Harmonicas
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O SISTEMA ELÉTRICO BRASILEIRO, E AS ALTERNATIVAS PARA CONSERVAÇÃO
DE ENERGIA
CONSERVAÇÃO DE ENERGIA
Conservar energia elétrica ou combater seu desperdício é a fonte de produção mais barata e mais limpa que existe, pois não agride o meio ambiente.
Melhorar a maneira de utilizar a energia, sem abrir mão do conforto e das vantagens que ela proporciona.
Racionalizar o consumo, reduzindo custos, sem perder a eficiência e a qualidade dos serviços.
GERAÇÃO:
TRANSMISSÃO:
DISTRIBUIÇÃO:
Gestão da fonte primária de energia: água
Tecnologias de operação ou desenvolvimento
Operação e desenvolvimento
Sistema e seus componentes
CONSUMIDORES FINAIS
A CONSERVAÇÃO DE ENERGIA NO SISTEMA
MEDIDAS DE INCENTIVO À CONSERVAÇÃO MAIS ADOTADAS
Combate ao consumo: kW.h Sobretaxas Multas Racionamento
Utilização de equipamentos ou dispositivos de alta eficiência energética ???????
Equipamentos eficiêntes
Instalações residenciais: Eletroeletrônicos com fontes chaveadas de baixa
qualidade. Utilização de LFC (reatores eletrônicos)
Instalações Comercias e Industriais. Iluminação com lâmpadas de descarga Controladores de velocidade com eletrônica de
potência
Cargas lineares e não lineares
Cargas lineares
Cargas não lineares
comparação
QUALIDADE DE ENERGIA
Graph0
(V)
-150.0
-100.0
-50.0
0.0
50.0
100.0
150.0
t(s)0.0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2 0.22 0.24 0.26 0.28 0.3 0.32 0.34 0.36
Normal NormalNormalNormal
Interrupção
SWELL
SAG
Graph0
(V)
-150.0
-100.0
-50.0
0.0
50.0
100.0
150.0
t(s)0.3 0.32 0.34 0.36 0.38 0.4 0.42 0.44 0.46 0.48 0.5 0.52 0.54 0.56
NormalNormalNormalSurtos
Harmônicos
Alterações na tensão
curva
COMPONENTES HARMÔNICAS
“A presença de harmônicas é sinônimo de uma onda de tensão ou de corrente deformada”.
“A deformação da onda de tensão ou de corrente significa que a distribuição de energia elétrica é perturbada e que a Qualidade de Energia não é ótima”.
Origem das harmônicas
"As correntes harmônicas são geradas pelas cargas não-lineares conectadas a rede. A circulação das correntes harmônicas geram tensões harmônicas através das impedâncias da rede, e então uma deformação da tensão de alimentação".
Áreas com presença de informática
Ambientes de redes No breaks Computadores Copiadoras/impressoras
Processos automatizados. PLC’s
Harmonicas ex 1
Fig. 1: exemplo de correntes comportando harmônicas, e decomposição da
corrente global em seus componentes harmônicos de ordem 1 (fundamental),
3, 5, 7 e 9.
Graf harm.
Graph0
-100.0
-80.0
-60.0
-40.0
-20.0
0.0
20.0
40.0
60.0
80.0
100.0
t(s)0.0 0.001 0.002 0.003 0.004 0.005 0.006 0.007 0.008 0.009 0.01 0.011 0.012 0.013 0.014 0.015 0.016 0.017
Fundamental
Harmonicas ex 2
Exemplos de HarmônicosExemplos de HarmônicosGeração de Harmônicos por Fontes ChaveadasGeração de Harmônicos por Fontes Chaveadas
Forma de onda da corrente medidaForma de onda da corrente medida
100
90,02
71,5
48,1
26,7
8,92,9
7,9
128,03
1 3 5 7 9 11 13 15 n
Ordem harmônica - n e DHI (%)
0
20
40
60
80
100
120
140DII (%)
Decomposição harmônicaDecomposição harmônica
DHI
ex1
100
26,2
5,33 8,213,14
4,892,53
28,68
1 5 7 11 13 17 19 n
Ordem harmônica - n e DHI (%)
0
20
40
60
80
100
120
Exemplos de HarmônicosExemplos de HarmônicosGeração de Harmônicos por “NoGeração de Harmônicos por “No--Break’sBreak’s””
Forma de onda da corrente medidaForma de onda da corrente medida Decomposição harmônicaDecomposição harmônica
DHI
ex2
Exemplos de HarmônicosExemplos de HarmônicosGeração de Harmônicos por uma Lâmpada Fluorescente Geração de Harmônicos por uma Lâmpada Fluorescente Compacta (9W/220V) com Reator EletrônicoCompacta (9W/220V) com Reator Eletrônico
Forma de onda da corrente medidaForma de onda da corrente medida Decomposição harmônicaDecomposição harmônica
DHI
100
86,44
71,5
45,76
22,0314,56 12,47
124,62
1 3 5 7 9 11 13 DTI
Ordem harmônica - n e DHI (%)
0
20
40
60
80
100
120
140
DHI (%)
ex3
tabela
THD
HarmônicosHarmônicos◆◆ Causas:Causas:✯Cargas de conexão direta ao sistema
•Geradores/motores CA
•transformadores;
•lâmpadas de descarga;
•fornos a arco;
•Compensadores tipo reator saturado
•computadores;
•Etc..
✯Cargas conectadas via conversores
•retificadores/motores CC controlados;
•inversores/motores de indução;
•Eletrólise p retificação;
•cicloconversores/motores síncronos;
•fornos de indução;
•Etc...
Harmônicas causas
Efeitos e conseqüências dos harmônicos
Aquecimentos excessivos Disparos de dispositivos de proteção Ressonância Vibrações e acoplamentos Aumento da queda de tensão e diminuição do fator de potência
✯Aumento do consumo de energia elétrica.Aumento do consumo de energia elétrica.
redução da vida útilredução da vida útil;;
Indicadores monitorados
(DEC, FEC, DIC e FIC) relativos à duração e à freqüência das interrupções, por conjunto de consumidores e por consumidor individual; e os de níveis de tensão
(DRP,DRC e ICC) relativos à entrega de energia com tensões fora dos padrões de qualidade definidos pela ANEEL.
O consumidor brasileiro apresenta, em média, 14,8 interrupções, num total de 18 horas.
- o fator de potência,
- o fator de crista,
- a potência de distorção,
- o espectro em freqüência,
- a taxa de distorção harmônica.
Estes indicadores são indispensáveis para determinação das
ações corretivas eventuais".
Indicadores de PQ
Existem indicadores que permitem quantificar e avaliar a distorção harmônica das ondas de tensão e de corrente.
sistema
harmexe1
100
48,5
20,0
5,7 3,03
53,0
1 3 5 7 9 11 13 DTI
Ordem harmônica - n e DTI (%)
0
20
40
60
80
100
120
140
DII (%)
HarmônicosHarmônicosCorrente de Alimentação de um transformador à vazioCorrente de Alimentação de um transformador à vazio
Forma de onda da corrente medidaForma de onda da corrente medidaDecomposição Decomposição
harmônicaharmônica
◆ Cargas de conexão direta ao sistema• geradores e motores CA;• transformadores;• lâmpadas de descarga;• fornos a arco;• compensadores tipo reator saturado• etc.
✯ Cargas conectadas via conversores• retificadores/motores CC controlados;• inversores/motores de indução;• eletrólise por retificação;• cicloconversores/motores síncronos;• fornos de indução;• etc.
✯ Reguladores• fornos de indução controlados por reatores
saturados;• cargas de aquecimento controladas por tiristores;• velocidade dos motores CA controlados por tensão
de estator;• reguladores de tensão a núcleo saturado;• computadores;• eletrodomésticos com fontes chaveadas• etc.
Harmonicos: causas
◆◆ ConsequênciasConsequências::
✯✯ Sobrecargas e sobreaquecimentos Sobrecargas e sobreaquecimentos
em equipamentos e subsequente em equipamentos e subsequente
redução da vida útilredução da vida útil;;
✯✯ Sobretensões harmônicas e Sobretensões harmônicas e
solicitações do isolamento dos solicitações do isolamento dos
dispositivos com subsequente dispositivos com subsequente
“stress” e redução da vida útil“stress” e redução da vida útil;;
✯✯ Operação indevida de Operação indevida de equipamenequipamen--
tos elétricos;tos elétricos;
✯✯ Aumento do consumo de energia Aumento do consumo de energia
elétrica.elétrica.
HarmônicosHarmônicosconseq
Circulação de harmônicos na rede
Dimensionamento de condutores
disparo
Queda de tensão
Fator de potencia
Soluçoes para atenuar harmônicos
medição
fc
ind
Filtro ativo
compensado
Ligação filtro ativo
ex
trafo
5 e 7
thdv
thdi
Ressonância