Noções básicas de distorção harmônica

Noções Básicas sobre Distorções Harmônicas

Introdução

A qualidade da energia tem sido alvo de muito interesse e discussão e nos últimos anos. Cada vez mais, plantas industriais tem

descoberto que tem de lidar com o problema da "energia suja". Esta é a expressão popular usada para descrever uma grande variedade de contaminações na corrente e na tensão elétrica.

<>Distorção harmônica é um tipo específico de energia suja, que é normalmente associada com a crescente quantidade de acionamentos estáticos, fontes chaveadas e outros dispositivos eletrônicos nas plantas industriais.

O que são harmônicas?

Tecnicamente, uma harmônica é a componente de uma onda periódica cuja frequência é um múltiplo inteiro da frequência fundamental (no caso da energia elétrica, de 60 Hz). A melhor maneira de explicar isto é com a ilustração ao lado.

Nesta figura, vemos duas curvas: uma onda senoidal normal, representando uma corrente de energia "limpa", e outra onda menor, representando uma harmônica.

Esta segunda onda menor representa a harmônica de quinta ordem, o que significa que sua frequência é de 5 x 60 Hz, ou 300 Hz.

Na segunda ilustração, vemos como ficaria a soma das duas curvas. Esta curva resultante mostra bem a distorção harmônica da curva de tensão, que deixa de ser perfeitamente senoidal na presença de harmônicas.

Harmônicas são um fenômeno contínuo, e não devem ser confundidas com fenômenos de curta duração que duram apenas alguns ciclos. Transientes, disturbações elétricas, picos de sobre-tensão e sub-tensão não são harmônicas. Estas perturbações no sistema podem normalmente ser eliminadas com a aplicação de filtros de linha (supressores de transientes). Entretanto, estes filtros de linha não reduzem ou eliminam correntes e tensões harmônicas.

Quem causa as distorções harmônicas?

Os principais equipamentos causadores das harmônicas são: inversores de frequência, variadores de velocidade, acionamentos tiristorizados, acionamentos em corrente contínua ou alternada, retificadores, "drives", conversores eletrônicos de potência, fornos de indução e a arco, "no-breaks" e máquinas de solda a arco.

A natureza e a magnitude das harmônicas geradas por cargas não-lineares dependem de cada carga especificamente, mas algumas generalizações podem ser feitas:

• As harmônicas que causam problemas geralmente são as harmônicas ímpares.

• A magnitude da corrente harmônica diminui com o aumento da frequência.

Quais são as consequências de altos níveis de distorções harmônicas?

Da mesma forma que a pressão alta pode causar sérios problemas ao corpo humano, altos níveis de harmônicas numa instalação elétrica podem causar problemas para as redes de distribuição das concessionárias, para a própria instalação, e para os equipamentos ali instalados. As consequências podem chegar até à parada total de equipamentos importantes de produção.

Segue uma lista de consequências que as harmônicas podem causar em diversos tipos de equipamentos:

• Capacitores: queima de fusíveis, e redução da vida útil.

• Motores: