Por que é importante entender a distorção harmônica total (THD)?
Nosso trabalho e vida modernos não podem existir sem energia elétrica. O fornecimento de energia seguro e estável nos trará tranquilidade. Entender o THD (distorção harmônica total) é uma abordagem para usar a eletricidade de forma mais eficaz.
A causa dos harmônicos
A forma de onda ideal da fonte de alimentação CA é uma onda senoidal pura de 50 Hz ou 60 Hz sem qualquer ruído. Mas, infelizmente, na realidade, uma fonte de alimentação CA ideal é um desafio. Isso ocorre porque às vezes a carga que usamos causa distorção na forma de onda da fonte de alimentação CA.
A distorção é causada por dispositivos de conversão de energia, como inversores para motores elétricos e tiristores industriais. Um dispositivo comumente chamado de VFD é um deles. O inversor regula a velocidade do motor convertendo a tensão e a frequência para valores adequados. Isso torna possível ajustar o comportamento do equipamento. Eles podem ajudar a reduzir o consumo de energia e melhorar o controle de saída, mas também são fontes de harmônicos.
O que são harmônicos?
Harmônicos são múltiplos inteiros da frequência fundamental. Por exemplo, se a frequência fundamental for 50 Hz, a frequência de segunda ordem é 100 Hz, a terceira ordem 150 Hz e a quarta ordem 200 Hz.
Os harmônicos causam distorção na forma de onda da tensão, que, no pior cenário, pode levar a acidentes como superaquecimento da instalação ou danos ao equipamento. Por razões de segurança, é melhor ter o mínimo de harmônicos possível.
O que é THD (Distorção Harmônica Total)?
THD é a razão entre a componente harmônica total e a componente fundamental. Especificamente, é expresso pela seguinte fórmula de cálculo. O numerador é a soma dos valores RMS de cada ordem a partir da segunda ordem. O denominador é o valor rms da forma de onda fundamental.
O THD pode ser usado como um índice para entender facilmente os harmônicos presentes na forma de onda da fonte de alimentação. Expressa a distorção da forma de onda como um valor único. Assim, o THD pode ser usado como um dos parâmetros para avaliar os harmônicos na fonte de alimentação.
Padrões relacionados ao THD
Padrões como IEC61000-3-2, EN50160 e IEEE 519 especificam o limite para o conteúdo harmônico e/ou THD de cada pedido. Esses limites são classificados em várias categorias, como tensão da fonte de alimentação, corrente nominal do instrumento e assim por diante. O valor de THD em tensão é tipicamente de 1% a menos de 10%. Quanto à corrente, o valor pode ultrapassar 100% quando há muitos harmônicos. A Tabela 1 mostra os valores recomendados para as normas EN 50160.
| Ordem | Valor limite |
|---|---|
Efeito de harmônicos
Os harmônicos podem afetar não apenas o local onde a energia é usada, mas também as instalações que a cercam. Isso é especialmente verdadeiro em locais como fábricas e fábricas onde são usadas instalações com equipamentos de grande potência. Ao instalar um dispositivo de conversão de energia, é melhor verificar os efeitos dos harmônicos gerados pelo dispositivo. Se houver preocupação de que os efeitos dos harmônicos piorem, pode ser necessário instalar equipamentos como reatores e filtros passivos para reduzir os efeitos dos harmônicos.
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