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Solues ativas
para mitigaode harmnicas
PE90002
Catlogo2014
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Posicionamento da oferta
Conhecimento bsico sobre harmnicas e seus efeitos em sistemas eltricos
Atualmente, as harmnicas representam uma preocupao crescente no gerenciamento de
sistemas eltricos.
Projetistas de equipamentos devem estar cada vez mais atentos economia e disponibilidadede energia. Neste contexto, o quesito harmnicas frequentemente discutido, mas ainda h
necessidade de maiores explicaes para que se possa eliminar interpretaes equivocadas
e a desinformao.
A oferta de equipamentos eletrnicos de potncia vem aumentando devido sua capacidade de
controle de processos e aos benefcios de economia de energia. Todavia, eles tambm introduzem
desvantagens aos sistemas de distribuio eltrica: harmnicas.
A presena de harmnicas em sistemas eltricos produz perturbaes na forma de onda do sinal
de corrente e tenso.
Harmnicas: origem, efeitos e consequncias
Correntes harmnicas so causadas por cargas no lineares ligadas ao sistema de distribuio.
Uma carga considerada no linear quando a corrente solicitada no tem a mesma forma de onda
da tenso de alimentao. O seu fluxo atravs das impedncias do sistema cria harmnicas de
tenso que distorcem a tenso da alimentao.
Os equipamentos constitudos por circuitos eletrnicos de potncia so cargas no lineares tpicas.
Essas cargas esto se tornando cada vez mais frequentes nas instalaes industriais, comerciais
e residenciais e sua participao no consumo global de energia est aumentando de maneira
constante.
Alguns exemplos:
Equipamentos industriais (mquinas para solda, fornos de induo, carregadores de baterias,
fontes de alimentao em corrente contnua)
Inversores de freqncia para motores de corrente alternada
UPS
Equipamentos de escritrio (PCs, impressoras, servidores, etc.)
Eletrodomsticos (televisores, fornos de microondas, lmpadas fluorescentes, dimmers).
As harmnicas aumentam a corrente RMS nos diferentes circuitos e comprometem a qualidade da
tenso de alimentao. Elas submetem a rede eltrica a stress, criando um potencial de dano aos
equipamentos, interrompendo o funcionamento normal dos dispositivos e aumentando os custos
operacionais.
Os sintomas de nveis anormais de harmnicas incluem sobreaquecimento de transformadores,
motores e cabos, abertura de dispositivos de proteo trmica e falhas de lgica de dispositivos
digitais. Alm disso, pode ocorrer a diminuio da vida til de muitos outros dispositivos por
operarem em temperatura elevada.
Efeitos instantneos
Harmnicas podem interromper o funcionamento de controladores
utilizados em sistemas eletrnicos e afetar adversamente o chaveamento
de tiristores devido ao deslocamento do cruzamento em zero da onda de
tenso
Harmnicas podem causar vibraes e rudo audvel em mquinas
eltricas (motores, transformadores, reatores)
Harmnicas reduzem tambm disponibilidade do sistema eltrico
Efeitos em longo prazo
Aquecimento e degradao de capacitores (perda de capacitncia)
Aquecimento devido a perdas adicionais em transformadores
Aquecimento de barramentos, cabos e equipamento
Dano trmico a motores de induo e geradores
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Posicionamento da oferta
Benefcios da mitigao de harmnicas
A mitigao de harmnicas proporciona diversos benefcios que podem
traduzir-se em economias financeiras para o investidor e para o usurio.
Contribui tambm para melhorar a competitividade das empresas de
formas diferentes:
Reduo de at 25% das despesas de capital e operacionais.
Desempenho otimizado do negcio: reduo significativa de tempo
ocioso, aumento de at 32% da vida til de equipamentos monofsicos,
de 18% para mquinas trifsicas e 5% para transformadores.
Reduo de despesas de capital
Economias com despesas de capital so preocupao permanente
do investidor.
O gerenciamento de harmnicas oferece oportunidades para economias
significativas, especialmente no custo dos equipamentos. A mitigao
de harmnicas reduz o valor RMS da corrente e, portanto, reduz a bitola
de barramentos, cabos e a corrente nominal de disjuntores e contatores.
Reduo de despesas operacionais
As despesas operacionais sero influenciadas de diversas formas:
A mitigao de harmnicas geralmente contribui para reduzir as perdas
de energia em transformadores, cabos, seccionadoras...
A mitigao de harmnicas permite tambm reduzir a potncia nominal
adquirida do fornecedor de energia.Esta economia depende do fornecedor de energia.
Na maioria dos casos a economia pode chegar a 10% do valor da fatura
de energia eltrica.
Aumento da disponibilidade de eletricidade e do desempenho do
negcio
Aumento da confiabilidade e da vida til do sistema eltrico.
Reduo dos riscos de paradas.
Aumento da produtividade e da qualidade.
Aumento da vida til dos equipamentos.
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Posicionamento da oferta
Flutuao de energia reativa
Equipamentos como mquinas de solda, fornos de induo, elevadores,
britadores funcionam com variaes de carga rpidas e frequentes. Istoresulta em alteraes rpidas das exigncias de potncia reativa. Como a
circulao de potncia reativa na rede de distribuio responsvel pela
queda de tenso nas linhas, a conseqncia a ocorrncia de flutuaes
de tenso significativas e rpidas ao nvel do usurio. Isto poder ocasionar
flicker nas lmpadas e causar perturbaes em equipamentos sensveis.
Geradores de energia renovvel tais como turbinas elicas, painis de
energia solar e pequenas hidreltricas so acionados para fornecer energia
reativa. O objetivo fornecer suporte tenso no ponto de conexo e
reduzir o efeito de uma rede eltrica fraca.
Em todas essas situaes, o melhor resultado obtido atravs da
compensao por energia reativa contnua e rpida.
Melhorar a qualidade da energiaEvita flutuaes de tenso responsveis pela oscilao de lmpadas e
perturbao de equipamentos sensveis.
Fornecer suporte tenso e reduzir o efeito de redes eltricas fracas
A compensao rpida e contnua contribui para a eficincia dos geradores
de energia renovvel conectados a redes eltricas fracas.
Aplicaes
Instalaes de tratamento de gua e
de efluentes, fbricas txteis, fbricas
de papel, indstrias farmacuticas,aciarias, instalaes de classificao de
embalagens, plataformas de petrleo e
embarcaes navais
I
Desempenho
A distoro harmnica total de tenso
(THDV) dever ser < 5%
A distoro total de demanda (TDD)dever satisfazer o ambiente de operao
do equipamento para evitar danos a outro
equipamento da instalao
Benefcios
Reduo de harmnicas para satisfazer
padres industriais
Reduo do efeito de harmnicas emequipamentos
Aumento da capacidade do sistema pela
otimizao do fator de potncia total
Fundies, fornos de induo, conversores
CA/CC e movimentao de cargaCompensao rpida de energia reativa
em ambiente rico em harmnicas
Eliminao do contedo harmnico
altamente flutuante
Oferecer alimentao de energia reativa
em tempo real para otimizar a regulagem
da tenso do sistema
Data centers, hospitais e fabricantes de
dispositivos microeletrnicos
Exigncias crticas de tempo produtivo
incorporam sistemas de energia de
backup com geradores, UPS
Reduo de harmnicas
Correo do fator de potncia capacitivo
quando so utilizados servidores blade na
sada de UPS
Equipamentos de solda, motores de
induo, geradores elicos, equipamentos
de raio X e de ressonncia magntica
Compensao de reativos ultrarrpida Compensao ultrarrpida de reativos
para garantir tenso estvel para o
processo
Eliminao do cintilamento
Melhoria da disponibilidade de
equipamentos de diagnstico
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Posicionamento da ofertaSolues Schneider Electric: a escolha certa para cada necessidade
A Schneider Electric especializada em mitigao de harmnicase, portanto, pode oferecer uma ampla gama de solues para cadanecessidade. Solues estas que maximizam a relao custo/benefciodo equipamento de mitigao de harmnicas, proporcionando o melhor
retorno sobre o investimento (ROI).
AccuSine (PCS)
Conexo a trs fios. Alimentao de 230 V a 480 V sendo possvel em outras tenses coma utilizao de transformadores. Filtragem em nvel de rede, unidades de 50 A a 300 A, com operaopossvel em paralelo at 3000 A. Supresso at a 50 harmnica.
EdifciosIndstria
Interface homem-mquina (IHM)
Teclado
possvel realizar o controle direto dos filtros ativos utilizandoos comandos RUN/STOP em um teclado.
DisplayUm display grfico utilizado para diversas funes: Acessar e configurar parmetros de operao. Dados de medies. Status da operao (alertas, mensagens de falhas). Menus soacessveis para facilitar a navegao.
Medies
Uma gama completa de dados disponvel: Tenses RMS linha-a-linha. Correntes RMS de carga total (nas trs fases). Correntes RMS de sada do filtro ativo (nas trs fases). Correntes harmnicas RMS de linha e de carga.
Distores de tenso e corrente (THDV e THDI). Corrente RMS de carga reativa. Corrente RMS reativa de sada de filtros ativos. Temperatura do dissipador de calor (em graus C).
Display de alarmes e falhas
So mostradas mensagens detalhadas de alarmes e falhas para facilitara resoluo de problemas.
Os filtros ativos Schneider Electric dispem de uma interface homem-mquina (IHM),incluindo uma interface grfica para o usurio. possvel realizar controle direto, programao e monitoramento sem utilizar um PC.
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Posicionamento da oferta
Princpio de funcionamento do filtro ativo
Os filtros ativos para harmnicas so projetados com dois tipos de esquemas de controle.
A lgica discreta utiliza transformadas rpidas de Fourier (FFT), ou outro meio digital, para calcular
a amplitude e o ngulo de fase de cada ordem de harmnica. Os dispositivos de potncia so
direcionados para produzir uma corrente de amplitude igual, mas com ngulo de fase oposto para
ordens especficas de harmnicas. Isto limita a resposta a ordens de harmnicas especficas e
poder exigir dois ou mais ciclos (>33 milissegundos) antes que ocorra a resposta.
O outro esquema de controle (utilizado pelo AccuSine) chamado de cancelamento total de espectro.
O esquema de controle no utiliza as FFT. O algoritmo de controle analgico.
O controlador obtm a amostra da corrente do transformador de corrente, remove a componente
fundamental da frequncia e inicia a injeo da correo no perodo de algumas centenas
de microssegundos. Deste modo, todo o rudo no fundamental removido da fonte de
alimentao eltrica.
O rudo pode conter frequncias no inteiras tambm conhecidas como inter-harmnicas.
Os filtros ativos AccuSine so projetados tambm com a finalidade de injetar corrente reativa
em freqncia fundamental para oferecer correo do fator de potncia e, em alguns casos,
compensar flutuaes rpidas de carga para oferecer estabilidade de tenso.
00,51
1,5
2
-0,5-1
-1,5-2
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Geradores deharmnicas
Filtro ativo Resultado
Geradores deharmnicas
FiltroAtivo
MT
M
Harmnicas
A utilizao dos filtros ativos da Schneider Electric permite colocar qualquer instalao em
conformidade com as principais normas e regulamentos:
IEEE 519: requisitos e prticas recomendadas para controle de harmnicas em sistemas eltricos
de potncia.
IEC 61000.3.6: avaliao de limites de emisso para a conexo de instalaes de distoro em
sistemas de energia de MT, AT e EAT.
ER G5/4: planejamento de nveis de distoro de harmnicas de tenso e conexo de cargas no
lineares a sistemas de transmisso e redes de distribuio no Reino Unido.
Conformidade s normas
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AccuSine PCS
A soluo da Schneider Electric para filtragem de harmnicasem instalaes industriais.Principais caractersticas e benefcios
Capacidade de correo por unidade: 50, 100, 300 ampres. Tenso: alimentao trifsica em 208 - 480 VCA; possvel para outras
tenses com uso de transformador.
Compensao de harmnicas: de H2 a H50, cancelamento total do
espectro, inclusive inter-harmnicas.
Compensao reativa: correo do fator de potncia, cos , prximo
ao valor unitrio, set point selecionvel.
Sistema eltrico: a 3 fios ou 4 fios.
Normas do produto: certificado CE, UL, cUL, CSA, ABS, C-Tick.
Capacidade em paralelo: at 10 unidades de qualquer capacidade.
Tipo de painel: NEMA 1, NEMA 12, IP30 e IP54.
Comunicao: 4 contatos secos (livres de tenso) para monitoramento
remoto de status; Modbus TCP/IP ou Ethernet.
Funcionalidade: mitigao de harmnicas ou correo de fator depotncia, separados ou combinados.
Interface homem-mquina: display grfico com controle por touch screen.
Desempenho
Adaptao automtica s variaes de carga.
Adequado a todos os tipos e combinaes de cargas no lineares.
Resposta ultrarrpida < 1 ciclo.
Conformidade s normas mundiais sobre harmnicas: IEEE 519,
G5/4-1, GBT 14549, IEC-61000-3.
Reduo da THDI a aproximadamente 1/10 da THDI da rede.
Injeo rpida de corrente reativa em 100 s (tambm conhecida como
compensao VAR ou controle de flutuao).
Adaptao automtica para cargas desequilibradas.
Facilidade de controle
Um LED indicador de energizado.
Terminal grfico amigvel.
Fcil leitura em tela QVGA de 96 mm.
Parmetros e notificaes claramente visveis.
Display grfico de todas as tendncias de corrente.
Monitoramento e controle remoto via porta Ethernet em protocolo
Modbus TCP/IP.
Controle remoto total, incluindo configurao de parmetros
e monitoramento via Ethernet IP (servidor de rede).
Aplicaes de compensao VAR
Soldas a arco.
Britadores.
Fornos a arco.
Aplicaes tpicas
Plataformas de petrleo e gs.
Movimentao de carga.
Aciarias.
Saneamento.
HVAC.
Indstria automobilstica.
Instalaes de processos.
Celulose e papel.
Instalaes de energia elica
e solar.
Elevadores (telefricos ou
edifcios)
Navios...
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AccuSine PCS
Entrada do sistema
Tenso nominal 208-480 V +/- 10 % autossensvel; possvel para outras tenses, com transformador
Frequncia nominal 50/60 Hz +/- 3 % autossensvel
Nmero de fases 3P/3W, 3P/4W
Eletrnica de potncia IGBT
Topologia Interface analgica/ digital
Funcionamento com cargas monofsicas Sim
Transformadores de corrente (TC) 1.000/5, 3.000/5, 5.000/5 (400 Hz)
Nmero de TCs necessrios 2 ou 3
Condies ambientais
Temperatura de operao Contnua de 0 C a 40 C
Umidade relativa 0-95 % sem condensao
Qualificao ssmica IBC e ASCE7
Altitude de operao < 1.000 m, (para maiores altitudes aplicar fator de desclassificao de 10% por 1000 m)
Normas tcnicas de referncia
Projeto Opcional: certificado CE EMC IEC/EN 60439-1, EN 61000-6-4 Classe A, EN 61000-6-2
Proteo (envoltrio) NEMA 1, NEMA 12, IP30, IP54
Caractersticas tcnicas
Espectro normal de compensao Espectro completo da 2 50 harmnica
Taxa de atenuao >10:1
Unidades mltiplas em paralelo Sim, at 10 por conjunto de TCs (qualquer combinao de calibres)
Localizao do TC Sensvel fonte ou carga
Correo do fator de potncia Sim, injeo em atraso ou avano at o fator de potncia desejado
Tempo de resposta 100 microssegundos para variao de carga em degrau, resposta em 1 ciclo completo
Sobrecarga Limitada a sada nominal, funcionamento contnuo
Injeo dinmica de corrente At 2,25 vezes a corrente nominal
Display Tela de alta qualidade QVGA de 3,8"
Idioma Ingls
Operadores Terminal grfico touch screen Magelis XBT
Parmetros do Display Tenso de CA da linha, tenso de CC do barramento, fator de potncia da carga, fator de
potncia da sada da unidade
Corrente harmnica da carga, corrente reativa da carga, corrente harmnica da sada, corrente
corrigida da carga
Diversos cdigos de falha, ajustes de parmetros de pontos de partida, tela decontrole de parada
Capacidade de comunicao Modbus, Modbus TCP/IP, Ethernet
Dissipao trmica Unidade N1: 1.800 W para 50 A, 3.000 W para 100 A, 9.000 W para 300 A
N12, unidades IP: 2.150 W para 50 A, 3.700 W para 100 A, 10.000 W para 300 A
Nvel de rudo (ISO 3746) < 80 db a um metro da superfcie da unidade
Cor Cinza quartzo NEMA 1. Todos os outros RAL7035
Especificaes tcnicas
Correntes nominais de sada RMS padro 50 A, 100 A, 300 A
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10
1 1.219 525 469
2 1.648 525 469
3 1.913 801 497
4/5 1.905 801 605
6 2.303 1.000 805
AccuSine PCS
1
1
Dimenses das unidades e diretrizes para instalao
Tamanho do painel 1
Viso Frontal Viso Lateral
Tamanho do painel 2
Viso Frontal Viso Lateral
Tamanho do painel 3
Viso Frontal Viso Lateral
Tamanho do painel 6
Viso Frontal Viso Lateral
Tamanho dos painis 4 e 5
Viso Frontal Viso Lateral
PE90004
PE90004
1
654
32
Para instrues detalhadas sobre instalao, consulte o boletim de instalao 5820IB0802. Informaes sobre a unidade do chassi esto disponveis sob consulta.
Tamanho dopainel
Dimenses externas
Alturamm
Largura Profundidademm mm
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Uma vasta gama de cursos e materiais sobre consumo de energia,
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As informaes contidas neste documento esto sujeitas a alteraes tcnicas sem prvio aviso C 157 01 01/14
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FILIAL SO LUS - MA -Av. Maestro Joo Nunes/Ana Jansen, 480
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FILIAL SO PAULO - SP -Av. das Naes Unidas, 18.605CEP 04753-100Tel.: 11 2165-5400 - Fax: 11 2165-5391
Schneider Electric Brasil Ltda
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FORTALEZA/CE* -Av. Euzbio de Queiroz, 6274 - LagoinhaEuzbio - CEP 61760-000CNPJ: 07/108.509/0001-00 - IE: 06.847.699-0
Conhea o calendrio de treinamentos tcnicos: www.schneider-electric.com
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