Porque é que os harmónicos são prejudiciais?

As instalações elétricas necessitam de uma alimentação estável e confiável, mas, em todos sistemas elétricos existem componentes harmônicas que causam efeitos indesejáveis ao funcionamento do sistema, por exemplo:

Motores e Geradores

O maior efeito das harmônicas em máquinas rotativas (de indução e síncronas) é o aumento do aquecimento devido ao aumento das perdas no ferro e no cobre. Afeta-se assim a sua eficiência e o torque disponível. Além disso, tem-se um possível aumento do ruído audível, quando comparado com alimentação senoidal. O efeito cumulativo do aumento das perdas reflete-se numa diminuição da eficiência e da vida útil da máquina. A redução na eficiência é indicada na literatura como de 5% a 10% dos valores obtidos com uma alimentação senoidal.

Transformadores

Também neste caso tem-se aumento nas perdas. As harmônicas na tensão aumentam as perdas no ferro, enquanto harmônicas na corrente elevam as perdas no cobre. A elevação das perdas no cobre deve-se principalmente ao efeito pelicular, que implica uma redução da área efetivamente condutora à medida que se eleva a frequência da corrente. Associada à dispersão existe ainda outro fator de perdas que se refere às correntes induzidas pelo fluxo disperso. Esta corrente manifesta-se nos enrolamentos, no núcleo e nas peças metálicas adjacentes aos enrolamentos. Estas perdas crescem proporcionalmente ao quadrado da frequência e da corrente. Existe ainda uma maior influência das capacitâncias parasitas (entre espiras e entre enrolamento) que podem realizar acoplamentos não desejados e eventualmente produzir ressonâncias no próprio dispositivo.

Cabos de alimentação

Em razão do efeito pelicular, que restringe a secção condutora para componentes de frequência elevada, também os cabos de alimentação têm um aumento de perdas devido às harmônicas de corrente. Além disso, tem-se o chamado "efeito de proximidade", o qual relaciona um aumento na resistência do condutor em função do efeito dos campos magnéticos produzidos pelos demais condutores colocados nas adjacências. Além disso, caso os cabos sejam longos e os sistemas conectados tenham suas ressonâncias excitadas pelas componentes harmônicas, podem aparecer sobretensões elevadas ao longo da linha, podendo danificar o cabo.

Condensadores

O maior problema aqui é a possibilidade de ocorrência de ressonâncias (excitadas pelas harmônicas), podendo produzir níveis excessivos de corrente e/ou de tensão. Além disso, como a reatância capacitiva diminui com a frequência, tem-se um aumento nas correntes relativas às harmônicas presentes na tensão. As correntes de alta frequência, que encontrarão um caminho de menor impedância pelos condensadores, elevarão as suas perdas ôhmicas. O decorrente aumento no aquecimento do dispositivo encurta a vida útil do condensador.

Equipamentos Eletrónicos

Alguns equipamentos podem ser muito sensíveis a distorções na forma de onda de tensão. Por exemplo, se um aparelho utiliza o cruzamento como zero (ou outros aspetos da onda de tensão) para realizar alguma ação, distorções na forma de onda podem alterar, ou mesmo inviabilizar, seu funcionamento.

Caso as harmônicas penetrem na alimentação do equipamento por meio de acoplamentos indutivos e capacitivos (que se tornam mais efetivos com o aumento da frequência), eles podem também alterar o bom funcionamento do aparelho.

Aparelhos de Medição

Aparelhos de medição e instrumentação em geral são afetados por harmônicas, especialmente se ocorrerem ressonâncias que afetam a grandeza medida. Dispositivos com discos de indução, como os medidores de energia, são sensíveis a componentes harmônicas, podendo apresentar erros!

Relés de Proteção e Fusíveis

Um aumento da corrente eficaz devida a harmônicas sempre provocará um maior aquecimento dos dispositivos pelos quais circula a corrente, podendo ocasionar uma redução em sua vida útil e eventualmente sua operação inadequada. O desempenho de um relé considerando uma faixa de frequências de entrada não é uma indicação de como aquele componente responderá a uma onda distorcida contendo aquelas mesmas componentes espectrais. Relés com múltiplas entradas terão comportamento ainda mais imprevisíveis.

Outros FAQ´s:

Presença de Harmónicos:
- O que são harmónicos?
- Harmónicos e variadores de velocidade.

Energia Reativa: aceda aos FAQ´s.

Eficiência Energética: aceda aos FAQ´s.

Qualidade Energética: aceda aos FAQ´s.

Solução Filtros Ativos: aceda aos FAQ´s.

Baterias de Condensador: aceda aos FAQ´s.