1

QUALIDADE DA ENERGIA ELTRICA

MDULO IV

Verso 2.0 Direitos Reservados PROCOBRE 2009

07/08/2012 2

INTRODUO

Nos ltimos anos comum que as instalaes eltricas residenciais e comerciais tenham cargas com controles e dispositivos eletrnicos; este o caso dos eletrodomsticos (com elementos de estado slido), computadores pessoais, lmpadas econmicas, etc.

07/08/2012 3

A presena destas cargas origina perturbaes nas ondas de tenso e corrente, tanto na sua forma quanto na sua magnitude, o qual ocasiona dano aos equipamentos e mal-estar aos usurios.

Por isso, necessrio ter um fornecimento eltrico que conserve os nveis de qualidade conforme a normalizao existente e informar aos usurios quais cargas so mais sensveis e capazes de gerar perturbaes e a forma de atenu-las para obter um melhor servio.

INTRODUO

07/08/2012 4

Identificar as fontes que produzem harmnicas.

Reconhecer os efeitos das harmnicas nas instalaes eltricas.

Medir as harmnicas e interpretar os seus resultados.

Reconhecer as tcnicas para atenuar as harmnicas.

OBJETIVOS

07/08/2012 5

Captulo 1: Harmnicas.

Captulo 2: Medio de harmnicas.

Captulo 3: Flicker.

Captulo 4: Normalizao.

CONTEDO

07/08/2012 6

HARMNICAS

CAPTULO 1

07/08/2012 7

Na atualidade comum que as instalaes eltricas residenciais e comerciais tenham cargas com controles e dispositivos eletrnicos.

INTRODUO

07/08/2012 8

A presena destas cargas nas instalaes eltricas tem originado perturbaes na tenso, tanto na sua forma de onda quanto na sua magnitude, ocasionando, muitas vezes, dano aos equipamentos e mal-estar aos usurios.

INTRODUO

No fornecimento de energia, a tenso deveria ter uma forma de onda senoidal pura, sem alteraes em amplitude, frequncia ou fase, como se proviesse de uma barra infinita.

QUALIDADE DA ENERGIA

Qualidade da Energia = Qualidade da Tenso

Tenso eltrica

Tempo

Corrente eltrica

Tempo

Tempo

Potncia eltrica

07/08/2012

DEFORMAO

As harmnicas deformam o sinal de corrente e/ou tenso, perturbando a distribuio eltrica e diminuindo a qualidade da energia eltrica.

07/08/2012 11

HARMNICAS

So ondas de tenso ou corrente cuja frequncia um mltiplo inteiro da frequncia fundamental da rede (60 Hz).

07/08/2012 12

1. O valor da frequncia fundamental (ou harmnica de ordem 1) 60 Hz.

2. A segunda ordem harmnica tem frequncia de 120 Hz.

3. A terceira harmnica tem frequncia de 180 Hz.

4. A quarta harmnica tem frequncia de 240 Hz.

5. Um sinal deformado o resultante da soma de diferentes harmnicas.

HARMNICAS

FONTES DE HARMNICAS

Os equipamentos geradores de harmnicas esto presentes em todas as instalaes industriais, comerciais e residenciais. As harmnicas so provocadas pelas cargas no lineares.

07/08/2012 14

CARGA LINEAR

Uma carga considerada linerar quando a intensidade que circula pela mesma tem a mesma forma senoidal que a tenso que a alimenta. Exemplo: lmpadas incandescentes, aquecedor de gua, transformadores de baixa potncia, etc.

t

U

I

U

I

t

U

I

U

I

07/08/2012 15

CARGA NO LINEAR

Uma carga considerada no linear quando a intensidade que circula pela mesma no tem a mesma forma senoidal que a tenso que a alimenta.

07/08/2012 16

CARGAS NO LINEARES

As cargas no lineares tpicas so os equipamentos que contm circuitos com eletrnica de potncia. Estes tipos de cargas so cada vez mais frequentes e a sua porcentagem no consumo total da instalao aumenta constantemente.

07/08/2012 17

Equipamentos de informtica: PCs, fotocopiadoras, faxes, etc.

Aplicaes domsticas: equipamentos de televiso, fornos microondas, iluminao fluorescente, etc.

Fontes de alimentao ininterrupta (UPS).

CARGAS NO LINEARES

07/08/2012 18

PERTURBAES

UF

UC

As correntes eltricas harmnicas, por meio das impedncias da instalao, geram harmnicas de tenso, que deformam a tenso de alimentao.

PERTURBAES

A impedncia de um condutor aumenta em funo da frequncia da corrente que circula pelo mesmo. Para cada ordem de harmnica existe, portanto, uma impedncia Zh do circuito de alimentao.

Carga no

linerar

07/08/2012 20

FLUXO DE HARMNICAS EM UMA INSTALAO

Para entender melhor o fenmeno das correntes harmnicas pode ser til imaginar que as cargas no lineares injetam correntes harmnicas na direo da fonte.

Fonte

Carga no

linear

Tenso harmnicas

07/08/2012 21

FLUXO DE HARMNICAS EM UMA INSTALAO

No criam fluxo de

harmnicas

AT/BT

PERTURBAES OCASIONADAS PELAS HARMNICAS

O fluxo de harmnicas em uma instalao reduz a qualidade da energia e origina numerosos problemas:

Sobrecarga da rede.

Sobrecarga dos condutores neutros devido soma das harmnicas de ordem 3.

Perturbao das redes de comunicao ou das linhas telefnicas.

IMPACTO ECONMICO DAS PERTURBAES

O envelhecimento prematuro dos equipamentos supe que devam ser substitudos com antecedncia, a menos que tenham sido superdimensionados inicialmente.

As sobrecargas na instalao aumentam o consumo de energia, ultrapassando a contratada. Isto implica que, se no existe um superdimensionamento da instalao, ocorrero perdas complementares.

As perturbaes na corrente produzem disparos intempestivos dos interruptores e a interrupo das atividades.

07/08/2012 24

CONSEQUNCIAS DAS HARMNICAS

O fenmeno das harmnicas no era considerado at mais ou menos uma dcada atrs, pois os seus efeitos na instalao eram, geralmente, pouco importantes. No entanto, o uso massivo de equipamentos eletrnicos aumentou de forma importante este fenmeno em todas as atividades.

SOLUES GERAIS

Para limitar a propagao das harmnicas na rede devem ser tomadas as seguintes medidas:

Localizar as cargas perturbadoras o mais perto possvel da fonte.

Reagrupar as cargas perturbadoras.

Separar as fontes.

Utilizar transformadores em conexes particulares.

Escolher um esquema de ligao terra.

07/08/2012 26

LOCALIZAR AS CARGAS PERTURBADORAS O MAIS PERTO

POSSVEL DA FONTE

A perturbao harmnica global aumenta a medida que a potncia de curto-circuito diminui.

Conseraes econmicas parte, prefervel conectar as cargas perturbadoras o mais perto possvel da fonte.

Cargassensibles

Cargaperturbadora

kWh

Z1

Z2

Con valores de impedanciasZ1 < Z2

Carga

pertubadora

Carga

Sensveis

Com valores de impedncias

REAGRUPAR AS CARGAS PERTURBADORAS

Separar, na medida do possvel, os equipamentos perturbadores dos outros. Na prtica, deveriam ser alimentadas as cargas perturbadoras e as no perturbadoras com conjuntos de barras diferentes.

Reagrupando as cargas perturbadoras, aumenta a possibilidade de recomposio angular. Isto ocorre devido a que a soma vetorial das correntes harmnicas menor que a sua soma algbrica.

07/08/2012 28

REAGRUPAR AS CARGAS PERTURBADORAS

Impedncia de linha Cargas

sensveis

Cargas

Pertubadora 2

Antes

Depois

Cargas

sensveis

Cargas

Pertubadora 1

Cargas

Pertubadora 1

Cargas

Pertubadora 2

07/08/2012 29

SEPARAR AS FONTES

Alimentando com transformadores separados, como mostrado no esquema a seguir, minimizam-se as harmnicas.

O inconveniente desta soluo o aumento no custo da instalao.

Cargas no

lineares

Cargas

lineares

07/08/2012 30

UTILIZAO DE TRANSFORMADORES EM CONEXES PARTICULARES

Una conexin tringulo-estrella/tringulo elimina los armnicos de orden 5 y 7. Una conexin tringulo-estrella elimina los armnicos de orden 3.

Uma conexo tringulo-estrela/ tringulo elimina as harmnicas de ordem 5 e 7. Uma conexo tringulo-estrela elimina as harmnicas de ordem 3. As harmnicas circulam por cada uma das fases e retornam pelo neutro do transformador no lado estrela.

Una conexin tringulo-estrella/tringulo elimina los armnicos de orden 5 y 7. Una conexin tringulo-estrella elimina los armnicos de orden 3.

07/08/2012 31

ESCOLHA DE UM ESQUEMA DE ATERRAMENTO

Caso de esquema TNS

O condutor de neutro e o condutor de proteo PE esto completamente separados, assegurando, deste modo, uma tenso no sistema muito mais estvel. Este o sistema recomendado no caso de presena de harmnicas.