Qualidade da Energia Elétrica II

Técnicas de análise, problemas e soluções

A qualidade da energia elétrica vem se tornando cada vez mais importante para a performance de equipamentos modernos, não somente aqueles de bens de consumo e entretenimento mas, principalmente, aos voltados à automação industrial dos processos fabris. Este artigo procura explorar as técnicas de análise da rede elétrica, mostrando seus principais problemas e sugerindo soluções. 

SEGURANÇA E CATEGORIA DE INSTRUMENTOS 

Antes de iniciarmos qualquer análise na rede elétrica, devemos atentar cuidadosamente para o tipo de instrumento que será utilizado. 

No momento, a preocupação é com a segurança, e não com o desempenho (que será estudado mais adiante). 

Quando falamos em segurança, o modelo e tipo do instrumento não é tão relevante quanto sua categoria de operação. Segundo a norma IEC 61010, que estabelece internacionalmente os requerimentos de segurança para baixas tensões (1000 V ou menos), os instrumentos de medida são divididos em quatro categorias. 

Conforme podemos notar pela figura 1, quanto mais próximo do "poste" da concessionária de energia elétrica estiver o ponto a ser medido, maior deverá ser a categoria do instrumento.

"Mas, quais as diferenças constru­tivas entre as diversas categorias"? 

Tanto os acessórios (pontas-de­-prova, dispositivos auxiliares, etc.) como os próprios instrumentos são construídos de diferentes formas para diferentes categorias. Quanto maior ela for, mais resistente será a caixa do instrumento, por exemplo. Há proteções extras contra formação de arcos voltaicos, bem como as trilhas da PCI são mais distantes umas das outras. Além disso, fusíveis ultra­-rápidos equipam instrumentos CAT. III e IV. 

Podemos notar que para essas categorias o contato entre a ponta-de-prova e a PCI do instrumento é bem protegido, e não permite o acesso (toque das mãos). Alguns modelos oferecem até uma trava mecânica contra erros de escala. Caso selecionemos a escala de tensão, não é possível introduzir a ponta-de-prova no ponto de corrente, por exemplo. A figura 2 mostra exemplo de um alicate amperímetró CAT. III. 

INICIANDO A ANÁLISE DA REDE ELÉTRICA 

Agora que já levamos em consideração a segurança dos instrumentos, vamos iniciar a análise da rede elétrica. 

Antes de começar a medir qualquer coisa, ou tomar qualquer atitude diante de um problema de qualidade da energia, devemos executar três passos fundamentais: 

1 ° - Obtenha, ou faça um esquema da instalação. 

A primeira grande dificuldade é obter o "mapa" da instalação. Informações sobre a caixa de entrada, proteções, aterramento, distribuição dos cabos e cargas são fundamentais para o reconhecimento do problema. 

Cuidado! 

Caso alguém lhe entregue uma planta da instalação, certifique-se que ela está atualizada. 

A figura 3 ilustra um exemplo clássico de uma planta elétrica industrial. Notem que temos lâmpadas fluorescentes, motores, speed drives (acionamentos), sistemas de correção do fator de potência, etc. Ora, o que impede que seja acrescido a esse sistema mais um conjunto "speed drive" e motor (ou qualquer outra carga que se faça necessária) sem, contudo, atualizar-se a planta? 

Assegure-se, portanto, que a versão do projeto seja "as built" (conforme construído). 

2° - Caminhe pelo ambiente 

Faça um "passeio" pelo ambiente onde há problemas. Uma inspeção visual pode ser muito útil. Nesse momento, pistas como: 

- Transformadores com aparência de sobre-aquecimento. 

- Fios e cabos descoloridos devido ao calor. 

- Fios de sinais caminhando no mesmo duto que os da potência. 

- Extensões inadequadas. 

- Fios terra conectados no encanamento hidráulico que, geralmente, "pairam" no ar. 

Podem auxiliar no diagnóstico. 

3° - Entreviste pessoas 

Aproveite o passeio para conversar com os usuários do sistema. Pergunte sobre a natureza e freqüência com que os problemas ocorrem. 

Anote tudo para que nenhum detalhe seja perdido. Ele poderá ser importante em um futuro próximo. 

Como tudo é relevante nos pro­blemas da qualidade da energia, aproveite para verificar procedimentos durante as conversas com o usuário. Muitas vezes, ele não tem idéia do que esta fazendo de certo ou errado. 

ANÁLISE, PROBLEMAS E SOLUÇÕES NA QUALIDADE DA ENERGIA ELÉTRICA 

De posse dos dados acima, e ciente da segurança necessária à instrumentação pode-se dar início às análises e medidas da rede elétrica. É bom lembrar antes, porém, que a qualidade da energia elétrica está profundamente ligada à qualidade da instalação elétrica. É fato que vários problemas da rede são provenientes da concessionária de energia, mas grande parte deles acontecem graças a prática inadequada na própria planta do consumidor. 

Para "atacar" os problemas, e sugerir soluções, vamos dividir nosso estudo em sete seções: circuitos dos receptáculos (ramais das "tomadas"); painéis de entrada e/ou serviços; transformadores; ruídos elétricos na rede; proteção contra sobretensão, motores elétricos e fator de potência; e considerações sobre "speed drives" (acionamentos) . 

Acreditamos, desta forma, contemplar a maior parte dos sistemas elétricos que compõem um ambiente industrial. 

A) SEÇÃO 1: RECEPTÁCULOS 

O primeiro ponto da nossa análise será sobre os receptáculos (tomadas) da instalação. Esses pontos, geral­mente, alimentam as cargas mais sensíveis, além de se localizarem no final dos ramais da planta. 

- Forma-de-onda 

Quando há uma reclamação de problemas com a energia elétrica, nossa primeira análise deve ser a forma-de-onda. Através dela, pode­mos ter uma boa idéia sobre o que está ocorrendo. 

A figura 4 exibe um exemplo clássico de deformação da senóide. Esse fenômeno é conhecido como "flat-topped", e uma das causas mais comuns é o excesso de cargas não lineares (principalmente indutivas) na rede. 

"Qual outra"? 

Além das cargas indutivas, as fon­tes-de-alimentação também podem ser consideradas cargas não lineares. 

A figura 5 apresenta o circuito mais comum da eletrônica, e trata-se de uma simples fonte "linear", Embora tenha essa designação, fisicamente ela não é tão linear assim. Na verdade, esse termo é utilizado para diferenciá-Ia da fonte ehaveada, 

O funcionamento desse dispositivo é bem conhecido, e baseia-se na simples retificação da tensão alternada da rede, seguida por uma filtragem. 

O capacitar carrega-se com a tensão de pico, uma vez que é a única maior que a tensão dele próprio (eficaz de saída). Isso significa que, em intervalos de tempo regulares, temos uma maior demanda da fonte primária de energia (a tomada). 

"Ora, mas não podemos considerá-la como um barramento infinito de energia"? 

Para fins de análise da qualidade da energia, não. 

Dois fatores devem ser considerados: não existe uma fonte com disponibilidade infinita de energia, e toda fonte tem uma impedância. 

"Qual a influência da impedância da fonte na energia elétrica"? 

Basicamente, o diâmetro da seção transversal dos fios, bem como a potência do transformador influenciam o valor da impedância. Quanto mais longo o comprimento do condutor e menor sua seção transversal, maior sua impedância. Por outro lado, quanto mais potente o transformador da fonte (cabos do primário com maior seção transversal) menor a impedância. 

Isso quer dizer que a forma-de-onda no início de um ramal de energia pode ser diferente da forma no final dele, tendo em vista as perdas no meio do caminho devidas à impedância. 

Eis aqui a confirmação de que, às vezes, a qualidade da instalação está intimamente liqada à qualidade da energia elétrica, pois a "bitola" dos cabos (fios) de um ramal (quando mal dimensionada) pode ser a causa de deformações da senóide. 

Resumindo, se você se deparar com um problema de "flat-topped", antes de culpar a concessionária, verifique a seção transversal dos fios e cabos de ramal. Se preciso for, aumente-as apenas para teste. Caso não haja uma melhora mensurável, suspeite do fator de potência. 

- Valor de pico 

O valor de pico da tensão da rede, embora não pareça, é tão importante quanto o eficaz. 

Não podemos esquecer que os capacitores das fontes, sejam elas "lineares" ou chaveadas, carregam-se pelo valor de pico. Uma vez que este esteja baixo, a capacidade ele reduzir o ripple estará comprometida. 

O valor de pico para uma senóide monofásica é igual a raiz de 2, vezes seu valor eficaz (RMS). Considerando uma rede de 115 V, por exemplo, temos: V p = 115 . 1,414 = 162,6 V. 

- Valor eficaz ou RMS 

A tensão nominal da rede elétrica é medida no valor RMS (root-mean-square), também conhecido como eficaz, e que corresponde ao total de tensão aplicada a uma carga que se converte em potência efetiva. A grosso modo, pode-se dizer que, se essa carga fosse um resistor, o quanto de calor ele geraria face a potência dissipada pelo produto dessa tensão pela corrente. 

Podemos ter vários problemas relacionados a um baixo valor RMS, conforme veremos mais adiante. O fato é que, normalmente, esse parâmetro é conseqüência da instalação, seja pela seção transversal dos cabos e/ou potência dos transformadores de entrada de energia. 

De um modo ou de outro, a norma NEC (210 - 19a, FPN Nº 4) recomenda que a queda de tensão entre a entrada e o ponto mais distante da instalação seja, no máximo, de 5%. 

- Tensão entre terra e neutro 

Peço licença aos leitores assíduos desta Revista, porém, sinto-me obrigado a definir novamente a diferença entre neutro e terra. 

Embora de mesma origem, pelo condutor neutro temos corrente circulando, teoricamente (ou melhor, idealmente) é a mesma da fase. Pelo terra, em situações normais, não circula (vide figura 6).

Para saber melhor os tipos de sistemas de aterramento é interessante a consulta da norma NBR 5410, relativa a sistemas de instalações elétricas em baixa tensão. 

O importante agora, entretanto, é saber que quanto menor for a diferença de potencial entre terra e neutro, melhor. . 

"Por quê"? 

Quanto maior for a tensão entre terra e neutro, tanto maior estará sobrecarregado o sistema. A queda de tensão presente entre eles é resultado da subtração do seu valor da fonte principal. Caso tenhamos uma rede de 115 V (tensão nominal) alimentando uma carga e, ao. medirmos a tensão entre terra e neutro encontremos, por exemplo, 15 V, isso significa que na carga, temos apenas 100V. 

Via de regra, quanto maior for a carga, maior tende a ser a tensão VGN (terra/neutro). 

"Há outras razões que não cargas grandes para gerar uma alta VGN"? 

Sim. 

Cargas indutivas, mesmo que não tão grandes, favorecem o aparecimento de tensões residuais entre terra e neutro. 

Outro fator comum é o que chamamos de "neutro dividido". 

A figura 7 mostra um exemplo dessa instalação. Notem que o neutro é dividido em duas barras. 

Ora, em um sistema trifásico, a única corrente de neutro deve ser aquela gerada pelo desbalancea­mento de cargas. Uma vez que temos dois pontos de neutro, potencializamos o efeito desta assimetria, gerando ainda mais tensão VGN. A figura 8, por outro lado, ilustra como o neutro deve ser disponibilizado em uma instalação. 

Algumas regras práticas devem ser seguidas a respeito da tensão entre terra e neutro. 

1 - Normalmente, a VGN é infe­rior a 2 V. No pior caso podemos aceitar até 5 V, mas nunca mais do que isso. 

2 - Cargas indutivas provocam uma certa VGN. Mesmo sem sobre-carga, e até o limite de 5 V, isso é normal. 

3 - Caso você verifique zero volt entre terra e neutro, descontie de algum "jumper" ilegal, próximo ao ponto de medição, entre terra e neutro. 

4 - Se tudo estiver dentro das normas, e sua VGN é de fato zero volt, sua instalação está em "muito boa forma". 

Vimos até agora muitos conceitos, problemas, e soluções, o que, facilmente, pode confundir o leitor. 

Para organizar tudo, e manter o ·foco em soluções, a tabela 1 , a seguir, faz um resumo entre "recomendação" e "razão", dessa nossa primeira parte da análise.

B) SEÇÃO 2: PAINEL DE ENTRADA E DISTRIBUiÇÃO 

Uma boa técnica para análise do painel de entrada ou distribuição de energia é dividi-Ia em duas etapas: inspeção visual, e medidas. 

- Inspeção visual: 

• Procure por sinais de sobre­ aquecimento, tais como fios descoloridos. Os medidores de infravermelho são ótimas opções para análise de temperatura. 

• Desde 1996, uma preocupação com a seção transversal do cabo neutro vem ganhando cada vez mais importância. O fato é que harmônicas, principalmente de terceira ordem, geram corrente acima da corrente de fase. Esse fenômeno é mais significativo quando temos muitas cargas não lineares. Por essa razão, uma regra prática adotada por diversos "experts" no assunto é dimensionar a seção transversal com o dobro da área dos cabos de fase. 

• Verifique se não existem cone­xões mal feitas ou até soltas. 

- Medidas: 

As medidas a seguir referem-se à figura 9. 

• Corrente de fase: verifique a corrente de cada fase para detectar se não há alguma sobrecarregada. 

• Corrente de neutro: verifique a corrente de neutro. Como já foi visto, um alto valor pode significar presença de harmônica de terceira ordem. 

• Tensão entre terra e neutro (VGN): verifique a tensão VGN, e lembre-se que se ela estiver acima de 5 V o sistema está sobrecarregado, já se ela estiver em zero volt, desconfie de "jumpers" ilegais entre terra e neutro próximos ao ponto de medida. 

• Tensão entre fase e neutro: verifique a tensão entre fase e neutro, ela pode ser utilizada como base para quantificar a queda de tensão entre a entrada e as tomadas. 

• Corrente do neutro dos ramais: verifique a .corrente do neutro dos ramais. Talvez, você possa chegar a conclusão que a instalação está utilizando "neutros divididos". 

• Tensão após os disjuntores: verifique a tensão após os disjuntores e/ou qualquer outro dispositivo de interrupção. Dessa forma, é possível analisar se existe mal contato. Como regra geral, a queda de tensão nos contatos desses dispositivos deve estar entre 20 a 100 mV. (tabela 2) 

C) SEÇÃO 3: TRANSFORMADORES 

Há três motivos principais para analisarmos o transformador nos sistemas de energia elétrica. 

- Transformadores estão sujeitos . a sobre-aquecimento devido as correntes harmônicas. 

- Transformadores são cargas não lineares e, como tais, devem ser verificadas periodicamente quanto aos seus limites de operação. 

- Transformadores são pontos críticos para o sistema de aterramento. 

Um dos parâmetros rnals importantes a ser considerado na análise é o THD, ou Distorção Harmônica Total. A normal IEEE 519 estabelece que o limite de THD para tensão é 5%, e para corrente 20%. 

"Mas o que é THD"? 

A THD tem uma longa história na indústria. Basicamente, podemos dizer que a distorção harmônica é um fenômeno que causa desvios na lei de Ohm (U= I. R), e é função da freqüência e impedância da instalação. 

Cargas indutivas (motores, transformadores, etc.) e circuitos chaveadores (inversores de freqüência, fontes chaveadas, reatores de lâmpadas fluorescentes, etc.) são grandes geradores de THD. 

As análises das harmônicas são realizadas no que chamamos de espectro de freqüências. Desse modo, a harmônica assume uma ordem proporcional a sua freqüência fundamental da rede elétrica (no nosso caso 60Hz). Portanto, uma harmônica de 3ª ordem, por exemplo, significa que tem uma freqüência de 180 Hz (3 x 60 Hz). 

Para cada ordem, temos uma amplitude de tensão e corrente. Quanto maior for a ordem, menor tende ser a amplitude. 

No ambiente industrial, cargas monofásicas geram mais harmônicas de terceira ordem, e cargas trifásicas de quinta e sétima ordens, salvo algumas exceções. 

Além da ordem, a harmônica tem um sentido também chamado de seqüência. 

Este pode ser positivo (da fonte para a carga); negativo (da carga para a fonte); ou nulo (em ambos os sentidos). 

As duas tabelas (3 e 4) a seguir, mostram um resumo da seqüência das principais harmônicas, bem com os possíveis problemas que elas podem gerar. 

"Como posso medir as harmônicas"? 

Há vários instrumentos no mercado para essa função. Eles podem ser dedicados (analisador de harmônicas), ou não (scopmeter, por exemplo). 

A figura 10 mostra um exemplo de conexão de um scopmeter, utilizado para análise de um transformador, e sua respectiva tela. Notem que, na função "corrente", podemos verificar uma THD de 41,5%. 

"Uma vez que detectei um problema de THD, como posso corrigi-lo"? 

Temos várias possibilidades e, às vezes, o melhor remédio é usá-Ias simultaneamente. Algumas delas são: 

- Existem filtros de linha para aplicações industriais já prontos, e que contemplam a maior parte do espectro de freqüência. Utilizá-Ios nos pontos (ramais) problemáticos é uma boa solução. 

- Dimensionar os transformadores de modo a funcionarem com, no máximo, 50% da sua capacidade não reduz a THD, porém, torna seus efeitos desprezíveis. Dependendo das potências, essa também é uma 

boa opção. 

- Uma boa instalação (bom aterramento, neutro não dividido, cargas bem balanceadas pelas respectivas fases, boas conexões, fontes de baixa impedância, e cabos/fios bem dimensionados) reduz muito a THD. Talvez essa seja a opção mais econômica. 

"O que posso fazer se não possuo instrumentos com a função de análise de harmônicas"? 

Não é difícil estimar desvios entre uma corrente prevista e uma real na instalação. 

Vamos a um exemplo prático. Imaginem que, "dada uma instalação qualquer", tenhamos uma carga de 1 KVA com cos ó = 1. Essa mesma carga está sendo alimentada com 220 V (RMS). 

Ora, para essa situação, a corrente prevista será: 

Potência aparente = 1 kVA 

Potência ativa = 1 kVA . 1 = 1 kW 

Tensão RMS = 220 V 

U = IR e P = UI 

1000 W = 220 V . I. Portanto: I = 4,55 A. 

Essa é a corrente ideal que deveria circular por esse ramal. 

Suponha que, ao medi-Ia no neutro, porém, seja encontrado 6 A. 

É hora de você desconfiar de uma alta THD. 

Isso significa que, de posse de um multímetro ou alicate amperímetro, podemos detectar a presença de correntes harmônicas. É fato que não podemos, por outro lado, dizer qual sua ordem, mas, com os conceitos acima fica fácil estimá-Ia. 

Cuidado! Os instrumentos utiliza­ dos para isso, sejam eles multímetros ou alicates amperímetros, devem ser do tipo TRUE RMS. 

A figura 11 traz um breve compa­rativo, que explica melhor o porque disso.

D) SEÇÃO 4: TRANSIENTES E RUÍDOS 

Fisicamente, podemos resumir o conceito de ruído elétrico como sendo o resultado de sinais elétricos acoplados em lugares onde não são desejados. O ruído ocorre tanto nos circuitos de potência como de controle, porém nestes últimos sua presença costuma ser mais prejudicial. 

Circuitos de processamento de informações, devido a alta velocidade, operam em baixas tensões. Isso faz com que eles sejam ainda mais sensíveis às interferências (figura 12). 

Há duas características fundamentais do ruído elétrico: 

1ª - O ruído elétrico não necessita de um condutor para interferir em um circuito. Ele pode acoplar-se sem contato elétrico, através de acoplamentos capacitivos ou indutivos. 

2ª - Normalmente, o espectro de freqüências do ruído é grande, mas elas ocorrem de modo mais "agres­sivo" nas altas freqüências, sejam produto do próprio chaveamento ou das harmônicas geradas. 

Quanto ao acoplamento, podemos encontrar dois modos: o capacitivo, e o indutivo. 

O acoplamento capacitivo está muito ligado ao ruído eletrostático, cuja base é a tensão. Todo circuito possui uma capacitância parasita, e inseparável. Portanto, como não é possível extraí-Ia, utiliza-se técnicas para reduzir seus efeitos. Quanto maior a freqüência de sinal, menor a impedância capacitiva Xc = 1 / (2 x 3,14 x f x C) conseqüentemente, mais significativo torna-se o ruído. 

O acoplamento indutivo tem sua base ligada a corrente elétrica. Todo condutor pelo qual circula uma corrente gera um campo magnético ao seu redor. Quanto maior for a corrente, maior será o campo. 

O acoplamento indutivo aumenta segundo os seguintes fatores: corrente alta, mudanças (chaveamento) abruptas de valor, e proximidade entre condutores. 

A figura 13 exemplifica como uma fonte de ruído com acoplamento indutivo pode afetar uma instalação.

E) SEÇÃO 5: SUPRESSORES DE DESCARGAS ELÉTRICAS 

Podemos encontrar vários tipos de protetores no mercado, com diferentes "filosofias" de funcionamento. Duas técnicas muito conhecidas são os centelhadores a gás, e os varistores. 

Sem dúvida, instalar esses dispo­sitivos nos painéis de entrada da instalação ou até mesmo dentro da própria máquina, aumenta significativamente as chances dos equipamentos sobreviverem a um raio ou outra descarga de alta amplitude qualquer. 

A figura 14 ilustra uma das formas de como fazê-to. 

A tabela 5, abaixo, mostra alguns pontos críticos que devem ser observados quanto ao sistema de proteção contra descargas elétricas em uma instalação. 

F) SEÇÃO 6: MOTORES DE INDUÇÃO 

Como já vimos, as cargas induti­vas são grandes geradoras de harmônicas e, além disso, contribuem para a diminuição do fator de potência (cos ó) da instalação. Por essa razão, devemos verificar sempre os limites de operação, a fim de evitar desperdício de energia elétrica, e aumentar a vida útil dos dispositivos a ela conectados. 

- Desbalanceamento de carga 

A tensão desbalanceada entre fases não deve ultrapassar um índice superior a 2%. 

"Por quê"? 

Porque o desbalanceamento gera sobre-aquecimento dos motores, uma vez que esses consomem mais corrente que a necessária. Esse aquecimento reduz a vida útil do motor, e desperdiça energia. 

"Mas, como calculo o desbalanceamento"? 

Vamos a um exemplo prático. 

% v desbalanceamento = (Máx. variação / Média das 3 fases) x 100% 

1º Passo: Medir a três tensões entre fases: 

R - S = 475 V; R - T = 471V; S - T= 470V. 

2º Passo: Calcular a média

(475 + 471 + 470) / 3 = 472 V. 

3º Passo: Achar a máxima variação, em relação à média (referência). 

No exemplo: 475 (máxima) - 472 (média) = 3 V 

4º Passo: Dividir a máxima variação pela média. 

3V / 472 = 0,006% < 1%. 

- THD 

A distorção harmônica total não deve exceder 5% em nenhuma fase. Caso isso ocorra, teremos um desbalanceamento. 

- Desbalanceamento de corrente 

Verifique a corrente em cada fase, e assegure-se que o desbalanceamento não ultrapasse 10%. Se necessário, redistribua as cargas pelos ramais. 

Cuidado! 

Uma situação comum nas indús­trias é o desbalanceamento gerado por falta de fase em motores trifásicos. Como o motor trifásico é um componente que tende a manter sua potência constante, na ausência de uma fase (causada por um fusível queimado ou mau contato - figura 15), uma parcela maior de corrente será extraída das outras duas. Isso ocorre pois ele tenta manter o torque constante, causando desbalancea­mento entre fases. 

- Carga 

Quanto menor a carga, menor o fator de potência do motor. Geralmente, os motores são dimensionados para operarem entre 60% a 80% da sua capacidade máxima. Procure mantê-los nela na sua instalação, pois motores girando em vazio ou com baixa solicitação de torque (inferior a 60% da sua capacidade), reduzem o cos ó. 

- Corrente de partida 

A corrente de partida de motores pode atingir até 600% da corrente nominal (figura 16). 

Esse fenômeno gera várias conseqüências indesejáveis, tais como: queda abrupta de tensão (também conhecida como SAG), desatracamento de relés e contatores devido à subtensão, aquecimento, aumento na "conta" de energia elétrica, entre outros. Para motores de grande porte, e com grande inércia de partida, a utilização de soft-starts é uma boa opção na redução de custos, e aumento da confiabilidade. 

- Fatores de potência 

Atualmente o cos ó mínimo aceitável é igual a 0,92. Procure mantê-Io acima desse valor. 

Para grandes instalações um banco fixo de capacitores não é a melhor situação, pois a variação de carga é muito grande. Com certeza, a utilização de equipamentos de correção automática é uma ótima opção. 

G) SEÇÃO 7: QUALIDADE DA ENERGIA NOS "SPEED DRIVES" 

A figura 17 ilustra a estrutura da etapa de potência de um inversor de freqüência ("speed drive", ou acionamento CA). Nesse tipo de acionamento há breves intervalos de tempo (ordem de us) em que duas fases estão ligadas ao mesmo tempo ("on"). 

Isso ocorre graças a capacitância parasita do gafe de cada IGBT que, mesmo cessado o comando, permanece ligado por alguns microssegundos. O resultado desse fenômeno é uma forma-de-onda com "spikes" periódicos, conforme a figura 18. 

Além desse problema, os inver­sores também geram harmônicas, principalmente de quinta e sétima ordens.

"E isso é tudo" ? 

Não, pois como a carga do speed drive é um motor, sempre que esse girar abaixo de 60% da sua potência máxima, teremos ainda uma redução do cos ó.

"Soluções?!" 

As melhores soluções são: transformadores isoladores, filtros de harmônicas, e corretores automáticos do fator de potência. 

- Transformadores isoladores 

Podem ser transformadores do tipo delta/estrela, com relação 1 para 1, e ligados entre a fonte de energia (rede) e o inversor. Essa técnica reduz muito as harmônicas. 

- Filtros 

Além dos transformadores isola­dores, podemos encontrar filtros prontos para serem utilizados. Eles já contemplam a maior parte do espectro de freqüências, e vêm protegidos por fusíveis (figura 19).

- Corretores automáticos de cos ó 

Como já foi visto, um banco fixo de capacitores não é capaz de prover uma correção eficaz do fator de potência, devido às constantes mudanças na demanda. Uma boa solução para assegurar um bom valor de cos ó é a utilização de corretores automáticos. A figura 20 exibe um dispositivo destes, e trata-se de um corretor da IMS. Sua estrutura básica de funcionamento pode ser vista na figura 21, onde podemos notar que bancos são acrescidos ou retirados da rede segundo a necessidade (valor de cos ó). 

Podemos encontrar facilmente no mercado corretores com capacidade de "chavear" até doze bancos. 

CONCLUSÃO 

A análise e correção da qualidade da energia elétrica é um campo muito extenso. Se representa um problema por um lado, também é um desafio (e quem sabe uma oportunidade de trabalho) por outro. 

Esperamos que as técnicas de instrumentação e solução de problemas propostas nesta matéria sirvam como "norte" para quem for "vítima" da instalação elétrica.                                   

Alexandre Capelli