Hamônicos engenharia manutenção industrial
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- 3. Indícios da presença de harmônicos Disparos Inconvenientes de Disjuntores; Aquecimentos de Transformadores e Geradores com Carga Abaixo da Nominal; Super Aquecimento de Condutores Neutros Aparentemente Bem Dimensionados; Graves Explosões de Capacitores de Correção de Fator de Potência.
- 4. Conseqüências dos harmônicos Sobrecorrente nos Capacitores para Correção do Fator de Potência; Sobre tensão no Sistema; Aumento da Corrente Eficaz nos Condutores; Interferências Eletromagnéticas; Queima de Equipamentos Sensíveis a Variação de Tensão e/ou Freqüência
- 8. C:Usersangelo.hafnerDocu mentsEngenhariaManutenca oIndustrialChapecoFonteCor renteFundamentosHarmonico sSomaTensoesMesmaFrquen cia.mdl C:Usersangelo.hafnerDocu mentsEngenhariaManutenca oIndustrialChapecoFonteCor renteFundamentosHarmonico sSomaTensoesMesmaFrquen ciaTrifasico.mdl Soma de senóides de mesma freqüência
- 9. C:Usersangelo.hafnerDoc umentsEngenhariaManute ncaoIndustrialChapecoFo nteCorrenteFundamentosH armonicosSomaTensoesDif erentesFrquencias.mdl Soma de senóides de mesma freqüência
- 10. Fontes de harmônicas Cargas não lineares Conversores de Freqüência Chaves Estáticas Acionamentos de Corrente Contínua Retificadores No-breaks Transformadores com Núcleo Saturado
- 11. 0 20 40 60 80 100 -50 0 50 Tensões e Corrente de Entrada V(V); I(A) t(ms) 20 Tensões e Corrente de Saída ientrada ventrada ieficaz veficaz Harmônicos de corrente
- 12. Proposta de simulação 1 In RMS vo_rms In RMS vi_rms In RMS io_rms In RMS ii_rms v + - Voltmeter 4 v + - Voltmeter 2 Scope v_i output Scope v_i input Scope p output Scope p inpunt Product4 Product3 Product1 Product In Mean Discrete Mean value1 In Mean Discrete Mean value D4 D3 D2 D1 i + - Ameter 3 i + - Ameter 1 2 ohms 12 Vrms 60 Hz 10 mF
- 13. Proposta de simulação 2 In RMS vo_rms In RMS vi_rms nuous rgui In RMS io_rms In RMS ii_rms Zqueda v + - Voltmeter 4 v + - Voltmeter 2 Scope v_i output Scope v_i input Scope p output Scope p inpunt Product4 Product3 Product1 Product In Mean Discrete Mean value1 In Mean Discrete Mean value D4 D3 D2 D1 i + - Ameter 3 i + - Ameter 1 2 ohms 12 Vrms 60 Hz 10 mF
- 14. Modelamento matemático 6 6 cos 6 Ip t 1 1 cos 1 Ip t + 2 2 cos 2 Ip t 3 3 cos 3 Ip t + 4 4 cos 4 Ip t ) (t I = 5 5 cos 5 Ip t + ) (t I
- 15. Equipamento de análise de harmônicos
- 16. Zoom
- 17. Erros em instrumentos de medição 0 100 200 300 400 500 600 FASE A FASE B FASE C NEUTRO Corrente (A) VALOR EFETIVO VALOR MEDIDO 20% 22% 18% 2%
- 18. Exemplo de cálculo Carga Não Linear Impedância Alimentador Impedância do Trafo Impedância dos Cabos
- 19. Conversor de 6x12 pulsos 0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% THD Corrente THD Tensão THD Corrente THD Tensão 415 V 22 kV 12% 3% 12% 0% 27% 4% 27% 0% 12 pulsos 6 pulsos
- 20. Harmônicos Efeito nas Máquinas Elétricas
- 21. Principais perdas nas máquinas elétricas Histerese Correntes de Foucault Efeito Pelicular Harmônicos de Seqüência Negativa
- 23. Perdas por correntes de Foucault B Correntes Parasitas Regra da Mão Direita i B i i i i i
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- 25. Seqüência negativa e positiva + 120 120 120 IB IA IC _ 120 120 120 IC IA IB Vibrações Aquecimento
- 27. Terceiro harmônico, ligação Y A B C Z Z Z N 3 A I 3 B I 3 C I
- 28. Harmônicos em sistemas trifásicos Continuous powergui Scope Rneutro = 1e-12 R3 R2 R1 i + - I4 i + - I3 i + - I2 i + - I1 3A 300Hz 360deg1 3A 300Hz 0deg1 3A 300Hz -360deg1 10A 60Hz 120deg 10A 60Hz 0deg 10A 60Hz -120deg
- 29. Corrente em um edifício de escritórios 0 100 200 300 400 500 600 FASE A FASE B FASE C NEUTRO 410 445 435 548 Corrente (A)
- 30. Fasores de corrente, ligação Y 120 120 120 IB IA IC 120 120 120 IC IA IB IB IA IC 120 120 120 IB IA IC 120 120 120 IC IA IB IB IA IC
- 31. IC IA IB Fasores de corrente, ligação Y 120 120 120 IB IA IC 120 120 120 IC IA IB 120 120 120 IB IA IC 120 120 120 IC IA IB IA IB IC
- 32. Terceira harmônica, ligação D A B C Z Z Z
- 33. Trafo D - Y A B C A B C
- 34. O fator “k” dos transformadores 15 0 1 15 1 k I I n , , max 1 n 2 n 2 n 1 n 2 F F n k 1 I I F n n
- 35. Fator “k” (dados da carga) n Fn(%) Fn2 n2 Fn2 1 100 10.000 10.000 5 17,5 306,25 7.656,25 7 11 121 5.929 11 4,5 20,25 2.450,25 13 2,9 8,41 1.421,29 17 1,5 2,25 650,25 19 1 1 361 Total 10.459,2 28.468,0 2 n F 2 n 2 F n
- 36. Fator “k” [cont.] O transformador só deverá alimentar 90,4% de sua carga nominal 72 , 2 17 , 459 . 10 04 , 468 . 28 k n n I I I 0,904 72 , 2 15 , 0 1 15 , 1 max
- 37. Condutores 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 31% a 35% 36% a 40% 41% a 45% 46% a 50% 51% a 55% 56% a 60% 61% a 66% Superior a 66% 1.15 1.19 1.24 1.35 1.45 1.55 1.64 1.63 Fator de Correção Faixa Percentual do 3º Harmônico de Corrente
- 39. Retificador de 6 pulsos
- 40. Retificador de 12 pulsos Y D D saída V entrada V
- 41. 6 x 12 pulsos Retificador de 6 pulsos Retificador de 12 pulsos Forma de Onda da Corrente Forma de Onda da Corrente
- 42. DHI em retificadores (ABB) 0.0% 10.0% 20.0% 30.0% 40.0% 50.0% 60.0% 70.0% 1 2 3 4 5 6 Distorção Harmônica Individual Ordem Harmônica 6 Pulsos 12 Pulsos 24 Pulsos IGBT
- 43. Custos dos retificadores (ABB) 0% 50% 100% 150% 200% 250% 6 Pulos 12 Pulsos 24 Pulsos IGBT 100% 200% 250% 250% Custo Percentual Tecnologia de Retificação
- 44. Harmônicos Fator de Deslocamento, Fator de Distorção e Fator de Potência
- 51. Vantagens da Correção 228 A 304 A 380 A S = 150 kVA S = 250 kVA FDesl = 0,6 S = 250 kVA FDesl = 0,6 S = 250 kVA 228 A 304 A 380 A
- 52. Corrigindo o FDesl 250 kVA 150 kW 100 kW 200 kVAr 53,1
- 54. Fator de potência (IEC) THD S P FP 1 1 cos Fator de Desloca- mento Fator de Distorção
- 55. Harmônicos Correção do Fator de Deslocamento e Ressonância
- 56. Caso clássico T L Transformador C Capacitor h I Fonte de Harmônicos 2,05 mH T L 130 F C 1 A (h 5) h I
- 57. Sem correção do FDesl v + - V.barra 1 2 Trafo Scope R.inf 5o harmônico
- 58. Com correção do FDesl v + - V.barra 1 2 Trafo Scope R.inf C.FDesl 130 uF 5o harmônico
- 59. Ressonância A distorção de tensão cresce com a inserção do banco de capacitores THD = 6,2 % Antes Correção THD = 24 % Após Correção 3 6 1 5,31 2 60 2,05 10 130 10 res h
- 60. Indutor de dessintonia v + - V.barra 1 2 Trafo Scope R.inf L C 5o harmônico
- 61. Impedância x Freqüência 0 5 10 15 20 25 0 100 200 300 400 500 600 700 Impedância (W) Freqüência (Hz) XL XC R
- 62. 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Impedance Impedance (ohms) Frequency (Hz) 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 -100 -50 0 50 100 Phase Phase (deg) Frequency (Hz) INDUTOR ANTI HARMÔNICAS 250 Hz
- 63. Antes, durante e depois T L C h I T L Curto h I T L h I C L
- 65. Sem correção do FDesl Continuous powergui v + - V.barra V.at 13.8 kV 60 Hz 3 deg 1 2 Trafo 13.8/0.22 kV Scope1 Scope R.inf i + - I.total I.5 1 A 300 Hz I.1 40 A 60 Hz Filtro 2.16 mH 136 uF V I PQ Active & Reactive Power
- 66. Corrigindo o FDesl Continuous powergui v + - V.barra V.at 13.8 kV 60 Hz 3 deg 1 2 Trafo 13.8/0.22 kV Scope1 Scope R.inf i + - I.total I.5 1 A 300 Hz I.1 40 A 60 Hz Filtro 2.16 mH 136 uF V I PQ Active & Reactive Power
- 67. Filtrando Continuous powergui v + - V.barra V.at 13.8 kV 60 Hz 3 deg 1 2 Trafo 13.8/0.22 kV Scope1 Scope R.inf i + - I.total I.5 1 A 300 Hz I.1 40 A 60 Hz Filtro 2.16 mH 136 uF V I PQ Active & Reactive Power
- 68. Modelamento 1f do sistema sem filtro h i C trafo L linha L
- 69. Modelamento 1f do sistema com filtro h i C L trafo L linha L
- 70. Impedância antes do banco 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 0 1 2 3 4 5 6 7 Impedance Impedance (ohms) Frequency (Hz) 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 0 20 40 60 80 100 Phase Phase (deg) Frequency (Hz)
- 71. Com banco 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 0 100 200 300 400 500 600 700 800 Impedance Impedance (ohms) Frequency (Hz) 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 -100 -50 0 50 100 Phase Phase (deg) Frequency (Hz)
- 72. Com filtro 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 0 20 40 60 80 100 120 140 Impedance Impedance (ohms) Frequency (Hz) 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 -100 -50 0 50 100 Phase Phase (deg) Frequency (Hz)
- 73. Filtros ativos