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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
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420
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540
600
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16º
17º
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19º
20º
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
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600
660
720
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840
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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
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Caso de aplicação indústria automotiva
Pedro Okuhara
Schneider Electric
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