Distorção Harmônica

As harmônicas viraram uma espécie de mantra nos sistemas elétricos.
Aquele disjuntor vive desarmamento e ninguém descobre o motivo...
Ih, deve ser harmônica.
O motor tá aquecendo muito !!!
Harmônica !!!
Nada funciona direito nessa elétrica.
É Harmônica !!!
Esse papel, lá atrás, já foi do aterramento. Todo problema frequente em que a causa não era descoberta era...
"Problema do aterramento !!!"
Vamos tentar desmistificar as harmônicas e ver se realmente elas são sempre as grandes culpadas.
Primeiro precisamos entender o que é a Distorção Harmônica.
A energia que recebemos em nossas casas, nas empresas, hospitais etc. vem em tensão alternada na forma senoidal.
Essa curva bonita e perfeita que estamos vendo...
Só que não !!!
Não é incomum, ao fazermos uma Análise Energética, descobrirmos que as tensões e correntes em uma rede elétrica estão distorcidas.
Isso ocorre porque cargas chamadas não lineares jogam na Rede frequências diferentes da fundamental, que no Brasil é 60 Hertz.
Quando a energia é gerada, a amplitude da tensão muda ao longo do tempo.
A tensão vai de zero até um valor máximo, depois vai diminuindo até chegar à zero, aumenta novamente, só que com sentido trocado,ou seja, valores negativos, até o valor máximo e depois vai diminuindo novamente até chegar à zero.
Esse processo se repete 60 vezes a cada segundo (60 Hertz) em países como o Brasil e os EUA, por exemplo.
Já na Europa e no restante da América Latina, a frequência é de 50 Hz.
Só que alguns equipamentos distorcem a frequência da rede, no nosso caso a de 60 Hz.
Ai é que começa a bagunça...
A rede passa a fornecer não mais uma tensão com senoide perfeita em 60 Hz de frequência, mas uma soma de várias senoides com diferentes frequências.
Essas outras frequências podem ser múltiplas da fundamental de 60 Hz, por exemplo 120 Hz, 180 Hz, e por aí vai.
120 Hz chamamos de 2a harmônica porque é a frequência fundamental 60 Hz vezes 2.
180 Hz é a 3a harmônica ou harmônica de 3a ordem e assim vai.
Tem ainda as frequências que não são múltiplas de 60 Hz.
Elas são chamadas de interharmonicas.
Para efeito de análise e estudo costumamos separar as harmônicas em grupos, pois cada grupo de harmônicas pode causar um tipo de efeito danoso a um equipamento específico.
As harmônicas pares são desprezadas, pois a corrente delas é pequena em relação à corrente da frequência fundamental de 60 Hz.
Já nas ímpares há um efeito interessante...
Conforme aumenta a ordem da harmônica, sua magnitude de corrente diminui.
Por isso a correção da distorção harmônica precisa ir até pelo menos a 13a ordem.
Mas uma boa correção normalmente considera até a 25a harmônica.
Harmônicas após a 50a ordem são desprezadas, pois a magnitude das suas correntes são muito baixas.
Outra divisão que fazemos é das harmônicas múltiplas de 3 e não múltiplas de 3.
Tudo isso é por causa do efeito desses grupos de harmônicas sobre alguns equipamentos específicos.
Os níveis toleráveis dessas harmônicas são regulados por normas técnicas.
Eu não vou entrar nesses detalhes pois o vídeo ficaria muito longo.
A correção de harmônicas é feita através da instalação de filtros ativos ou passivos.
Além de possíveis danos a alguns equipamentos, as harmônicas também sobrecarregam a rede elétrica, causando ainda aquecimento excessivo.
Quando as harmônicas não são corrigidas é preciso sobredimensionar os condutores e isso também gera custos.
Mas também existe uma compensação natural das harmônicas.
Quando medimos a distorção harmônica total em diferentes pontos de uma Unidade Consumidora percebemos que ela é menor na entrada de energia ou quanto mais distante for o ponto de medição do ponto onde estão os equipamentos causadores das harmônicas, ou seja, as cargas não lineares.
Isso se deve a um fenômeno ondulatório chamado superposição de ondas.
Estudamos esse efeito na Física do Ensino Médio.
Quando duas ondas se chocam podem acontecer duas coisas:
As duas se somarem, aumentando a amplitude da onda resultante.
Ou
A anulação ou compensação, gerando uma onda resultante com menor amplitude.
E é justamente esse efeito que costuma ocorrer na rede elétrica.
As diversas ondas com diferentes frequências e amplitudes tendem a se compensar, gerando uma resultante com menor magnitude.
Então, conforme os circuitos elétricos vão se juntando nos quadros parciais e no quadro geral, a tendência é que a distorção harmônica total seja menor.
Lembrando que as medições das harmônicas são feitas com o Analisador de Energia.
Bom, acho que já demos bastante informação é esclarecimentos sobre a distorção harmônica.
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