Por que 3º Harmônico Correntes sobrecarregam os condutores neutros?

Compreendendo as correntes do terceiro harmônico

Em um sistema elétrico trifásico de quatro fios, as correntes nas fases normalmente se somam e retornam pelo condutor neutro. Ao lidar com Carga LinearEm um sistema perfeitamente balanceado, a defasagem de 120° entre as correntes sinusoidais de cada fase garante que a soma vetorial entre elas seja mínima e, em um sistema perfeitamente balanceado, essa soma pode até ser zero. Isso significa que a corrente no neutro é pequena ou inexistente, permitindo que o condutor neutro tenha a mesma seção transversal dos condutores de fase sem risco de sobrecarga.

No entanto, este cenário muda drasticamente quando são introduzidas cargas não lineares.

O desafio com cargas não lineares

Cargas não lineares, como aquelas alimentadas por fontes de alimentação comutadas (SMPS) usadas em computadores e monitores, se comportam de maneira diferente. Essas cargas consomem corrente em pulsos estreitos, em vez de em forma de onda contínua. Especificamente, esses pulsos têm menos de 60 graus de largura, o que significa que quando uma fase está consumindo corrente, as outras duas fases não. Isto resulta em nenhum cancelamento de corrente no condutor neutro, fazendo com que cada pulso em uma fase se traduza diretamente em um pulso no neutro.

Mesmo que as correntes de fase de cargas não lineares como SMPS sejam balanceadas em termos de amperes RMS (Root Mean Square), o valor RMS da corrente de neutro ainda pode ser até √3 vezes o valor RMS da corrente de fase. Isso ocorre porque há três vezes mais pulsos de corrente no neutro do que em qualquer fase única. Se esses pulsos excederem 60 graus de largura e se sobrepuserem, poderá ocorrer algum cancelamento, mas a corrente neutra ainda será substancial devido aos componentes de frequência mais elevados, particularmente o 3º harmônico.

O papel do 3º Harmônico

A corrente de 3ª harmônica é particularmente problemática nestes sistemas. Ocorre em três vezes a frequência fundamental – 180 Hz em um sistema de 60 Hz. Conforme mostrado na Figura 7-1, enquanto a corrente linear completa dois ciclos, a corrente neutra não linear completa seis ciclos no mesmo período de tempo, destacando o impacto do 3º harmônico.

Esta corrente de 3º harmônico se acumula no condutor neutro, levando potencialmente a superaquecimento e sobrecarga se o condutor neutro não for dimensionado adequadamente. Esta questão é especialmente pronunciada em edifícios mais antigos, onde a infra-estrutura pode não ter sido concebida para lidar com níveis tão elevados de correntes harmónicas.

Resolvendo o problema: o papel do Filtros de energia ativos (APFs)

Em novas construções, esse problema é frequentemente mitigado pela duplicação da ampacidade do condutor neutro. No entanto, nas instalações existentes, a adaptação do sistema eléctrico para aumentar o tamanho do condutor neutro é muitas vezes impraticável e dispendiosa. É aqui que os Filtros Ativos de Energia (APFs) entram em ação como uma solução altamente eficaz.

Como nossos APFs gerenciam correntes harmônicas

Nossos APFs são projetados para detectar e neutralizar correntes harmônicas em tempo real. Ao monitorar continuamente a forma de onda da corrente, nossos APFs podem injetar uma corrente de compensação que cancela os harmônicos gerados por cargas não lineares. Este processo reduz significativamente a corrente de 3º harmônico no condutor neutro, evitando sobrecargas e melhorando a estabilidade geral do sistema de potência.

Vantagens dos nossos APFs

• Supressão Harmônica em Tempo Real: Nossos APFs se ajustam dinamicamente às condições atuais, proporcionando mitigação imediata de correntes harmônicas, incluindo a problemática 3ª harmônica.

• Maior confiabilidade do sistema: Ao reduzir o conteúdo harmônico no condutor neutro, nossos APFs protegem a infraestrutura elétrica contra superaquecimento e possíveis falhas.

• Solução econômica: Instalar nossos APFs é uma solução muito mais econômica e menos perturbadora em comparação com a atualização de todo o sistema elétrico para lidar com correntes neutras mais altas.

• Eficiência energética aprimorada: Com correntes harmônicas reduzidas, a eficiência geral do sistema elétrico melhora, levando a um menor consumo de energia e a custos operacionais reduzidos.

Conclusão

O aumento de cargas não lineares em sistemas elétricos modernos trouxe para o primeiro plano o desafio das correntes de 3º harmônico, particularmente no que diz respeito ao seu impacto nos condutores neutros. Embora os métodos tradicionais, como o aumento do tamanho do condutor neutro, sejam eficazes em novas construções, muitas vezes não são viáveis ​​em instalações existentes. Nossos filtros ativos de potência oferecem uma solução robusta e em tempo real para gerenciar essas correntes harmônicas, melhorando a confiabilidade e a eficiência do sistema.

Para obter mais informações sobre como nossos APFs podem ajudar a gerenciar correntes harmônicas e proteger seu sistema elétrico, visite nosso site: www.intonepower.com, sinta-se à vontade para entrar em contato conosco: sales@intonepower.com.