HARMÓNICOS NA REDE FLUORESCENTES E BALASTOS ELECTRÓNICOS OFIMATICA

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1 HARMÓNICOS NA REDE FLUORESCENTES E BALASTOS ELECTRÓNICOS OFIMATICA
TRANSFORMADOR PRINCIPAL Y MEDIDOR DE CONSUMO FLUORESCENTES E BALASTOS ELECTRÓNICOS OFIMATICA REGULADORES DE VELOCIDADE CONDENSADORES PARA MELHORAR O FACTOR DE POTÊNCIA PROTECÇÕES NA REDE

2 Este tipo de sinais requer instrumentação TrueRMS
Sinais na indústria moderna Este tipo de sinais requer instrumentação TrueRMS

3 Tipo de Perturbações (II)
Perturbações na forma de onda sinusoidal não sinusoidal Harmónicos (THD da tensão <5%)

4 Tipo de Perturbações (II)
Harmónicos. São originados pelas cargas não lineares variadores de velocidade balastos electrónicos equipamentos informáticos A sua circulação pela instalação provoca sobreaquecimento nos condutores (especialmente no neutro) e em máquinas (motores e transformadores). Provocam o disparo intempestivo dos magnetotérmicos e podem explodir se houver baterias de condensadores.

5 Efeitos e consequências dos harmónicos

6 O que são os harmónicos?

7 O que são os harmónicos? + =
Lei de Fourier: Qualquer sinal que pode decompor-se é a soma de sinais sinusoidais cuja frequência é múltiplo da frequência fundamental.

8 por elementos “lineares”
HARMÓNICOS Por que é que existem? Carga composta só por elementos “lineares” Corrente Sinusoidal Motor de indução: Tensão Sinusoidal L IR IL R IT Cargas lineares

9 “lineares” e “não lineares”
HARMÓNICOS Por que é que existem? Corrente Não Sinusoidal Carga com elementos “lineares” e “não lineares” Tensão Sinusoidal Máquinas de escritório Balastros electrónicos Variadores de velocidade Cargas não lineares

10 Formas de Onda Eléctricas
HARMÓNICOS O que são os harmónicos? Fundamental (50 Hz) Formas de Onda Eléctricas 3º harmónico (150 Hz) Forma de Onda distorcida

11 Conceitos relacionados com os harmónicos
1. Ordem do harmónico 2.- Espectro harmónico 3.- Valor Eficaz 4.- Factor de cresta 5.- Distorção harmónica 6.- Factor de potência 7.- Cos 

12 Efeitos dos harmónicos
Classificação Nome Freq. (Hz) Sequência Fund º º º º º º º º Efeitos dos harmónicos Sequência Rotação Efeitos (Efeito Skin, Correntes parasitas) Positiva Directa Sobreaquecimentos Negativa Inversa Sobreaquecimentos e menor rendimento Zero Nenhuma Somam-se no neutro em sistemas trifásicos

13 Espectro harmónico Espectro harmónico é o gráfico de barras que mostra os distintos harmónicos que formam o sinal, indicando a ordem e a percentagem de cada harmónico no sinal. As normas já falam de analisar até à 41ª ... Nós determinamos até à 51ª. Medida tomada con un Fluke 43

14 FORMAS DE ONDA Tensão Sinusoidal Só componente fundamental
Corrente Distorcida Fundamental + Harmónicos Gráficos efectuados com um Fluke 41B

15 3.- Valor eficaz Vrms=Valor eficaz Vm=Valor medio Vp=Valor de pico Vac = Vrms = 220 V Vpico = 311V Vmedio = 0V 220 Vac Vrms: O valor RMS é o valor de tensão ou currente a que nos referimos normalmente, indica-nos a energia do sinal que estamos medindo.

16 Cargas não lineares Factor de CRESTA
Since the RMS value of a pure sinusoid is defined as: then the Peak/RMS ratio is Factor de Cresta (Indica a distorção)

17 Cargas não lineares Factor de Cresta
C.F. = 1.431 C.F. = 2.394 C.F. = 4.684 Note how the ratio of Peak/RMS varies widely depending on the type of distortion on the waveform. For power circuit measurements, a crest factor specification of 3.0 is usually adequate for accurate measurements.

18 Evolução duma instalação eléctrica
Introdução Evolução duma instalação eléctrica Elementos mecânicos/Eléctricos I p Máquinas de escritório Reguladores de velocidade Balastos electrónicos Electrónica

19 Efeitos e consequências dos harmónicos

20 Efeitos e consequências dos harmónicos
Fábrica de Papel Avaria no transformador central com a incorporação de novos motores Fábrica de Automóveis Não é possível instalar baterias de condensadores para reduzir a potência reactiva: os condensadores queimam-se e saltam os interruptores Edifício de escritórios O serviço técnico da nova fotocopiadora não garante a máquina porque existe uma elevada tensão neutro-terra Companhia de produção de video Os interruptores saltam sem razão aparente, pois a corrente medida não é excessiva

21 EFEITOS DOS HARMÓNICOS (I)
Corrente no Neutro > Corrente de Fase Sobreaquecimento dos condutores de Neutro

22 SISTEMA EQUILIBRADO 50 A ac 50 A ac 0 A ac 50 A ac Carga equilibrada
Secundário do transformador 50 A ac

23 SISTEMA DESIQUILIBRADO
100 A ac 80 A ac Carga desiquilibrada 30 A ac Secundário do Transformador 120 A ac

24 SISTEMA EQUILIBRADO COM
CARGAS NÃO LINEARES 60 A ac 60 A ac Carga equilibrada não linear 100 A ac Secundário do transformador 60 A ac

25 EFEITOS DOS HARMÓNICOS (II)
Sobreaquecimentos em condutores por correntes de alta frequência. Efeito Skin

26 EFEITO PELICULAR efeito Skin
isolante Coroa condutora para correntes de alta frequência Núcleo do Condutor

27 EFEITOS DOS HARMÓNICOS (III)
Disparos inesperados nos interruptores

28 EFEITOS DOS HARMÓNICOS (IV)
Os condensadores forman circuitos ressonantes com as inductâncias da instalação, amplificando as correntes harmónicas

29 Produz-se acoplamento com as linhas telefónicas.
EFEITOS DOS HARMÓNICOS (V) Os paneis eléctricos vibram com uma frequência audível - Tensão neutro-terra > 0 U=5 V 450 Hz Produz-se acoplamento com as linhas telefónicas.

30 EFEITOS DOS HARMÓNICOS(VI)
Sobreaquecimmento dos enrolamentosos pelas altas frequências Sobreaquecimmento do núcleo pelas correntes parásitas (f2) Perda de rendimento devido aos harmónicos de fase negativa

31 EFEITOS DOS HARMÓNICOS(VII)
Sobreaquecimmento dos enrolamentos pelas altas frequências Sobreaquecimmento do núcleo pelas correntes parasitas (f2) A corrente triplen do neutro fica fechada no primário

32 LOCALIZAÇÃO DOS HARMÓNICOS NUMA INSTALAÇÃO REGULADORES DE VELOCIDAD
Sobrequecimmento dos condensadores Sobreaquecimento nos transformadores REGULADORES DE VELOCIDAD Disparo intempestivo das protecções Sobreaquecimento do neutro Sobreaquecimento dos motores

33 Efeitos dos harmónicos. Resumo
Os efeitos dos harmónicos numa instalação eléctrica são: Ruídos e vibrações de quadros e elementos electromagnéticos (transformadores, motores, etc.) Aquecimento excessivo dos transformadores, alternadores, baterias de condensadores. Aquecimento dos condutores de fases e neutro Mau funcionamento de equipamentos sensíveis Disparos intempestivos de certas protecções. Oscilações na iluminação, monitores (vídeo, informática...). Diminuição do factor de potência.

34 Consequências dos harmónicos. Resumo
Presença de correntes harmónicas importantes. Falta de qualidade da energia Desclassificação de transformadores (um de 1000KVA que dispara a 700KVA) Envelhecimento prematuro dos elementos da instalação Consumo desnecessário de mais potência Perder dados nos computadores Paragens das máquinas - Perdas de dinheiro Etc.

35 INSTRUMENTAÇÃO DE VALOR MÉDIO
Valor correcto 220 Vdc 220 450 Valor promedio Valor incorrecto (sempre 0V) 220 220 Vac 450 Valor promedio 198 220 450 Valor promedio Valor incorrecto (1.11 veces menor)

36 INSTRUMENTAÇÃO DE VALOR MÉDIO
dc 220 Vac 450 220 Valor promedio AC x 1,11

37 INSTRUMENTAÇÃO DE VALOR MÉDIO
dc 220 Vac 450 220 Valor promedio 175 AC x 1,11 Formas de onda não sinusoidais podem provocar erros até 50%!

38 Confia nas medidas do seu multímetro?
INSTRUMENTAÇÃO DE VERDADEIRO VALOR EFICAZ (TRMS) Confia nas medidas do seu multímetro?

39 Definições do valor eficaz
Valor eficaz = valor de AC = valor de alterna Valor eficaz: Medida da energia do sinal Valor eficaz: Medida do aquecimento que se produz numa resistência quando nela passa uma corrente. Exemplo: 220V AC (rms) equivale a 220 V DC Corrente sinusoidal Carga de elementos lineares Tensão sinusoidal

40 INSTRUMENTAÇÃO DE VERDADEIRO VALOR EFICAZ
220 Vac + 450 220 Valor promedio - R R Vac Vdc -V Detector de verdadeiro AC Mede o valor da tensão AC a partir de uma tensão DC que provoca o mesmo aquecimento sobre uma resistência R

41 Porque falamos de verdadeiro valor eficaz?
Falamos de verdadeiro valor eficaz porque existe instrumentação que não realiza, correctamente, as medidas. Falamos de verdadeiro valor eficaz porque existe instrumentação que supõe que todos os sinais são iguais, isto é, sinais sinosoidais, sinais da rede eléctrica. Falamos de verdadeiro valor eficaz porque existe instrumentação que dá o valor dum sinal em alterna como se fosse o valor eficaz quando na realidade a sua medida não está correcta.

42 Qual a diferença entre utilizar instrumentação de verdadeiro valor eficaz ou não?
Valor do sinal com instrumentação convencional: 1. Calcula o valor médio do sinal rectificado 2. Multiplica o valor médio por 1,11 3. Apresenta o resultado no display do medidor Com instrumentação trueRMS calculamos a energia.

43 Comparação: Multímetro TrueRMS e Multímetro convencional
Veff/Vmédio 22 A TrueRMS 0% Erro 1,11 22 A Convencional

44 Comparação: Multímetro TrueRMS e Multímetro convencional
Veff/Vmédio 21,96 A TrueRMS 2 % Erro 1,14 21,47 A Convencional

45 Comparação: Multímetro TrueRMS e Multímetro convencional
Fe/m Veff/Vmédio 21,32 A TrueRMS 9 % Erro 1,21 19,48 A Convencional

46 Comparação: Multímetro TrueRMS e Multímetro convencional
Fe/m Veff/Vmédio 20,32 A TrueRMS 14 % Erro 1,29 17,46 A Convencional

47 Comparação: Multímetro TrueRMS e Multímetro convencional
Fe/m Veff/Vmédio 18,80 A TrueRMS 20 % Erro 1,39 15,04 A Convencional

48 Comparação: Multímetro TrueRMS e Multímetro convencional
Fe/m Veff/Vmédio 16,76 A TrueRMS 26 % Erro 1,50 12,39 A Convencional

49 Comparação: Multímetro TrueRMS e Multímetro convencional
Fe/m Veff/Vmédio 14,27 A TrueRMS 33 % Erro 1,65 9,61 A Convencional

50 Comparação: Multímetro TrueRMS e Multímetro convencional
Fe/m Veff/Vmédio 11,45 A TrueRMS 39 % Erro 1,83 6,94 A Convencional

51 Comparação: Multímetro TrueRMS e Multímetro convencional
Fe/m Veff/Vmédio 8,47 A TrueRMS 47 % Erro 2,08 4,52 A Convencional

52 Comparação: Multímetro TrueRMS e Multímetro convencional
Fe/m Veff/Vmédio 5,53 A TrueRMS 55 % Erro 2,45 2,51 A Convencional

53 Comparação: Multímetro TrueRMS e Multímetro convencional
Fe/m Veff/Vmédio 2,87 A TrueRMS 64 % Erro 3,10 1,03 A Convencional