O que são HARMÔNICAS em sistemas ELÉTRICOS?

“Olá pessoal sejam bem vindos ao Mundo da Elétrica! No vídeo de hoje eu vou falar sobre harmônicas! Vamos lá pessoal! Bem pessoal aqui no canal recebemos muitas dúvidas sobre o que são Harmônicos, um termo que muita gente escuta falar e não sabe tatno a respeito No Mundo da eletrica muito se fala em distorções harmônicas

,tensão ou corrente harmônicas

para entender melhor esse assunto é necessário saber o que é frequência, aqui no canal temos um vídeo falando sobre frequência e alguns outros que ajudam a entender melhor o assunto como vídeo que falamos sobre duty cycle As harmônicas são frequências multiplas inteiras de uma frequência fundamental!No caso da rede elétrica a frequência fundamental é de 60Hz essa que a agente conhece do dia a dia, medida na sua tomada e as harmônicas são sinais de frequências múltiplas misturadas inteiras ao sinal de 60Hz

Entao temos harmônicas pares, quando a frequência da harmônica é 60Hz multiplicado por um número par, como 120Hz que é 60Hz multiplicado por 2, 240Hz por 4, 360Hz por 6 e etc E temos as harmônicas ímpares que são formadas pelo 60Hz multiplicado por um número ímpar, como 180Hz que é 60Hz multiplicado por 3, 300Hz por 5, 420Hz por 7 e assim por diante Assim as harmônicas são ordenadas de acordo com o múltiplo que dá origem a elas

A fundamental é de 60Hz, a segunda harmônicas é 120Hz, a 3a harmônica 180Hz e assim por diante Por isso é comum ouvir 2º hamônica, 3º harmônica etc A quantidade e amplitude de cada harmônica é um dos parâmetros que usamos medir a qualidade da energia elétrica, quanto mais harmônicas pior é a qualidade da energia elétrica na rede Por isso o assunto é tão importante Estes e outros indicadores se traduzem numa métrica chamada de distorção harmônica total ou THD

As harmônicas interferem na maior parte dos componentes elétricos e eletrônicos e tambem nos condutores Os indutores e capacitores tem sua reatância dependentes da frequência Desta forma quando existem harmônicas na rede elétrica, há variação nas reatâncias capacitivas e indutivas Os motores também sofrem impacto quando o índice de qualidade de energia é baixo devido a muita distorção harmônica Harmônicas podem causar sobrecarga no condutor neutro e diminuir a vida útil de transformadores, capacitores, motores

Mas como as harmônicas são criadas? A princípio qualquer componente que utilize energia da rede elétrica de forma não linear pode causar harmônicas! Quandi digo não linear eu quero dizer de aparelhos que consomem energia durante apenas parte de um ciclo da onda Um dimmer por exemplo como mostramos em um vídeo aqui no canal Fontes chaveadas, lâmpadas fluorescentes ou de LED, computadores, carregadores de celular, eletrônicos em geral todos estes causam harmônicos que se acumulam e se somam na rede elétrica A distoção harmônica pode existir na tensão e na corrente Vamos mostrar algora no osciloscópio as harmônicas que existem na rede elétrica em que estamos conectados O sinal amarelo é a tensão da rede elétrica monofásica de 127V Ela é aparentemente uma forma de onde muito bem comportada e sem distorções

Este osciloscópio da Keysight é o modelo DSOX1102G e ele tem a função FFT que permite mostrar as componentes de frequência de um sinal elétrico FFT é a transformada rápida de Fourier, que é um algoritmo matemático que calcula a transformada discreta de Fourier Ela muda o domínio de um sinal do tempo para o domínio da frequência Em outras palavras, ao invés de visualizar como a tensão se comporta no tempo, a FFT permite visualizar quais e quanto de frequências senoidais estão presentes no sinal O primeiro pico que aparece nesta onda é a frequência fundamental

Colocando o cursor sobre ele é possível ver que corresponde á frequência de 60Hz Cada um dos picos na sequência correspondem a uma harmônica existente agora na rede elétrica, no caso só temos harmônicas impares A 3a harmônica de 180Hz, a 5a de 300Hz e assim por diante Mas o gráfico de frquências que estamos vendo é logaritmico e ele representa valores muito distantes em proporções próximas Se modificarmos a unidade de medida para mostrar valores de tensão, iremos perceber como as componentes harmônicas nesta medição são muito menores que a componente da frequência fundamental As harmônicas aqui são quase desprezíveis

Logo é importante saber em qual escala as harmônicas estão sendo medidas e visualizadasPra ficar mais interessante ainda, mostramos agora a distorção harmônica em um ambiente diferente, repleto de motores e máquinas pesadas Com todas as máquinas trabalhando, o comportamento da rede elétrica é bem diferente da situação anterior em que as harmônicas tinham amplitudade muito menor Outra medida que fazemos aqui usando a função FFT do osciloscópio é mostrar uma onda senoidal perfeita Geramos uma onda senoidal perfeita utilizando o gerador de sinais embutido no osciloscópio

Configuramos a frequência da onda pra 60Hz e formato senoidal Agora ligamos a FFT e podemos ver que existe somente a frequência fundamental Não há harmônicas que possam ser medidas nesta onda senoidal perfeita que foi gerada Idealmente a tensão na rede elétrica seria assim, mas isto é impossível no mundo real Bem

então é isso pessoal! Espero que tenham gostado deste vídeo! Na descrição logo aqui embaixo tem um link para você cadastrar o seu email e passar a receber os novos vídeos diretamente! É isso aí a até o próximo vídeo!”

Source: Youtube