Não é segredo que as harmônicas podem causar altas correntes de neutro em sistemas trifásicos – mesmo aqueles que são balanceados. Um dos principais problemas causados pelas harmônicas são os aquecimentos  dos cabos, o que pode ocasionar incêndios. Neste contexto, muitos instaladores verificam o seu trabalho utilizando um multímetro digital, mas esse tipo de equipamento não é capaz de medir harmônicos.

A instalação do equipamento precisa de um analisador de qualidade de energia

Cargas resistivas (lineares) dominavam as redes de alimentação elétrica no passado. No entanto, nos últimos dez anos o mundo industrial foi praticamente dominado pelas cargas não lineares. Exemplos deste cenário são as luzes LED, acionamentos de velocidade variável, conversores, fontes de alimentação comutadas e veículos elétricos sob carga, sem mencionar os PCs, que existem há ainda mais tempo. 

Nesse sentido, a qualidade da energia ganha um papel ainda mais estratégico, uma vez que as cargas que consomem correntes com grandes elementos indutivos e harmônicos podem poluir a rede elétrica, podendo gerar multas de serviços públicos, travamentos e reinicializações intermitentes, dados corrompidos, superaquecimento e falha prematura do equipamento. 

Com todo essa complexidade nas instalações, apenas um multímetro não é mais suficiente. A instalação de novos equipamentos elétricos com apenas um multímetro corre o risco de que qualquer um desses problemas passe desbercebido e impacte o seu trabalho. Por isso, é preciso verificar a instalação à qual está se conectando e se nenhum equipamento novo causará problemas. A instalação segura e de alta qualidade precisa de um medidor de qualidade de energia.

Efeitos de 3ª harmônica em cargas não lineares

Vale lembrar que as cargas não lineares causam harmônicos ao lado da corrente fundamental. Em sistemas trifásicos carregados simetricamente, as correntes de neutro são causadas principalmente pelo 3º harmônico.

A soma das correntes fundamentais das três fases em um sistema balanceado é zero. Adicione harmônicos, no entanto, e a imagem muda.

As correntes fundamental (I1), 3º harmônico (I3) e neutro (In, I1n e I3n)

Tensões de fase L1, L2 e L3:

U rm 230 V

Correntes de fase L1, L2 e L3:

I rms 43,6 A

I 1 : 39,0 A

I 3 : 19,5 A, então...

I 3 : 50% do fundamental

Correntes de fase L1, L2 e L3:

In : 58,5 A

I1n : 0,0 A

I 3n : 58,5 A

Para valores de 3º harmônico acima de 33%, a corrente de neutro será maior que a corrente de linha. Se a corrente de neutro total estiver acima de 135% da corrente de fase, é necessário reduzir a corrente máxima de fase ou ampliar o cabo para evitar superaquecimento.

Com essas luzes LED trifásicas, a corrente de neutro é quase tão grande quanto a soma das correntes de fase individuais

Medindo os níveis harmônicos

Para qualquer tipo de dimensionamento ou estudo de carga, é preciso conhecer os níveis das harmônicas presentes no sistema elétrico. Com um analisador de qualidade de energia, você mede todas as três fases e o neutro em uma medição com as sondas de corrente flexíveis incluídas.

A Fluke possui uma gama de analisadores e registradores que medem níveis de 3º harmônico, como por exemplo:

Analisador de qualidade de energia Fluke 1777

Analisador de qualidade de energia Fluke 1775

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