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Harmônicos de Corrente e Tensão
Juliana Avena Maia1 & José Renes Pinheiro2
1

Acadêmica do Curso de Engenharia Elétrica – UFSM –Santa Maria-RS e-mail: jubshc@hotmail.com 2 Professor do Curso de Engenharia Elétrica – UFSM –Santa Maria-RS e-mail: renes@ctlab.ufsm.br

1. INTRODUÇÃO Com o avanço tecnológico, uma gama cada vez maior de aparelhos mais compactos e com componentes variados élançada no mercado. Com isso, problemas que antes eram desconhecidos apareceram, como exemplo, podemos citar harmônicos de corrente que foram notadas após a implementação de componentes não-lineares nos circuitos dos equipamentos e a interferência eletromagnética proveniente da redução das dimensões das placas de circuito impresso e aproximação dos dispositivos. Nos USA, estima-se que num período de 10anos as cargas eletrônicas foram duplicadas, com uma previsão de atingir 90% no ano de 2010[1]. Este trabalho está relacionado ao estudo de componentes harmônicas que surgem nas ondas de senoidais de corrente. 2. HARMÔNICOS Os harmônicos de corrente surgem devido à presença de cargas não-lineares na rede de distribuição. Essas cargas não possuem uma relação linear entre tensão e a corrente comocargas resistivas, capacitivas e indutivas. Estas podem ser geradas por equipamentos elétricos e eletrônicos que possuem componentes não-lineares tais como: diodos, transistores, chaves manuais entre outros. As cargas não-lineares absorvem uma corrente diferente da forma de onda da tensão que a alimenta, gerando uma perturbação na onda da corrente. A harmônica é uma componente adicional que possuifreqüência múltipla da onda senoidal fundamental. Na figura 1 está ilustrada, a componente fundamental da tensão e sua quinta harmônica. Na figura 2 é apresentada a forma de onda da tensão resultante, que neste caso é a soma das duas componentes apresentadas na figura 1. As harmônicas que causam maior distorção na onda da corrente são geralmente as de ordem ímpar e quanto menor sua freqüência, maiorserá a distorção.

Figura 1: Onda fundamental com sua harmônica n=5 abaixo

Figura 2: Onda resultante da soma da onda da tensão e da harmônica n=5 A distorção harmônica das tensões nos pontos de conexões depende fundamentalmente das harmônicas de corrente injetada ou drenada e da impedância da rede neste ponto. 3. COMO DETECTAR AS HARMÔNICAS? Há vários métodos que permitem analisar equantificar as distorções na forma das ondas. Podem-se destacar quatro deles que serão apresentados a seguir: 3.1 Fator de Potência O fator de potência é a relação entre a potência ativa (P) e a aparente (S), que possuem uma relação: (1) FP = Potência Ativa (P) Potencia Aparente (S) Atualmente as normas técnicas brasileiras regulamentam o fator de potência mínimo de uma instalação elétrica em 92% e emalgumas classes de equipamentos este limite chega a 97% [2]. As perdas de transmissão de energia elétrica são proporcionais ao quadrado da corrente eficaz que circula pelos condutores. Assim, para uma dada potência ativa, quanto menor for o FP, maior será a potência reativa e, conseqüentemente, a corrente pelos condutores. A figura 4 mostra o aumento das perdas em função da redução do FP [3].

.Figura 4 - O gráfico mostra a relação entre as perdas e o fator de potência. Pode-se observar que quanto maior o FP menor a perda de energia 3.2 Fator Crista O fator crista é encontrado através da razão entre o valor da corrente Ip (ou tensão Vp) de pico e a corrente Ief (ou tensão Vef) eficaz.

k=

Ip I ef

k=

Vp Vef

(2)

O fator de crista típico das correntes absorvidas pelascargas não-lineares pode tomar valores entre 1,5 a 2, chegando até 5 nos casos críticos. 3.3 Distorção Harmônica Total (THD) A distorção harmônica é a medida da perturbação do sinal na saída, após este passar por todo equipamento, em relação ao sinal aplicado na entrada do aparelho. A distorção do sinal é gerada pelo acréscimo de freqüências múltiplas do sinal fundamental que surgem devido a...
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