Resistores para Filtros de Harmônicos

Resistores para Filtros de Harmônicos

O que são harmônicas?

Harmônicas são frequências múltiplas da frequência fundamental (a frequência original). Por exemplo, se a frequência fundamental for 60 Hz (frequência das redes elétricas no Brasil), a 2ª harmônica é 2x60 = 120 Hz, a 3ª é 3x60 = 180 Hz e assim por diante.

No gráfico a seguir são destacados a frequência fundamental, assim como das 3ª e 5ª harmônicas.


Uma tensão alternada senoidal de frequência igual a 60 Hz pode ser aplicada a uma carga linear ou não linear. Se a carga é linear não há produção de harmônicas, mas se a carga for não linear, há o aparecimento de harmônicas. Por outro lado, um sinal periódico não senoidal pode, segundo Fourier, ser decomposto em sinais senoidais com frequências (harmônicas) múltiplas da frequência fundamental. Assim, um sinal periódico não senoidal pode ser constituído pela combinação (soma) de harmônicas da frequência fundamental.


PRINCIPAIS FONTES DE HARMÔNICOS
- Retificadores controlados e não-controlados
- Eletroimãs
- Fontes chaveadas
- Controladores de tensão
- Partidas suaves (Soft Starters)
- Conversores de corrente contínua
- Máquinas de solda
- Lâmpada fluorescente / fosforescentes
- Chaveamento de cargas resistivas
- Descargas atmosféricas
- Inversores de Frequência

Normalmente, em circuitos elétricos sem harmônicas, a frequência das correntes que circulam no sistema elétrico é a da onda fundamental. Se houver harmônicas, também estas, além da fundamental, circularão pela rede elétrica. Com exceção dos resistores, todos os componentes elétricos e eletrônicos sofrem a influência da frequência. Dessa forma, um condutor enrolado (bobima) possui uma reatância que depende da frequência e não só da constituição física da bobina e do material, o que matematicamente escreve-se XL = 2πfL.

O surgimento de frequências diferentes da fundamental vai dar origem a distorções. Essas distorções produzem aquecimento dos condutores, vibrações excessivas nos motores, variações nos valores de tensões em transformadores etc, além de aquecimentos por efeito de Joule e por correntes de Foucault.

Nas redes trifásicas encontram-se principalmente as harmônicas ímpares e com maior valor a terceira harmônica. Esta harmônica incide em maior grau no condutor neutro, aumentando o risco de sobrecarga.

Nas figuras seguintes mostram-se gráficos - através do conceito de harmônicas - onde se vê a influência da 3ª harmônica adicionada à fundamental.


DEFINIÇÃO DE HARMÔNICOS


(clique na imagem para vê-la ampliada)

No caso de transformadores eventualmente solicitam-se filtros para a segunda harmônica que aparece nas correntes de in-rush na energização de transformadores.

A solução mais utilizada para contornar esses efeitos é a utilização de filtros de harmônicos constituídos por capacitores, resistências e indutores previamente calculados para eliminar determinadas frequências.

Os capacitores e indutores permitem a passagem da frequência fundamental e desviam as correntes harmonicas para o resistor do filtro onde as mesmas são, à medida que o tempo passa, dissipadas sob a forma de calor e transferidas para o ambiente.

No projeto do resistor é importante conhecer-se o valor ohmic da resistência e a tolerância desejada. É ainda importante que o projeto minimize os efeitos indutivos do próprio resistor para que o desempenho do filtro não seja afetado. São ainda fundamentais nesse dimensionamento os valores de tensão entre fases e fase neutro, classe de isolamento, distâncias de escoamento, nível básico de impulso previsto, correntes transitórias etc.




A OHMIC desenvolve, projeta e constrói suas resistências para os filtros de acordo com as normas aplicáveis IEC, IEEE e ABNT garantindo assim a sua performance.

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