O que são harmônicos do sistema de potência?
As harmônicas do sistema de energia são subprodutos de dispositivos eletrônicos que ocorrem quando certos tipos são conectados aos sistemas de energia. Dispositivos como fontes de alimentação ininterruptas, computadores pessoais e unidades de frequência variável criam harmônicos no sistema de energia quando consomem energia em pulsos curtos, em vez de de maneira suave. Os efeitos desses harmônicos resultam em tensões distorcidas e problemas que afetam negativamente o desempenho dos sistemas.
As fontes de alimentação elétrica visam fornecer tensões sinusoidais de forma consistente. Quando cargas não lineares ou qualquer dispositivo que utiliza fontes de comutação de energia de estado sólido para transformar corrente alternada em corrente direta são conectados a uma fonte de energia, isso resulta em harmônicas do sistema de energia. Uma carga linear tem uma relação de corrente contínua na qual a potência é proporcional à tensão, com as duas ondas tendo o mesmo formato. Lâmpadas incandescentes, motores e aquecedores são alguns exemplos de cargas lineares.
As cargas harmônicas produtoras de corrente são não lineares, onde as formas de onda de corrente e tensão diferem umas das outras em forma. Quando essa carga consome energia, as tensões harmônicas são geradas pela impedância no sistema. Dispositivos ferromagnéticos, unidades de iluminação de descarga e dispositivos de arco são alguns exemplos de cargas não lineares. Os efeitos das harmônicas do sistema de potência podem ser bastante graves, dependendo da magnitude da distorção de tensão.
De muitas maneiras, seu efeito é comparável ao modo como o estresse afeta adversamente o corpo humano. Altos níveis de distorção harmônica podem resultar em operação esporádica do equipamento, ineficiências do sistema de energia e até desligamentos. Todo o sistema de distribuição de utilidades e todos os dispositivos conectados podem ser afetados em vários níveis de várias maneiras. Por exemplo, as harmônicas do sistema de energia podem reduzir a vida útil dos capacitores ou causar falhas ou rupturas. Os componentes podem tropeçar, explodir ou ser danificados sem qualquer causa discernível.
Distorções harmônicas de tensão fazem com que os geradores operem de maneira instável e superaquecem os enrolamentos nos transformadores. Dispositivos como telefones e computadores podem falhar intermitentemente ou exibir interferência. Os usuários podem acabar com contas de energia excessivas, pois os medidores de utilidade registram as medições de energia incorretamente.
Os técnicos usam muitos métodos para reduzir as harmônicas do sistema de potência, variando de projetos mais eficientes ao uso de transformadores de isolamento e delta-delta. Com um design melhor, as harmônicas podem ser reduzidas limitando as cargas não lineares a uma certa porcentagem da capacidade de um transformador. Os transformadores delta-delta mudam as relações de fase usando várias técnicas, que também são benéficas. Os transformadores de isolamento tentam resolver o problema aumentando e diminuindo a tensão do sistema para corresponder.