Uma Introdução à Análise de Qualidade de Energia

O que é qualidade de energia?

A qualidade de energia é definida de várias maneiras. O IEC define qualidade de energia como as características de eletricidade em um determinado ponto de um sistema elétrico, contra um conjunto de parâmetros técnicos de referência.

Esta definição baseia-se no pressuposto de que é um conjunto padrão de parâmetros que a qualidade da energia fenômeno deve se encontrar. Esta definição é aplicável quando um conjunto de padrões são implementados, seja através da utilidade normas, contratos ou políticas governamentais.

O IEEE define a qualidade da energia como o conceito de energização e aterramento de equipamentos sensíveis de tal maneira que seja adequado ao funcionamento desse equipamento. Isso significa que se o equipamento estiver operando corretamente, não há problema de qualidade de energia.

Transientes

 Transientes são uma variação momentânea de tensão ou corrente que duram menos que um ciclo.

A IEC60050-161 define o transiente como um fenômeno ou uma quantidade de variações de dois estados estacionários consecutivos durante um curto intervalo de tempo comparado com a escala normal.

O IEEE1159 define um transiente oscilatório como uma súbito mudança de frequência na condição de estado estacionário de tensão. Um transiente oscilatório é uma tensão ou corrente cujo valor instantâneo muda de polaridade de modo muito rápido.

O transiente de impulso é um transiente de alta freqüência com componentes de freqüência na região de poucos cem quilohertz e é tipicamente causado por descargas atmosféricas e cargas indutivas.

Transientes de Tensão podem resultar em degradação ou falha dielétrica em todas as classes de equipamentos. Alta magnitude e rápido tempo de subida contribuem para o colapso do isolamento em equipamentos elétricos como os encontrados em painéis, transformadores e motores.

Os transientes podem danificar o isolamento devido as propriedades capacitivas do isolador como aquelas encontradas em fios.

A capacitância fornece um caminho para um transiente. Se um único transiente tiver energia suficiente, ele danificará seção de isolamento.

 

Harmônicas 

A presença de harmônicos em sistemas elétricos significa que a corrente e a tensão estão distorcidas desviando-se as formas de onda senoidais.

As correntes harmônicas são causadas por cargas não lineares conectadas ao sistema. Diz-se que uma carga é não linear quando a corrente que ela desenha não tem a mesma forma de onda que a tensão de alimentação. O fluxo de correntes harmônicas através das impedâncias do sistema, por sua vez, cria harmônicos de tensão, que distorcem a tensão de alimentação.

O teorema de Fourier afirma que todas as funções periódicas não sinusoidais podem ser representadas como a soma de termos (isto é, uma série) composta de:

• Um termo sinusoidal na frequência fundamental,
• Termos senoidais (harmônicos) cujas freqüências são múltiplos inteiros da freqüência fundamental,
• Um componente DC, onde aplicável.

O harmônico da ordem h (comumente referido simplesmente como a hth harmônica) em um sinal é o componente sinusoidal com uma frequência que é h vezes a freqüência fundamental.

A equação para a expansão harmônica de uma função periódica y (t) é apresentada abaixo:

Onde:

• Y ₀: valor do componente DC, geralmente zero e considerado como tal a partir daqui,
• Y _h: valor rms da harmônica da ordem h,
• ω: frequência angular da frequência fundamental,
• φ _h: deslocamento do componente harmônico em t = 0.

A figura mostra um exemplo de uma onda de corrente em um sistema de distribuição elétrica de 60Hz.

• O valor da frequência fundamental (ou harmônica de primeira ordem) é de 60 Hz;
• O harmônico de 3˚ ordem tem uma freqüência de 180 Hz;
• A 5^˚ ordem harmônica tem uma frequência de 300 Hz.

Fonte: EA – Engenheiros Associados