Harmonicas

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INTRODUÇÃO

A qualidade da energia tem sido alvo de muito interesse e discussão e nos últimos anos.
Cada vez mais, plantas industriais têm descoberto que tem de lidar com o problema da falta de qualidade da energia elétrica.
Distorção harmônica é um tipo de problema que surge na rede elétrica devido a vários motivos que serão vistos neste texto.
Antes de qualquer coisa é necessário saber oque são harmônicas.
De acordo com o matemático e físico francês Fourier, todas as formas de onda são na verdade uma composição da única forma de onda pura que existe na natureza, que é a onda senoidal. Uma onda senoidal pura não possui nenhuma harmônica: Qualquer outra forma de onda, que não seja a senoidal, pura, é, na verdade uma composição de infinitas ondas senoidais. A primeira onda senoidalé conhecida como sendo a fundamental e as outras são todas harmônicas.
Harmônicas são ondas de amplitude menor do que a fundamental e freqüências múltiplas da fundamental que aparecem quando a fundamental não é senoidal pura.
Se a rede elétrica tivesse uma onda senoidal pura não existiriam harmônicas. As harmônicas sempre são múltiplos da fundamental. No caso do sistema elétrico de 60Hz teríamosa seguinte seqüência de harmônica.

Primeira harmônica 120Hz 2 x 60Hz Harmônica impar
Segunda harmônica 180Hz 3 x 60Hz Harmônica par
Quarta harmônica 240Hz 4 x 60Hz Harmônica impar
Quinta harmônica 300Hz 5 x 60Hz Harmônica par
Sexta harmônica 360Hz 6 x 60Hz Harmônica impar

Quantas harmônicas existem em uma onda distorcida? Infinitas!!! Porém, em geral, os efeitos danosos das harmônicas selimitam as primeiras, porque a amplitude vai decrescendo rapidamente de modo que as harmônicas de freqüências mais elevadas possuem uma amplitude tão baixa que já não afetam mais o sistema. Note que as harmônicas são classificadas em: Harmônicas pares e impares de acordo com o múltiplo da freqüência.
Logo, as harmônicas são ondas de freqüências múltiplas da fundamental e amplitude decrescenteproduzidas por qualquer onda senoidal distorcida, logo, qualquer aparelho ligado à rede elétrica que possa distorcer a senóide estará produzindo harmônicas. Pela experiência sabe-se que as harmônicas realmente danosas nos circuitos elétricos são as primeiras e, especialmente, as de ordem impar. Assim deve-se tomar cuidado com as harmônicas em 120V, 180Hz, 240Hz e 300Hz.





APLICAÇÃOQualquer aparelho ligado à rede elétrica que possa produzir alguma distorção na senoide é uma fonte permanente de harmônicas. Os aparelhos seguintes estão entre os que mais produzem harmônicas:
- Aparelhos eletrônicos: inversores de freqüência, chaves soft starter, retificadores, no breaks, reatores eletrônicos de lâmpadas, qualquer máquina que possua partes eletrônicas;
- Motores etransformadores com baixo fator de potência: daí a importância de fazer uma correta correção de fator de potência
- Comutação de qualquer aparelho: o liga e desliga de aparelhos sempre irá produzir harmônicas, pois há cortes na senoide. Neste caso as harmônicas ocorrem apenas durante a
operação de comutação.
- Fornos de arco voltaico;
- Etc
Analisando as fontes geradores de harmônicas pode-se perceberos motivos deste problema estar aumentando. Máquinas e equipamentos que possuem parte citadas na lista acima estão se tornando cada vez mais comuns dentro das empresas e mesmo nas residências.

EFEITOS DAS HARMÔNICAS NOS PRINCIPAIS EQUIPAMENTOS ELÉTRICOS

a) Motores e geradores

O grau com que harmônicas podem ser toleradas em um sistema de Alimentação depende da susceptibilidade da carga(ou da fonte de potência).
Os equipamentos menos sensíveis, geralmente, são os de aquecimento (carga resistiva), para os quais a forma de onda não é relevante. Os mais sensíveis são aqueles que, em seu projeto, assumem a existência de uma alimentação senoidal como, por exemplo, equipamentos de comunicação e processamento de dados. No entanto, mesmo para as cargas de baixa susceptibilidade, a...
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