1

TRANSFORMADORPRINCIPAL Y

MEDIDORDE

CONSUMO

FLUORESCENTESE BALASTOS

ELECTRÓNICOS

OFIMATICAREGULADORES

DE VELOCIDADE

CONDENSADORES PARA MELHORAR O FACTOR DE

POTÊNCIA

PROTECÇÕES

2

Sinais na indústria moderna

Este tipo de sinais requer instrumentação TrueRMS

3

Tipo de Perturbações (II)

Perturbações na forma de onda

sinusoidal não sinusoidal

Harmónicos (THD da tensão <5%)

5

Efeitos e consequências dos harmónicos

6

O que são os harmónicos?

7

O que são os harmónicos?

+ =

Lei de Fourier: Qualquer sinal que pode decompor-se é a soma de sinais sinusoidais cuja frequência é múltiplo da frequência fundamental.

8

Por que é que existem?

HARMÓNICOS

TensãoSinusoidal

CorrenteSinusoidal

Carga composta sópor elementos

“lineares”

Cargas lineares

Motor de indução:

L

IR IL

R L

IT

9

Máquinas de escritório

Variadores de velocidade

Balastros electrónicos

TensãoSinusoidal

CorrenteNão Sinusoidal

Carga com elementos “lineares” e “não lineares”

Cargas não lineares

Por que é que existem?

HARMÓNICOS

10

Fundamental(50 Hz)

3º harmónico(150 Hz)

Forma de Ondadistorcida

Formas de OndaEléctricas

O que são os harmónicos?

HARMÓNICOS

11

Conceitos relacionados com os harmónicos

• 1. Ordem do harmónico• 2.- Espectro harmónico• 3.- Valor Eficaz • 4.- Factor de cresta• 5.- Distorção harmónica• 6.- Factor de potência• 7.- Cos

12

Sequência Rotação Efeitos (Efeito Skin, Correntes parasitas)

Positiva Directa SobreaquecimentosNegativa Inversa Sobreaquecimentos e menor rendimento

Zero Nenhuma Somam-se no neutro em sistemas trifásicos

HARMÓNICOS

Nome

Freq. (Hz)

Sequência

Fund 2º 3º 4º 5º 6º 7º 8º 9º

50 100 150 200 250 300 350 400 450

+ - 0 + - 0 + - 0

Classificação

Efeitos dos harmónicos

13

• Espectro harmónico é o gráfico de barras que mostra os distintos harmónicos que formam o sinal, indicando a ordem e a percentagem de cada harmónico no sinal.

• As normas já falam de analisar até à 41ª ... Nós determinamos até à 51ª.

Medida tomada con un Fluke 43

Espectro harmónico

14

FORMAS DE ONDA

Tensão Sinusoidal Só componente fundamental

Corrente Distorcida Fundamental + HarmónicosGráficos efectuados com um Fluke 41B

16

Cargas não lineares

Factor de CRESTA

Factor de Cresta (Indica a distorção) IeficazIpico

17

Cargas não linearesFactor de Cresta

C.F. = 1.431 C.F. = 2.394 C.F. = 4.684

19

Efeitos e consequências dos harmónicos

21

Corrente no Neutro > Corrente de Fase Sobreaquecimento dos condutores de Neutro

EFEITOS DOS HARMÓNICOS (I)

25

Sobreaquecimentos em condutores por correntesde alta frequência. Efeito Skin

EFEITOS DOS HARMÓNICOS (II)EFEITOS DOS HARMÓNICOS (II)

26

EFEITO PELICULAR EFEITO PELICULAR efeito Skinefeito Skin

isolante

Núcleo doCondutor

Coroa condutorapara correntes

de alta frequência

32

Sobreaquecimentonos

transformadoresREGULADORES DE VELOCIDAD

LOCALIZAÇÃO DOS HARMÓNICOS NUMA INSTALAÇÃO

Disparo intempestivodas protecções Sobreaquecimento

do neutro

Sobrequecimmentodos condensadores

Sobreaquecimentodos motores

33

Efeitos dos harmónicos. Resumo

• Os efeitos dos harmónicos numa instalação eléctrica são: – Ruídos e vibrações de quadros e elementos electromagnéticos

(transformadores, motores, etc.)– Aquecimento excessivo dos transformadores, alternadores, baterias de

condensadores.– Aquecimento dos condutores de fases e neutro– Mau funcionamento de equipamentos sensíveis– Disparos intempestivos de certas protecções.– Oscilações na iluminação, monitores (vídeo, informática...).– Diminuição do factor de potência.

34

Consequências dos harmónicos. Resumo

• Presença de correntes harmónicas importantes.• Falta de qualidade da energia• Desclassificação de transformadores (um de 1000KVA que dispara a 700KVA)• Envelhecimento prematuro dos elementos da instalação• Consumo desnecessário de mais potência• Perder dados nos computadores• Paragens das máquinas - Perdas de dinheiro• Etc.

35

INSTRUMENTAÇÃO DE VALOR MÉDIOINSTRUMENTAÇÃO DE VALOR MÉDIO

0 450

220

Valor promedio

0 450

220

Valor promedio

0 450

220

Valor promedio

220 Vdc

220 Vac

198

Valor correcto

Valor incorrecto (sempre 0V)

Valor incorrecto(1.11 veces menor)

36

INSTRUMENTAÇÃO DE VALOR MÉDIOINSTRUMENTAÇÃO DE VALOR MÉDIO

220 Vac

x 1,11AC

dc

0 450

220

Valor promedio

37

INSTRUMENTAÇÃO DE VALOR MÉDIOINSTRUMENTAÇÃO DE VALOR MÉDIO

220 Vac

x 1,11AC

dc

0 450

220

Valor promedio

175

Formas de onda não sinusoidais podem provocar erros até 50%!

38

INSTRUMENTAÇÃO DE VERDADEIRO VALOR EFICAZ

(TRMS)

Confia nas medidas do seu multímetro?

39

Definições do valor eficaz

• Valor eficaz: Medida da energia do sinal

• Valor eficaz: Medida do aquecimento que se produz numa resistência quando nela passa uma corrente.

• Exemplo: 220V AC (rms) equivale a 220 V DC

Valor eficaz = valor de AC = valor de alterna

Corrente sinusoidal

Carga de elementos lineares

Tensão sinusoidal

40

INSTRUMENTAÇÃO DE VERDADEIRO VALOR EFICAZINSTRUMENTAÇÃO DE VERDADEIRO VALOR EFICAZ

220 Vac

Mede o valor da tensão AC a partir de uma tensão DC que provocao mesmo aquecimento sobre uma resistência R

+-

+V

-V

Detector de verdadeiro AC

0 450

220

Valor promedioVac Vdc

R R

42

Qual a diferença entre utilizar instrumentação de verdadeiro valor eficaz ou não?

• Valor do sinal com instrumentação convencional:– 1. Calcula o valor médio do sinal rectificado– 2. Multiplica o valor médio por 1,11– 3. Apresenta o resultado no display do medidor

• Com instrumentação trueRMS calculamos a energia.

43

Sinal 1

-400,00-300,00-200,00-100,00

0,00100,00200,00300,00400,00

Señal 2

-400,00-300,00-200,00-100,00

0,00100,00200,00300,00400,00

Señal 7

-400,00-300,00-200,00-100,00

0,00100,00200,00300,00400,00

Señal 8

-400,00-300,00-200,00-100,00

0,00100,00200,00300,00400,00

Comparação: Multímetro TrueRMS e Multímetro convencional

Convencional

TrueRMS 22 A22 A

Erro 0% Veff/Vmédio

1,11

44

Comparação: Multímetro TrueRMS e Multímetro convencional

Convencional

TrueRMS 21,96 A21,47 A

Erro 2 %

Señal 1

-400,00-300,00-200,00-100,00

0,00100,00200,00300,00400,00

Sinal 2

-400,00-300,00-200,00-100,00

0,00100,00200,00300,00400,00

Señal 3

-400,00-300,00-200,00-100,00

0,00100,00200,00300,00400,00

Señal 7

-400,00-300,00-200,00-100,00

0,00100,00200,00300,00400,00

Señal 8

-400,00-300,00-200,00-100,00

0,00100,00200,00300,00400,00

Señal 9

-300,00

-200,00

-100,00

0,00

100,00

200,00

300,001,14 Veff/Vmédio

45

Señal 2

-400,00-300,00-200,00-100,00

0,00100,00200,00300,00400,00

Sinal 3

-400,00-300,00-200,00-100,00

0,00100,00200,00300,00400,00

Señal 4

-400,00-300,00-200,00-100,00

0,00100,00200,00300,00400,00

Señal 8

-400,00-300,00-200,00-100,00

0,00100,00200,00300,00400,00

Señal 9

-300,00

-200,00

-100,00

0,00

100,00

200,00

300,00

Señal 10

-300,00

-200,00

-100,00

0,00

100,00

200,00

300,00

Comparação: Multímetro TrueRMS e Multímetro convencional

Convencional

TrueRMS 21,32 A19,48 A

Erro 9 % Fe/m

1,21Veff/Vmédio

46

Comparação: Multímetro TrueRMS e Multímetro convencional

Convencional

TrueRMS 20,32 A17,46 A

Erro 14 %

Señal 3

-400,00-300,00-200,00-100,00

0,00100,00200,00300,00400,00

Sinal 4

-400,00-300,00-200,00-100,00

0,00100,00200,00300,00400,00

Señal 5

-400,00-300,00-200,00-100,00

0,00100,00200,00300,00400,00

Señal 9

-300,00

-200,00

-100,00

0,00

100,00

200,00

300,00

Señal 10

-300,00

-200,00

-100,00

0,00

100,00

200,00

300,00

Señal 11

-150,00

-100,00

-50,00

0,00

50,00

100,00

150,00

Fe/m

1,29 Veff/Vmédio

47

Señal 4

-400,00-300,00-200,00-100,00

0,00100,00200,00300,00400,00

Sinal 5

-400,00-300,00-200,00-100,00

0,00100,00200,00300,00400,00

Señal 6

-400,00

-200,00

0,00

200,00

400,00

Señal 10

-300,00

-200,00

-100,00

0,00

100,00

200,00

300,00

Señal 11

-150,00

-100,00

-50,00

0,00

50,00

100,00

150,00

Señal 12

-5,00

0,00

5,00

10,00

15,00

Comparação: Multímetro TrueRMS e Multímetro convencional

Convencional

TrueRMS 18,80 A15,04 A

Erro 20 % Fe/m

1,39 Veff/Vmédio

48

Señal 5

-400,00-300,00-200,00-100,00

0,00100,00200,00300,00400,00

Sinal 6

-400,00

-200,00

0,00

200,00

400,00

Señal 11

-150,00

-100,00

-50,00

0,00

50,00

100,00

150,00

Señal 12

-5,00

0,00

5,00

10,00

15,00

Comparação: Multímetro TrueRMS e Multímetro convencional

Convencional

TrueRMS 16,76 A12,39 A

Erro 26 % Fe/m

1,50 Veff/Vmédio

49

Comparação: Multímetro TrueRMS e Multímetro convencional

Convencional

TrueRMS 14,27 A 9,61 A

Erro 33 %

Señal 1

-400,00-300,00-200,00-100,00

0,00100,00200,00300,00400,00

Señal 2

-400,00-300,00-200,00-100,00

0,00100,00200,00300,00400,00

Sinal 7

-400,00-300,00-200,00-100,00

0,00100,00200,00300,00400,00

Señal 8

-400,00-300,00-200,00-100,00

0,00100,00200,00300,00400,00Fe/m

1,65 Veff/Vmédio

50

Señal 1

-400,00-300,00-200,00-100,00

0,00100,00200,00300,00400,00

Señal 2

-400,00-300,00-200,00-100,00

0,00100,00200,00300,00400,00

Señal 3

-400,00-300,00-200,00-100,00

0,00100,00200,00300,00400,00

Señal 7

-400,00-300,00-200,00-100,00

0,00100,00200,00300,00400,00

Sinal 8

-400,00-300,00-200,00-100,00

0,00100,00200,00300,00400,00

Señal 9

-300,00

-200,00

-100,00

0,00

100,00

200,00

300,00

Comparação: Multímetro TrueRMS e Multímetro convencional

Convencional

TrueRMS 11,45 A 6,94 A

Erro 39 % Fe/m

1,83 Veff/Vmédio

51

Señal 2

-400,00-300,00-200,00-100,00

0,00100,00200,00300,00400,00

Señal 3

-400,00-300,00-200,00-100,00

0,00100,00200,00300,00400,00

Señal 4

-400,00-300,00-200,00-100,00

0,00100,00200,00300,00400,00

Señal 8

-400,00-300,00-200,00-100,00

0,00100,00200,00300,00400,00

Sinal 9

-300,00

-200,00

-100,00

0,00

100,00

200,00

300,00

Señal 10

-300,00

-200,00

-100,00

0,00

100,00

200,00

300,00

Comparação: Multímetro TrueRMS e Multímetro convencional

Convencional

TrueRMS 8,47 A 4,52 A

Erro 47 % Fe/m

2,08Veff/Vmédio

52

Señal 3

-400,00-300,00-200,00-100,00

0,00100,00200,00300,00400,00

Señal 4

-400,00-300,00-200,00-100,00

0,00100,00200,00300,00400,00

Señal 5

-400,00-300,00-200,00-100,00

0,00100,00200,00300,00400,00

Señal 9

-300,00

-200,00

-100,00

0,00

100,00

200,00

300,00

Sinal 10

-300,00

-200,00

-100,00

0,00

100,00

200,00

300,00

Señal 11

-150,00

-100,00

-50,00

0,00

50,00

100,00

150,00

Comparação: Multímetro TrueRMS e Multímetro convencional

Convencional

TrueRMS 5,53 A 2,51 A

Erro 55 % Fe/m

2,45 Veff/Vmédio

53

Señal 4

-400,00-300,00-200,00-100,00

0,00100,00200,00300,00400,00

Señal 5

-400,00-300,00-200,00-100,00

0,00100,00200,00300,00400,00

Señal 6

-400,00

-200,00

0,00

200,00

400,00

Señal 10

-300,00

-200,00

-100,00

0,00

100,00

200,00

300,00

Sinal 11

-150,00

-100,00

-50,00

0,00

50,00

100,00

150,00

Señal 12

-5,00

0,00

5,00

10,00

15,00

Comparação: Multímetro TrueRMS e Multímetro convencional

Convencional

TrueRMS 2,87 A 1,03 A

Erro 64 % Fe/m

3,10 Veff/Vmédio