O que é um filtro de harmônicas na rede elétrica?

03|07|2019

Imagine reduzir as correntes que circulam em transformadores e cabos ou mesmo aumentar a vida útil das cargas energéticas em seu circuito elétrico, reduzindo a temperatura de operação e os esforços excessivos na isolação destes componentes. Saiba que isso é possível com a utilização de um filtro de harmônicas.

Mas o que é este filtro e qual a sua importância e relação com um banco de capacitores? Continue sua leitura e acompanhe conosco essas informações e os benefícios obtidos com a utilização deste filtro.

O que é um filtro de harmônicas?

Elemento fundamental no funcionamento de um circuito elétrico, o filtro de harmônicas é um equipamento que atua em várias funções simultâneas: gera a potência reativa para correção do fator de potência, reduz as correntes elétricas nos circuitos, filtra correntes de frequências diferentes do 60/50 Hz, evita amplificações indevidas nas tensões e correntes dos circuitos e melhora o funcionamento e a vida útil de diversos equipamentos elétricos.

Como funciona um filtro de harmônicas

Para que seja possível entender como funciona um filtro de harmônicas, é necessário atentar-se às suas características, pois são elas que determinam o tipo de utilização a ser dada aos filtros.

De acordo com cada característica apresentada, os filtros são divididos em dois tipos:

  • O primeiro tipo de filtro harmônico é o passivo, que apresenta como principal objetivo a redução da amplitude das correntes harmônicas em uma parte específica do sistema de energia. Essa redução também está presente nas distorções harmônicas existentes na tensão. Esta redução ocorre através da geração de um caminho de baixa impedância direcionado para as frequências desejadas. Além disso corrige o fator de potência no ponto onde o mesmo é instalado. Os filtros passivos podem ser sintonizados (para drenar uma ou mais correntes harmônicas indesejadas) ou dessintonizados (apenas para evitar problemas de ressonância harmônica e danos indesejados às cargas e ao próprio capacitor).
  • O segundo tipo de filtro é o ativo, que é responsável por detectar as ondas existentes nas correntes harmônicas. Após a identificação das ondas existentes, o filtro ativo insere uma nova onda de correntes harmônicas, porém com defasagem de 180°. Este procedimento visa cancelar as correntes harmônicas anteriormente geradas pelas cargas existentes no circuito.

Cabe salientar neste ponto que existe a possibilidade de combinação dos dois tipos de filtros, criando filtro híbridos, sempre de acordo com a necessidade apresentada.

Através dos filtros de harmônicas (passivos, ativos ou híbridos) você obterá os seguintes resultados:

  • Eliminação da corrente harmônica em sistema com cargas não lineares;
  • Correção do fator de potência;
  • Prevenção a destruição por ressonâncias harmônicas;
  • Diminuição significativa da distorção da forma de onda de tensão;
  • Diminuição da circulação de corrente em transformadores e cabos;
  • Redução das temperaturas de operação em transformadores e cabos;
  • Aumento do fator de potência;
  • Aumento na vida útil das cargas elétrica com redução das perdas por aquecimento e o menor esforço na isolação dos componentes elétricos;
  • Redução dos custos de manutenção de equipamento e hora/homem.

Interação entre harmônicos e banco de capacitores

Ao conectarmos capacitores para correção do fator de potência em circuito, a indutância equivalente de transformadores/cabos/cargas em paralelo com o capacitor cria um circuito ressonante em uma determinada frequência chamada de frequência de ressonância.

Se a corrente harmônica gerada nesta frequência estiver presente, levará o circuito a uma condição onde uma alta corrente irá correr pelos ramos do circuito, sobrecarregando-os, elevando a tensão sobre estes e, consequentemente, sobre todo o sistema elétrico que está conectado, causando queimas inesperadas de equipamentos sensíveis e até mesmo explosões destes capacitores.

Uma técnica usada para evitar o risco da condição de ressonância é a filtragem dessintonizada para correção do fator de potência. Esta filtragem é feita pelo deslocamento da ressonância a valores menores de frequência onde as correntes harmônicas geradas pelas cargas não aparecem.

O deslocamento da ressonância é obtido através da modificação do circuito composto pelo banco de capacitores, introduzindo um reator em série com o banco de capacitores.

Desta forma cria-se um filtro ressonante com a característica desejada de ter uma frequência abaixo da primeira harmônica existente, evitando uma condição de ressonância.

Os filtros passivos devem ser dimensionados considerando o valor de indutância para obtenção da frequência de sintonia e capacidade de corrente alta desejadas, e suficiente para a absorção da corrente harmônica que possa ser esperada, bem como da correção de fator de potência desejada no ponto de instalação dos mesmos.

Já os filtros ativos devem ser dimensionados com base no espectro harmônico a ser drenado, na dinâmica da carga geradora de harmônicas, nos fatores de atenuação a serem considerados em função da eletrônica envolvida em sua fabricação.

Com essas informações é possível constatar que o filtro de harmônicas é extremamente importante para o bom funcionamento de um circuito elétrico.

Continue acompanhando nosso blog e obtenha informações sobre as melhores soluções para no setor de energia.

ENTRE EM CONTATO CONOSCO E SOLICITE UM ORÇAMENTO: Solicitar Orçamento