harmônico da corrente de duas famílias de

reatores eletrônicos desenvolvidos para lâmpadas fluorescentes tubulares, quando alimentados

com uma tensão puramente senoidal, em uma primeira etapa, e quando submetidos a uma

tensão não-senoidal, com conteúdo harmônico controlado.

Visa certificar se as características elétricas destes equipamentos estão de acordo com as

especificações fornecidas pelos fabricantes, quando submetidos a condições de alimentação

padrão, e avaliar a robustez e o comportamento desses quando submetidos a condições de

alimentação não-senoidal.

Foram analisados dois grupos de reatores comerciais: reatores com baixo fator de potência

(FP) e alta distorção harmônica total (DHT) e reatores com alto fator de potência e baixa

distorção harmônica total.

3

Os objetivos específicos deste trabalho foram:

o Levantar as características elétricas dos reatores e confrontar com os valores

declarados pelos fabricantes, em condições de alimentação senoidal pura;

o Avaliar o conteúdo harmônico da corrente de cada equipamento, em seu respectivo

grupo, quando da realização dos ensaios em condições de alimentação senoidal pura e

de alimentação distorcida;

o Totalizar os valores coletados, possibilitando a comparação entre os dois grupos de

reatores;

o Efetuar uma análise econômica com a finalidade de avaliar qual tipo de reator

representa um menor custo para um determinado consumidor de energia.

4

2 A QUALIDADE DA ENERGIA

2.1 BREVE HISTÓRICO

Segundo SKVARENINA, (2001), no passado as Concessionárias tinham a responsabilidade

de fornecer simplesmente uma determinada tensão em uma freqüência específica. Uma

energia era considerada de boa qualidade quando os valores da tensão e da freqüência

permaneciam próximos aos seus valores nominais (e.g. 220 V, 60 Hz no Brasil) e era pequeno

o número de interrupções.

A partir dos anos 70, os termos “elevada qualidade da energia”, “segurança”, “serviço

confiável” e “custos operacionais baixos” foram apontados como metas para os sistemas

elétricos de potência [Bollen, 2000].

A partir de então, algumas regulamentações e normas foram propostas [Amboni, 2003]:

o 1978: Com o objetivo de regulamentar “as condições técnicas e a qualidade do serviço

de energia elétrica”, o DNAEE lançou as Portarias Nº 046 e 047.

o 1978: Foi a partir deste momento que a ELETROBRÁS liderou um processo de

discussão sobre critérios e metodologias para o atendimento de consumidores com

cargas especiais.

o 1980: A Portaria Nº 031, neste ano lançada, considerava ser imprescindível: a

conceituação de serviço adequado, o estabelecimento de método uniforme para

apuração dos índices de continuidade de suprimento dos sistemas elétricos e a

definição dos limites de variação das tensões.

o 1984: Ano em que ocorreu uma revisão destes critérios e metodologias, com o objetivo

de acrescentar a experiência operacional obtida pelas empresas de energia elétrica no

que diz respeito à distorção harmônica, flutuação e desequilíbrio de tensão.

o 1993: A ELETROBRÁS realizou uma nova revisão dos documentos anteriores,

levando em conta a experiência dos grupos de trabalho da CIGRÉ, UIE, IEC e IEEE,

bem como as novas experiências das empresas brasileiras (IBS e ABRACE).Neste

5

mesmo ano foi emitido o documento “Critérios e Procedimentos para o Atendimento a

Consumidores com Cargas Especiais”, cuja autoria foi atribuída ao GCOI e GCPS.

Estabeleceu os critérios e procedimentos de planejamento e de operação para a

avaliação e o controle das perturbações causadas por cargas não-lineares, intermitentes

ou desequilibradas

o 1997: O documento supracitado foi complementado por outro, denominado por

“Procedimentos de Medição para Aferição da Qualidade da Onda de Tensão Quanto ao

Aspecto de Conformidade (Distorção Harmônica, Flutuação e Desequilíbrio de

Tensão)”.

o 1999: O submódulo 3.8 integrante ao Módulo 3 – Acesso aos Sistemas de Transmissão

– dos Procedimentos de Rede define os requisitos técnicos mínimos para a conexão de

Agentes à Rede Básica.

o 2000: Data na qual o submódulo 2.2, integrante ao Módulo 2, traçou como objetivo

definir os padrões de desempenho da Rede Básica. Em janeiro deste mesmo ano, a

ANEEL aprovou a Resolução 024, que estabelece as disposições relativas à

continuidade da distribuição de energia elétrica às unidades consumidoras, e em

novembro aprovou a Resolução 456, que estabelece, de forma atualizada e

consolidada, as Condições Gerais de Fornecimento de Energia Elétrica.

o 2001: Em novembro deste ano, a ANEEL aprovou a Resolução 505, que estabelece, de

forma atualizada e consolidada, as disposições relativas à conformidade dos níveis de

tensão de energia elétrica em regime permanente.

o 2002: A elaboração dos Procedimentos de Distribuição, diferentemente dos

Procedimentos de Rede, em elaboração pelo ONS, requer um arranjo próprio e

coordenação da ANEEL, uma vez que não existe entidade subordinada a ANEEL com

a atribuição de elaborá-los.

2.2 DEFINIÇÕES

De acordo com Oliveira, (2002), o tema “qualidade da energia elétrica” tornou-se uma

preocupação comum a todos os agentes do setor elétrico, entre eles: concessionárias,

consumidores e órgãos reguladores. Todos os aspectos relacionados aos problemas na

6

qualidade da energia são importantes, desde a sua verificação, o seu diagnóstico e, por último,

a sua solução, levando em consideração o impacto econômico relacionado. As anomalias

surgem tanto na tensão e corrente, quanto na freqüência, podendo causar falhas em

equipamentos industriais, comerciais e residenciais.

Trata-se de um conceito amplo, onde existe a necessidade de se classificar um grande número

de perturbações que podem afetar o desempenho de sistemas elétricos.

Algumas razões principais que fazem deste tema um fator de grande importância são:

o O desenvolvimento de equipamentos elétricos mais sofisticados, utilizando

principalmente sistemas de controle e comando baseados em microprocessadores e

eletrônica de potência, onde a sensibilidade a variações na qualidade da energia é

superior à da geração anterior;

o A preocupação com a eficiência energética, que pode ser melhorada desde que

medidas de correção e controle dos distúrbios relacionados à qualidade sejam

implementadas;

o O aumento do nível de exigência por parte dos consumidores, que se tornaram mais

conscientes dos possíveis problemas em seus equipamentos decorrentes de uma

alimentação de baixa qualidade e, desta forma, exigindo das concessionárias o

fornecimento de energia com baixos índices de interrupção, afundamentos e

transitórios;

o O aumento da interconectividade entre sistemas elétricos, fazendo com que os padrões

de qualidade fossem melhorados e aplicados a todos os membros constituintes do

sistema.

7

o O desenvolvimento de equipamentos capazes de melhor avaliar aspectos relacionados

à qualidade de energia elétrica, até então restritos à medição do valor eficaz da tensão,

da freqüência e o registro de interrupções longas.

A definição de qualidade da energia elétrica está estritamente relacionada com o agente

envolvido. Enquanto a concessionária relaciona qualidade de energia com confiabilidade, uma

indústria relaciona com características que garantam o funcionamento dos seus equipamentos.

Por último, a qualidade está relacionada com a visão do consumidor. Pode-se definir qualidade

da energia elétrica como:

Qualquer problema (de potência) manifestado através de desvios na tensão, na

corrente ou na freqüência que resulta na falha ou operação indevida de um

equipamento consumidor. [Dugan et. all., 2002].

Um serviço de fornecimento de energia elétrica é de boa qualidade quando garante,

a custos viáveis, o funcionamento seguro e confiável de equipamentos e processos,

sem afetar o meio ambiente e o bem-estar das pessoas. [FUPAI GQEE-EFEI, 2001].

Qualidade da energia é o conceito de alimentar e aterrar equipamentos sensíveis de

modo adequado à operação deste equipamento (tradução do autor) [IEEE Emerald

Book, 1992 apud Bollen, 2000].

Compatibilidade eletromagnética é a habilidade de um certo equipamento ou

sistema em operar satisfatoriamente no seu ambiente eletromagnético sem produzir

distúrbios eletromagnéticos intoleráveis para qualquer equipamento neste ambiente

(tradução do autor) [IEC 61000-1-1].

Conjunto de parâmetros definindo as propriedades do fornecimento de energia tal

como entregue ao consumidor, em condições normais de operação, em termos de

continuidade no fornecimento e características da tensão: simetria, freqüência,

amplitude, forma de onda (tradução do autor) [Martzloff, 1997 apud Bollen, 2000].

8

2.3 CARACTERIZAÇÃO DOS DISTÚRBIOS

Os equipamentos são projetados para operarem com uma tensão com valores de amplitude e

freqüência estáveis e cuja forma de onda deve aproximar-se de uma senóide. Quando surgem

alterações significativas em um ou mais destes parâmetros, a possibilidade de ocorrerem

falhas em equipamentos aumenta, podendo ocasionar desde um funcionamento inadequado ou

alterações no consumo até interrupções em processos.

Os problemas que afetam a qualidade da energia elétrica abrangem um grande número de

fenômenos, cada um possuindo características próprias e diferentes impactos sobre o sistema

elétrico envolvido. Entre os principais eventos, podem-se citar:

o Transitórios;

o Variações de tensão de curta duração (VTCD);

o Variações de tensão de longa duração (VTLD);

o Desequilíbrios e assimetrias de tensão; e

o Distorções na forma de onda.

2.3.1 Transitórios

São eventos que ocorrem de forma momentânea e estão divididos em duas categorias:

transitórios impulsivos e transitórios oscilatórios [Oliveira, 2002].

Os transitórios impulsivos (Figura 2.1a) são eventos de curta duração e não provocam

alterações em regime permanente na tensão ou na corrente. São causados principalmente por

descargas atmosféricas. Devido às altas freqüências relacionadas, os transitórios impulsivos

são amortecidos de forma rápida e geralmente não são conduzidos para longe do seu ponto de

ocorrência.

Os transitórios oscilatórios (Figura 2.1b) são variações nos valores instantâneos de tensão e da

corrente, em que a polaridade muda rapidamente. São causados por reações a transitórios

9

impulsivos ocorridos, energização de banco de capacitores e de transformadores e

ferroressonância, entre outros fenômenos.

Figura 2.1 – (a) Transitório impulsivo, (b) Transitório oscilatório.

2.3.2 Variações de tensão de curta duração

As variações de tensão de curta duração (VTCD) são geralmente causadas por faltas no

sistema elétrico ou por energização de cargas que absorvem grandes correntes iniciais. Estão

divididas em: interrupções transitórias, afundamentos de tensão e saltos de tensão [Oliveira,

2002].

As interrupções transitórias ou apenas interrupções ocorrem quando a tensão cai a um valor

inferior a 0,1 pu por um tempo inferior a 1 minuto (Figura 2.2a). Curtos-circuitos no sistema

ou falhas em equipamentos são as principais causas.

Os afundamentos de tensão são caracterizados pela redução do valor nominal da tensão para

valores entre 0,1 pu e 0,9 pu, com duração entre 0,5 ciclo e 1 minuto (Figura 2.2b).

10

Geralmente devem-se a curtos-circuitos no sistema ou a energização de grandes cargas, como

grandes motores industriais.

Já os saltos de tensão ocorrem quando o valor eficaz da tensão permanece entre 1,1 pu e 1,8 pu

por um período de tempo compreendido entre 0,5 ciclo e 1 minuto (Figura 2.2c). São causados

geralmente por curtos-circuitos fase-terra em sistemas isolados, ocasionando este salto de

tensão nas fases não afetadas. A saída repentina de grandes cargas também pode originar este

problema.

Figura 2.2 – (a) Interrupções transitórias, (b) Afundamentos de tensão, (c) Saltos de tensão.

2.3.3 Variações de tensão de longa duração

São consideradas variações de tensão de longa duração (VTLD) as variações do valor eficaz

da tensão com duração superior a 1 minuto, sendo consideradas distúrbios de regime

permanente. Englobam tanto elevações de tensão (i.e. sobretensões) quanto afundamentos de

tensão (i.e. subtensões). As principais causas são variações de carga ou interrupções no

sistema elétrico. São classificadas como: interrupções sustentadas, subtensões ou sobretensões

[Oliveira, 2002].

As interrupções sustentadas ocorrem quando a tensão cai a zero por um período superior a 1

minuto (Figura 2.3a). São interrupções de natureza permanente e necessitam de intervenção

manual para o seu restabelecimento.

11

As subtensões são caracterizadas pelo decréscimo do valor eficaz da tensão abaixo de 0,9 pu,

tendo uma duração superior a 1 minuto (Figura 2.3b). A energização de grandes cargas e a

sobrecarga de alimentadores são algumas das principais causas.

As sobretensões são elevações no valor eficaz da tensão superiores a 1,1 pu, acima de 1

minuto. (Figura 2.3c). Entre as principais causas, destacam-se: desligamento de grandes

blocos de carga, variação de compensação de reativos e ajuste incorreto da posição do

comutador em transformadores.

Figura 2.3 – (a) Interrupções sustentadas, (b) Subtensões, (c) Sobretensões.

2.3.4 Desequilíbrios e assimetrias de tensão

Em sistemas trifásicos ideais, as tensões fase-neutro devem possuir o mesmo valor eficaz e

devem estar defasadas entre si por um ângulo igual a 120 graus. Quando estas condições não

são satisfeitas surgem os desequilíbrios e as assimetrias de tensão, que podem ocorrer tanto

separados quanto ao mesmo tempo.

Os desequilíbrios de tensão (Figura 2.4a) ocorrem quando as amplitudes das tensões das fases

diferem entre si. Podem ser causados por diferenças nas solicitações de potência pelas cargas

monofásicas conectadas em cada uma das fases.

12

As assimetrias de tensão (Figura 2.4b) correspondem à situação onde os ângulos entre as fases

são diferentes entre si e possuem como causa os mesmos fatores que provocam os

desequilíbrios de tensão.

Figura 2.4 – (a) Desequilíbrio de tensão, (b) Assimetria de tensão.

2.3.5 Distorções na forma de onda

As distorções na forma de onda são caracterizadas por variações na forma de onda original da

tensão ou da corrente, quando comparadas a uma onda puramente senoidal, em regime

permanente. Entre os principais fenômenos destacam-se as variações no nível CC e a presença

de harmônicas.

A presença de tensão CC ou corrente CC em sistemas de corrente alternada (Figura 2.5a) está

associada a cargas operando com retificação em meia onda ou conversores operando em

condições não-ideais. A corrente CC provoca a saturação em equipamentos como

transformadores, aumentando o aquecimento e diminuindo o seu desempenho e a sua vida útil.

13

Já a geração de harmônicas (Figura 2.5b) deve-se à utilização de cargas não-lineares, ou seja,

cargas que solicitam uma corrente não-senoidal quando são alimentadas por uma tensão

senoidal. À medida que sistemas que utilizam componentes da eletrônica de potência foram

sendo desenvolvidos, cresceu a geração de correntes com considerável conteúdo harmônico.

Estas correntes podem causar problemas ao próprio equipamento ou a outras cargas

conectadas ao mesmo circuito. Fornos a arco, máquinas de solda, conversores estáticos e

compensadores estáticos são alguns dos equipamentos que provocam este distúrbio.

Figura 2.5 – (a) Tensão AC com presença de nível CC, (b) Presença de harmônicas.

Idealmente as formas de onda da tensão e da corrente deveriam ser senóides puras com

freqüência constante (60Hz no Sistema Elétrico Brasileiro). Entretanto, as formas de onda da

tensão e da corrente não são puramente senoidais, mas uma composição da forma de onda na

freqüência fundamental (60Hz) com as suas harmônicas: 120Hz para a segunda harmônica,

180Hz para a terceira e assim sucessivamente. Em geral apenas as harmônicas de ordem ímpar

estão presentes em sistemas de potência.

À medida que o número de harmônicas e suas respectivas amplitudes aumentam, cresce o

nível de distorção da forma de onda original, afastando-se cada vez mais da desejada senóide.

Uma forma de avaliar o quanto está distorcida uma forma de onda é calcular a sua Distorção

14

Harmônica Total (DHT), que nada mais é que o cálculo percentual do peso das harmônicas em

relação ao valor da fundamental. Por definição, tem-se na equação (2.1):

(2.1)

Onde: hrmsV é o valor rms da harmônica de ordem h;

rmsV1 é o valor rms da componente fundamental.

Desta forma, o valor eficaz pode ser obtido pela equação (2.2):

(2.2)

�∞

=

=1

2

h

hrmsrms VV

%100*1

2

2

rms

hhrms

V

VDHT

�∞

==

15

3 SISTEMAS DE ILUMINAÇÃO

Este capítulo tem por finalidade apresentar os principais elementos constituintes dos sistemas

de iluminação residencial e comercial, explorando, numa primeira etapa e de forma geral, os

principais tipos de lâmpadas disponíveis comercialmente e, em uma segunda etapa, as

principais características dos reatores comercialmente utilizados em lâmpadas fluorescentes

tubulares, que são objeto de estudo ao longo deste trabalho.

No Brasil, cerca de 20% de toda energia elétrica consumida é destinada à iluminação,

chegando a 40% no setor terciário [ABILUX, 1992]. É grande a utilização de lâmpadas

fluorescentes tubulares, o que torna o estudo deste tipo de lâmpada e seus acessórios de grande

importância.

A exposição da tecnologia utilizada em cada tipo de lâmpada permite avaliar

quantitativamente e qualitativamente as vantagens e desvantagens da utilização de uma

determinada lâmpada em um local específico.

A apresentação dos reatores utilizados em lâmpadas fluorescentes tubulares visa fornecer a

base teórica para a realização de ensaios nestes reatores que possibilitarão colher informações

sobre as características elétricas destes equipamentos e sobre o nível de injeção de harmônicas

na rede.

3.1 BREVE HISTÓRICO

Os primeiros estudos com lâmpadas datam de 1808 quando Sir Humphrey Davy inventou a

lâmpada de arco, que consistia em um circuito de corrente contínua, com tensão variando entre

35 e 50 volts, alimentando duas barras de carbono vegetal, dispostas horizontalmente.

Formava-se uma coluna gasosa em forma de arco capaz de emitir luz. O baixo rendimento

(inferior a 1,7 lm/W), elevada quantidade de calor produzido e rápido desgaste das barras de

carbono vegetal tornaram esta lâmpada inviável para fins gerais [ZIJL, 1958].

16

Em 1841 foi patenteada na Inglaterra por “sir Moleyns” a primeira lâmpada de

incandescência, com a utilização de filamentos de platina. Devido ao elevado custo da platina

e do seu baixo ponto de fusão, o que fazia com que a lâmpada produzisse mais calor que luz,

esta lâmpada não passou de um objeto de estudo em laboratório, tornando-se inviável para

utilização em indústrias. Experimentou-se o irídio em substituição à platina, mas os resultados

também não foram satisfatórios [FONSECA, 1974].

Em 1855 o relojoeiro alemão Henrich Goebel já construía lâmpadas de filamento de carvão

com vida útil de até 400 horas, porém com pequena intensidade luminosa.

A lâmpada de filamento de carvão em alto vácuo, que possuía baixo rendimento (1,4 lm/W)

[MOREIRA, 1999], foi construída quase que ao mesmo tempo pelo inglês William Swan

(1878) e pelo americano Thomas A. Edson (1879), marcando então o início da indústria da

lâmpada elétrica [FONSECA, 1974]. Porém, Thomas A. Edson foi mais além, desenvolvendo

outros equipamentos como fontes de alimentação e acessórios, possibilitando que as lâmpadas

recém desenvolvidas pudessem ser alimentadas e tivessem uma aplicação comercial. As

pequenas instalações, que no início só eram utilizadas em edifícios ou grupos de casas,

cresceram em poucas décadas e se transformaram em complexos sistemas de centrais elétricas

e redes de distribuição, semelhantes às existentes atualmente [ZIJL, 1958].

Surgiram ainda as lâmpadas com filamento de ósmio (1902) com melhora do rendimento (7

lm/W) e em 1910 foi desenvolvido o processo de trefilação do tungstênio, metal mais barato e

resistente a altas temperaturas que o ósmio e que permitia a construção de lâmpadas mais

eficientes (13 lm/W) [FONSECA, 1974].

O ano de 1913 marca o nascimento das atuais lâmpadas incandescentes, onde se tem a

construção das lâmpadas com filamento de tungstênio microenrolado e ambiente interno

constituído de vácuo ou gás quimicamente inerte (nitrogênio ou argônio). Desta forma foi

possível a construção de lâmpadas com maior vida útil e melhor rendimento (20lm/W)

[FONSECA, 1974].

17

As lâmpadas do tipo fluorescentes ou de descarga em gases nasceram quando do estudo sobre

descargas elétricas em atmosferas gasosas, por volta da metade do século XIX. Porém, após os

estudos no início do século XX dos efeitos de excitação eletrônica, luminescência dos gases e

vapores e ressonância de vibrações atômicas tornou-se possível utilizar a descarga elétrica em

gases como princípio de construção de lâmpadas [FONSECA, 1974]. São encontradas nas

versões Standard (com eficiência de até 70lm/W) e Trifósforo (com eficiência de até

100lm/W).

Ao mesmo tempo em que apareceram as primeiras lâmpadas fluorescentes, surgiram também

os reatores, equipamentos que colaboram para o acendimento das lâmpadas e limitam a

corrente em regime permanente. Os primeiros reatores desenvolvidos foram os reatores

eletromagnéticos, equipamentos de construção simples e que foram amplamente utilizados até

a década de 1980. Surgiram a seguir os reatores eletrônicos, equipamentos mais eficientes e

com vantagens técnicas em relação aos reatores eletromagnéticos. Possuem um circuito

eletrônico capaz de controlar os níveis de tensão e de corrente necessários para o adequado

funcionamento da lâmpada. Existem duas famílias principais de reatores eletrônicos utilizados

em lâmpadas fluorescentes tubulares: reatores com baixo FP e alta DHT e reatores com alto

FP e baixa DHT. Na última família, na qual encontram-se os reatores de melhor qualidade, são

encontrados dispositivos para a correção do fator de potência e diminuição da distorção

harmônica total, entre outras vantagens relacionadas com a eficiência energética.

18

3.2 LÂMPADAS

As lâmpadas podem ser consideradas um dos componentes principais em um sistema de

iluminação. Dependendo do princípio utilizado para a geração da luz, elas podem ser

classificadas em lâmpadas incandescentes ou lâmpadas de descarga. As lâmpadas

incandescentes irradiam luz através do aquecimento de um condutor sólido, quando da

passagem de uma corrente elétrica, enquanto que as lâmpadas de descarga emitem luz devido

à passagem da corrente através de um gás. Existem ainda as lâmpadas mistas, que utilizam os

dois processos anteriores durante o funcionamento da lâmpada. A figura 3.1 ilustra a

classificação das principais lâmpadas encontradas comercialmente:

Figura 3.1 - Classificação das principais lâmpadas comerciais.

3.2.1 Lâmpadas incandescentes

As lâmpadas incandescentes encontram-se divididas em dois tipos principais: lâmpadas

incandescentes convencionais e lâmpadas incandescentes halógenas.

19

Lâmpadas incandescentes convencionais As lâmpadas incandescentes convencionais foram as primeiras lâmpadas comercialmente

viáveis, funcionando devido à passagem a corrente elétrica por um filamento de tungstênio,

aquecendo-o, e deixando-o incandescente. Emitem mais calor do que luz - na prática, apenas

6% do que consome de energia é transformado em luz visível, e o restante é transformado em

calor. O seu rendimento luminoso fica em torno dos 17 lm/W e sua durabilidade é cerca de

1000 horas, pelo fato de o filamento ir se tornando mais fino devido ao aquecimento, causando

a depreciação do fluxo luminoso até o momento em que o filamento se rompe e a lâmpada

queima. São adequadas para aplicações pontuais, como lâmpadas decorativas, por exemplo, ou

onde a iluminação não é constante. Possuem como vantagem a excelente reprodução de cores,

o baixo custo e a fácil substituição, dispensando qualquer dispositivo auxiliar para operarem

(Figura 3.2).

Figura 3.2 - Lâmpada incandescente convencional [ALVAREZ, 1998].

Lâmpadas incandescentes halógenas

As lâmpadas incandescentes halógenas são indicadas onde se necessita uma fonte de luz

intensa e bem direcionada. A alta intensidade luminosa e a excelente reprodução de cores

tornam as lâmpadas incandescentes halógenas adequadas para serem utilizadas em vitrines de

lojas, por exemplo. Possuem um rendimento inferior a 22 lm/W e uma vida útil de cerca de

2000 horas, o dobro das lâmpadas incandescentes convencionais (Figura 3.3).

20

�

�

�

�

�

�

�

�

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Figura 3.3 - Lâmpada incandescente halógena [ALVAREZ, 1998]. �

3.2.2 Lâmpadas mistas

São lâmpadas que utilizam uma tecnologia mista, englobando as lâmpadas incandescentes e as

lâmpadas de descarga. Utilizam um filamento para limitar a corrente de descarga no gás.

Possuem uma vida útil que chega a 6000 horas, podendo ser substituídas pelas incandescentes

convencionais. Possuem baixo rendimento luminoso (cerca de 22 lm/W) e os tempos de

reacendimento e estabilização duram cerca de 5 minutos (Figura 3.4).

Figura 3.4 – Lâmpada mista [ALVAREZ, 1998].

21

3.2.3 Lâmpadas de descarga

As lâmpadas de descarga encontram-se divididas em dois grupos principais: lâmpadas de

descarga de baixa pressão e lâmpadas de descarga de alta pressão.

Lâmpadas fluorescentes de baixa pressão

As lâmpadas fluorescentes, cujo princípio de funcionamento baseia-se em descargas a gás, têm

sido a principal fonte de iluminação desde o seu desenvolvimento na década de 1930 [IEEE,

VOL 48]. Com alta eficiência e longa durabilidade, emitem luz pela passagem da corrente

elétrica através de um gás, provocando uma descarga que é quase que totalmente formada por

radiação ultravioleta (invisível ao olho humano). Esta radiação, por sua vez, é convertida em

luz pelo pó fluorescente que reveste a superfície interna do bulbo. É da composição deste pó

que resultam as mais diferentes alternativas de cores de luz adequadas a cada tipo de

aplicação, além de determinar a qualidade e quantidade de luz e a eficiência na reprodução das

cores. São amplamente utilizadas em setores industriais, comerciais e de serviços. As

primeiras produzidas possuíam o formato tubular (Figura 3.5).

Figura 3.5 - Lâmpada fluorescente tubular [ALVAREZ, 1998].

A partir da década de 80 foram desenvolvidas lâmpadas fluorescentes compactas (Figura 3.6),

que possuem reator eletrônico incorporado e um soquete compatível com o das lâmpadas

incandescentes, permitindo a substituição direta destas pelas fluorescentes compactas.

22

Figura 3.6 - Lâmpadas fluorescentes compactas [ALVAREZ, 1998].

Lâmpadas de sódio de baixa pressão

As lâmpadas de sódio de baixa pressão são consideradas uma das mais eficientes encontradas

no mercado (102 a 117 lm/W). A sua deficiência encontra-se na emissão de uma luz

monocromática amarela, provocando uma elevada distorção nas demais cores. A sua

utilização restringe-se a ambientes onde a fidelidade de cores não é crítica, como pontes,

viadutos, estradas e monumentos.

Lâmpadas de mercúrio de alta pressão

São lâmpadas que apresentam vapor de mercúrio sob alta pressão no interior do seu bulbo, de

tal forma que as radiações ocorrem, em sua maioria, na região espectral da luz visível (Figura

3.7). São lâmpadas que apresentam uma eficiência luminosa inferior a das lâmpadas

fluorescentes e possuem tempos de reacendimento e estabilização altos, em torno dos 5

minutos. São geralmente utilizadas em ambientes de iluminação não intermitente como

estacionamentos, praças e quadras poli-esportivas.

23

Figura 3.7 - Lâmpada de mercúrio de alta pressão [ALVAREZ, 1998].

Lâmpadas de sódio de alta pressão

As lâmpadas de sódio de alta pressão (Figura 3.8) apresentam elevada eficiência luminosa,

acima de 110 lm/W e tempo de vida que chega a 16000 horas. Geralmente são utilizadas onde

não é exigida uma alta fidelidade cromática, como túneis, iluminação pública, monumentos e

estacionamentos.

Figura 3.8 - Lâmpadas de sódio de alta pressão [ALVAREZ, 1998].

24

LÂMPADAS DE MULTIVAPORES METÁLICOS

São lâmpadas (Figura 3.9) que apresentam rendimento luminoso parecido com o rendimento

das lâmpadas fluorescentes e alta durabilidade, cerca de 10000 horas. Por possuírem elevado

fluxo luminoso, são ideais para ambientes onde é necessária uma alta intensidade luminosa

como iluminação de estádios, quadras poli-esportivas e centros comerciais ou em ambientes

que necessitem de alta fidelidade de cores.

Figura 3.9 - Lâmpadas de multivapores metálicos [ALVAREZ, 1998].

3.3 REATORES

Alguns tipos de lâmpadas, como as lâmpadas fluorescentes, precisam de um equipamento

adicional para funcionarem de forma adequada. Este equipamento, denominado reator, possui

duas funções principais: a primeira é fornecer um nível de tensão adequado para a ignição e a

segunda é limitar a corrente durante a operação em regime, pois algumas lâmpadas possuem

características de impedância negativa e seriam danificadas se não houvesse um limitador de

corrente.

Neste capítulo são abordados os reatores utilizados em lâmpadas fluorescentes tubulares do

tipo T8, à venda no comércio local, que estão disponíveis nas seguintes versões:

o reatores eletromagnéticos; e

o reatores eletrônicos.

25

3.3.1 Reatores eletromagnéticos

Os primeiros reatores desenvolvidos foram os reatores eletromagnéticos. Um reator

eletromagnético é formado, basicamente, por uma bobina de fio de cobre enrolada ao redor de

um núcleo de material ferro-magnético. Um equipamento adicional, denominado ignitor e cujo

funcionamento assemelha-se a uma chave, auxilia o reator na fase de ignição da lâmpada.

Quando os filamentos da lâmpada estão aquecidos o ignitor se abre e o reator fornece a tensão

necessária para a partida, limitando, em seguida, o valor da corrente em níveis adequados ao

funcionamento da lâmpada. A figura 3.10 apresenta o esquema de ligação de um reator

eletromagnético utilizado em lâmpadas fluorescentes tubulares, onde “s” representa o ignitor.

Figura 3.10 – Esquema de ligação de reator eletromagnético [CATÁLOGO PHILIPS, 2004].

Nos reatores eletromagnéticos a tensão e a corrente possuem a mesma freqüência da fonte de

alimentação [IEEE,VOL 16]. O reator eletromagnético é uma carga passiva e é visto pela

fonte como sendo um grande indutor. A corrente solicitada aproxima-se de uma senóide,

porém defasada em relação à tensão, e possui um baixo fator de potência. Em alguns reatores

são utilizados capacitores para a correção do fator de potência.

Durante a operação em regime permanente, com freqüência de rede a 60Hz, a tensão passa

pelo valor zero duas vezes por ciclo, possibilitando a desionização do gás e o apagamento da

lâmpada a 120 Hz, originando uma cintilação. Maior nível de perdas, peso elevado e presença

26

de ruído audível são algumas das deficiências dos reatores eletromagnéticos. A figura 3.11

ilustra a forma de onda de um reator eletromagnético típico.

Figura 3.11 – Formas de onda de um reator eletromagnético.

3.3.2 Reatores eletrônicos

Com o aumento no nível de exigência por parte das Empresas Geradoras de Energia no que

tange à qualidade da energia elétrica e pelo aumento do nível de conscientização por parte dos

consumidores, que buscam sistemas de iluminação mais eficientes e com alto nível de

conforto, foram desenvolvidos os reatores eletrônicos.

As principais vantagens ao se utilizar os reatores eletrônicos são:

o Economia de energia;

o Incremento da vida útil das lâmpadas;

o Ausência do efeito estroboscópico e da cintiliação;

o Ausência de ruído audível;

o Elevado fator de potência;

o Baixa distorção harmônica total;

o Alimentação múltipla (50Hz, 60Hz e tensão contínua);

o Peso e volume menores; e

o Custos de instalação e manutenção reduzidos.

Formas de Onda - Reatores Eletromagnéticos

-1,0

-0,5

0,0

0,5

1,0

0 90 180 270 360 450 540 630

Graus

Am

plitu

de

TensãoCorrente

27

São desenvolvidos com circuitos de disparo e de controle de corrente mais complexos, além

de circuitos de proteção. Em sua maioria são mais leves e compactos, e possuem melhor

rendimento que os reatores eletromagnéticos. Operam em torno dos 30 kHz, o que elimina a

intermitência conhecida como cintilação e o efeito estroboscópico. O acendimento das

lâmpadas é feito de modo mais suave, dispensando o uso do ignitor, e o ruído audível a

120Hz, comum nos reatores eletromagnéticos, é totalmente eliminado.

Basicamente, um reator eletrônico é composto por um circuito retificador acoplado com um

circuito inversor controlado, com níveis de tensão e freqüência pré-estabelecidos. Desta forma,

é possível controlar níveis de distorção harmônica total e fator de potência. A figura 3.12

apresenta o esquema de ligação de um reator eletrônico utilizado para acionar duas lâmpadas

fluorescentes tubulares. A ligação de um reator eletrônico é mais simples que a ligação de um

reator eletromagnético, pois dispensa a utilização do ignitor, componente necessário nos

reatores eletromagnéticos convencionais.

Figura 3.12 – Esquema de ligação de reator eletrônico [CATÁLOGO PHILIPS, 2004].

Com a utilização dos reatores eletrônicos obtém-se uma maior eficiência luminosa,

incrementando a vida útil da lâmpada em até 50%, e uma economia de energia que pode

chegar a 30%, comparados aos sistemas utilizados com reatores eletromagnéticos

convencionais. Por essa razão, os reatores eletromagnéticos convencionais serão

descontinuados do mercado nos Estados Unidos, Europa e Japão até 2005, devido aos

programas de conservação de energia presentes nesses países.

28

No Brasil, com um processo de certificação compulsória, exige-se que, a partir de 2003, os

reatores eletrônicos atendam às normas brasileiras relativas aos requisitos de segurança e

desempenho (NBR 14417, NBR 14418), proporcionando, assim, uma garantia ao consumidor

quanto aos sistemas disponíveis do mercado local [OSRAM, 2004].

3.3.3 Classificação dos reatores eletrônicos

o Reatores com baixo FP e alta DHT; e

o Reatores com alto FP e baixa DHT.

Reatores com baixo FP e alta DHT

São reatores que possuem um projeto mais simples, onde dispositivos de correção da corrente

e de proteção geralmente não são contemplados. Drenam correntes em várias freqüências,

contribuindo para o aumento de correntes harmônicas injetadas na rede elétrica e possuem

uma elevada DHT, chegando próximo aos 80%.

A figura 3.13a ilustra o conteúdo harmônico da tensão e da corrente, enquanto a figura 3.13b

mostra as formas de onda respectivas, em um reator eletrônico com baixo FP e alta DHT

típico.

(a)

Espectro Harmônico - Reatores com Baixo FP e Alta DHT

25%20% 20% 17% 14% 12% 12% 10% 9% 8% 7% 6% 5% 4% 3% 2% 2% 1% 1% 1% 0%

100%

42%

87%

65%

100%

0%

20%

40%

60%

80%

100%

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49

Ordem Harmônica

Am

plit

ude

TensãoCorrente

29

(b)

Figura 3.13 – Reatores com baixo FP e alta DHT: (a)Conteúdo harmônico, (b)Formas de onda.

Possuem custo de aquisição menor e geralmente são utilizados em circuitos onde as exigências

com relação à qualidade de energia não são relevantes.

Reatores com alto FP e baixa DHT

São considerados de melhor qualidade. Com elevado fator de potência eles drenam uma menor

corrente da rede, reduzindo as perdas ôhmicas. Possuem baixa DHT, entre 10% e 15%,

diminuindo a injeção de harmônicas na rede (Figura 3.14a) e causando baixa distorção na

forma de onda da corrente (Figura 3.14b). São desejáveis em instalações onde predomina o

consumo devido à iluminação ou onde há a presença de equipamentos sensíveis.

(a)

Espectro Harmônico - Reatores com Alto FP e Baixa DHT100%

1% 2%

100%

0%

20%

40%

60%

80%

100%

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49

Ordem Harmônica

Am

plit

ude

TensãoCorrente

Formas de Onda - Reatores com Baixo FP e Alta DHT

-1,0

-0,5

0,0

0,5

1,0

0 90 180 270 360 450 540 630

Graus

Am

plit

ude

TensãoCorrente

30

(b)

Figura 3.14 – Reatores com alto FP e baixa DHT: (a)Conteúdo harmônico, (b)Formas de onda.

3.3.4 Regulamentação dos reatores eletrônicos

Semelhante ao que acontece em diversos equipamentos elétricos, os reatores eletrônicos

sofrem a supervisão de órgãos que regulamentam e controlam suas características de

funcionamento e comercialização. Os reatores eletrônicos utilizados em lâmpadas

fluorescentes tubulares possuem normas e padrões específicos, entre elas:

1. Padrão PROCEL/INMETRO de Reator Eletrônico para Lâmpada Fluorescente Tubular;

2. Norma ABNT NBR 14417;

3. Norma ABNT NBR 14418;

4. Portaria Nº 27, de 18 de fevereiro de 2000, do INMETRO;

5. Portaria Nº 20, de 29 de janeiro de 2002, do INMETRO;

6. Portaria Nº 188, de 09 de novembro de 2004, do INMETRO.

Em geral, estas normas estabelecem requisitos que asseguram o bom desempenho desses

equipamentos, minimizando desperdícios de energia e zelando pela eficiência energética. São

especificadas as prescrições gerais de segurança e de desempenho, as características

necessárias à importação e comercialização no país, além das adequações necessárias para a

obtenção da Marca de Conformidade.

Formas de Onda - Reatores com Alto FP e Baixa DHT

-1,0

-0,5

0,0

0,5

1,0

0 90 180 270 360 450 540 630

Graus

Am

plitu

de

TensãoCorrente

31

4 METODOLOGIA PARA DETERMINAÇÃO DO NÍVEL DE

DISTORÇÃO HARMÔNICA GERADA PELOS REATORES

ELETRÔNICOS

Este capítulo descreve os procedimentos adotados na escolha, aquisição e ensaios das

amostras de reatores eletrônicos utilizados em lâmpadas fluorescentes tubulares.

Serão apresentados o Laboratório de Qualidade da Energia Elétrica e os equipamentos

utilizados ao longo do experimento, em particular, a fonte de alimentação da California

Instruments, que constitui uma ferramenta importante nesta análise.

A metodologia utilizada durante a aquisição das características elétricas e de distorção

harmônica dos reatores será detalhada e os dados coletados durante os ensaios serão agrupados

por categoria de fabricante.

Uma análise dos dados permitirá avaliar as características de cada equipamento e possibilitará

uma comparação com os valores declarados pelos fabricantes.

4.1 LABORATÓRIO DE QUALIDADE DA ENERGIA

4.1.1 Apresentação do laboratório

O Laboratório de Qualidade da Energia Elétrica (Figura 4.1) é uma unidade auxiliar de ensino

e pesquisa do Departamento de Engenharia Elétrica da Faculdade de Tecnologia da

Universidade de Brasília. Possui uma equipe técnica formada por professores especializados

na área de qualidade da energia elétrica, técnicos em eletro-eletrônica, alunos da graduação, da

iniciação científica e da pós-graduação.

Está localizado no Bloco SG 11 e nos seus 40 2m possui equipamentos de última geração e

capazes de realizar análises de qualidade da energia e ensaios de desempenho em

equipamentos elétricos. É um ambiente de fundamental importância, pois possibilita a

32

realização de aulas práticas que complementam os ensinamentos teóricos em cursos de

qualidade da energia e também fornece a estrutura necessária à realização de pesquisas pelos

alunos dos cursos de graduação e pós-graduação.

Figura 4.1 – Laboratório de Qualidade da Energia Elétrica.

4.1.2 Fonte de alimentação

As fontes de alimentação da série iX - California Instruments possuem um grande número de

características desejáveis. São compactas e possuem unidades capazes de fornecer elevados

níveis AC e DC que quando combinadas fornecem acima de 30kVA em um pequeno espaço.

Nas versões com 3kVA ou 5kVA por unidade e uma altura do gabinete de apenas 17

centímetros (Figura 4.2), representam uma das mais compactas fontes AC/DC disponíveis

atualmente.

33

Além disso, as fontes da série iX representam uma ferramenta completa, oferecendo, entre

outras características: geração de transitórios, geração de forma de onda arbitrária, medidores

padrão, análise harmônica e aquisição de forma de onda.

Figura 4.2 – Módulo de controle da fonte de alimentação.

Com uma faixa de freqüência de saída variando entre 16Hz e 500Hz, a Série iX é adequada

em vários ramos de pesquisa. Possui uma baixa distorção de saída e uma impedância de saída

programável. Esta fonte (Figura 4.3) possui um programa baseado em uma interface gráfica

para Windows.

Utilizando a interface IEEE-488 ou a interface RS232C, permite a programação das seguintes

funções:

o Definir uma forma de onda especificando o seu conteúdo harmônico;

o Definir uma forma de onda livremente com o auxílio de um mouse;

o Capturar formas de onda de tensão ou corrente de saída;

o Analisar conteúdo harmônico tanto de tensão quanto de corrente; e

o Medir e gravar alguns parâmetros como: tensão rms, corrente, corrente de pico,

potência ativa e fator de potência.

34

Figura 4.3 – Fonte de alimentação e computador para controle de forma remota.

4.2 AQUISIÇÃO DAS AMOSTRAS DE REATORES ELETRÔNICOS

Para a realização dos estudos envolvendo as características elétricas de reatores eletrônicos

utilizados em lâmpadas fluorescentes tubulares encontrados no comércio local foram

necessárias algumas etapas, que envolveram:

o Determinação do objeto de estudo;

o Determinação da quantidade de equipamentos a adquirir;

o Pesquisa de preços; e

o Aquisição das amostras.

4.2.1 Determinação do objeto de estudo

Partindo de uma proposta de trabalho que consistiu em obter as principais características

elétricas dos reatores eletrônicos mais utilizados em ambientes residenciais e comerciais,

disponíveis no comércio local, foi estabelecido que os reatores a serem estudados seriam os

35

projetados para acionarem duas lâmpadas fluorescentes tubulares do tipo T8, com 32W cada.

Estes reatores estão divididos em duas famílias principais:

o Reatores com baixo FP e alta DHT; e

o Reatores com alto FP e baixa DHT.

Foi estabelecido que seriam adquiridos equipamentos pertencentes às duas famílias,

disponíveis à venda no comércio local, possibilitando um estudo sobre as características

elétricas destes equipamentos em simulações com alimentação de acordo com as

especificações do fabricante e em simulações com alimentação distorcida. Assim seria

possível realizar um estudo comparativo das características elétricas e de distorção harmônica

da corrente entre reatores pertencentes aos dois grupos.

4.2.2 Determinação da quantidade de amostras a adquirir

Estabeleceu-se adquirir 3 amostras de reatores para cada marca pesquisada, possibilitando

trabalhar com valores médios por fabricante, minimizando possíveis discrepâncias que

pudessem ocorrer em um reator em particular.

As amostras, sempre que possível, deveriam ser adquiridas de forma aleatória, não ficando

restritas a lotes de fabricação em particular.

4.2.3 Levantamento de preços

Foi feito um levantamento de preços no comércio local de Brasília - DF, em dezembro de

2003, entre diversas marcas de reatores eletrônicos projetados para alimentar duas lâmpadas

fluorescentes tubulares T8, com 32W cada.

Foram encontradas 16 marcas de reatores com baixo FP e alta DHT, distribuídas entre 21

estabelecimentos. Não foi encontrado na época da pesquisa nenhum reator com alto FP e baixa

DHT, impossibilitando uma pesquisa equivalente para este grupo de reatores eletrônicos.

36

A tabela 4.1 apresenta a pesquisa de preços efetuada para os reatores eletrônicos com baixo FP

e alta DHT.

Tabela 4.1 – Pesquisa de preços unitários dos reatores eletrônicos com baixo FP e alta DHT.

LOJA MARCA DO REATOR PREÇO UNITÁRIO (R$)

MOISÉS BEGLI 22,00

INTRAL 21,00

MARGIRUS 15,80

OSRAM 19,80

109 BERGMAN 21,00

INTRAL 21,00

OSRAM 21,00

ELETRO SHOCK CMD 15,90

DIGILECTRON 16,90

NITROTECH 15,90

DINAMICA PHILIPS 23,00

TOPLINE 17,00

LUMENS GL 16,90

NITROTECH 16,90

CECIN SARKIS BERGMAN 22,31

INTRAL 17,17

LIDER INTRAL 19,90

NITROTECH 14,90

CAPITAL INTRAL 21,00

NITROTECH 15,00

STARLUZ INTRAL 19,90

NITROTECH 14,90

CANDELA DATACENTRO 18,90

INTRAL 22,00

37

LOJA MARCA DO REATOR PREÇO UNITÁRIO (R$)

FAIAD AUT-COMP 27,50

BEGLI 25,50

LUMIART NITROTECH 15,90

EXTRA GOLDEN 18,00

MEGALUX INTRAL 24,65

DOURADO NITROTECH 17,00

ART LUX NITROTECH 16,50

POTENCIA FLB 20,00

SOLUZ MZM 18,00

ILUMICENTER PHILIPS 21,50

FLAMAR INTRAL 21,00

TC ILUMINAÇÃO INTRAL 22,00

4.2.4 Aquisição das amostras

Utilizando como critério de seleção a disponibilidade de um determinado reator em um maior

número de estabelecimentos, procedeu-se à compra de 3 reatores por fabricante, num total de

10 fabricantes, totalizando 30 reatores eletrônicos com baixo FP e alta DHT adquiridos. A

tabela 4.2 ilustra os reatores adquiridos com os respectivos preços de aquisição.

Tabela 4.2 – Reatores eletrônicos com baixo FP e alta DHT adquiridos.

REATORES ADQUIRIDOS QUANTIDADE PREÇO UNITÁRIO (R$)

BEGLI 3 22,00

CMD 3 15,90

DIGILECTRON 3 16,90

GOLDEN 3 18,00

INTRAL 3 21,00

MARGIRIUS 3 15,80

NITROTECH 3 15,90

38


OSRAM 3 19,80

PHILIPS 3 23,00

TOPLINE 3 17,00

Para o estudo dos reatores eletrônicos com alto FP e baixa DHT, devido à ausência deste tipo

de reator no comércio local, na época da pesquisa, foram utilizadas quatro marcas obtidas pelo

Departamento de Engenharia Elétrica da UnB, junto aos fabricantes.

Para cada marca foram coletadas 3 amostras, totalizando 12 reatores. O preço de cada

equipamento foi estimado através de pesquisas realizadas junto aos fabricantes e

revendedores. Na tabela 4.3 encontram-se as marcas de reatores utilizados durante o estudo:

Tabela 4.3 – Reatores eletrônicos com alto FP e baixa DHT adquiridos.


DIGILECTRON 3 32,00

HELFONT 3 27,00

PHILIPS 3 36,00

REATRONIC 3 33,00

Deve ser destacado que estes ensaios não se destinam a aprovar marcas ou modelos de

produtos. O fato das amostras analisadas estarem ou não de acordo com as especificações do

fabricante indica uma tendência do setor em termos de qualidade.

39

4.3 LEVANTAMENTO DOS DADOS

O levantamento dos dados é uma das fases mais importantes deste estudo. Todos os ensaios

necessários à determinação das características dos reatores eletrônicos estudados são

realizados nesta fase. O trabalho foi dividido em duas etapas principais:

o Análise com alimentação senoidal pura; e

o Análise com alimentação distorcida.

Na análise com alimentação senoidal pura os reatores foram submetidos a uma tensão senoidal

gerada pela fonte de alimentação da California Instruments, com amplitude igual a 220V, na

freqüência fundamental (60Hz). Desta forma ficou estabelecida uma tensão de referência e

que estava de acordo com as especificações dos fabricantes. As características elétricas e de

distorção foram medidas, permitindo avaliar o comportamento dos reatores nesta situação.

Na análise com alimentação distorcida foram gerados 14 cenários de tensão distintos, com

níveis de distorção harmônica individual chegando a 10%, em harmônicas pré-estabelecidas.

Estes cenários visam simular situações de distorção que são encontradas na prática em

sistemas elétricos diversos. Todos os equipamentos foram alimentados com estas tensões

distorcidas e o conteúdo harmônico da corrente foi obtido para cada caso, gerando um perfil

de comportamento para cada reator em estudo.

Em cada etapa foram analisados os dois grupos de reatores disponíveis: reatores com baixo FP

e alta DHT e reatores com alto FP e baixa DHT. Todos os ensaios foram realizados de forma

individual, num primeiro momento, abrangendo todos os equipamentos disponíveis. Em

seguida os reatores foram agrupados por fabricante e as 3 amostras disponíveis para cada

marca foram energizadas simultaneamente, permitindo verificar se as características de

superposição eram observadas.

40

4.3.1 Coleta dos dados com alimentação senoidal pura

Utilizando o módulo de configuração dos parâmetros da tensão de saída (Figura 4.4) da fonte

de alimentação, que permite o ajuste de vários parâmetros da tensão de saída, foi possível

ajustar o valor da tensão de alimentação em 220V, a freqüência em 60Hz e a forma de onda da

tensão de saída para uma senóide pura.

Figura 4.4 – Módulo de configuração dos parâmetros da tensão de saída.

Para a coleta das características elétricas e do conteúdo harmônico da corrente, cada reator foi

interligado à fonte de alimentação da California Instruments e alimentou duas lâmpadas

fluorescentes tubulares do tipo T8, como mostrado na figura 4.5.

41

Figura 4.5 – Esquema de ligação individual dos reatores à fonte de alimentação.

Todos os 30 reatores com baixo FP e alta DHT e os 12 reatores com alto FP e baixa DHT

foram energizados e tiveram os valores de corrente, potência ativa, potência aparente, fator de

potência, corrente de pico e fator de crista medidos, com o módulo de medição (Figura 4.6).

Figura 4.6 – Módulo de coleta das características elétricas dos reatores.

Fonte de Alimentação

Reator1

L1 L2Computador

42

Este módulo possibilita a obtenção destas grandezas em intervalos de tempo programáveis e o

arquivamento dos dados no disco rígido. Neste estudo foram coletadas 5 amostras para cada

reator, em intervalos de 5s.

Todos os valores das grandezas elétricas, obtidos para cada reator com baixo FP e alta DHT,

são apresentados no Apêndice A, enquanto os valores coletados dos reatores com alto FP e

baixa DHT estão presentes no Apêndice B.

Alguns valores médios das grandezas elétricas, obtidos nesta análise, são mostrados na tabela

4.4, onde são confrontados com os valores declarados pelos fabricantes de cada equipamento.

Tabela 4.4 – Características elétricas médias dos reatores medidos de forma individual.

Corrente (A) Potência ativa (W)

Potência aparente (VA)

Fator de potência

REATORES Medida Declarada Medida Declarada Medida Declarada Medido Declarado Baixo FP e Alta DHT

REATOR 1 0,52 0,55 60,67 78,00 115,00 121,00 0,59 0,50 REATOR 2 0,50 0,45 60,00 64,00 109,33 99,00 0,57 0,60 REATOR 3 0,44 0,42 50,00 55,00 96,33 92,40 0,60 0,59 REATOR 4 0,47 0,44 50,00 76,00 104,20 96,80 0,55 0,59 REATOR 5 0,52 0,51 63,33 71,00 115,13 112,20 0,60 0,57 REATOR 6 0,47 0,45 58,67 52,00 104,00 99,00 0,57 0,54 REATOR 7 0,46 0,59 53,33 74,00 100,67 129,80 0,57 0,57 REATOR 8 0,53 0,55 60,00 65,00 116,20 121,00 0,56 0,55 REATOR 9 0,50 0,50 60,00 64,00 110,13 110,00 0,57 0,58

REATOR 10 0,52 0,55 60,00 73,00 114,67 121,00 0,57 0,58 Alto FP e

Baixa DHT

REATOR 1 0,29 0,30 60,00 66,00 63,47 66,00 0,97 0,98 REATOR 2 0,29 0,30 60,00 68,00 64,67 68,00 0,98 0,99 REATOR 3 0,27 0,29 50,00 63,00 59,60 66,00 0,98 0,98 REATOR 4 0,27 0,29 50,00 63,00 58,47 66,00 0,97 0,98

43

Para a coleta das características de distorção harmônica foi utilizado o módulo Harmonic

Analysis (Figura 4.7), onde foi possível medir as componentes harmônicas da corrente até a

50ª ordem, e obter diretamente a DHT da corrente.

Figura 4.7 – Módulo de aquisição de características harmônicas da corrente.

Assim, foi possível fazer um levantamento do conteúdo harmônico da corrente de cada reator

analisado, nos fornecendo os dados necessários para avaliar o nível de poluição que cada

equipamento é capaz de gerar quando alimentados com esta tensão em particular.

Para a determinação das características elétricas e de distorção dos reatores, quando estes

equipamentos estão agrupados por fabricante, a metodologia utilizada nas medições

individuais foi repetida, alterando-se apenas a configuração da carga, que passou a ter 3

reatores ligados simultaneamente e alimentando 6 lâmpadas fluorescentes tubulares no total

(Figura 4.8).

44

Figura 4.8 – Esquema de ligação conjunta dos reatores à fonte de alimentação.

Foram coletados os valores de corrente, potência ativa, potência aparente, fator de potência,

corrente de pico e fator de crista para todos os grupos analisados. Os valores médios obtidos

nesta etapa foram comparados com os valores declarados pelos fabricantes (Tabela 4.5).

Tabela 4.5 – Características elétricas médias dos reatores medidos de forma conjunta.

Corrente (A) Potência ativa (W)

Potência aparente (VA)

Fator de potência

REATORES Medida Declarada Medida Declarada Medida Declarada Medido Declarado Baixo FP e Alta DHT

REATOR 1 0,52 0,55 66,67 78,00 114,67 121,00 0,59 0,50 REATOR 2 0,50 0,45 60,00 64,00 109,33 99,00 0,56 0,60 REATOR 3 0,43 0,42 53,33 55,00 95,80 92,40 0,57 0,59 REATOR 4 0,47 0,44 53,33 76,00 102,80 96,80 0,54 0,59 REATOR 5 0,51 0,51 63,33 71,00 112,73 112,20 0,58 0,57 REATOR 6 0,47 0,45 56,67 52,00 103,07 99,00 0,55 0,54 REATOR 7 0,46 0,59 56,67 74,00 100,53 129,80 0,57 0,57 REATOR 8 0,54 0,55 66,67 65,00 119,53 121,00 0,57 0,55 REATOR 9 0,51 0,50 60,00 64,00 111,80 110,00 0,54 0,58

REATOR 10 0,52 0,55 63,33 73,00 113,87 121,00 0,58 0,58 Alto FP e

Baixa DHT

REATOR 1 0,28 0,30 60,00 66,00 62,33 66,00 0,98 0,98 REATOR 2 0,28 0,30 60,00 68,00 61,93 68,00 0,99 0,99 REATOR 3 0,27 0,29 55,00 63,00 59,50 66,00 0,98 0,98 REATOR 4 0,26 0,29 56,67 63,00 58,00 66,00 0,98 0,98

Fonte de Alimentação

Reator1

Reator2

Reator3

L1 L2 L3 L4 L5 L6Computador

45

Para a coleta do conteúdo harmônico da corrente de todos os reatores analisados e da distorção

harmônica total também se utilizou o módulo Harmonic Analysis (Figura 4.7). Os dados

coletados de forma individual e os dados agrupados foram organizados em forma gráfica e

estão disponíveis nos Apêndices C, D, E e F.

4.3.2 Coleta dos dados com alimentação distorcida

Para a análise das características dos reatores quando submetidos a alimentações distorcidas, a

tensão de alimentação foi modificada pela presença das harmônicas de ordem 3ª, 5ª, 7ª e 11ª,

individualmente e em diferentes composições, com níveis distorção variando de 0% a 10%.

Utilizando o módulo de configuração da tensão de saída (Figura 4.4), foram aplicadas aos

reatores 14 configurações de tensão diferentes, onde foram coletadas as características de

distorção para cada situação. Desta forma, foi possível verificar o comportamento dos reatores

quando são alimentados com tensões com conteúdo harmônico diverso. A tabela 4.6 ilustra os

diferentes cenários de tensão aplicados nesta etapa do estudo.

Tabela 4.6 – Tensões distorcidas - diferentes cenários.

Cenário

Tensão Fundamental

Presença da 3ª harmônica




1 100% 5% - - - 2 100% - 5% - - 3 100% - - 5% - 4 100% - - - 5% 5 100% 5% 5% - - 6 100% 5% 5% 5% - 7 100% 5% 5% 5% 5% 8 100% 10% - - - 9 100% - 10% - - 10 100% - - 10% - 11 100% - - - 10% 12 100% 10% 10% - - 13 100% 10% 10% 10% - 14 100% 10% 10% 10% 10%

46

Num primeiro momento, cada reator foi ensaiado isoladamente, em todos os 14 cenários de

tensão e o conteúdo harmônico da corrente e a DHT foram obtidos, utilizando-se o módulo de

aquisição das características harmônicas (Figura 4.7). Os valores médios obtidos foram

agrupados por fabricante e são apresentados em gráficos no Apêndice C, para os reatores com

baixo FP e alta DHT. Já os valores coletados utilizando-se os reatores com alto FP e baixa

DHT estão disponíveis no Apêndice E.

Em seguida os reatores foram ensaiados em grupos de 3 reatores por fabricante, para a análise

das características de distorção nestes 14 cenários distintos. As tensões (Tabela 4.6) foram

aplicadas aos conjuntos de reatores e o conteúdo harmônico da corrente e a DHT foram

obtidos, utilizando-se o módulo de aquisição das características harmônicas, da fonte de

alimentação da California Instruments (Figura 4.7). Os valores obtidos foram agrupados por

fabricante e são apresentados em gráficos no Apêndice D, para os reatores com baixo FP e alta

DHT, e no Apêndice F para os reatores com alto FP e baixa DHT.

47

4.4 ANÁLISE DOS DADOS

A análise dos dados é uma etapa de grande importância, pois evidencia as principais

constatações observadas ao longo do estudo realizado com os reatores eletrônicos. Foi

dividida em duas etapas principais, onde foram apreciados os reatores com baixo FP e alta

DHT, num primeiro instante, e os reatores com alto FP e baixa DHT em seguida:

o Análise das características elétricas; e

o Análise das características de distorção.

Na análise das características elétricas foram traçados gráficos comparativos da corrente, da

potência ativa, da potência aparente e do fator de potência, quando os reatores são alimentados

com uma tensão puramente senoidal e com valor da amplitude de acordo com o especificado

pelos fabricantes. Nestas mesmas condições de alimentação foram coletados os valores

referentes à corrente de pico e ao fator de crista, onde se pretende comparar estes índices entre

as duas famílias de reatores estudadas.

Na análise das características de distorção foi observado o conteúdo harmônico da corrente

quando os reatores são alimentados com uma tensão puramente senoidal e quando estão

submetidos a uma tensão com conteúdo harmônico controlado, de acordo os perfis de tensão

apresentados na tabela 4.6. Foram verificadas também as variações percentuais das

harmônicas da corrente nestes cenários de tensão, em relação a uma alimentação puramente

senoidal. Foi traçado ainda o gráfico da DHT obtida para cada fabricante, possibilitando uma

comparação entre as marcas em estudo.

4.4.1 Características elétricas dos reatores com baixo FP e alta DHT

Entre os dados coletados durante as medições, os valores de corrente, potência ativa, potência

aparente, fator de potência, corrente de pico e fator de crista dos reatores eletrônicos que

possuem baixo fator de potência e alta distorção harmônica total foram agrupados para cada

marca (Apêndice A), tornando possível avaliar se os valores declarados pelos fabricantes

48

estavam de acordo com os índices medidos em laboratório. Nesta etapa foram utilizados os

dados referentes às medições realizadas quando os reatores foram alimentados com uma

tensão puramente senoidal.

Os valores de corrente elétrica declarados e obtidos em laboratório são apresentados na figura

4.9a, onde é possível constatar que os valores estão próximos em sua maioria. A figura 4.9b

apresenta a diferença entre os valores declarados pelos fabricantes e os valores obtidos em

laboratório, com o respectivo valor médio e desvio padrão.

(a)

(b)

Figura 4.9 – (a) Corrente elétrica nos reatores com baixo FP e alta DHT, (b) Diferença entre os

valores de corrente elétrica declarados e medidos em laboratório.

A média das correntes declaradas pelos fabricantes foi 0,501A, enquanto a média das

correntes obtidas em laboratório ficou em 0,493A, o que representa um decréscimo de apenas

1,6%.

Quadro Comparativo da CorrenteReatores com Baixo FP e Alta DHT

0,42

0,51

0,59

0,500,52 0,500,44

0,470,52

0,47 0,46

0,530,50 0,52

0,49

0,45 0,44 0,45

0,55 0,550,55 0,50

0,06

0,03

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

REATOR 1 REATOR 2 REATOR 3 REATOR 4 REATOR 5 REATOR 6 REATOR 7 REATOR 8 REATOR 9 REATOR 10 VALOR M ÉDIO

DESVIOPADRÃO

REATORES

I (A)

0,000

0,010

0,020

0,030

0,040

0,050

0,060

0,070

VALORES DECLARADOS

VALORES MEDIDOS

Diferença entre os Valores de Corrente Declarados e Medidosnos Reatores com Baixo FP e Alta DHT

0,13

0,03

0,010,02

0,00

0,03 0,030,020,02

0,030,05

0,04

0,00

0,03

0,06

0,09

0,12

0,15

REATOR 1 REATOR 2 REATOR 3 REATOR 4 REATOR 5 REATOR 6 REATOR 7 REATOR 8 REATOR 9 REATOR 10 M ÉDIA DASDIFERENÇAS

DESVIOPADRÃO

REATORES

I (A)

0,00

0,01

0,02

0,03

0,04

0,05

49

A figura 4.10a apresenta a comparação entre os valores de potência ativa declarados pelos

fabricantes e medidos em laboratório. Em 90% das marcas avaliadas constatou-se que os

valores medidos ficaram abaixo dos valores declarados. Em média, decréscimo de 14,3%.

Considerando que cada lâmpada consome no máximo 32W e que existe ainda um pequeno

consumo de energia pelo reator, o valor médio obtido de 58W está próximo à estimativa do

consumo.

(a)

(b)

Figura 4.10 – (a) Potência ativa nos reatores com baixo FP e alta DHT, (b) Diferença entre os

valores de potência ativa declarados e medidos em laboratório.

Os valores de potência aparente obtidos são apresentados a seguir (Figura 4.11a). É fácil

constatar que os valores obtidos em laboratório ficaram bem próximos aos valores declarados.

Em média, o valor medido foi de 108,6VA contra os 110,2VA declarados, o que representa

um decréscimo de apenas 1,5%. Comparando-se estes valores da potência aparente com os

Quadro Comparativo da Potência AtivaReatores com Baixo FP e Alta DHT

78

6455

76

52

65 64 6761 60 63

59 60 60 60 58

74 7371

50 5053

8,78

4,72

0

20

40

60

80

100


DESVIOPADRÃO

REATORES

P (W)

0

2

4

6

8

10

VALORES DECLARADOS

VALORES MEDIDOS

Diferença entre os Valores da Potência Ativa Declarados e Medidosnos Reatores com Baixo FP e Alta DHT

17

26

711

454 5

21

13

8

7,91

0

8

16

24

32

40


DESVIOPADRÃO

REATORES

P (W)

0

2

4

6

8

10

50

valores obtidos para a potência ativa, que resultou em 58W, observa-se que é grande a

diferença e indica que grande parcela da energia está circulando e não está sendo convertida.

(a)

(b)

Figura 4.11 – (a) Potência aparente nos reatores com baixo FP e alta DHT, (b) Diferença entre

os valores de potência aparente declarados e medidos em laboratório.

Na análise do fator de potência (Figura 4.12a) verificou-se que, além dos valores medidos

estarem próximos aos valores declarados para cada equipamento, houve um comportamento

semelhante em equipamentos de marcas diferentes. Todos as medidas do fator de potência

ficaram próximas ao valor médio obtido, que foi 0,58.

Este valor para o fator de potência, apesar de estar de acordo com as especificações dos

fabricantes, é considerado baixo e quando confrontado com os valores de potência ativa e

potência aparente, confirma que esta família de reatores provoca uma circulação adicional e

prejudicial de corrente na rede elétrica.

Quadro Comparativo da Potência AparenteReatores com Baixo FP e Alta DHT

121

9992 97

11299

121 121115 109

96

115104

116 115110

130

110104 101 109110

12,85

6,95

0

20

40

60

80

100

120

140


DESVIOPADRÃO

REATORES

P (VA)

0

2

4

6

8

10

12

14

VALORES DECLARADOS

VALORES MEDIDOS

Diferença entre os Valores da Potência Aparente Declarados e Medidosnos Reatores com Baixo FP e Alta DHT

6

107

36

5548

29

0

8,03

0

8

16

24

32

40


DESVIOPADRÃO

REATORES

P (VA)

0

2

4

6

8

10

51

(a)

(b)

Figura 4.12 – (a) Fator de potência nos reatores com baixo FP e alta DHT, (b) Diferença entre

os valores de fator de potência declarados e medidos em laboratório.

Quando se analisa a corrente de pico (Figura 4.13), verifica-se que o valor médio ficou

próximo aos 2,2A, valor este superior ao valor eficaz médio obtido, que foi de 0,49A.

Figura 4.13 – Corrente de pico nos reatores com baixo FP e alta DHT.

Quadro Comparativo do Fator de PotênciaReatores com Baixo FP e Alta DHT

0,60 0,59 0,57 0,54 0,57 0,55 0,58 0,58 0,570,59 0,57 0,550,60 0,57 0,56 0,57 0,57 0,58

0,50

0,59 0,60 0,57

0,03

0,02

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0


DESVIOPADRÃO

REATORES

FP

0,000

0,005

0,010

0,015

0,020

0,025

0,030

0,035

VALORES DECLARADOS

VALORES MEDIDOS

Corrente de Pico nos Reatorescom Baixo FP e Alta DHT

2,1

1,6

2,22,1

2,22,32,3

2,3 2,3 2,32,3

0,23

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0


DESVIOPADRÃOREATORES

IP (A)

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0,30

VALORES MEDIDOS

Diferença entre os Valores do Fator de Potência Declarados e Medidosnos Reatores com Baixo FP e Alta DHT

0,03

0,04

0,03 0,03

0,00

0,01 0,01 0,01

0,03

0,09

0,01

0,03

0,00

0,02

0,04

0,06

0,08

0,10


DESVIOPADRÃO

REATORES

FP

0,000

0,005

0,010

0,015

0,020

0,025

0,030

52

Verifica-se um comportamento semelhante em todas as marcas de reatores analisadas e o valor

obtido indica que os reatores com baixo FP e alta DHT apresentam correntes instantâneas

elevadas, o que poderá provocar, entre outros problemas, falsos acionamentos em circuitos de

proteção.

A figura 4.14 apresenta os valores obtidos para o fator de crista, que é a relação entre o valor

de pico e o valor eficaz da corrente. Este é um indicador que permite quantificar e qualificar a

distorção harmônica da corrente. Nos reatores com baixo FP e alta DHT obteve-se um valor

médio de 3,8, que é um número elevado pois para correntes puramente senoidais este índice

estaria próximo a 1,4. Verificaram-se elevados índices em todos os reatores.

Figura 4.14 – Fator de crista nos reatores com baixo FP e alta DHT.

4.4.2 Características harmônicas dos reatores com baixo FP e alta DHT

Em uma primeira etapa foi observado o espectro harmônico da corrente nos reatores com

baixo FP e alta DHT, quando estão alimentados com uma tensão puramente senoidal.

Verificou-se que os conteúdos harmônicos das correntes eram semelhantes em todos os

reatores analisados e decidiu-se trabalhar com valores médios, pois refletiam bem as

características de cada equipamento em particular. Os dados de cargas coletados de forma

individual encontram-se no Apêndice C e os dados de cargas agrupadas estão no Apêndice D.

A figura 4.15a apresenta as amplitudes médias do espectro harmônico da corrente obtido entre

as 10 marcas de reatores analisados, onde constata-se que estes equipamentos apresentam

características de distorção elevadas. Verifica-se a presença de corrente de 3ª ordem

Fator de Crista nos Reatorescom Baixo FP e Alta DHT

3,3

4,1

3,4

4,03,8

3,6 3,53,64,0

4,43,8 0,37

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0



FC

0,00

0,10

0,20

0,30

0,40

0,50

VALORES MEDIDOS

53

harmônica com amplitude de 87% e na 23ª ordem harmônica ainda observa-se uma amplitude

igual a 10%, em relação a componente fundamental da corrente. A figura 4.15b apresenta os

ângulos médios de defasagem relativos a cada harmônica da corrente. Verificou-se que todas

as marcas estudadas (Apêndices C e D) tiveram um comportamento semelhante, com

distribuições dos módulos e ângulos próximas ao padrão médio apresentado. O desvio padrão

médio dos módulos foi menor que 1,6% e o desvio padrão angular médio foi inferior a 5,2%.

(a)

(b)

Figura 4.15 – (a) Conteúdo harmônico médio nos reatores com baixo FP e alta DHT,

(b) Distribuição angular média da corrente solicitada.

A figura 4.16 apresenta as formas de onda da tensão aplicada e da corrente solicitada pelos

reatores com baixo FP e alta DHT. Verifica-se que a forma de onda da corrente está

Espectro Harmônico - Reatores com baixo FP e alta DHT

25%20% 20% 17% 14% 12% 12% 10% 9% 8% 7% 6% 5% 4% 3% 2% 2% 1% 1% 1% 0%

100%

42%

87%

65%

100%

0%

20%

40%

60%

80%

100%

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49

Ordem Harmônica

Am

plitu

de

TensãoCorrente

Distribuição Angular Média da CorrenteReatores com Baixo FP e Alta DHT

195175

2

188

39

253

103

300

150 145

206

47

172

52

114

44 33 378

0

60

120

180

240

300

360

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49

Ordem Harmônica

Ân

gulo

54

totalmente distorcida e não apresenta nenhuma similaridade com forma de onda da tensão

aplicada, que se aproxima de uma senóide pura.

Figura 4.16 – Formas de onda da tensão aplicada e da corrente solicitada

nos reatores com baixo FP e alta DHT.

Ainda em condições de alimentação senoidal pura, foram levantados os valores da DHT para

cada marca analisada. Nos reatores com baixo FP e alta DHT os valores relativos a DHT não

são declarados pelos fabricantes, impossibilitando uma comparação deste parâmetro com os

valores obtidos em laboratório.

A figura 4.17 ilustra os valores medidos em laboratório, onde é possível verificar que todas as

marcas apresentaram DHT elevadas, em torno do valor médio de 78% e desvio padrão de

1.5%. A maior distorção verificada foi de 80,4%, para o Reator 4, e a menor distorção foi a do

Reator 3, que apresentou o valor de 75,1%.

Figura 4.17 – Distorção harmônica total nos reatores com baixo FP e alta DHT.

Formas de Onda - Reatores com baixo FP e alta DHT

-1,0

-0,5

0,0

0,5

1,0

0 90 180 270 360 450 540 630

Graus

Am

plitu

deTensãoCorrente

DISTORÇÃO HARMÔNICA TOTAL

76,6% 78,2% 75,1% 76,5% 78,3% 78,5% 78,4% 78,0%79,3% 79,1%80,4% 1,5%

0%

20%

40%

60%

80%

100%



DHT (%)

0,0%

0,4%

0,8%

1,2%

1,6%

2,0%

VALORES MEDIDOS

55

Os valores observados estão, em sua maioria, próximos ao valor médio e pode-se constatar

uma regularidade nas características de funcionamento entre todos os equipamentos.

Em uma segunda etapa, com o objetivo de verificar o comportamento dos reatores quando

alimentados com tensões diferentes de uma senóide pura, foram aplicadas tensões de

alimentação com conteúdo harmônico variado (Tabela 4.6) e verificou-se que a DHT da

corrente aumentou à medida que as distorções na tensão de alimentação aumentaram (Figura

4.18). A exceção à regra foi verificada quando a tensão de alimentação possuía componentes

apenas na terceira harmônica, além da tensão fundamental (Cenários 1 e 8, Tabela 4.6),

quando se observou que a DHT da corrente teve seu valor diminuído à medida que a

componente de terceira harmônica da tensão teve sua amplitude aumentada.

Figura 4.18 – DHT média da corrente nos reatores com baixo FP e alta DHT, quando

submetidos a tensões de alimentação com níveis de distorção diversos.

No cenário 1, onde apenas a componente de terceira harmônica foi elevada para 5% do valor

da componente fundamental, verificou-se uma pequena diminuição no valor médio da DHT da

corrente, de 78,5% para 76,4%, representando uma redução de 2,1%. Esta redução foi

observada para todos os reatores. Já no cenário 8, quando a componente de terceira harmônica

passou para 10%, verificou-se uma redução um pouco maior no valor médio da DHT, que

DISTORÇÃO HARMÔNICA TOTAL - DHT

78% 76%

86%80%

75%

87% 90% 88% 90%84%

89%83%

93%

83%

93%

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

Fund 3ª 5ª 7ª 11ª 3ª e 5ª 3ª, 5ª e 7ª 3ª, 5ª, 7ª e 11ª

Ordem Harmônica

DH

T %

0%

5%

10%

56

passou dos 78,5% originais para 75,4%, representando uma redução de 3,1%. Do mesmo

modo, isso ocorreu em todos os reatores submetidos a esta tensão de alimentação.

A tabela 4.7 apresenta a variação percentual das amplitudes das harmônicas da corrente em

função da distorção harmônica presente na tensão de alimentação. São comparadas as

amplitudes das harmônicas obtidas em cenários com tensões distorcidas em relação aos

valores obtidos em condições de alimentação puramente senoidal.


baixo FP e alta DHT, em função da tensão de alimentação distorcida aplicada. Ordem

Harmônica da

Corrente

Presença da 3ª

harmônica na tensão

Presença da 5ª


Presença da 7ª


Presença da 11ª


Presença das 3ª e 5ª

harmônicas na tensão

Presença das 3ª, 5ª e 7ª harmônicas na tensão

Presença das 3ª, 5ª, 7ª e 11ª harmônicas na tensão

5% 10% 5% 10% 5% 10% 5% 10% 5% 10% 5% 10% 5% 10% 1º -3% -7% +2% +3% -3% -5% -1% 0% -1% -2% -4% -6% -2% -2%

3º -8% -23% +8% +13% -21% -36% -8% -4% +2% +4% -10% -25% -14% -8%

5º -18% -34% +22% +36% -15% -7% -5% +7% +9% +19% -9% -17% -11% +5%

7º -22% -8% +48% +82% +73% +119% +62% +88% +19% +45% +36% +81% +75% +98%

9º +1% +21% +69% +142% +190% +210% +215% +263% +14% +68% +126% +208% +238% +272%

11º +15% +9% +31% +127% +141% +90% +271% +339% -25% 26% +125% +155% +267% +316%

13º -3% +8% -11% +69% +36% +167% +178% +263% -35% -26% +44% +48% +141% +219%

15º -7% +5% -6% +41% +97% +305% +84% +217% -17% -33% +26% +148% +102% +231%

Com exceção da 3ª harmônica, há uma correspondência entre o aumento na amplitude da

tensão e o acréscimo na amplitude da mesma ordem harmônica da corrente, onde se observa

que existe amplificação pela presença de harmônicas, ou seja, à medida que aumenta o nível

de distorção em uma determinada harmônica da tensão, aumenta a amplitude da harmônica da

corrente correspondente à mesma ordem. Verifica-se ainda um acréscimo nas harmônicas de

corrente adjacentes à ordem harmônica da tensão que foi distorcida. A partir da 11ª harmônica

da corrente há uma amplificação excessiva em alguns casos. Quando a ordem harmônica

cresce, a amplitude desta harmônica diminui e surge um erro devido à baixa precisão da fonte.

Na tabela 4.7 verifica-se que quando a tensão possui 5% da componente de 3ª harmônica, a

amplitude da 3ª harmônica da corrente cai 8%, atingindo 23% quando a distorção na tensão

chega a 10%.

57

Quando a tensão de alimentação possui uma parcela de 5% na 5ª harmônica há um aumento na

5ª harmônica da corrente correspondente a 22% em relação ao valor obtido quando a tensão de

alimentação é puramente senoidal. Este acréscimo chega a 36% quando a distorção na tensão

atinge 10% na 5ª harmônica.

Para a 7ª harmônica, um acréscimo de 5% na tensão implica em um aumento de 73%,

chegando a 119% quando a amplitude desta harmônica chega a 10%. Da mesma forma, para a

11ª harmônica da corrente verifica-se um acréscimo de 271% e 339% quando a amplitude na

11ª harmônica da tensão chega a 5% e 10% respectivamente.

Todas as características elétricas e harmônicas observadas nos reatores com baixo FP e alta

DHT seguiram um padrão bem definido, o que indica em um elevado grau de homogeneidade

presente nesta família de reatores.

4.4.3 Características elétricas dos reatores com alto FP e baixa DHT

Nesta etapa também foram analisados os valores de corrente, potência ativa, potência

aparente, fator de potência, corrente de pico e fator de crista, quando os reatores são

alimentados com uma tensão puramente senoidal. Os valores de corrente declarados e obtidos

em laboratório são apresentados a seguir (Figura 4.19a), onde é possível constatar que os

valores estão próximos em sua maioria. A média dos valores declarados pelos fabricantes foi

igual a 0,30A, enquanto a média dos valores obtidos em laboratório foi de 0,28A, o que

representa um decréscimo de apenas 5,4%.

(a)

Quadro Comparativo da CorrenteReatores com Alto FP e Baixa DHT

0,30 0,30 0,29 0,29 0,300,29 0,290,27 0,27 0,28

0,006

0,013

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

REATOR 1 REATOR 2 REATOR 3 REATOR 4 VALOR MÉDIO DESVIO PADRÃO

REATORES

I (A)

0,000

0,005

0,010

0,015

0,020

VALORES DECLARADOS

VALORES MEDIDOS

58

(b)

Figura 4.19 – (a) Corrente elétrica nos reatores com alto FP e baixa DHT, (b) Diferença entre

os valores de corrente elétrica declarados e medidos em laboratório.

Nos reatores com baixo FP e alta DHT a média dos valores declarados pelos fabricantes foi

igual a 0,50A, enquanto a média dos valores obtidos em laboratório ficou em 0,49A. Isto

indica que a utilização de reatores com alto FP e baixa DHT representa um decréscimo na

corrente próximo a 43,3%.

A figura 4.20a apresenta a comparação entre valores médios de potência ativa declarados e

obtidos em laboratório. Em todos os reatores avaliados constatou-se que os valores medidos

ficaram abaixo dos valores declarados. A média dos valores declarados pelos fabricantes foi

de 65W enquanto a média dos valores obtidos no laboratório foi de 55W, o que significa um

decréscimo de 15,4%.

(a)

Quadro Comparativo da Potência AtivaReatores com Alto FP e Baixa DHT

66 6863 63 65

60 6050 50

55

2,4

5,8

0

20

40

60

80

REATOR 1 REATOR 2 REATOR 3 REATOR 4 VALOR MÉDIO DESVIO PADRÃO

REATORES

P (W)

0

2

4

6

8

VALORES DECLARADOS

VALORES MEDIDOS

Diferença entre os Valores de Corrente Declarados e Medidosnos Reatores com Alto FP e Baixa DHT

0,01

0,02 0,02

0,010,02

0,007

0,00

0,01

0,02

0,03

0,04

REATOR 1 REATOR 2 REATOR 3 REATOR 4 MÉDIA DASDIFERENÇAS

DESVIOPADRÃO

REATORES

I (A)

0,000

0,003

0,005

0,008

0,010

59

(b)

Figura 4.20– (a) Potência ativa nos reatores com alto FP e baixa DHT, (b) Diferença entre os

valores de potência ativa declarados e medidos em laboratório.

Nos reatores com baixo FP e alta DHT a média dos valores de potência ativa declarados pelos

fabricantes foi igual a 67W, enquanto a média dos valores obtidos em laboratório ficou em

58W. Isto significa que a utilização de reatores com alto FP e baixa DHT, em substituição aos

reatores com baixo FP e alta DHT, representa um decréscimo na potência ativa na ordem de

4,5%.

Os valores de potência aparente obtidos em laboratório são apresentados na figura 4.21a.

Verifica-se que estes valores ficaram próximos aos valores declarados. Em média, o valor

declarado foi de 67VA enquanto o valor medido foi de 62VA, o que implica em um

decréscimo de 7,4%. Nos reatores com baixo FP e alta DHT obteve-se 108,6VA e 110,2 VA,

respectivamente, representando uma redução de 43,3%.

(a)

Quadro Comparativo da Potência AparenteReatores com Alto FP e Baixa DHT

66 68 66 66 6763 6560 58 62

1,0

3,0

0

20

40

60

80

REATOR 1 REATOR 2 REATOR 3 REATOR 4 VALOR MÉDIO DESVIO PADRÃOREATORES

P (VA)

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

VALORES DECLARADOS

VALORES MEDIDOS

Diferença entre os Valores da Potência Ativa Declarados e Medidosnos Reatores com Alto FP e Baixa DHT

6

8

13 13

10 3,6

0

3

6

9

12

15


DESVIOPADRÃO

REATORES

P (W)

0

1

2

3

4

5

60

(b)

Figura 4.21 – Potência aparente nos reatores com alto FP e baixa DHT, (b) Diferença entre os

valores de potência aparente declarados e medidos em laboratório.

Na análise dos valores do fator de potência (Figura 4.22a) verificou-se que os valores medidos

ficaram próximos aos valores declarados.

(a)

(b)

Figura 4.22 – Fator de potência nos reatores com alto FP e baixa DHT, (b) Diferença entre os

valores de fator de potência declarados e medidos em laboratório.

Quadro Comparativo do Fator de PotênciaReatores com Alto FP e Baixa DHT

0,98 0,99 0,98 0,98 0,980,97 0,98 0,98 0,97 0,97

0,005

0,007

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0


FP

0,000

0,002

0,004

0,006

0,008

0,010

VALORES DECLARADOS

VALORES MEDIDOS

Diferença entre os Valores da Potência Aparente Declarados e Medidosnos Reatores com Alto FP e Baixa DHT

33

68

5

2,4

0

2

4

6

8

10


DESVIOPADRÃO

REATORES

P (VA)

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

Diferença entre os Valores do Fator de Potência Declarados e Medidosnos Reatores com Alto FP e Baixa DHT

0,0120,010

0,000

0,009

0,0130,006

0,000

0,005

0,010

0,015

0,020


DESVIOPADRÃO

REATORES

FP

0,000

0,002

0,004

0,006

0,008

61

A média dos valores declarados foi 0,98 enquanto a média dos valores medidos ficou próximo

a 0,97, representando um decréscimo de apenas 1%. Já nos reatores com baixo FP e alta DHT

a média dos valores declarados foi de 0,57 e a média dos valores medidos ficou em 0,58.

Quando se analisa a corrente de pico (Figura 4.23), verifica-se que o valor médio ficou

próximo aos 0,8A, valor inferior ao obtido nos reatores com baixo FP e alta DHT, que foi de

2,2A. Esta diferença evidencia que estes reatores possuem correntes instantâneas menores,

causando menor impacto à rede.

Figura 4.23 – Corrente de pico nos reatores com alto FP e baixa DHT.

A figura 4.24 apresenta os valores obtidos para o fator de crista. Verifica-se um

comportamento semelhante em todas as marcas de reatores com alto FP e baixa DHT, com um

valor médio em torno de 1,9. Nos reatores com baixo FP e alta DHT o valor médio obtido foi

3,8. Desta forma, verifica-se que as correntes instantâneas relativas nos reatores com alto FP e

baixa DHT foram 50% menores, implicando na redução do dimensionamento da rede e

reduzindo os acionamentos indesejáveis em dispositivos de proteção.

Figura 4.24 – Fator de crista nos reatores com alto FP e baixa DHT.

Corrente de Pico nos Reatorescom Alto FP e Baixa DHT

1,1

0,6

1,0

0,6

0,8

0,27

0,0

0,5

1,0

1,5


IP (A)

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0,30

VALORES MEDIDOS

Fator de Crista nos Reatorescom Alto FP e Baixa DHT

2,11,9 1,91,9 1,9

0,11

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5


FC

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

VALORES MEDIDOS

62

4.4.4 Características harmônicas dos reatores com alto FP e baixa DHT

Foi observado o espectro harmônico da corrente nos reatores com alto FP e baixa DHT,

quando alimentados com uma tensão puramente senoidal. Como nos reatores com baixo FP e

alta DHT, verificou-se que reatores com alto FP e baixa DHT possuem conteúdos harmônicos

(módulos e ângulos) semelhantes e estabeleceu-se trabalhar com valores médios.

A figura 4.25a apresenta o valor médio dos módulos da corrente obtido entre as 4 marcas de

reatores e a figura 4.25b apresenta a distribuição angular média da corrente.

(a)

(b)

Figura 4.25 – (a) Conteúdo harmônico médio nos reatores com alto FP e baixa DHT,

(b) Distribuição angular da corrente solicitada.

Espectro Harmônico - Reatores com alto FP e baixa DHT

1% 1% 0%

100%

1%8% 5%

100%

0%

20%

40%

60%

80%

100%

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49

Ordem Harmônica

Am

plitu

de

TensãoCorrente

Distribuição Angular Média da CorrenteReatores com Alto FP e Baixa DHT

300

75

123

0

60

120

180

240

300

360

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49

Ordem Harmônica

Ân

gulo

63

Constata-se que estes equipamentos apresentam características de distorção bem reduzidas,

tanto no que diz respeito à quantidade de harmônicas presentes na corrente, bem como nas

amplitudes das harmônicas. Verifica-se a presença de corrente de 3ª ordem harmônica com

amplitude de 8% e na 5ª ordem de 5%, em relação à componente fundamental da corrente. A

última componente harmônica presente é a de ordem 11, o que indica um baixo nível de

distorção na corrente e, conseqüentemente, um baixo nível de poluição injetada na rede.

Verificou-se que todas as marcas estudadas (Apêndices E e F) apresentaram um

comportamento semelhante, com distribuições dos módulos e ângulos próximas ao padrão

médio apresentado. O desvio padrão médio dos módulos foi menor que 0,65% e o desvio

padrão angular médio foi inferior a 1,36%.

A figura 4.26 apresenta as formas de onda da tensão aplicada e da corrente solicitada pelos

reatores com alto FP e baixa DHT.

Figura 4.26 – Formas de onda da tensão aplicada e da corrente solicitada

nos reatores com alto FP e baixa DHT.

Verifica-se que a forma de onda da corrente aproxima-se da forma de onda da tensão de

alimentação, que é uma senóide pura.

Ainda em condições de alimentação senoidal pura foram levantados os valores da DHT para

cada marca analisada. São mostrados na figura 4.27 os valores relativos à distorção harmônica

Formas de Onda - Reatores com alto FP e baixa DHT

-1,0

-0,5

0,0

0,5

1,0

0 90 180 270 360 450 540 630

Graus

Am

plitu

de

TensãoCorrente

64

total, anunciados pelos fabricantes nos respectivos equipamentos, e os valores obtidos nos

ensaios realizados em laboratório.

É possível verificar que todas as marcas apresentaram DHT baixas. A maior distorção

verificada foi de 17,4% para o Reator 1 e a menor distorção foi a do Reator 2, que apresentou

o valor de 5,5%. Constata-se que todos os reatores analisados, com exceção dos Reatores 2,

tiveram valores de DHT ligeiramente superiores aos valores declarados, o que é indesejável

pois quanto maior a DHT maior será o peso das correntes harmônicas em relação à corrente

fundamental. Apesar destas discrepâncias, verifica-se que o valor médio obtido – em média

11,1% – é considerado baixo quando comparado ao valor médio obtido nos reatores com

baixo FP e alta DHT, que ficou próximo a 78,0%.

(a)

(b)

Figura 4.27 – (a) Distorção harmônica total nos reatores com alto FP e baixa DHT,

(b) Diferença entre os valores de DHT declarados e medidos em laboratório.

Numa etapa seguinte, quando os reatores são submetidos a tensões de alimentação distorcidas,

verifica-se um aumento na DHT da corrente à medida que o conteúdo harmônico da tensão

Quadro Comparativo da DHTReatores com Alto FP e Baixa DHT

12,010,0 10,0 10,0 10,5

17,4

5,5

10,6 11,0 11,1

1,0

4,9

0

5

10

15

20


DHT (%)

0,0

1,5

3,0

4,5

6,0

VALORES DECLARADOS

VALORES MEDIDOS

Diferença entre os Valores da DHT Declarados e Medidosnos Reatores com Alto FP e Baixa DHT

2,9

1,00,6

5,44,5

2,4

0

1

2

3

4

5

6


DESVIOPADRÃO

REATORES

DHT (%)

0

1

2

3

4

5

6

65

diversifica ou quando a amplitude das harmônicas já presentes aumenta, de forma cumulativa

(Figura 4.28).

Este comportamento é justificado, pois se observa nesta família de reatores um

comportamento próximo ao verificado em cargas lineares, onde se tem o conteúdo harmônico

da corrente acompanhando o conteúdo harmônico da tensão de alimentação.

Figura 4.28 – DHT média da corrente nos reatores com alto FP e baixa DHT,

quando submetidos a tensões de alimentação com níveis de distorção diversos.

A figura 4.29 ilustra o espectro harmônico da tensão quando possui componentes harmônicas

de amplitude correspondente a 10% nas 3ª, 5ª, 7ª e 11ª harmônicas simultaneamente (Cenário

14, Tabela 4.6) e o espectro harmônico médio da corrente gerado pelos reatores com alto FP e

baixa DHT nesta situação em particular.

Verifica-se que a corrente contém um espectro harmônico parecido com o espectro harmônico

da tensão de alimentação, tanto no que se refere às harmônicas presentes como nas amplitudes

relativas.


12%

14%13% 13% 14%

15%17%

13%

18%17% 17%

18%

21%

25%

11%

0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0,3

Fund 3ª 5ª 7ª 11ª 3ª e 5ª 3ª, 5ª e 7ª 3ª, 5ª, 7ª e 11ª

Ordem Harmônica

DH

T %

0%

5%

10%

66

(a)

(b)

Figura 4.29 – (a) Espectro harmônico da corrente, (b) distribuição angular.

A seguir (Figura 4.30) são apresentadas as formas de onda da tensão de alimentação e da

corrente média gerada pelos reatores, relacionadas com o espectro harmônico apresentado

anteriormente (Figura 4.29).

Verifica-se grande semelhança entre as formas de onda da tensão e da corrente. Em todas as

tensões a que foram submetidos os reatores com alto FP e baixa DHT observa-se que a forma

de onda da corrente tende a acompanhar a forma de onda da tensão de alimentação.

Espectro Harmônico

3% 1% 1% 1%

100%

10% 10% 10%10%

100%

11%10% 12% 13%

0%

20%

40%

60%

80%

100%

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49

Ordem Harmônica

Am

plitu

de

TensãoCorrente

Distribuição Angular Média da Corrente

Reatores com Baixo FP e Alta DHT

195175

2

188

39

253

103

300

150 145

206

47

172

52

114

44 33 378

0

60

120

180

240

300

360

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49

Ordem Harmônica

Ân

gulo

67

Figura 4.30 – Formas de onda da tensão de alimentação aplicada e da corrente

solicitada nos reatores com alto FP e baixa DHT.

A tabela 4.8 apresenta a variação percentual para cada harmônica da corrente em função da

distorção harmônica presente na tensão de alimentação, quando comparamos as amplitudes

das harmônicas com os valores obtidos em condições de alimentação puramente senoidal.


alto FP e baixa DHT, em função da tensão de alimentação distorcida aplicada. Ordem

Harmônica da

Corrente

Presença da 3ª


Presença da 5ª


Presença da 7ª


Presença da 11ª


Presença das 3ª e 5ª

harmônicas na tensão

Presença das 3ª, 5ª e 7ª harmônicas na tensão

Presença das 3ª, 5ª, 7ª e 11ª harmônicas na tensão

5% 10% 5% 10% 5% 10% 5% 10% 5% 10% 5% 10% 5% 10% 1º -1% -4% -1% 0% -1% -1% -1% -1% -2% -4% -2% -4% -2% -3%

3º +28% +35% -11% -18% -4% -18% -4% -4% +22% +43% +26% +51% +22% +36%

5º -29% -36% +95% +207% -29% -52% 0% -7% +76% +159% +54% +128% +47% +124%

7º +58% +88% -28% -14% +564% +1143% +132% +162% +2% +86% +506% +912% +536% +983%

9º 0% -23% +56% +121% -1% 19% -1% -15% +21% +21% -1% +63% +7% +92%

11º +75% +75% -52% -52% +178% +178% +999% +1997% -52% -3% +75% +124% +999% +2045%

13º - - - - - - - - - - - - - -

15º - - - - - - - - - - - - - -

Verifica-se que à medida que aumenta a amplitude em uma determinada harmônica da tensão,

aumenta também a amplitude da corrente na harmônica correspondente.

Formas de Onda - Reatores com alto FP e baixa DHT

-1,0

-0,5

0,0

0,5

1,0

0 90 180 270 360 450 540 630

Graus

Am

plitu

de

TensãoCorrente

68

Há um acréscimo de 28% na 3ª harmônica da corrente quando a tensão possui 5% da

componente de 3ª harmônica, chegando a 35% quando a distorção na tensão atinge 10%.

Quando a tensão de alimentação possui uma parcela de 5% na 5ª harmônica há um aumento na

5ª harmônica da corrente correspondente a 95% em relação ao valor obtido quando a tensão de

alimentação é puramente senoidal. Este acréscimo chega a 207% quando a distorção na tensão

atinge 10%.

Para a 7ª harmônica, um acréscimo de 5% na tensão implica em um aumento de 564% na 7ª

harmônica da corrente, chegando a 1143% quando a amplitude na tensão chega a 10%.

Da mesma forma, para a 11ª harmônica da corrente verifica-se um acréscimo de 999% e

1997% quando a amplitude na 11ª harmônica da tensão chega a 5% e 10%, respectivamente.

Quando há a presença de mais de uma harmônica na tensão, o efeito na corrente aproxima-se

das variações verificadas de forma individual, no que se refere à variação das amplitudes das

harmônicas, evidenciando um comportamento cumulativo.

Verifica-se que o efeito causado pela presença de harmônicas na tensão afetam, em alguns

casos, além das harmônicas da corrente que possuem a mesma ordem harmônica, as

harmônicas da corrente adjacentes.

Percebe-se ainda nestes reatores de melhor qualidade uma linearidade na amplificação das

harmônicas da corrente. Quando a amplitude de uma determinada harmônica da tensão passa

de 5% para 10%, dobrando o seu valor (Tabela 4.8), observa-se um aumento equivalente na

amplitude da harmônica da corrente de mesma ordem, implicando, desta forma, em um

acréscimo proporcional ao verificado na harmônica da tensão.

Como constatado nos reatores com baixo FP e alta DHT, as características elétricas e

harmônicas observadas nos reatores com alto FP e baixa DHT também seguiram um padrão

bem definido, o que indica em um elevado grau de homogeneidade também presente nesta

família de reatores.

69

4.5 ANÁLISE ECONÔMICA

Nesta análise econômica é apresentada uma comparação entre os parâmetros elétricos obtidos

para as duas famílias de reatores em estudo, quando alimentados com uma tensão puramente

senoidal, onde são feitas considerações sobre os custos de operação ao longo da vida útil do

reator, estimada em 30.000 horas.

É feita uma estimativa do valor presente de cada família de reator admitindo-se uma taxa de

utilização diária constante e, desta forma, utilizando-se uma série uniforme. São considerados

para o cálculo do valor presente os custos iniciais de aquisição e valores relativos à utilização

dos equipamentos pelos consumidores residenciais de baixa renda, residenciais, comerciais e

industriais, ao longo da vida útil do equipamento, possibilitando verificar os custos relativos às

duas famílias de reatores e apontar qual delas é mais adequada a um determinado consumidor.

Numa segunda análise é levada em consideração também, no cálculo dos custos de utilização,

a cobrança adicional devido ao baixo fator de potência verificado nos reatores com baixo FP e

alta DHT, que, de acordo com o artigo 34 da Resolução 456 da Aneel [Aneel, 2000], pode ser

considerada para consumidores do Grupo “B”, no qual os consumidores estudados nesta

análise estão enquadrados.

Por último é feita uma análise de sensibilidade onde se pretende determinar qual o grau de

variação dos parâmetros de utilização diária em função da redução ou elevação nos preços de

aquisição dos reatores.

4.5.1 Análise dos parâmetros elétricos

Os valores médios de potência ativa, potência reativa, potência aparente, corrente elétrica e

fator de potência coletados ao longo do estudo são mostrados na tabela 4.9.

70

Tabela 4.9 – Parâmetros elétricos médios obtidos nos reatores eletrônicos em estudo. PARÂMETRO

ELÉTRICO Reatores com baixo

FP e alta DHT Reatores com alto FP e baixa DHT

Diferença percentual

Potência ativa 57,60W 55,00W - 4,50% Corrente elétrica 0,49A 0,28A - 43,30% Potência aparente 108,57VA 61,55VA - 43,30% Potência reativa 92,03var 27,63var - 70,00% Fator de potência 0,58 0,97 + 67,20%

Comparando-se os valores obtidos para a potência ativa, constata-se que os reatores com alto

FP e baixa DHT são mais eficientes, conseguindo alimentar a mesma carga com uma redução

no consumo de 4,5%, o que representa um decréscimo na mesma proporção dos gastos

relativos à iluminação.

Os valores obtidos para a corrente elétrica e para a potência aparente mostram que com a

utilização reatores com alto FP e baixa DHT houve uma redução de cerca de 43% nestes

índices. A menor circulação da corrente elétrica implica na redução do dimensionamento dos

condutores do ramal, reduzindo as perdas ôhmicas e os custos relacionados.

A redução verificada na potência reativa, quando foram utilizados reatores com alto FP e

baixa DHT, chegou a 70% e o fator de potência médio aproximou-se de 0,97, além de se

verificar um comportamento parecido ao obtido em cargas lineares. Já os reatores com baixo

FP e alta DHT apresentaram fator de potência médio igual a 0,58 e uma forma de onda da

corrente com conteúdo harmônico elevado que justifica o baixo fator de potência obtido e

indica o potencial destes reatores para injetarem poluição harmônica na rede e causarem

problemas relacionados à presença de correntes harmônicas, além da elevação dos custos de

operação devido ao aumento na corrente circulante.

4.5.2 Análise de viabilidade econômica

Uma análise dos custos de operação relativos à potência ativa e à potência reativa é mostrada a

seguir, onde se pretende verificar se o maior investimento inicial nos reatores com alto FP e

baixa DHT será compensado pela redução do consumo de potência ativa e potência reativa, ao

longo da utilização destes equipamentos.

71

A tabela 4.10 apresenta os valores das tarifas com impostos praticadas pela Companhia

Energética de Brasília – CEB para alguns consumidores do grupo B, entre eles: residenciais

baixa renda, residenciais, comerciais e industriais. Verifica-se que os consumidores

residenciais são classificados em 11 categorias distintas e estão subdivididos em dois grupos:

consumidores residenciais baixa renda e consumidores residenciais. Os consumidores

comerciais e industriais apresentam uma divisão tarifária mais simples, possuindo apenas 3

faixas de tarifação. Para os cálculos realizados neste trabalho são consideradas tarifas para

uma faixa média de consumo, em cada categoria de consumidor, como destacado na tabela

4.7.

Tabela 4.10 – Tarifas de energia elétrica [CEB, 2005].

��

��

��

��

��

��

�

��

��

��

��

��

��

��

��

��

� � �

�� !"#��

�� !"#$%&'(��)*+,-$&'(��'��

��!"#��

O custo médio de aquisição dos reatores com baixo FP e alta DHT foi de R$ 18,50 enquanto o

valor médio dos reatores com alto FP e baixa DHT chegou a R$ 32,00, representando um

acréscimo de R$ 13,50 por equipamento. A potência ativa média obtida nos reatores com

baixo FP e alta DHT foi de 57,60W, enquanto o valor obtido nos reatores com alto FP e baixa

DHT ficou em 55,00W.

72

O valor presente de cada reator pode ser calculado utilizando-se uma série uniforme, onde se

admite que o número de horas de utilização diária é constante. O valor da série uniforme é

função do valor do faturamento da energia ativa e do valor do faturamento da energia reativa,

de acordo com a equação (4.1):

(4.1)

Onde:

U = valor da série uniforme;

FEA = valor do faturamento da energia ativa;

FER = valor do faturamento da energia reativa.

Os valores do faturamento da energia ativa e do faturamento da energia reativa podem ser

calculados pelas equações (4.2) e (4.3), respectivamente:

(4.2)

(4.3)

Onde:

CA = consumo de energia ativa medida durante o período de faturamento;

TCA = tarifa de energia ativa, aplicável ao fornecimento;

fr = fator de potência de referência igual a 0,92;

fm = fator de potência indutivo médio das instalações elétricas da unidade consumidora.

O valor presente (P) da série uniforme pode ser determinado pela aplicação da equação (4.4). Considerou-se um período de capitalização (n) mensal e uma taxa de juros (i) de 1% ao mês. A equação (4.5) ilustra o cálculo do período de capitalização (n), que é função da vida útil dos reatores (30.000 horas) e da taxa de utilização diária (k), que pode variar de 1 a�24 horas/dia.

(4.4)

(4.5)

n

n

iii

UP)1(

1)1(+

−+=

TCACAFEA ×=

TCAfmfr

CAFER ×��

��

�−×= 1

FERFEAU +=

kkn

100030

000.30 =×

=

73

CONSUMIDORES RESIDENCIAIS BAIXA RENDA

A figura 4.31 apresenta os valores presentes obtidos para as duas famílias de reatores em

estudo e a diferença destes valores, considerando-se um perfil de consumo residencial baixa

renda e desprezando-se o baixo fator de potência dos reatores com baixo FP e alta DHT, que

implica em considerar FER=0 na equação (4.1).

Verifica-se que o custo dos reatores está diretamente relacionado com o aumento do número

de horas diárias de utilização. Nestes consumidores residenciais baixa renda o custo dos

reatores com alto FP e baixa DHT sempre se apresentou superior aos custos dos reatores com

baixo FP e alta DHT, independente da taxa de utilização diária, indicando que a utilização dos

reatores de melhor qualidade, por estes consumidores, não traz nenhuma compensação

econômica.


desconsiderando o custo relativo ao excedente de energia reativa (FER).

CONSUMIDOR RESIDENCIAL BAIXA RENDA

R$ 0

R$ 50

R$ 100

R$ 150

R$ 200

R$ 250

R$ 300

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

HORAS/DIA

VA

LOR

PR

ES

EN

TE

-R$ 15

-R$ 10

-R$ 5

R$ 0

R$ 5

R$ 10

DIF

ER

EN

ÇA

..

Baixo FP e Alta DHT Alto FP e Baixa DHT Custos Relativos

74

Quando se considera a cobrança devido ao excesso de reativos, verifica-se (Figura 4.32) um

comportamento inverso ao apresentado anteriormente, onde os custos de utilização relativos

aos reatores com baixo FP e alta DHT foi sempre superior aos devido aos reatores com alto FP

e baixa DHT, o que indica que a utilização de reatores de melhor qualidade, neste caso,

representará um retorno ao investimento inicial, independente da taxa de utilização diária.


considerando o custo relativo ao excedente de energia reativa (FER).

CONSUMIDORES RESIDENCIAIS

Nos consumidores com características residenciais, onde a tarifa de energia é maior, verifica-

se (Figura 4.33) que a partir de uma utilização superior a 7 horas diárias o valor presente dos

reatores com alto FP e baixa DHT torna-se menor que o valor dos reatores com baixo FP e alta

DHT, representando um retorno ao investimento inicial a partir deste ponto. Não estão sendo

consideradas, neste caso, a cobrança adicional devido ao excedente de energia reativa (FER).

CONSUMIDOR RESIDENCIAL BAIXA RENDA

R$ 0

R$ 100

R$ 200

R$ 300

R$ 400

R$ 500

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

HORAS/DIA

VA

LOR

PR

ES

EN

TE

R$ 0

R$ 40

R$ 80

R$ 120

R$ 160

R$ 200

DIF

ER

EN

ÇA

.


75

A utilização de um reator por 7 horas ao dia, apesar de um pouco elevado em ambientes

residenciais, é compatível em aplicações pontuais como garagens, pilotis ou ambientes com

grande circulação. Isto sugere que a utilização de reatores de melhor qualidade deverá ser

avaliada por consumidores com este perfil, independente de outras vantagens verificadas com

relação à qualidade da energia.

Figura 4.33 – Valores presentes dos reatores para um consumidor residencial, desconsiderando

o custo relativo ao excedente de energia reativa (FER).

O mesmo estudo realizado nos consumidores residenciais, quando são considerados o custo

adicional devido ao excedente de reativos verificado nos reatores com baixo FP e alta DHT é

apresentado na figura 4.34. Verifica-se que o valor presente dos reatores com alto FP e baixa

DHT foi menor que o valor presente dos reatores com baixo FP e alta DHT, independente do

número de horas diárias de utilização. Portanto, a utilização de reatores com melhor qualidade

pelos consumidores residenciais, quando considerado o excedente de reativos, é vantajosa do

ponto de vista financeiro.

CONSUMIDOR RESIDENCIAL

R$ 0

R$ 50

R$ 100

R$ 150

R$ 200

R$ 250

R$ 300

R$ 350

R$ 400

R$ 450

R$ 500

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

HORAS/DIA

VA

LOR

PR

ES

EN

TE

-R$ 15

-R$ 10

-R$ 5

R$ 0

R$ 5

R$ 10

DIF

ER

EN

ÇA

.


76

Figura 4.34 – Valores presentes dos reatores para um consumidor residencial, considerando o

custo relativo ao excedente de energia reativa (FER).

CONSUMIDORES COMERCIAIS E INDUSTRIAIS

O estudo realizado com consumidores com perfis comerciais e industriais, quando não é

considerada a cobrança adicional devido ao excedente de reativos, mostra (Figura 4.35) que o

retorno do investimento ocorrerá em reatores que são utilizados por mais de 7 horas ao dia,

que em ambientes comerciais e industriais é um tempo de utilização facilmente superado.

Os valores obtidos para os consumidores comerciais e industriais, que são tarifados de forma

semelhante, aproximaram-se dos valores obtidos para os consumidores com características

residenciais. Isto ocorreu porque a tarifa aplicada aos consumidores comerciais e industriais

está próxima da tarifa aplicada aos consumidores residenciais, representando um acréscimo de

apenas 0,76%.

CONSUMIDOR RESIDENCIAL

R$ 0

R$ 100

R$ 200

R$ 300

R$ 400

R$ 500

R$ 600

R$ 700

R$ 800

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

HORAS/DIA

VA

LOR

PR

ES

EN

TE

R$ 0

R$ 50

R$ 100

R$ 150

R$ 200

R$ 250

R$ 300

R$ 350

R$ 400

DIF

ER

EN

ÇA

.


77


desconsiderando o custo relativo ao excedente de energia reativa (FER).

Quando são considerados os custos adicionais devido ao excesso de reativos, tem-se uma

situação semelhante à verificada para os consumidores residenciais baixa renda e

consumidores residenciais (Figura 4.36), onde a utilização de reatores com alto FP e baixa

DHT mostrou-se vantajosa, independente da taxa de utilização diária.

Isto se deve porque o Faturamento de Energia Reativa (FER) possui um grande peso no

cálculo do valor presente destes equipamentos, quando comparado aos valores relativos à

aquisição e ao próprio Faturamento de Energia Ativa (FEA), fazendo com que os custos dos

reatores que possuem baixo FP e, conseqüentemente, esta tarifação adicional, aumentem de

forma significativa.

CONSUMIDORES COMERCIAIS e INDUSTRIAIS

R$ 0R$ 50

R$ 100R$ 150R$ 200R$ 250

R$ 300R$ 350R$ 400R$ 450R$ 500

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

HORAS/DIA

VA

LOR

PR

ES

EN

TE

-R$ 15

-R$ 10

-R$ 5

R$ 0

R$ 5

R$ 10

DIF

ER

EN

ÇA

.


78


considerando o custo relativo ao excedente de energia reativa (FER).

4.5.3 Análise de sensibilidade

Foi realizado um estudo para determinar como a análise de viabilidade econômica,

apresentada anteriormente, é influenciada pela variação nos preços de aquisição dos reatores.

São consideradas neste estudo uma variação correspondentes a 10% nos preços de aquisição

dos reatores, onde os valores de aquisição foram acrescidos em um primeiro momento e

reduzidos em seguida, simultaneamente, nas duas famílias de reatores em estudo. Neste estudo

não é considerada a tarifação adicional devido ao baixo fator de potência verificado nos

reatores com baixo FP e alta DHT.

Inicialmente foi analisado o impacto causado nos consumidores com características

residenciais baixa renda e verificou-se que uma variação desta ordem não traz nenhuma

CONSUMIDORES COMERCIAIS e INDUSTRIAIS

R$ 0

R$ 100

R$ 200

R$ 300

R$ 400

R$ 500

R$ 600

R$ 700

R$ 800

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

HORAS/DIA

VA

LOR

PR

ES

EN

TE

R$ 0

R$ 50

R$ 100

R$ 150

R$ 200

R$ 250

R$ 300

R$ 350

R$ 400

DIF

ER

EN

ÇA

.


79

alteração no quadro apresentado anteriormente, ou seja, não há compensação econômica ao

serem utilizados reatores com alto FP e baixa DHT no lugar de reatores com baixo FP e alta

DHT.

Para consumidores residenciais, verificou-se que o número de horas de utilização diária a

partir da qual há um retorno do investimento inicial ficou entre 6 e 9 horas, quando os valores

de aquisição variaram entre –10% e +10%, respectivamente. Estes valores ficaram próximos

ao valor médio obtido na análise econômica, que foi de 7 horas diárias. Isto mostra que em

ambientes residenciais não houve variação significativa dos parâmetros de investimento em

função da variação do preço de aquisição.

Por último foram analisados os consumidores comerciais e industriais e verificou-se o mesmo

comportamento constatado nos consumidores com características residenciais, onde uma

variação nos preços na ordem de 10% representa um retorno ao investimento quando os

reatores são utilizados entre 6 e 9 horas por dia. Para consumidores com características

comerciais e industriais fica evidente a vantagem econômica quando se opta por equipamentos

de melhor qualidade, além das vantagens relativas às características elétricas e de distorção

harmônica, que para estes consumidores tem uma grande importância.

80

5 CONCLUSÕES

Esse trabalho procurou apresentar aspectos relacionados com as características de

funcionamento dos reatores eletrônicos utilizados em lâmpadas fluorescentes tubulares T8.

Com a realização de ensaios foi possível levantar as características elétricas de duas famílias

de reatores eletrônicos: reatores com baixo FP e alta DHT e reatores com alto FP e baixa

DHT.

Os valores de corrente elétrica, potência ativa, potência aparente e fator de potência foram

obtidos, permitindo uma análise comparativa com os valores declarados pelos fabricantes e,

também, entre as duas famílias de reatores estudadas. O levantamento do conteúdo harmônico

da corrente em condições de alimentação padrão permitiu avaliar as características harmônicas

e estimar o nível de poluição que estes equipamentos são capazes de injetar na rede elétrica.

Simulações com tensões de alimentação distorcidas também foram realizadas com o objetivo

de verificar o comportamento destes equipamentos nestas situações adversas.

Os resultados obtidos mostram que, em ambiente perfeitamente senoidal, as características

elétricas da maioria dos reatores estão próximas dos valores especificados pelos fabricantes.

Foi verificado que os reatores com alto FP e baixa DHT possuem algumas características que

os tornam preferíveis em instalações gerais. Esta família de reatores apresentou uma redução

da corrente elétrica na ordem de 43%. Isto indica que estes reatores solicitam uma corrente

menor, embora forneçam a mesma potência às lâmpadas, implicando em menores perdas

ôhmicas e economia no dimensionamento do ramal de distribuição. Esta redução na corrente

deve-se, principalmente, ao baixo nível de distorção harmônica da corrente e ao elevado fator

de potência verificado nestes equipamentos.

Todos os reatores pertencentes a uma mesma família apresentaram comportamento

semelhante, tanto no que diz respeito à ordem espectral das harmônicas presentes como no que

se refere as suas amplitudes e respectivos ângulos. Com alimentação senoidal, os reatores com

baixo FP e alta DHT apresentaram componentes de corrente além da 40ª harmônica, o que não

foi observado nos reatores com alto FP e baixa DHT, onde se verificou que praticamente todo

81

o conteúdo harmônico da corrente é devido à presença da terceira e quinta harmônicas, além

da componente na freqüência fundamental.

Em ambientes distorcidos foi constatado que a DHT da corrente cresce à medida que a

distorção na tensão aumenta. Exceção foi verificada quando a tensão de alimentação possui

apenas componentes de terceira ordem, além da componente fundamental, quando ocorreu um

decréscimo na DHT da corrente à medida que a amplitude da tensão de terceira ordem

aumentou. Também se verificou que a distorção da tensão em uma determinada freqüência ou

grupos de freqüência harmônica implica, cumulativamente e de forma proporcional, em um

incremento na distorção da corrente nestas mesmas freqüências.

Independente do grau de distorção presente na rede de alimentação constatou-se que a soma

dos parâmetros elétricos de cada reator, de forma individual, aproxima-se do valor obtido

quando os reatores são ligados simultaneamente. Isto significa que o princípio da superposição

é valido e pode-se estimar o impacto causado por estes equipamentos em uma grande rede de

iluminação a partir de ensaios realizados em laboratório utilizando-se algumas amostras.

Os reatores com elevado FP e baixa DHT apresentaram um comportamento interessante. A

corrente solicitada por estes reatores refletiu as harmônicas presentes na tensão de

alimentação, ou seja, tiveram um comportamento parecido ao verificado em cargas lineares. A

forma de onda da corrente solicitada tendeu a acompanhar a forma de onda da tensão aplicada.

Com o estudo de viabilidade econômica constatou-se que a utilização de reatores com alto FP

e baixa DHT, em substituição aos reatores com baixo FP e alta DHT, é vantajosa para

consumidores com características residenciais, comerciais e industriais a partir de uma taxa de

utilização diária superior a 7 horas. Nos consumidores com características residenciais baixa

renda não foi verificado retorno econômica quando foram utilizados estes reatores de melhor

qualidade. Não foram consideradas nesta análise econômica os custos relacionados com as

perdas ôhmicas verificadas nas redes de distribuição.

82

Em linhas gerais, verificou-se que os reatores eletrônicos com alto FP e baixa DHT possuem

menor consumo, menor nível de geração de correntes harmônicas e um maior grau de

linearidade, quando comparados aos reatores eletrônicos com baixo FP e alta DHT, e que a

poluição injetada em grandes redes de iluminação é menor. Verificou-se também que todos os

reatores pertencentes a uma mesma família apresentaram um comportamento semelhante tanto

no que se refere às grandezas elétricas quanto à distorção harmônica da corrente, evidenciando

o elevado grau de homogeneidade presente nestes equipamentos.

A Portaria nº188 do INMETRO, no seu artigo 6º, proibiu a partir de 01 de janeiro de 2005 o

uso de reatores eletrônicos com baixo FP em lâmpadas fluorescentes tubulares cuja potência

total consumida seja igual ou superior a 56W. Os resultados obtidos neste trabalho estão de

acordo com esta Portaria, onde se verificou que os reatores que possuem baixo FP e alta DHT

injetam muita poluição na rede e devem ser substituídos pelos reatores com alto FP e baixa

DHT, sempre que possível.

83

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86

APÊNDICES

87

APÊNDICE A – CARACTERÍSTICAS ELÉTRICAS DOS REATORES COM BAIXO FATOR DE POTÊNCIA E ALTA DISTORÇÃO HARMÔNICA TOTAL

São apresentadas nesta seção as características elétricas médias obtidas para cada marca de

reator analisado. Foram avaliadas 10 marcas de reatores eletrônicos que possuem baixo FP e

alta DHT, utilizando-se 3 amostras para cada marca. Também são apresentados os valores

declarados pelos fabricantes.

Para cada equipamento é apresentada uma tabela contendo as principais características

elétricas coletadas quando estes equipamentos são alimentados com tensão senoidal pura,

entre elas:

o Corrente Elétrica;

o Potência Ativa;

o Potência Aparente;

o Fator de Potência;

o Corrente de Pico;

o Fator de Crista; e

o Distorção Harmônica Total.

88

Tabela A.1 – Características elétricas dos reatores 1, com baixo FP e alta DHT.

REATOR 1Date Time F (Hz) Vrms (V) Irms (A) PWR (W) APP PWR (VA) PF Ipk (A) CF DHT (%)

04-15-2004 10:51:34 60 220,48 0,52 60 115 0,58 2,26 3,28 77,1104-15-2004 10:51:39 60 220,48 0,52 60 115 0,58 2,26 3,3104-15-2004 10:51:44 60 220,47 0,51 60 115 0,58 2,26 3,3804-15-2004 10:51:49 60 220,48 0,52 60 115 0,58 2,26 3,3004-15-2004 10:51:54 60 220,48 0,52 60 115 0,58 2,26 3,33

REATOR 204-15-2004 10:57:28 60 220,47 0,52 60 115 0,59 2,26 3,25 76,3704-15-2004 10:57:33 60 220,47 0,52 60 115 0,59 2,26 3,2904-15-2004 10:57:38 60 220,47 0,52 60 115 0,59 2,26 3,2104-15-2004 10:57:43 60 220,47 0,52 60 115 0,59 2,26 3,2204-15-2004 10:57:48 60 220,47 0,52 60 115 0,59 2,26 3,26

REATOR 304-15-2004 11:06:44 60 220,46 0,52 70 115 0,60 2,26 3,25 76,4404-15-2004 11:06:49 60 220,45 0,52 60 115 0,59 2,26 3,2004-15-2004 11:06:54 60 220,45 0,52 60 115 0,59 2,26 3,2904-15-2004 11:06:59 60 220,45 0,52 60 115 0,59 2,26 3,2004-15-2004 11:07:04 60 220,46 0,52 60 115 0,59 2,26 3,17

VALOR MÉDIO MEDIDO 60 220,47 0,52 60,67 115,00 0,59 2,26 3,26 76,64VALOR ESPECIFICADO 50 a 60 220,00 0,55 78,00 121,00 0,50

89



04-22-2004 11:23:18 60 220,39 0,49 60 108 0,57 2,08 3,47 78,1404-22-2004 11:23:23 60 220,40 0,49 60 108 0,57 2,08 3,4704-22-2004 11:23:28 60 220,41 0,49 60 108 0,57 2,08 3,4904-22-2004 11:23:33 60 220,41 0,49 60 108 0,56 2,08 3,6504-22-2004 11:23:38 60 220,40 0,49 60 108 0,57 2,08 3,61

REATOR 204-22-2004 11:27:23 60 220,41 0,50 60 110 0,57 2,08 3,57 77,6404-22-2004 11:27:28 60 220,41 0,50 60 110 0,57 2,08 3,4704-22-2004 11:27:33 60 220,41 0,50 60 110 0,57 2,08 3,5404-22-2004 11:27:38 60 220,41 0,50 60 110 0,57 2,08 3,5804-22-2004 11:27:43 60 220,41 0,50 60 110 0,57 2,08 3,57

REATOR 304-22-2004 11:31:38 60 220,41 0,50 60 110 0,57 2,08 3,53 78,7304-22-2004 11:31:43 60 220,41 0,50 60 110 0,57 2,08 3,6104-22-2004 11:31:48 60 220,41 0,50 60 110 0,56 2,08 3,6604-22-2004 11:31:53 60 220,41 0,50 60 110 0,56 2,08 3,7204-22-2004 11:31:58 60 220,41 0,50 60 110 0,56 2,08 3,72


90



04-16-2004 10:26:12 60 220,48 0,44 50 97 0,59 2,32 4,31 75,2604-16-2004 10:26:17 60 220,48 0,44 50 97 0,60 2,32 4,2304-16-2004 10:26:22 60 220,48 0,44 50 97 0,59 2,32 4,2404-16-2004 10:26:27 60 220,48 0,44 50 97 0,59 2,32 4,2404-16-2004 10:26:32 60 220,48 0,44 50 97 0,59 2,32 4,21

REATOR 204-16-2004 10:30:41 60 220,48 0,43 50 95 0,60 2,32 3,98 75,3804-16-2004 10:30:46 60 220,48 0,43 50 95 0,60 2,32 4,0104-16-2004 10:30:51 60 220,48 0,43 50 95 0,60 2,32 4,0504-16-2004 10:30:56 60 220,48 0,43 50 95 0,60 2,32 4,0104-16-2004 10:31:01 60 220,48 0,43 50 95 0,61 2,32 3,96

REATOR 304-16-2004 10:35:21 60 220,48 0,44 50 97 0,60 2,32 4,13 74,7204-16-2004 10:35:26 60 220,49 0,44 50 97 0,60 2,32 4,0404-16-2004 10:35:31 60 220,49 0,44 50 97 0,60 2,32 4,1104-16-2004 10:35:36 60 220,49 0,44 50 97 0,60 2,32 4,1204-16-2004 10:35:41 60 220,49 0,44 50 97 0,60 2,32 4,10

VALOR MÉDIO MEDIDO 60 220,48 0,44 50,00 96,33 0,60 2,32 4,12 75,12VALOR ESPECIFICADO 60 220,00 0,42 55,00 92,40 0,59

91



04-15-2004 10:36:38 60 220,47 0,46 50 101 0,55 2,26 3,99 80,5904-15-2004 10:36:43 60 220,47 0,46 50 101 0,54 2,26 3,9904-15-2004 10:36:48 60 220,47 0,46 50 101 0,55 2,26 3,8904-15-2004 10:36:53 60 220,47 0,46 50 101 0,55 2,26 3,9104-15-2004 10:36:58 60 220,47 0,46 50 101 0,55 2,26 3,91

REATOR 204-15-2004 10:29:28 60 220,47 0,48 50 106 0,54 2,26 4,18 80,7004-15-2004 10:29:33 60 220,47 0,48 50 106 0,54 2,26 4,0404-15-2004 10:29:38 60 220,46 0,48 50 106 0,54 2,26 4,1704-15-2004 10:29:43 60 220,47 0,48 50 106 0,55 2,26 4,0704-15-2004 10:29:48 60 220,47 0,48 50 106 0,54 2,26 4,03

REATOR 304-15-2004 10:42:15 60 220,48 0,48 50 106 0,54 2,26 4,06 79,8604-15-2004 10:42:20 60 220,48 0,48 50 106 0,55 2,26 3,8904-15-2004 10:42:25 60 220,47 0,47 50 104 0,55 2,26 3,9004-15-2004 10:42:30 60 220,47 0,48 50 106 0,55 2,26 3,9404-15-2004 10:42:35 60 220,48 0,48 50 106 0,55 2,26 3,98

VALOR MÉDIO MEDIDO 60 220,47 0,47 50,00 104,20 0,55 2,26 4,00 80,38VALOR ESPECIFICADO 50/60 220,00 0,44 76,00 96,80 0,59

92



04-16-2004 10:04:30 60 220,44 0,52 60 115 0,60 2,32 3,42 76,6404-16-2004 10:04:35 60 220,45 0,51 60 112 0,59 2,32 3,4204-16-2004 10:04:40 60 220,45 0,52 60 115 0,60 2,32 3,4904-16-2004 10:04:45 60 220,44 0,52 60 115 0,60 2,32 3,5204-16-2004 10:04:50 60 220,44 0,52 60 115 0,59 2,32 3,42

REATOR 204-16-2004 10:15:51 60 220,47 0,51 60 112 0,60 2,32 3,44 76,5304-16-2004 10:15:56 60 220,47 0,52 60 115 0,59 2,32 3,4404-16-2004 10:16:01 60 220,45 0,52 60 115 0,60 2,32 3,5004-16-2004 10:16:06 60 220,46 0,52 60 115 0,59 2,32 3,5104-16-2004 10:16:11 60 220,46 0,52 60 115 0,59 2,32 3,55

REATOR 304-16-2004 10:19:39 60 220,47 0,52 70 115 0,60 2,32 3,36 76,1904-16-2004 10:19:44 60 220,47 0,53 70 117 0,60 2,32 3,4504-16-2004 10:19:49 60 220,46 0,53 70 117 0,60 2,32 3,3804-16-2004 10:19:54 60 220,47 0,53 70 117 0,60 2,32 3,5404-16-2004 10:19:59 60 220,47 0,53 70 117 0,60 2,32 3,48


93



04-16-2004 09:49:53 60 220,41 0,47 60 104 0,57 2,32 3,73 79,2604-16-2004 09:49:58 60 220,42 0,47 60 104 0,57 2,32 3,7704-16-2004 09:50:03 60 220,41 0,47 60 104 0,57 2,32 3,8904-16-2004 09:50:08 60 220,41 0,47 60 104 0,57 2,32 3,8504-16-2004 09:50:13 60 220,41 0,47 60 104 0,57 2,32 3,85

REATOR 204-16-2004 09:54:30 60 220,42 0,47 60 104 0,57 2,32 3,64 79,1404-16-2004 09:54:35 60 220,42 0,47 60 104 0,57 2,32 3,7304-16-2004 09:54:40 60 220,42 0,47 60 104 0,57 2,32 3,6504-16-2004 09:54:45 60 220,42 0,47 60 104 0,57 2,32 3,6904-16-2004 09:54:50 60 220,42 0,47 60 104 0,58 2,32 3,72

REATOR 304-16-2004 09:59:21 60 220,42 0,47 50 104 0,57 2,32 3,79 79,4704-16-2004 09:59:26 60 220,43 0,47 60 104 0,57 2,32 3,7704-16-2004 09:59:31 60 220,43 0,47 60 104 0,57 2,32 3,8704-16-2004 09:59:37 60 220,43 0,47 60 104 0,57 2,32 3,804-16-2004 09:59:42 60 220,43 0,47 50 104 0,56 2,32 3,85


94



04-22-2004 10:49:47 60 220,34 0,45 50 99 0,57 1,50 3,32 78,5404-22-2004 10:49:52 60 220,34 0,45 50 99 0,57 1,50 3,3104-22-2004 10:49:57 60 220,35 0,45 50 99 0,57 1,51 3,3204-22-2004 10:50:02 60 220,34 0,45 50 99 0,57 1,57 3,4504-22-2004 10:50:07 60 220,34 0,45 50 99 0,57 1,57 3,28

REATOR 204-22-2004 10:53:38 60 220,37 0,48 60 106 0,58 1,57 3,23 77,2104-22-2004 10:53:43 60 220,37 0,48 60 106 0,58 1,57 3,2304-22-2004 10:53:48 60 220,37 0,48 60 106 0,58 1,61 3,3104-22-2004 10:53:53 60 220,36 0,48 60 106 0,58 1,61 3,2904-22-2004 10:53:58 60 220,37 0,48 60 106 0,58 1,61 3,28

REATOR 304-22-2004 10:58:02 60 220,38 0,44 50 97 0,56 1,61 3,60 79,0404-22-2004 10:58:07 60 220,38 0,44 50 97 0,56 1,61 3,6204-22-2004 10:58:12 60 220,39 0,44 50 97 0,56 1,61 3,5004-22-2004 10:58:17 60 220,39 0,44 50 97 0,56 1,61 3,5504-22-2004 10:58:22 60 220,39 0,44 50 97 0,56 1,63 3,67


95



4/7/2004 11:06:24 60 220,40 0,53 60 117 0,56 2,18 4,06 78,84/7/2004 11:06:29 60 220,40 0,53 60 117 0,56 2,20 4,134/7/2004 11:06:34 60 220,40 0,53 60 117 0,56 2,20 4,064/7/2004 11:06:39 60 220,40 0,53 60 117 0,55 2,20 4,124/7/2004 11:06:44 60 220,40 0,53 60 117 0,56 2,29 4,25

REATOR 204-15-2004 09:56:39 60 220,43 0,54 60 119 0,56 2,26 4,15 78,5504-15-2004 09:56:44 60 220,43 0,54 60 119 0,56 2,26 4,0204-15-2004 09:56:49 60 220,44 0,54 60 119 0,56 2,26 3,9504-15-2004 09:56:55 60 220,44 0,54 60 119 0,56 2,26 4,0104-15-2004 09:57:00 60 220,45 0,54 60 119 0,56 2,26 3,94

REATOR 304-15-2004 10:07:35 60 220,45 0,51 60 112 0,56 2,26 3,91 78,2504-15-2004 10:07:40 60 220,45 0,52 60 115 0,56 2,26 3,8904-15-2004 10:07:45 60 220,46 0,51 60 112 0,56 2,26 4,0904-15-2004 10:07:50 60 220,45 0,51 60 112 0,56 2,26 3,9804-15-2004 10:07:55 60 220,45 0,51 60 112 0,56 2,26 4,00


96



04-16-2004 09:28:42 60 220,32 0,50 60 110 0,57 2,24 4,41 78,9804-16-2004 09:28:47 60 220,32 0,51 60 112 0,56 2,24 4,3404-16-2004 09:28:52 60 220,32 0,50 60 110 0,56 2,26 4,4504-16-2004 09:28:57 60 220,32 0,50 60 110 0,57 2,26 4,4004-16-2004 09:29:02 60 220,33 0,51 60 112 0,57 2,26 4,38

REATOR 204-16-2004 09:35:27 60 220,35 0,50 60 110 0,57 2,26 4,41 78,9304-16-2004 09:35:32 60 220,36 0,50 60 110 0,57 2,26 4,3504-16-2004 09:35:37 60 220,36 0,50 60 110 0,57 2,26 4,4804-16-2004 09:35:42 60 220,36 0,49 60 108 0,57 2,26 4,4504-16-2004 09:35:47 60 220,37 0,50 60 110 0,57 2,26 4,32

REATOR 304-16-2004 09:44:15 60 220,40 0,50 60 110 0,56 2,32 4,59 79,2504-16-2004 09:44:20 60 220,39 0,50 60 110 0,56 2,32 4,4604-16-2004 09:44:25 60 220,39 0,50 60 110 0,56 2,32 4,5704-16-2004 09:44:30 60 220,40 0,50 60 110 0,56 2,32 4,4704-16-2004 09:44:35 60 220,39 0,50 60 110 0,56 2,32 4,43


97



04-22-2004 11:16:23 60 220,41 0,51 60 112 0,57 2,08 3,42 78,0604-22-2004 11:16:28 60 220,40 0,51 60 112 0,57 2,08 3,4404-22-2004 11:16:33 60 220,41 0,51 60 112 0,57 2,08 3,5704-22-2004 11:16:38 60 220,41 0,51 60 112 0,57 2,08 3,4604-22-2004 11:16:44 60 220,41 0,51 60 112 0,57 2,08 3,67

REATOR 204-22-2004 11:11:57 60 220,41 0,52 60 115 0,57 2,08 3,49 79,0804-22-2004 11:12:02 60 220,41 0,52 60 115 0,56 2,08 3,5404-22-2004 11:12:07 60 220,40 0,52 60 115 0,56 2,08 3,5304-22-2004 11:12:12 60 220,41 0,52 60 115 0,56 2,08 3,5304-22-2004 11:12:17 60 220,41 0,52 60 115 0,56 2,08 3,64

REATOR 304-22-2004 11:05:13 60 220,41 0,53 60 117 0,57 1,97 3,68 78,1904-22-2004 11:05:18 60 220,41 0,53 60 117 0,57 2,02 3,7604-22-2004 11:05:23 60 220,41 0,53 60 117 0,57 2,08 3,8704-22-2004 11:05:28 60 220,41 0,53 60 117 0,57 2,08 3,7104-22-2004 11:05:33 60 220,42 0,53 60 117 0,57 2,08 3,72


98

APÊNDICE B – CARACTERÍSTICAS ELÉTRICAS DOS REATORES COM ALTO FATOR DE POTÊNCIA E BAIXA DISTORÇÃO HARMÔNICA TOTAL

São apresentadas nesta seção as características elétricas médias obtidas para cada marca de

reator analisado. Foram avaliadas 4 marcas de reatores eletrônicos que possuem alto FP e

baixa DHT, utilizando-se 3 amostras para cada marca. Também são apresentados os valores

declarados pelos fabricantes.

Para cada equipamento é apresentada uma tabela contendo as principais características

elétricas coletadas quando estes equipamentos são alimentados com tensão senoidal pura,

entre elas:

o Corrente Elétrica;

o Potência Ativa;

o Potência Aparente;

o Fator de Potência;

o Corrente de Pico;

o Fator de Crista; e

o Distorção Harmônica Total.

99

Tabela B.1 – Características elétricas dos reatores 1, com alto FP e baixa DHT.


04-23-2004 11:05:32 60 220,40 0,29 60 64 0,97 1,09 2,14 14,6204-23-2004 11:05:37 60 220,39 0,28 60 62 0,98 1,09 1,9804-23-2004 11:05:42 60 220,39 0,28 60 62 0,97 1,09 2,0004-23-2004 11:05:47 60 220,39 0,28 60 62 0,98 1,09 2,0704-23-2004 11:05:52 60 220,39 0,28 60 62 0,97 1,09 2,10

REATOR 204-23-2004 11:13:36 60 220,4 0,3 60 66 0,96 1,09 2,10 21,4404-23-2004 11:13:41 60 220,4 0,3 60 66 0,96 1,09 2,0804-23-2004 11:13:46 60 220,39 0,3 60 66 0,97 1,09 1,9904-23-2004 11:13:51 60 220,4 0,3 60 66 0,96 1,09 2,4004-23-2004 11:13:56 60 220,4 0,3 60 66 0,97 1,09 2,00

REATOR 304-23-2004 11:17:10 60 220,39 0,28 60 62 0,97 1,09 2,07 1604-23-2004 11:17:15 60 220,4 0,28 60 62 0,95 1,09 2,2104-23-2004 11:17:20 60 220,39 0,28 60 62 0,97 1,09 2,0704-23-2004 11:17:25 60 220,4 0,28 60 62 0,97 1,09 2,0404-23-2004 11:17:30 60 220,4 0,28 60 62 0,97 1,09 2,12

VALOR MÉDIO MEDIDO 60 220,40 0,29 60,00 63,47 0,97 1,09 2,09 17,35VALOR ESPECIFICADO 60 220,00 0,30 66,00 66,00 0,98 12,00

100



11-23-2004 10:56:28 60 220,37 0,28 60 62 0,98 0,63 1,77 5,7211-23-2004 10:56:33 60 220,37 0,28 60 62 0,98 0,63 1,9611-23-2004 10:56:38 60 220,37 0,28 60 62 0,98 0,63 1,8411-23-2004 10:56:43 60 220,37 0,29 60 64 0,98 0,63 1,9111-23-2004 10:56:48 60 220,37 0,28 60 62 0,98 0,63 1,8

REATOR 211-23-2004 11:02:13 60 220,39 0,29 60 64 0,98 0,63 1,79 5,4311-23-2004 11:02:18 60 220,39 0,30 60 66 0,98 0,63 1,8611-23-2004 11:02:23 60 220,40 0,30 60 66 0,98 0,63 1,7811-23-2004 11:02:28 60 220,39 0,30 60 66 0,98 0,63 1,7911-23-2004 11:02:33 60 220,40 0,30 60 66 0,98 0,63 1,85

REATOR 311-23-2004 10:49:54 60 220,32 0,30 60 66 0,98 0,53 1,78 5,3011-23-2004 10:49:59 60 220,32 0,30 60 66 0,98 0,63 2,0811-23-2004 10:50:04 60 220,32 0,30 60 66 0,98 0,63 1,8211-23-2004 10:50:09 60 220,32 0,30 60 66 0,98 0,63 1,8211-23-2004 10:50:14 60 220,33 0,30 60 66 0,98 0,63 1,88

VALOR MÉDIO MEDIDO 60 220,36 0,29 60,00 64,67 0,98 0,62 1,85 5,48VALOR ESPECIFICADO 60 220,00 0,30 68,00 68,00 0,99 0,00 0,00 10,00

101



04-23-2004 10:47:16 60 220,38 0,27 50 59 0,97 0,98 1,86 10,6504-23-2004 10:47:21 60 220,38 0,27 50 60 0,98 0,98 1,804-23-2004 10:47:26 60 220,38 0,27 50 60 0,97 0,98 1,7604-23-2004 10:47:31 60 220,38 0,27 50 60 0,97 0,98 1,804-23-2004 10:47:36 60 220,38 0,27 50 59 0,96 0,98 2,01

REATOR 204-23-2004 10:49:16 60 220,38 0,27 50 60 0,97 0,98 1,86 11,7104-23-2004 10:49:21 60 220,38 0,27 50 60 0,98 0,98 1,7904-23-2004 10:49:26 60 220,38 0,27 50 60 0,97 0,98 1,7704-23-2004 10:49:31 60 220,38 0,27 50 60 0,97 0,98 1,804-23-2004 10:49:36 60 220,37 0,27 50 59 0,97 0,98 1,93

REATOR 304-23-2004 10:52:55 60 220,39 0,26 50 57 0,98 0,98 1,87 9,5704-23-2004 10:53:00 60 220,38 0,27 50 60 0,98 0,98 1,8104-23-2004 10:53:05 60 220,38 0,27 50 60 0,98 0,98 1,7404-23-2004 10:53:10 60 220,38 0,27 50 60 0,98 0,98 1,8304-23-2004 10:53:15 60 220,38 0,27 50 60 0,96 0,98 2,08


102



04-23-2004 10:27:54 60 220,29 0,27 50 59 0,97 0,5 1,85 11,104-23-2004 10:27:59 60 220,29 0,27 50 59 0,97 0,5 1,7904-23-2004 10:28:04 60 220,3 0,27 50 59 0,96 0,52 1,8904-23-2004 10:28:09 60 220,3 0,27 50 59 0,97 0,52 1,8304-23-2004 10:28:14 60 220,3 0,27 50 59 0,97 0,52 1,86

REATOR 204-23-2004 10:32:02 60 220,33 0,27 50 59 0,96 0,56 2,04 11,1504-23-2004 10:32:07 60 220,33 0,27 50 59 0,97 0,56 1,7404-23-2004 10:32:12 60 220,33 0,26 50 57 0,97 0,56 1,9104-23-2004 10:32:17 60 220,33 0,27 50 59 0,97 0,56 1,8804-23-2004 10:32:22 60 220,32 0,27 50 59 0,97 0,56 2,04

REATOR 304-23-2004 10:35:50 60 220,34 0,26 50 57 0,97 0,56 1,89 10,6204-23-2004 10:35:55 60 220,35 0,26 50 57 0,96 0,56 1,8304-23-2004 10:36:00 60 220,35 0,26 50 57 0,98 0,56 1,8104-23-2004 10:36:05 60 220,35 0,27 50 59 0,95 0,59 2,1804-23-2004 10:36:10 60 220,35 0,27 50 59 0,96 0,59 1,83


103

APÊNDICE C – CARACTERÍSTICAS MÉDIAS DE DISTORÇÃO HARMÔNICA DA CORRENTE DOS REATORES COM BAIXO FATOR DE POTÊNCIA E ALTA DISTORÇÃO HARMÔNICA TOTAL São apresentadas nesta seção as características harmônicas da corrente obtidas para cada

marca de reator analisado, quando são alimentados com uma tensão puramente senoidal e

quando alimentados com tensões com conteúdo harmônico variado, de acordo com os perfis

de tensão da tabela 4.6.

Foram avaliadas 10 marcas de reatores que possuem baixo FP e alta DHT, utilizando-se 3

amostras para cada marca. Cada reator foi analisado de forma individual e foi calculado o

valor médio por fabricante.

Para cada fabricante são apresentados gráficos do módulo da corrente e do respectivo ângulo,

até as harmônicas da 50ª ordem, obtidos para todas as condições de tensão em estudo.

104

Gráfico C.1 – Características harmônicas médias da corrente nos reatores 1


0%

20%

40%

60%

80%

100%

1ª 3ª 5ª 7ª 11ª 3ª e 5ª 3ª,5ªe7ª 3ª,5ª,7ªe11ªOrdem Harmônica da Tensão Adicional Aplicada

DH

T d

a C

orr

ente

0%

5%

10%

PRESENÇA DA 3ª HARMÔNICA DA TENSÃO

0%

10%20%

30%40%

50%

60%70%

80%90%

100%

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49

Ordem Harmônica da Corrente

Co

rren

te

0%

5%

10%


0%10%

20%30%

40%50%

60%70%

80%90%

100%

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49


Co

rren

te

0%

5%

10%


0%

10%20%

30%

40%

50%60%

70%

80%90%

100%

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49


Co

rren

te

0%

5%

10%


0

60

120

180

240

300

360

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49


Gra

us

0%

5%

10%


0

60

120

180

240

300

360

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49


Gra

us

0%

5%

10%


0

60

120

180

240

300

360

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49


Gra

us

0%

5%

10%

105



0%

10%20%

30%40%

50%

60%70%

80%90%

100%

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49


Co

rren

te

0%

5%

10%

PRESENÇA DAS 3ª e 5ªHARMÔNICAS DA TENSÃO

0%

10%20%

30%40%

50%

60%70%

80%90%

100%

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49


Co

rren

te

0%

5%

10%

PRESENÇA DAS 3ª, 5ª e 7ªHARMÔNICAS DA TENSÃO

0%

10%20%

30%40%

50%

60%70%

80%90%

100%

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49


Co

rren

te

0%

5%

10%

PRESENÇA DAS 3ª, 5ª, 7ª e 11ªHARMÔNICAS DA TENSÃO

0%

10%

20%30%

40%

50%

60%

70%80%

90%

100%

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49


Co

rren

te

0%

5%

10%


0

60

120

180

240

300

360

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49


Gra

us

0%

5%

10%


0

60

120

180

240

300

360

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49


Gra

us

0%

5%

10%


0

60

120

180

240

300

360

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49


Gra

us

0%

5%

10%


0

60

120

180

240

300

360

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49


Gra

us

0%

5%

10%

106



0%

20%

40%

60%

80%

100%


DH

T d

a C

orr

ente

0%

5%

10%


0%

10%20%

30%

40%

50%60%

70%

80%90%

100%

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49


Co

rren

te

0%

5%

10%


0%

10%20%

30%

40%

50%60%

70%

80%90%

100%

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49


Co

rren

te

0%

5%

10%


0%

10%20%

30%

40%

50%60%

70%

80%90%

100%

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49


Co

rren

te

0%

5%

10%


0

60

120

180

240

300

360

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49


Gra

us

0%

5%

10%


0

60

120

180

240

300

360

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49


Gra

us

0%

5%

10%


0

60

120

180

240

300

360

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49


Gra

us

0%

5%

10%

107



0%

10%20%

30%

40%

50%60%

70%

80%90%

100%

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49


Co

rren

te

0%

5%

10%


0%

10%20%

30%

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50%60%

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80%90%

100%

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49


Co

rren

te

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5%

10%


0%

10%20%

30%

40%

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70%

80%90%

100%

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49


Co

rren

te

0%

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70%

80%90%

100%

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49


Cor

ren

te

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5%

10%


0

60

120

180

240

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360

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49


Gra

us

0%

5%

10%


0

60

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180

240

300

360

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49


Gra

us

0%

5%

10%


0

60

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180

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300

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1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49


Gra

us

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5%

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0

60

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180

240

300

360

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49


Gra

us

0%

5%

10%

108



0%

10%20%

30%

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50%60%

70%

80%90%

100%

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49


Co

rren

te

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1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49


Co

rren

te

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80%90%

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1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49


Co

rren

te

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5%

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DH

T d

a C

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1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49


Gra

us

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5%

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1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49


Gra

us

0%

5%

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0

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120

180

240

300

360

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Gra

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Gra

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Gra

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Co

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Co

rren

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Co

rren

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Gra

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us

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118



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Co

rren

te

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Co

rren

te

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Co

rren

te

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Gra

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119



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1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49


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rren

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Co

rren

te

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rren

te

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Co

rren

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Gra

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Gra

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1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49


Gra

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1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49


Co

rren

te

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Co

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Co

rren

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1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49


Gra

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1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49


Co

rren

te

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1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49


Co

rren

te

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Co

rren

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Co

rren

te

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Gra

us

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0

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Gra

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Gra

us

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1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49


Gra

us

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122



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1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49


Co

rren

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Co

rren

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1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49


Co

rren

te

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DH

T d

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Gra

us

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1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49


Gra

us

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1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49


Gra

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1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49


Co

rren

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1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49


Co

rren

te

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5%

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10%20%

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1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49


Co

rren

te

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1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49


Co

rren

te

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1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49


Gra

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1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49


Gra

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Gra

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1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49


Gra

us

0%

5%

10%

124

APÊNDICE D – CARACTERÍSTICAS CONJUNTAS DE DISTORÇÃO HARMÔNICA DA CORRENTE DOS REATORES COM BAIXO FATOR DE POTÊNCIA E ALTA DISTORÇÃO HARMÔNICA TOTAL São apresentadas nesta seção as características harmônicas da corrente obtidas para cada




Foram avaliadas 10 marcas de reatores que possuem baixo FP e alta DHT, utilizando-se 3

amostras para cada marca. Os reatores foram alimentados de forma conjunta, possibilitando

verificar as características de superposição.



125

Gráfico D.1 – Características harmônicas conjuntas da corrente nos reatores 1


0%

10%20%

30%40%

50%

60%70%

80%90%

100%

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49


Co

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20%30%

40%50%

60%70%

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Co

rren

te

0%

5%3,5,7,11

10%3,5,7,11


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Co

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Gra

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Gra

us

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10%3,5,7,11

141



0%

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rren

te

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10%3


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60%70%

80%90%

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Co

rren

te

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5%5

10%5


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Co

rren

te

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DH

T d

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us

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142



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Co

rren

te

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10%20%

30%

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Co

rren

te

0%

5%3,5,7

10%3,5,7


0%

10%20%

30%

40%

50%60%

70%

80%90%

100%

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49


Co

rren

te

0%

5%3,5,7,11

10%3,5,7,11


0%

10%20%

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80%90%

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1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49


Co

rren

te

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5%11

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0

60

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1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49


Gra

us

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5%11

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Gra

us

0%

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0

60

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300

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Gra

us

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5%3,5,7

10%3,5,7


0

60

120

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240

300

360

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49


Gra

us

0%

5%3,5,7,11

10%3,5,7,11

143



0%

10%20%

30%

40%

50%60%

70%

80%90%

100%

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49


Co

rren

te

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5%3

10%3


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10%20%

30%40%

50%

60%70%

80%90%

100%

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49


Co

rren

te

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5%5

10%5


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10%20%

30%

40%

50%60%

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80%90%

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1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49


Co

rren

te

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5%7

10%7


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20%

40%

60%

80%

100%


DH

T d

a C

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ente

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180

240

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360

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49


Gra

us

0%

5%3

10%3


0

60

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180

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300

360

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49


Gra

us

0%

5%5

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0

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1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49


Gra

us

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5%7

10%7

144



0%

10%20%

30%

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50%60%

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80%90%

100%

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49


Co

rren

te

0%

5%3,5

10%3,5


0%

10%20%

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1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49


Co

rren

te

0%

5%3,5,7

10%3,5,7


0%

10%20%

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50%60%

70%

80%90%

100%

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49


Co

rren

te

0%

5%3,5,7,11

10%3,5,7,11


0%

10%20%

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1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49


Co

rren

te

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0

60

120

180

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1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49


Gra

us

0%

5%11

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Gra

us

0%

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Gra

us

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1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49


Gra

us

0%

5%3,5,7,11

10%3,5,7,11

145

APÊNDICE E – CARACTERÍSTICAS MÉDIAS DE DISTORÇÃO HARMÔNICA DA CORRENTE DOS REATORES COM ALTO FATOR DE POTÊNCIA E BAIXA DISTORÇÃO HARMÔNICA TOTAL São apresentadas nesta seção as características harmônicas da corrente obtidas para cada




Foram avaliadas 4 marcas de reatores que possuem alto FP e baixa DHT, utilizando-se 3

amostras para cada marca. Cada reator foi analisado de forma individual e foi calculado o

valor médio por fabricante.



146

Gráfico E.1 – Características harmônicas médias da corrente nos reatores 1


0%5%

10%15%20%25%30%


DH

T d

a C

orr

ente

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5%

10%


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rren

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50%

60%70%

80%90%

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rren

te

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5%

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40%50%

60%70%

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Co

rren

te

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120

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Gra

us

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5%

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0

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120

180

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Gra

us

0%

5%

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0

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240

300

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Gra

us

0%

5%

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147



0%

10%20%

30%

40%

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70%

80%90%

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1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49


Co

rren

te

0%

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20%30%

40%50%

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80%90%

100%

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49


Co

rren

te

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20%30%

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60%70%

80%90%

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Co

rren

te

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20%30%

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90%100%

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Co

rren

te

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120

180

240

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360

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Gra

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Gra

us

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0

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Gra

us

0%

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1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49


Gra

us

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5%

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148



0%

10%20%

30%

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80%90%

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1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49


Co

rren

te

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40%

50%60%

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Co

rren

te

0%

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0%

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70%

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1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49


Co

rren

te

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DH

T d

a C

orr

ente

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60

120

180

240

300

360

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49


Gra

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Gra

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Gra

us

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149



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Co

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Co

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Co

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Co

rren

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Gra

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Gra

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Gra

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1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49


Gra

us

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10%

150



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30%

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100%

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49


Co

rren

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0%

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30%

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80%90%

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Co

rren

te

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DH

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Gra

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151



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1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49


Co

rren

te

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1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49


Co

rren

te

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1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49


Co

rren

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1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49


Co

rren

te

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Gra

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Gra

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0

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Gra

us

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5%

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0

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1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49


Gra

us

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5%

10%

152



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30%40%

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100%

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49


Co

rren

te

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0%

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1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49


Co

rren

te

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1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49


Co

rren

te

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10%15%20%25%30%


DH

T d

a C

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ente

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Gra

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1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49


Gra

us

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240

300

360

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49


Gra

us

0%

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153



0%

10%20%

30%40%

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60%70%

80%90%

100%

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49


Co

rren

te

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30%40%

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80%90%

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1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49


Co

rren

te

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5%

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0%

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30%40%

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80%90%

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1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49


Co

rren

te

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1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49


Co

rren

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1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49


Gra

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1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49


Gra

us

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5%

10%

154

APÊNDICE F – CARACTERÍSTICAS CONJUNTAS DE DISTORÇÃO HARMÔNICA DA CORRENTE DOS REATORES COM ALTO FATOR DE POTÊNCIA E BAIXA DISTORÇÃO HARMÔNICA TOTAL São apresentadas nesta seção as características harmônicas da corrente obtidas para cada




Foram avaliadas 4 marcas de reatores que possuem alto FP e baixa DHT, utilizando-se 3

amostras para cada marca. Os reatores foram alimentados de forma conjunta, possibilitando

verificar as características de superposição.



155

Gráfico F.1 – Características harmônicas conjuntas da corrente nos reatores 1


0%10%

20%30%

40%50%

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80%90%

100%

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49


Co

rren

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Co

rren

te

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30%40%

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1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49


Co

rren

te

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10%15%20%25%30%


DH

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ente

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Gra

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0

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1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49


Gra

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0

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1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49


Gra

us

0%

5%

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156



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10%20%

30%40%

50%

60%70%

80%90%

100%

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49


Co

rren

te

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30%40%

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60%70%

80%90%

100%

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49


Co

rren

te

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0%

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30%40%

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60%70%

80%90%

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1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49


Co

rren

te

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1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49


Co

rren

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Gra

us

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Gra

us

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0

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1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49


Gra

us

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0

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1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49


Gra

us

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157



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20%30%

40%50%

60%70%

80%90%

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1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49


Co

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1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49


Co

rren

te

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avaliaÇÃo das caracterÍsticas elÉtricas de reatores ... · tabela 4.5 – características...

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