As supra-harmônicas

maio, 2017

De acordo com algumas fontes consultadas, as supra-harmônicas podem ser definidas como ruídos ou distúrbios com frequências entre 2 KHz e 150 kHz que estão presentes nas redes elétricas de frequência industrial devido aos aspectos do comportamento de cargas não lineares – sistemas de iluminação fluorescentes e Leds, sistemas de controle de iluminação, drivers com controles em alta frequência, cargas de fontes chaveadas, UPS, carregadores de baterias de automóveis elétricos, cargas eletromédicas, assim como fontes renováveis como eólica, células combustíveis e solares fotovoltaicas conectadas às redes de frequência industrial.

Segundo a referência [1], a denominação “supraharmonic” ou “supra-harmônicas” (com adaptação do hífen antes da letra h justificada pelas regras da nova ortografia da língua portuguesa) teria sido proposta por A. McAechern no IEEE-PES GM 2013, em Vancouver, e estaria associada à presença de sinais de tensão no intervalo de frequências acima definido.

Algumas considerações são importantes, já que as normas existentes trazem poucas referências sobre estes fenômenos e mesmo os instrumentos aplicados em medição de qualidade de energia não atingem a faixa de frequência proposta (os atuais de até 1024 amostras por ciclo podem registrar até a 512ª ordem harmônica), sendo necessária a visualização de pequenas quantidades de tensões harmônicas até a 2500ª ordem (!!) ou da ordem de quatro vezes mais resolução e naturalmente possuem outra concepção se assemelhando aos osciloscópios. De uma forma geral, os instrumentos de medição e identificação destas supra-harmônicas passam a monitorar a sua presença em tempo real, cabendo análise posterior do modelo de cargas e fontes quando se observa a presença destas altas frequências.

As consequências nas redes elétricas relatadas são semelhantes àquelas relativas às harmônicas em frequências mais baixas, com danos em bancos de capacitores e interferências de operação em redes elétricas de baixa e media tensão e má operação de equipamentos e cargas sensíveis. Apesar de projetadas para operar em 50 Hz ou 60 Hz, as redes elétricas industriais e componentes em função de suas impedâncias características acabam por converter sinais de correntes em tensões nestas altas frequências, caracterizando-se, então, estas “supra-harmônicas”.

Algumas das normas relativas à imunidade e medições na faixa de 2 kHz a 150 kHz são:

  • CISPR-16-equipment and methods for measuring disturbances and immunity to them at frequencies above 9 kHz;
  • IEC 61000-4-19 – testing revenue meters for immunity;
  • IEC 61000-4-30 Ed3 –in-situ measurements of 2 kHz – 150 kHz emissions.

Soluções aplicáveis: as soluções aplicáveis estão associadas a topologias de redes e circuitos, cuidados com a emissão de equipamentos e fontes, uso de filtros e outras em desenvolvimento.

A monitoração parece ser a primeira atividade, caso algum fenômeno possa ser detectado.

A Figura 1 apresenta a medição em ponto de alimentação utilizada por eletromédicos, em que se verifica a presença de ruídos a partir de 60 kHz, com valores de 10,8 dbV, da ordem de 3,5 V nesta frequência de 60 kHz, podendo ser a causa de ruídos no equipamento a este ponto conectado.

Figura 1 – Medição de supra-harmônicas em circuito fase-neutro 127 V. Fonte: Ação Engenharia e Instalações.


Referências

  1. Agudelo-Martínez, Daniel e outros: Supraharmonic Bands detection for low voltage devices – 17th International conference on Harmonics and Quality of Power;
  2. Conducted emissions in the 2kHz -150kHz band Supra-harmonics –Pqube- 3 Application Note v3.0;
  3. Busatto Tatiano e outros: Interaction between Grid-Connected PV systems and LED Lamps: Directions for Further Research on Harmonics and Supraharmonics – 17th International conference on Harmonics and Quality of Power;
  4. Ação Engenharia e Instalações – relatórios técnicos.

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