Resumo

A preocupao com a qualidade de energia de grande importncia para se evitar problemas em equipamentos eletrnicos (principalmente aqueles que possuem microprocessadores). Um dos eventos que afetam a qualidade de energia a gerao de componentes harmnicas em sistemas eltricos de potncia. O presente trabalho procura d uma viso geral sobre o tema e mostrar o comportamento das componentes harmnicas durante uma falta.

1- Introduo

Nas ltimas dcadas tm aumento o nmero de cargas que so sensveis a distrbios relacionados com problemas na qualidade de energia, como os equipamentos eletrnicos principalmente aqueles que contm microprocessadores. A qualidade de energia se refere ao fornecimento de energia eltrica sem desvios na tenso, corrente e frequncia que provoque falhas ou m funcionamento de equipamentos como os citados.A distoro harmnica uma das principais fontes problemas que afetam a qualidade de energia, podendo interferir na qualidade do sistema eltrico de forma a aumentar as perdas e at causarem danos e prejuzo aos consumidores e concessionria. A distoro harmnica causada devido a cargas no lineares presentes no sistema eltrico de potncia. Esse trabalho tem como objetivo fornecer uma viso geral sobre distores harmnicas em sistemas eltricos de potncia.

2- Desenvolvimento

2.1- Harmnicos Harmnicos so ondas de corrente e tenso que possuem frequncias multiplicas de uma frequncia fundamental. De acordo com Furrier, ondas no senoidais pedem ser obtidas pela somatria de diversas ondas senoidais harmnicas, que so chamadas de componentes harmnicas. Quando um equipamento ligado rede provoca a distoro da onda senoidal, ele est gerando componentes harmnicas que tem como componente fundamental a frequncia de transmisso (60 Hz no caso do Brasil).Em uma onda distorcida existe infinitas componentes harmnicas, no entanto as componentes de baixar frequncia so as responsveis pelos problemas na qualidade da energia, pois estas apresentam uma amplitude maior. A amplitude das harmnicas diminui rapidamente com o aumento da frequncia, assim das de frequncia elevada apresentam amplitude to baixa que seus efeitos ao sistema podem ser desprezados.Pode-se ainda classificar as componentes como mpares ou pares de acordo com o multiplico da frequncia. Geralmente as componentes harmnicas pares podem serem desprezadas nos efeitos causados na rede. No entanto, alguns transitrios que produzem assimetria de meia onda podem gerar harmnicas pares, especialmente a 2 e a 4.Esses transitrios so provocados por: energizao de transformadores ou a corrente de ignio de fornos eltricos arco.

2.2 Distoro Harmnica

A distoro harmnica (Total Harmonic Distortion - THD), representa o total da distoro provocada por todos os harmnicos que o compem o sinal. A THD pode ser calculada pela seguinte equao:

Em que, C1 e Cn so as amplitudes dos harmnicos de frequncias fundamental e de ordem n, respectivamente.

2.3 -Principais Causas da Gerao de Componentes Harmnicas

Qualquer equipamento ou evento que cause distoro na onda senoidal, gera componentes harmnicas, tais como:

Aparelhos eletrnicos: inversores de frequncia, chaves soft-starter, retificadores, nobreaks, reatores eletrnicos de lmpadas, qualquer mquina que possua partes eletrnicas;

Motores e transformadores com baixo fator de potncia;

Comutao de qualquer aparelho: a operao liga/desliga de aparelhos sempre ir produzir harmnicas, pois h cortes na onda senoidal. Neste caso as harmnicas ocorrem apenas durante a operao de comutao;

Fornos de arco voltaico.

2.4-Efeito da TDH em Equipamentos

Dentre os principais efeitos das componentes harmnicas, temos:

Solicitaes dieltricas (por sobretenso) Solicitaes trmicas (por sobrecorrente) Operao indevida ou erro em diversos equipamentos de controle, proteo e medio (rels, medidores, controles eletrnicos, dentre outros) Perda de vida til acelerada ou queima precoce de capacitores, cabos, motores e transformadores.2.5- Solues para os Problemas de Harmnicos

Uma das medidas para a reduo e controle das harmnicas, so filtros harmnicos em derivao nos circuitos de potncia. O filtro harmnico passivo reduz a amplitude de uma ou mais correntes harmnicas (e, por consequncia, das distores harmnicas na tenso) em uma determinada parte do sistema, atravs da gerao de um caminho de baixa impedncia para as frequncias desejadas. O filtro harmnico ativo detecta a forma de onda das correntes harmnicas existentes e injeta uma forma de onda igual e 180 defasada para o cancelamento das harmnicas geradas pelas cargas. O filtro hbrido combina ambas as solues, passiva e ativa, acima, buscando a melhor filtragem de harmnicos com a melhor correo do Fator de Potncia desejada.

2.6- Componentes Harmnicas durante uma falta

Uma falta provoca sobretenso no Trafo, corrente de saturao e corrente Inrush. Esses eventos por sua vez geram componentes harmnicas. Essas componentes so geralmente impares. Porm, no caso em que ocorrer assimetria de meia onda podem aparecer as componentes pares.Nestes casos pode-se usar filtros passivos que apresentam um caminho de baixa impedncia.

3- Concluses

Foi mostrado as principais causas e consequncias das componentes harmnicas. Tambm foi mostrado que a faltas provocam eventos como: sobretenso no Trafo, corrente de saturao e corrente Inrush. Esses eventos geram componentes harmnicas, que tem seus efeitos diminudos com a utilizao de filtro passivo.