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Conceitos básicos de eletrotécnica aplicada – 8ª parte

Uma medição típica de um instrumento que efetua a leitura e registra sinais harmônicos instantâneos é representada na Figura 1. Observe o espectro harmônico, a forma de onda e a tabela com os valores eficazes compostos pelos sinais harmônicos de tensão e corrente.

Os instrumentos indicam ainda os valores de distorção total de corrente e tensão THDI, THDV, fator de crista dos sinais de corrente e tensão e outras informações pertinentes.

Também são apresentadas as medições das potências ativa, reativa, aparente, e fator de potência total e ainda o fator de potência na frequência fundamental definido por DPF “displacement power factor”.

Figura 1 -Exemplo de leitura e registro de espectro harmônico, forma de onda e tabela com registros de variáveis elétricas

 

Distorção harmônica, comportamento e curva de carga: aspectos dinâmicos

O comportamento das componentes harmônicas (corrente e tensão) ao longo do tempo é variável em função do comportamento da carga.

A ideia de que uma carga ou instalação possa apresentar determinada característica “rotulada” de componentes harmônicas fixas pode gerar interpretações – e pior – soluções de contorno quivocadas.

Assim como as intervenções clássicas nas instalações elétricas prescindem de uma análise física e medições ao longo da variável do tempo em resolução adequada, objetivando o pleno conhecimento da mesma, quando a instalação possuir carga não linear será necessário se conhecer o comportamento dinâmico das variáveis relacionadas ao comportamento distorcido. Será então necessário que se conheça o perfil de THDV e THDI ao longo da operação da instalação, bem como das harmônicas característica.

A Figura 2 apresenta o comportamento da 5ª harmônica em relação à fundamental em uma carga com acionamento estático em corrente contínua (entrada AC), e a figura 3 o comportamento da distorção total de tensão (THDV), além da corrente e tensão de 5ª harmônica durante a operação de um compensador estático de reativos. Observa-se o efeito de filtro durante os períodos de operação, com a redução da 5ª harmônica e THDV.

Figura 2 -Comportamento temporal das correntes de 5º harmônica e fundamental.
figura 3 -Comportamento temporal das correntes de 5º harmônica e fundamental.

 

As medições das Figuras 4 a 11 foram efetuadas em uma subestação retificadora de sistema de metrô. Nota-se que:

  • O perfil da potência ativa é variável e depende da alimentação da carga em 22 kV com a proximidade das composições da estação onde a subestação elétrica está localizada;
  • As correntes harmônicas variam conforme a carga e são variáveis; • A morfologia dos gráficos das correntes harmônicas e da fundamental são próximas;
  • As distorções de corrente e tensão THDV e THDI possuem relação com o comportamento da carga;
  • As correntes harmônicas e as tensões harmônicas podem ser representadas em barras de espectros em histograma em valores médios;
  • A forma de onda da corrente fundamental representada por uma senoide sem distorção, se somada à forma de onda das harmônicas, compõe a forma de onda distorcida.
Figura 4- Potencia ativa.
Figura 5 -Correntes harmônicas 11º 13º
Figura 6-Corrente fundamental.
Figura 7 -Distorção total de corrente.
Figura 8 -Espectro de distorção de correntes
Figura 9 -Distorção total de tensão.
Figura 10 -Espectro de distorção total de tensão
Figura 11 -Formas de onda de corrente a) corrente total b) só correntes harmônicas e c) só a fundamental.

 

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