Compreendendo Harmônicos de Energia - …

1 In Tune with Power Harmonics fluke Corporation 1 Nota de Aplica oRECURRENTSCOPE:TRIGGERat50%A100 VDCPROBE*105ms/DIVSINGLEB1 VOFFTrig:A-1 DIVSINGLE@ZOOMMINMAXonACAPTURE10aAFREERU NDIV20!!Figura senoidalRECURRENTSCOPE:TRIGGERat50%A100m VDC2ms/DIVSINGLEB1 VOFFTrig:A!-1 DIVSINGLEMINMAXonACAPTURE10a!AFREERUNDIV 20@ZOOMF igura de onda de corrente destorcidaRECURRENTSCOPE:TRIGGERat50%A20 0 VDCPROBE*102ms/DIVSINGLEB1 VOFFTrig:A!SINGLEMINMAXonACAPTURE10a!AFR EERUNDIV20@ZOOMF igura de onda de tens o destorcidaPorque tanto barulhoPorque tanto barulhoacerca de harm nicos?acerca de harm nicos?Um mist rio vem ocorrendoem pr dios comerciais ef bricas de fornecendoaparentemente cargas m diasest o neutros emcircuitos balanceados est osuperaquecendo-se por cargasexcessivas.

2 Interruptores decircuito est o disparando semcausa aparente. Ainda assim,os procedimentos padr es deresolu o de problemasmostram que tudo est normal. Ent o, qual oproblema? Em uma palavra harm tecnologia introduzNova tecnologia introduznovos desafiosnovos desafiosHarm nicos s o os subprodutos deeletr nicos modernos. Eles ser oespecialmente predominantes ondehouver grande n mero de PCs,controladores de velocidadeajust vel e outros tipos deequipamentos que extraiamcorrente em pulsos curtos. Esteequipamento projetado paraextrair corrente somente duranteuma por o controlada da formade onda de tens o de entrada. Sepor um lado isto melhora muito aefici ncia, por outro causaharm nicos na corrente de carga.

3 Eisto gera transformadores e neutrossuperaquecidos e interruptores decircuito acionados. Se voc forouvir uma linha de Energia normalde 60 ciclos, voc notar um nicotom. Quando harm nicos est opresentes, voc ouve um tomdiferente, composto por notas maisagudas. O problema ainda maisevidente quando voc observa aforma de onda. Uma tens o delinha de Energia de ciclo 60 apareceno oscilosc pio quase como ondasenoidal (Figura 1). Quando h harm nicos, a forma de onda distorcida (Figuras 2A e 2B). Estasondas s o descritas como n o-senoidais. As formas de onda decorrente e voltagem n o s o maisfacilmente descritas por isso otermo n o linear .Cortando o mal pela raizCortando o mal pela raizAchar o problema relativamentef cil uma vez que voc sabe o que eonde procurar.

4 Os sintomas deharm nicos s o geralmente nota lhe trar algunsindicadores b sicos de como acharharm nicos e algumas sugest es decomo lidar com o m, voc deveria chamar umconsultor para analisar suaopera o e projetar um plano parasua situa o espec nicos de EnergiaResolu o b sica de problemas utilizandomult metros ou alicates de corrente2 V RTEX Equipamentos Compreendendo Harm nicos de EnergiaTrabalhe com seguran a Fontes de harm nicosTrabalhe com seguran aTrabalhe com seguran aAs altas voltagens e tens espresentes em sistemas de energiael trica podem causar ferimentosgraves ou mortes por eletrocu isso, modifica es e testes desistemas el tricos devem serexecutados somente por eletricistasexperientes e treinados quepossuam conhecimento de sistemasel tricos em geral e doequipamento sob teste.

5 A Fluken o pode prescrever todas asprecau es poss veis que voc devetomar ao executar as medi esdescritas nesta nota. No m nimo,por m, voc deveria: Usar equipamentos de seguran aapropriados como culos deseguran a, luvas isolantes, esteirasisolantes etc. Certifique-se de que toda energiatenha sido desligada e bloqueadaem qualquer situa o na qual voc esteja em contato direto comcomponentes de circuito. Estejacerto de que a Energia n o poder ser ligada porque qualquer umal m de voc . Leia e compreenda todos osmanuais aplicativos antes de usaras informa es de aplica o destanota. D aten o especial a todosavisos e precau es de seguran anos manuais de instru o. Estanota de aplica o um guia geralpara compreens o de harm o pretende substituir os servi osde consultores de sistemas el tricosprofissionais.

6 Antes de fazerqualquer medi o paradiagnosticar ou lidar comproblemas potenciais deharm nicos voc deve ter suaopera o analisada profundamentepor um profissional. Esta nota deaplica o n o pretende ser umestudo de teoria el trica. Elaapresenta conceitos el tro-eletr nicos b sicos de interesse o problemaDefinindo o problemaHarm nicos s o correntes ou tens escom frequ ncias m ltiplas dafrequ ncia de Energia exemplo, se a frequ nciafundamental 60 Hz, ent o asegunda harm nica 120 Hz, aterceira 180 Hz etc. Harm nicoss o criados por cargas n o linearesque extraem pulsos abruptamente aoinv s da maneira senoidal est pulsos causam aspectos deonda de corrente distorcidos que, porsua vez, geram correntes deharm nicos para fluir de volta emoutras partes do sistema de hist ria internaA hist ria internaEste fen meno especialmentepredominante em equipamentos quepossuem fontes de Energia de entradade capacitor-diodo, por exemplo,PCs, impressoras e equipamentos deteste m dico.

7 O que ocorreeletricamente? A tens o ac deentrada um diodo reparado e usada, ent o, para carregar umcapacitor grande. Depois de poucosciclos, o capacitor carregado paraa tens o de pico da onda senoidal(por exemplo, 170V para uma linhaac de 120V). Ent o, o equipamentoeletr nico extrai corrente a partirdesta alta tens o dc para alimentar oresto do circuito. O equipamentopode extrair a corrente abaixo de umlimite menor regulado. Geralmente,antes de atingir tal limite, o capacitor recarregado para o pico nopr ximo semi-ciclo da ondasenoidal. Este processo repetidov rias vezes. Basicamente, ocapacitor extrai um pulso de correntesomente durante o pico da o resto da onda, quando atens o est abaixo do restante docapacitor, o capacitor n o extraicorrente.

8 As fontes de energiaencontradas no diodo/capacitor emequipamentos de escrit rio s otipicamente cargas monof sicas n olineares. Em f bricas industriais ascausas mais comuns de correntes deharm nicos s o cargas trif sicas n olineares que incluem controladoresde motores eletr nicos e fontes deenergia ininterruptas (UPS). Compreendendo Harm nicos de Energia V RTEX Equipamentos 3 Efeitos de Correntes Harm nicasB1 VOFFTrig:A! -1 DIVSINGLEMIN MAXon ACAPTURE10a!AFREERUN DIV20@ZOOMF igura de onda de corrente de cargatrif sica n o-linearRECURRENTSCOPE:TRIGGERat50%A5mVD C5ms/DIVB1 VOFFTrig:A!-1 DIVSINGLEMINMAXonACAPTURE10 AFREERUNDIV20@ZOOMa!

9 Figura de onda de corrente de cargamonof sica n o-linearHarm nicos de tens oHarm nicos de tens oA pr pria linha de energiapode ser uma fonte indireta detens o harm nica. A correnteharm nica extra da por cargasn o lineares age numa rela ode lei de Ohm com aimped ncia de fonte dotransformador defornecimento para produzirtens o harm ncia de fonte inclui otransformador defornecimento e componentesde circuito ramificado. Porexemplo, uma correnteharm nica de 10A sendoextra da a partir de umaimped ncia de fonte de 0,1gerar uma tens o deharm nico de 1, cargas dividindoum transformador ou circuitocom carga harm nica pesadapodem ser afetadas porharm nicos de tens ogerados. O PC pode serafetado por harm nicos detens o.

10 A performance dafonte de Energia dediodo/capacitor criticamente dependente dagrandeza da tens o de nicos de tens o podemcausar varia es da forma deonda de tens o, baixando atens o de pico (veja Figura2B). Em muitos casos, ocomputador pode resetar devido tens o de picoinsuficiente. No ambienteindustrial, o motor de indu oe capacitores de corre o defator de Energia podemtamb m ser seriamenteafetados por harm nicos detens o. Capacitores decorre o de Energia podemformar um circuito ressonantecom as partes indutoras dosistema de distribui o deenergia. Se a frequ nciaressonante for pr xima quelada tens o harm nica, acorrente harm nica resultantepode crescersubstancialmente,sobrecarregando oscapacitores e queimando osfus veis do , a falha docapacitor dessintoniza ocircuito e a resson dios comerciais e f bricasPr dios comerciais e f bricas harm nicos em eleva o harm nicos em eleva oSintomas de harm nicosgeralmente revelam-se emequipamentos que suportamcargas n o lineares.