CYDESA: Filtros para redução de harmónicos

ARTIGO TÉCNICO-COMERCIAL

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NORCETE - Engenharia Eléctrica, Lda.

CYDESA

{FILTROS PARA REDUÇÃO DE HARMÓNICOS}

1› FILTROS ACTIVOS No número 16 de 'O Electricista', abordámos as soluções para a eliminação de harmónicos nas instalações. Passámos em revista os filtros passivos e os activos. É sobre estes últimos que recai a nossa abordagem neste número da revista.

Resumindo, um filtro activo, injecta na rede uma corrente If igual à corrente distorcida, porém oposta, à corrente da carga IL. A figura 1.1 representa esquematicamente este princípio de funcionamento.

Figura 1.2

2› ARQUITECTURA DOS FILTROS ACTIVOS CYDESA A figura seguinte mostra um diagrama de blocos que nos permitirá analisar o funcionamento de um filtro activo do fabricante CYDESA:

Através de um transformador de corrente, injecta-se no filtro a corrente IL e este, entrega à rede, os harmónicos que a compõem em oposição de fase.

Figura 1.1

Desta forma, produz-se o cancelamento dos harmónicos, e a corrente de linha IS aparece sinusoidal, como poderemos observar pelas formas de onda reproduzidas pela figura 1.2.

O exposto só é verdadeiro se a capacidade do filtro permitir o cancelamento da totalidade dos harmónicos de IL. Caso contrário, produzir-se-á o cancelamento parcial, embora não seja afectado o bom funcionamento do filtro. Esta é, aliás, uma das principais vantagens deste tipo de filtros, quando comparados com os filtros passivos.

Figura 2.1

1› Interruptor Geral 2› Fusíveis extra-rápidos 3› Filtro de entrada para absorver as correntes de alta frequência.

4› Contactor com resistências de pré-inserção para uma conexão suave. Limita a ponta de corrente da carga dos condensadores em C.C. 5› Interface de transmissão entre a rede e o conversor que contribui também para melhorar o cos M da rede.

6› Conversor de IGBTs cuja função é injectar na rede, os harmónicos captados em sentido oposto, ou seja, em oposição de fase com a finalidade de os cancelar. A corrente de compensação é gerada através de tecnologia PWM (Pulse With Modulation).

7› Condensadores de C.C. que armazenam energia da rede, antes que o conversor de IGBTs a utilize para gerar os harmónicos em oposição de fase.

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da sua capacidade de 50 A. A distorção harmónica total THD na corrente de rede passa de 59,7% para 3,4%, sendo o factor de atenuação:

Para o segundo caso, ao ser insuficiente a capacidade do filtro para compensar a totalidade da corrente harmónica, a distorção em corrente THD não alcança valores tão baixos como no primeiro caso, apenas sendo reduzida até aos 21,4%.

Apesar disso, a redução é importante e provavelmente suficiente, mas caso não seja, sempre é possível adicionar-se outro filtro em paralelo com o existente.

valores aproximados:

2.2› INSTALAÇÃO DOS FILTROS ACTIVOS CYDESA

O procedimento de cálculo é semelhante ao anterior. Caso se deseje compensar uma linha com vários tipos de equipamentos ou mesmo várias linhas, deverão utilizar-se procedimentos mais precisos. (Consultar o departamento técnico da NORCETE).

Regra geral, é recomendável instalar os filtros o mais perto possível das cargas que se constituem fontes de distorção harmónica. Na realidade, o critério é similar ao adoptado para a instalação de condensadores para compensação de energia reactiva.

› CONCLUSÃO

Figura 2.2.1

No exemplo da figura 2.2.1, a solução mais aconselhável é 'compensar' os harmónicos das linhas afectadas: PCs e aparelhos de ar condicionado, com os filtros adequados às cargas com o qual se descarregam de harmónicos, as linhas em toda a sua extensão, evitando sobreaquecimentos, sobrecargas no neutro e perdas (filtros A e B).

A solução C é válida, se o principal objectivo for evitar a exportação dos harmónicos para a rede pública. Este seria, por exemplo, o caso de fornecimento em baixa tensão.

2.2› DIMENSIONAMENTO DOS FILTROS AS Tratando-se de instalações em serviço, após adequada análise da instalação, e pretendendo-se compensar a totalidade das correntes harmónicas, deverá cumprir-se:

Nestas condições, obter-se-á um factor de atenuação FA > 10.

Exemplo: Compensação de uma linha trifásica que alimente PCs com uma corrente total simultânea de 75 A, e distorção total medida de 37,5%.

Tanto na indústria como nos edifícios de escritórios, cada vez é mais frequente encontrar-se receptores que deformam a onda das correntes, com a consequente geração de harmónicos, os quais, por sua vez, por simples queda de tensão deformam a tensão da rede de alimentação, afectando por isso, todos os receptores da instalação.

Para além disto, esta perturbação chega a transmitir-se à rede pública de forma mais ou menos atenuada em caso de fornecimento em alta tensão, dependendo da relação existente entre a potencia dos equipamentos perturbadores e a potencia de curto-circuito da rede no ponto de ligação comum, ou no caso de fornecimentos em baixa tensão transmitindo-os de forma directa, afectando a vizinhança.

Devido aos numerosos problemas provocados por este fenómeno, perdas em linhas e transformadores, redução da capacidade de todo o sistema de transmissão, etc, tem-se vindo a publicar normas, a desenhar-se equipamentos cada vez mais sofisticados e efectivos para a redução ou eliminação de harmónicos, um flagelo que assola, mais ou menos, as nossas instalações.

Esta série de artigos pretendeu orientar tanto os afectados, como projectistas, sobre a origem do problema, seus efeitos, e sua solução. para mais informações: NORCETE - ENGENHARIA ELÉCTRICA, LDA.

Sem dúvida que um filtro de 25 A seria suficiente. Caso se trate de um projecto, deverá estimar-se a distorção harmónica THD(IL), para o qual se poderão considerar os seguintes

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