Os sete tipos de problemas de alimentação elétrica

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dossier auditorias energĂŠticas e qualidade e gestĂŁo de energia

os sete tipos de problemas de alimentação elÊtrica Joseph Seymour Lead Claim Analyst da Schneider Electric

Muitos dos mistÊrios relacionados com a falha de equipamentos, inatividade e corrupção de software e dados são resultado de um fornecimento de energia problemåtico. AlÊm disso, existe tambÊm um problema bastante comum na descrição dos problemas de alimentação elÊtrica de forma standard. Por isso mesmo, o objetivo deste artigo Ê descrever, de forma standard, os tipos mais comuns de perturbaçþes de energia, bem como as suas causas e consequências. O IEEE resume as perturbaçþes elÊtricas descritas neste artigo em 7 categorias baseadas na forma de onda.

humidade do ar para diminuir a possibilidade de descargas eletroståticas – o ideal Ê mantê-la entre os 40-55%. Importante Ê tambÊm a ligação à terra para garantir a segurança das pessoas.

Jå o distúrbio transitório oscilatório pode ser descrito como um aumento ou uma diminuição repentina e dråstica num sinal de tensão e/ou corrente constante. Acontece quando se desliga uma carga indutiva ou capacitiva e por esta resistir à mudança.

Um dos problemas associados a esta perturbação Ê a desregulação da velocidade em drives de variação de velocidade ajuståvel, levando-as à sobretensão. A melhor solução serå a instalação de bobinas que regulem este distúrbio para níveis geríveis, podendo ser instalados a montante da drive ou no barramento DC. A instalação de um interruptor de passagem por zero para monitorizar a sinusóide pode tambÊm ser uma solução.

2. Interrupçþes

1. Transitório Este tipo de perturbação energÊtica divide-se em duas categorias: Impulsivo e Oscilatório (ruído).

A Perturbação de Impulso Transitória carateriza-se por picos instantâneos (positivos ou negativos) que aumentam a tensão e/ou os níveis decorrentes, sendo categorizados pela velocidade a que ocorrem: podem ser muito råpidos (5 nanosegundos) ou de curta-duração (50 nanosegundos). Podem acontecer devido a descargas atmosfÊricas, terra

descargas eletroståticas, causando perda ou corrupção de dados e danos físicos nos equipamentos.

A solução passa pela eliminação de potenciais descargas eletroståticas e a utilização de dispositivos de supressão de picos.

Por isso Ê que Ê muito importante que o ar seja condicionado, dado que isto não só ajuda a arrefecer a instalação como a controlar a www.oelectricista.pt o electricista 41

A causa mais comum para a ocorrência de interrupçþes são os danos na rede de fornecimento de energia, causados por descargas atmosfÊricas, animais, årvores, falhas de equipamento ou curto-circuitos. Contudo, as interrupçþes podem tambÊm ter origem nos dispositivos de proteção destas instalaçþes como reguladores automåticos de circuitos. São utilizados pelas empresas elÊtricas para desfazer o incremento de corrente resultante de um curto-circuito, estando preparados para cortar a corrente quando isto sucede.

Em primeiro lugar Ê necessårio eliminar ou reduzir a possibilidade de existirem problemas, atravÊs de uma boa manutenção e do desenho de sistemas, sendo depois preciso equipamento adicional para que se mantenha uma operação constante, evitando os problemas no abastecimento energÊtico.

As UPSs são as soluçþes mais comuns, tal como as tÊcnicas de desenho de sistemas, que aproveitam a redundância dos sistemas e o armazenamento de energia.

3. Depressão/Subtensão Uma depressão Ê a redução da tensão AC numa dada frequência, com uma duração de 0,5 ciclos atÊ 1 minuto, causados por falhas no sistema, podendo tambÊm ser o resultado de comutação nas cargas. As causas comuns são, por exemplo, o arranque de cargas demasiado elevadas ou a eliminação remota de falhas por equipamentos elÊtricos. AlÊm disso, o arranque do trabalho de grandes motores pode provocar uma queda abrupta na tensão, por exigirem atÊ seis vezes mais da corrente nominal.

A melhor solução para este problema serå acrescentar equipamentos de arranque suave, para ajudar as måquinas a iniciarem a sua atividade, embora esta nem sempre seja a solução mais pråtica ou sequer mais económica. Uma alternativa poderå passar por encontrar fontes de energia alternativas, que não puxem pelo resto da infraestrutura elÊtrica, como arrancadoras de tensão reduzida

estrela-triângulo. TambÊm os variadores de velocidade podem ser usados para controlar a energia gasta no arranque da atividade.

Tal como no caso das Interrupçþes, o facto do sistema tentar reparar danos por si próprio pode causar danos aos utilizadores.

As soluçþes são semelhantes às do capítulo anterior.

As subtensþes são o resultado de tensþes abaixo do nominal, que, se forem de longa duração criam depressþes (brownout).

Podem criar sobreaquecimento dos motores e falha de cargas não lineares, tais como as fontes de equipamentos informåticos. As soluçþes para depressþes aplicam-se tambÊm neste caso.

4. Dilatação/Sobretensão A dilatação consiste num aumento da tensão com uma duração de 0,5 ciclo atÊ 1 minuto.

As causas costumam estar relacionadas com ligaçþes de neutro de alta impedância, reduçþes abruptas de carga, e falha de uma fase num sistema trifåsico.

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dossier auditorias energĂŠticas e qualidade e gestĂŁo de energia do disco e monitores com imagem distorcida.

O controlo do ruĂ­do pode passar por isolar a carga com uma UPS, instalar um transformador de isolamento protegido, relocalizar a

ou a cablagem blindada.

A corrupção de dados Ê uma das principais consequências do ruído, atravÊs de interferências eletromagnÊticas e de frequências de rådio. Uma vez que os dados fluem em formato digital, o excesso de tensão pode adulterå-los. A solução passa por mover os dispositivos dos dados (ou a sua cablagem) para um sítio diferente destas, ou criar isolamento para os dispositivos/cabos, que anulem o efeito destas interferências.

Tabela 1 Sumårio dos problemas e suas possíveis soluçþes.

Categoria da Perturbação

Sinal

Efeitos

PossĂ­veis causas

Possíveis soluçþes

Impulsivo

Perda de dados, possĂ­veis danos, paragens no sistema

Iluminação, ESD, impulsos de comutação, falha de utilização

TVSS, humidade entre 35-50%

OscilatĂłrio

Perda de dados, possĂ­veis danos

Comutação nas cargas indutivas/ capacitivas

TVSS, UPS, reatores/ choques, zero comutação do interruptor

PossĂ­vel perda de dados, danos na paragem

Comutação, falhas de utilização, disparo do disjuntor, falhas dos componentes

UPS

DepressĂŁo

Paragens no sistema, perda de dados, paragem

Cargas de arranque, falhas

Condicionador de energia, UPS

SubtensĂŁo

Paragens no sistema, perda de dados, paragem

Falhas de utilização, mudanças na carga

Condicionador de energia, UPS

Dilatação

Disparos intempestivos, danos no equipamento/ reduçao da vida

Mudanças na carga, falhas na utilização

Condicionador de energia, UPS, transformadores de controlo ferro-ressonantes

SobretensĂŁo

Danos no equipamento/redução da vida

Mudanças de carga, falhas na utilização

Condicionador de energia, UPS, transformadores de controlo ferro-ressonantes

DC Offset

Transformadores aquecidos, falha de corrente Ă terra, disparos intempestivos

Falha dos

fornecimento de energia

Solucionar problemas e substituir equipamentos com defeito

HarmĂłnicos

Transformadores aquecidos, paragens no sistema

Cargas eletrĂłnicas (cargas nĂŁo-lineares)

distribuição, instalar transformadores tipo K, utilizar fornecimento de energia PFC

InterHarmĂłnicos

Luz tremida, aquecimento, interferência na comunicação

Sinais de controlo, falha do equipamento, conversores de ciclo, conversores de frequência, motores de indução, dispositivos de arco

Condicionador de

!"#

Notching

Paragens no sistema, perda de dados

Drives de velocidade variåvel, soldadores a arco, regulador de iluminação

distribuição, recoloque cargas sensitivas, instale

!"#

RuĂ­do

Paragens no sistema, perda de dados

Transmissores (radio), equipamento de falha,

$

terra, proximidade Ă fonte EMI/RFI

Remova os transmissores,

Ă terra, afaste-se da fonte EMI/RFI, aumente

transformador de isolamento

Flutuação de Tensão

Paragens no sistema, perda de dados

Transmissores (radio), equipamento de falha,

$

terra, proximidade Ă fonte EMI/RFI

distribuição, recoloque cargas sensitivas, condição da carga, UPS

Variaçþes da Frequência de Energia

Paragens no sistema, luz tremida

Operação intermitente da carga do equipamento

distribuição, recoloque cargas sensitivas, condição da carga, UPS

1. TransitĂłrio

2. Interrupçþes

Interrupção

3. DepressĂŁo/SubtensĂŁo

6. Flutuação de Tensão Uma flutuação de tensão Ê uma variação sistemåtica da forma de onda, ou uma sÊrie de variaçþes de tensão de pequena dimensão.

cantes em corrente pode causar flutuaçþes de tensão. Arcos elÊtricos são as principais causas para esta flutuação nos sistemas de transmissão e distribuição. Um dos sintomas Ê o aparecimento de extinção nas lâmpadas incandescentes, e a solução passa por retirar a carga causadora do problema e relocalizar o equipamento em causa, ou instalar UPSs e estabilizadores.

4. Dilatação/Sobretensão

5. Distorção do sinal

7. Variaçþes de Frequência As variaçþes de frequência são extremamente raras em sistemas eståveis, acontecendo sobretudo se o gerador estiver demasiado sobrecarregado. Os equipamentos de TI são tolerantes à frequência, pelo que os dispositivos que podem ser afetados são os motores ou os sensíveis que necessitem de um ciclo de energia constante.

Se assim for, estes dispositivos poderão sofrer um aumento da temperatura e degradação. Para corrigir este problema, todas as fontes de energia cuja frequência varia devem

das).

O desequilĂ­brio de tensĂŁo consiste no facto de as tensĂľes fornecidas nĂŁo serem iguais.

Pode ser causado pelo fornecedor de energia, mas Ê, muitas vezes, originårio do interior dos equipamentos, nomeadamente em sistemas de distribuição de energia trifåsicas que forneçam energia a equipamentos numa só fase em simultâneo.

Normalmente a consequência Ê a produção de calor, embora, a uma escala maior, possa causar sobreaquecimento e falhas intermitentes por parte dos controladores motores. Para descobrir desequilíbrios Ê preciso encontrar a diferença entre a voltagem mais elevada e a mais baixa. Este número não deve exceder em mais de 4% a tensão mais baixa. www.oelectricista.pt o electricista 41

Conclusão A generalização do uso de dispositivos eletrónicos criou a questão da importância da qualidade da energia e os seus efeitos nos equipamentos utilizados pelas empresas.

Existem soluçþes económicas para limitar ou eliminar os efeitos das perturbaçþes elÊtricas. PorÊm, e para que a indústria perceba que existem perturbaçþes e qual a me-

lhor forma de os resolver, torna-se imperativa a criação de standards para descrever os vårios episódios existentes.

A perseguição deste objetivo reduzirå o

&

aumentando, desta forma, o lucro, que Ê o objetivo de todas as empresas. Criar uma comunicação fluida entre os intervenientes do am ' & '

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