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Seminário online
Qualidade de Energia: Harmônicas
Voltimum S.A.
Maio 2014 | © Voltimum
Por: Pedro Okuhara
Gerente de Produto
2
Conceitos Básicos
Solução com Filtros Ativos
Case no setor automobilístico
Sumário
3
Conceitos Básicos
Introdução
■ O que são Harmônicas?
Introdução
■ O que são Harmônicas?
As correntes Harmônicas são multiplas da corrente Fundamental (60Hz)
Ordens
1º
2º
3º
4º
5º
6º
7º
8º
9º
10º
11º
12º
13º
14º
15º
60
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180
240
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360
420
480
540
600
660
720
780
840
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16º
17º
18º
19º
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960
1020
1080
1140
1200
21º
22º
23º
24º
25º
1260
1320
1380
1440
1500
...
Introdução
■ Cargas Lineares
Tensão
Corrente
Tensão
Corrente
Tensão
Corrente
Capacitiva
Resistiva
Indutiva
Introdução
■ Cargas Não-lineares
Tensão
Corrente
Inversores
Máquinas de Solda
Estrusoras
Forno Elétrico a Arco
Conversores CA/CC
Introdução
■ Como são classificadas as Harmônicas?
Introdução
■ Como são classificadas as Harmônicas?
Ordens
1º
2º
3º
4º
5º
6º
7º
8º
9º
10º
11º
12º
13º
14º
15º
60
120
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300
360
420
480
540
600
660
720
780
840
900
16º
17º
18º
19º
20º
960
1020
1080
1140
1200
21º
22º
23º
24º
25º
1260
1320
1380
1440
1500
POSITIVA NEGATIVA NEUTRA
Origem das Harmônicas
■ Como surgem as correntes Harmônicas nos Conversores?
1* pnHH – Ordem Harmonica
n – multiplicador
p – números de pulsos
7º16*1
5º16*1
Inversor de 6 pulsos
13º16*2
11º16*2
19º16*3
17º16*3
13º112*1
11º112*1
Inversor de 12 pulsos
25º112*2
23º112*2
37º112*3
35º112*3
Corrente Eficaz
■ A somatória quadrática de todas as correntes que circulam
pelo condutor.
1
2
n
nRMS II
Valor eficaz de
Corrente (A)
2
22
1
n
nRMS III
n = ordem harmônica
Corrente Eficaz
Exemplo:
0
50
100
150
1 3 5 7 9 11
Corrente
Carga
2222 406080100 RMSI
AIRMS 147
Distorção Harmônica
■ Razão entre somatória quadrática das correntes Harmônicas
e a corrente fundamental
%100
1
2
2
xI
I
THDn
n
i
THD = Distorção
total de Harmônicas
Distorção Harmônica
Exemplo:
0
50
100
150
1 3 5 7 9 11
Corrente
Carga
%100100
406080 222
xTHDi
%108iTHD
Distorção Harmônica
■ Razão entre somatória quadrática das correntes Harmônicas
e a corrente do sistema, dentro de um período de 15 a 30min
TDD = Distorção de
Demanda de
Harmônicas L
n
n
I
I
TDD
2
2
Fator de Potencia
●Fator que indica o nível de eficiencia de um determinado
equipamento ou Instalação.
2
11
1
1001
1
Itotal
totalTOTAL
THDIV
P
S
PPF
Limites Harmônicos IEEE 519-1992
Norma Brasileira
Prodist – Modulo 8
Distorção Máxima da Corrente Harmônica
em % de IL
Ordem Harmônica Individual (Harmônicas Impares)
ISC/IL < 11 11≤h<17 17≤h<23 23≤h<35 35≤h TDD
<20* 4,0 2,0 1,5 0,6 0,3 5,0
20<50 7,0 3,5 2,5 1,0 0,5 8,0
50<100 10,0 4,5 4,0 1,5 0,7 12,0
100<1000 12,0 5,5 5,0 2,0 1,0 15,0
>1000 15,0 7,0 6,0 2,5 1,4 20,0
Harmônicos pares são limitados em 25% dos limites dos harmônicos impares acima.
Distorções de correntes que resultam no offset de DC, por exemplo, conversores de meia onda, não são permitidos.
* Todo o equipamento de geração de energia é limitado a estes valores de distorção de corrente,
independentemente do presente ISC/IL
ISC = corrente de curto-circuito máxima no PCC
IL = corrente da demanda máxima (componente da freqüência fundamental) no PCC.
Limites das distorções de Corrente
Tensão na barra no
PCC
Distorção de tensão
individual (%)
Distorção de tensão
total THD (%)
69 kV e menor 3,0 5,0
69,001 kV até 161
kV
1,5 2,5
161,001 kV e acima 1,0 1,5
Limites Harmônicos IEEE 519-1992
Norma Brasileira
Prodist – Modulo 8
Limites das distorções de Tensão
Efeitos causados pelas Harmônicas
■ Aquecimento dos condutores e equipamentos
■ Efeito Pelicular
Alta Frequência
Aumento da resistência dos condutores causando perdas
por aquecimento e mau funcionamento dos equipamentos
■ Queima dos Bancos de Capacitores
■ Disparos indevidos das proteções
■ Mau funcionamento dos equipamentos
■ Redução da vida útil dos equipamentos
■ Sobrecarga do neutro
Efeitos causados pelas Harmônicas
Solução com Filtros Ativos
Forma de Onda
Saída de corrente
do Accusine
Forma de Onda
Carga
Forma de Onda
Carga
=
+
Filtro Ativo de Harmônicas
AccuSine®
+ C
E
C
E
C
E
C
E
C
E
C
E
C
Indutor
do Filtro
Circuito
Capacitor
Indutor
Fusível
AC
Rede
S4
S5
S6
S1
S2
S3
Fusivel
Fusível
Filtro Ativo de Harmônicas
AccuSine®
Fonte Instalação
Típica TCs
Filtro
Activo
Filtro Ativo de Harmônicas
AccuSine®
■ Aplicável a uma ou várias cargas não lineares
■ VFD, UPS, UV, Conversores CA/CC, Fontes CA/CC
■ Mais efetivo em termos de custo para múltiplas cargas
■ Economiza espaço
■ Correção do Fator de Potência
■ Balanceamento de Carga
■ Não causa ressonância
■ Espectro : 2ª a 50ª harmônica
■ Comunicação: Modbus TCP/IP porta Ethernet
Filtro Ativo de Harmônicas
AccuSine®
●208-480V até 15kV (com transformador)
●NEMA 1
●50A – 1905mm x 800mm x 600mm
●Peso – 300Kg
●100A – 1905mm x 800mm x 600mm
●Peso – 350 Kg
●300A – 2300mm x 1000mm x 800mm
●Peso – 550 Kg
●Painel com porta intertravada com o
seccionador/ disjuntor de entrada
●Certificados CE, C-Tick, ABS, UL, CUL
Filtro Ativo de Harmônicas
AccuSine®
Case: Setor Automobilístico
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THDVAB
THDVAB
Caso de aplicação indústria automotiva
AccuSine®
AccuSine®
Filtro Ativo de
Harmônicas
AccuSine
Transformador
Estação
de Solda
Estação
de Solda
Estação
de Solda
AccuSine®
Caso de aplicação indústria automotiva
AccuSine®
Caso de aplicação indústria automotiva
AccuSine®
Caso de aplicação indústria automotiva
AccuSine®
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Perfil de THD em Tensão
THDVAB
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Caso de aplicação indústria automotiva
Pedro Okuhara
Schneider Electric
Gerente de Produto
Telefone: (11) 2165-5221
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