A análise de harmônicas na indústria é necessária quando distorções elétricas começam a aparecer no comportamento de equipamentos, proteções e sistemas de alimentação.
Em casos assim, aquecimento de transformadores, disparos indevidos, perdas elétricas e falhas em sistemas de controle podem indicar alterações que merecem investigação técnica.
E quando falamos de plantas com grande presença de inversores e conversores, medir corretamente esses fenômenos ajuda a localizar suas origens e orientar decisões de manutenção.
Ao longo deste conteúdo, veja como realizar essa avaliação e quais medidas podem ser consideradas.
O que são harmônicas e por que elas aparecem?
As harmônicas são componentes de frequência múltiplas da frequência fundamental.
Em uma rede de 60 Hz, a 3ª harmônica ocorre em 180 Hz, a 5ª em 300 Hz e a 7ª em 420 Hz.
Na prática, elas aparecem principalmente em cargas não lineares, como inversores, retificadores e fontes eletrônicas.
Na análise de harmônicas na indústria, um dos indicadores usados é o THD, que representa a distorção harmônica total da forma de onda.
Quais problemas as harmônicas podem causar em uma planta industrial?
Os problemas incluem aquecimento, perdas elétricas e alterações no desempenho. Entre os efeitos acompanhados estão:
- aquecimento de transformadores, motores e cabos;
- sobrecarga do condutor neutro;
- disparos indevidos de proteção;
- interferências em controle;
- redução da vida útil.
Em mineração, por exemplo, acionamentos podem concentrar distorções em barramentos.
Como é feita a análise de harmônicas na indústria?
A análise de harmônicas na indústria começa pela definição dos pontos de medição e dos parâmetros, ou seja, o profissional deve conhecer cargas, transformadores e alimentadores.
Neste processo, instrumentos apropriados registram tensão, corrente, potência e componentes harmônicas, como os modelos PQA da HT Instruments, que permitem avaliar o comportamento da rede elétrica em diferentes condições de carga.
Assim, na análise, um levantamento considera:
- harmônicas individuais;
- THD de tensão e corrente;
- comportamento por fase;
- corrente no neutro;
- potência ativa e reativa.
Por exemplo, na análise de harmônicas na indústria, o PQA mede sistemas monofásicos e trifásicos e registra harmônicas até a 63ª ordem, com cálculo de THD%.
Por que medir antes de definir uma correção?
Medir antes de definir uma correção é importante porque a distorção costuma ter origens diferentes em uma mesma instalação.
Por exemplo, um filtro escolhido sem conhecer o perfil harmônico é capaz de apresentar desempenho inadequado ou interagir com a impedância do sistema.
Então, a análise de harmônicas na indústria fornece dados para relacionar o fenômeno às cargas e aos pontos da rede, logo, apoia decisões técnicas com base em medições.
Quais soluções podem ser avaliadas após a medição?
As soluções que podem ser avaliadas após a medição dependem dos níveis encontrados, das frequências predominantes, da potência e da configuração elétrica.
| Solução | Aplicação na indústria |
| Filtro passivo | Atenuação de determinadas componentes harmônicas presentes na instalação |
| Filtro ativo | Compensação dinâmica de correntes harmônicas |
| Transformador de isolamento | Separação elétrica e adequação da alimentação de determinados circuitos |
| Redimensionamento de condutores | Adequação da capacidade dos condutores diante do aquecimento provocado pelas correntes harmônicas |
| Reconfiguração de cargas | Redistribuição dos equipamentos para melhorar o comportamento da instalação elétrica |
| Correção do fator de potência | Avaliação de bancos de capacitores e possíveis interações com componentes harmônicas |
| Monitoramento da qualidade da energia | Acompanhamento de THD, tensão, corrente e demais parâmetros elétricos ao longo do tempo |
Qual é a relação entre harmônicas e qualidade da energia?
A relação entre harmônicas e qualidade da energia é direta, porque as distorções alteram a forma de onda.
No Brasil, o Módulo 8 do Prodist contempla harmônicos entre os fenômenos de qualidade do produto.
Já a ANEEL prevê procedimentos para reclamações sobre harmônicas, o que inclui a avaliação da instalação e, quando necessário, medição específica.
Por que a análise deve fazer parte da manutenção elétrica?
A análise deve fazer parte da manutenção elétrica porque alterações no perfil harmônico geralmente surgem após novos acionamentos, expansão de linhas, inclusão de inversores ou mudanças no processo produtivo.
Portanto, a análise de harmônicas na indústria integra a manutenção preditiva.
Deste modo, comparar registros ao longo do tempo ajuda a identificar tendências e apoiar decisões técnicas.
Como a Amperi apoia esse tipo de estudo?
A Amperi apoia esse estudo com instrumentos voltados à medição, manutenção e segurança elétrica industrial.
Entre os equipamentos relacionados à análise e ao diagnóstico de sistemas elétricos estão o VEGA74 e o PQA924, indicados para medições em instalações industriais.
Lembrando que em uma análise de harmônicas na indústria, a escolha depende da tensão, corrente, categoria de medição e objetivo.
A especificação correta do instrumento deve acompanhar as características da planta e do estudo.
Perguntas frequentes sobre análise de harmônicas na indústria
O que é THD em sistemas elétricos industriais?
THD é a distorção harmônica total de uma grandeza elétrica, calculada a partir das componentes harmônicas em relação à componente fundamental. Em estudos industriais, o indicador ajuda a dimensionar a deformação da forma de onda e acompanhar sua evolução.
Quais equipamentos costumam gerar harmônicas em instalações industriais?
Inversores de frequência, retificadores, fontes chaveadas, carregadores e conversores de potência podem gerar correntes harmônicas. A intensidade depende da tecnologia, da carga conectada e das características elétricas do ponto de instalação avaliado, considerando também o perfil de uso da instalação.
Harmônicas podem afetar transformadores industriais?
Sim. Correntes harmônicas podem aumentar perdas e aquecimento em transformadores, dependendo do espectro e da magnitude presentes. Por isso, avaliações de carregamento devem considerar o conteúdo harmônico, especialmente quando a instalação possui grande concentração de conversores eletrônicos e cargas industriais.
Qual instrumento usar para medir harmônicas em uma indústria?
O instrumento deve ser escolhido conforme tensão, corrente, categoria de medição, número de grandezas e profundidade do estudo. Analisadores de qualidade de energia, como os modelos PQA da HT Instruments, podem registrar harmônicas, THD e parâmetros relevantes para diagnóstico técnico.
A medição de harmônicas precisa ser contínua?
Nem sempre. O período depende do objetivo do diagnóstico e do comportamento da instalação. Estudos podem exigir registros durante condições de carga para representar o processo industrial. Em casos específicos, o monitoramento prolongado ajuda a identificar variações associadas à produção.