qualidade de energia

A solução de problemas é um processo sistemático de identificação e eliminação de problemas. Para o olho não treinado, os problemas nos sistemas de distribuição elétrica podem não ser reconhecidos como questões relacionadas à qualidade de energia. Por exemplo, um disjuntor termomagnético desarmado normalmente indica um curto-circuito, falha de aterramento ou sobrecarga. Quando nenhum problema imediato for aparente, ele pode ser considerado "apenas um disjuntor antigo que precisa ser substituído".

Em vez disso, o técnico ou engenheiro de qualidade de energia pergunta: "Talvez devêssemos observar os tipos de cargas no sistema e monitorar os harmônicos; talvez devêssemos monitorar o desequilíbrio?". Por isso, conhecer e reconhecer os sintomas mais comuns de qualidade de energia e como solucioná-los é a primeira etapa na solução de problemas de qualidade de energia.

Quais ferramentas são necessárias para o trabalho?

Como em qualquer tarefa de solução de problemas, é preciso ter acesso às ferramentas corretas. Quando se trata da qualidade de energia, esses equipamentos podem não ser o que você imagina.

Primeiro, tenha em mãos um bom conjunto de diagramas atualizados. Em seguida, use um analisador de qualidade de energia para medir e registrar os parâmetros específicos associados à qualidade de energia. Outras ferramentas, como registrador de dados, termovisor, termômetro infravermelho e multímetro digital de gravação, também podem ajudar na solução de problemas.

Que tipo de problemas você encontrará?

Problemas comuns de qualidade de energia são agrupados em duas grandes áreas: anomalias de tensão e problemas de distorção harmônica. As anomalias de tensão podem causar diversos problemas, muitos deles facilmente corrigidos. O segredo é identificar os sintomas.

Quedas ou afundamento de tensão são responsáveis por até 80% de todos os problemas de qualidade de energia. Uma queda ocorre quando a tensão do sistema cai para 90% ou menos da tensão nominal do sistema por meio ciclo a um minuto. Os sintomas comuns de quedas incluem travamento do computador, desligamento inesperado de equipamento eletrônico sensível, perda de dados (memória) em controles programáveis, parada de máquinas, entre outros.

Para solucionar problemas de queda em potencial, comece monitorando a carga onde os primeiros sintomas ocorrem. Compare o momento da falha operacional do equipamento com o momento em que ocorreu a queda de tensão; se não houver uma correlação, o problema provavelmente não é a queda de tensão. Continue a análise de problemas monitorando mais a fundo até que a origem seja localizada. Use os diagramas de uma linha da planta para ajudar a determinar se a partida de grandes motores está criando uma depressão ou se há aumentos repentinos nas necessidades atuais da planta.

Aumentos ou picos de tensão ocorrem com menor frequência (cerca de metade das ocorrências de quedas). No entanto, aumentos na tensão do sistema por curtos períodos até um ciclo ou mais podem causar problemas. Como acontece com todos os problemas de qualidade de energia, você deve monitorar os parâmetros por um período de tempo e depois observar e interpretar os dados.

Os sintomas de elevação de tensão geralmente incluem falha imediata do equipamento, normalmente a seção de fornecimento de energia dos componentes eletrônicos. Porém, algumas falhas de equipamento podem não ocorrer imediatamente, pois aumentos de tensão podem acontecer durante um período de tempo e danificar prematuramente os componentes. Se a análise do equipamento eletrônico revelar fontes de alimentação com defeito, monitore as tendências de tensão nos alimentadores e nos circuitos ramificados que alimentam este equipamento. Sempre que possível, compare as taxas de falha de equipamentos semelhantes operando em partes de sistemas que não apresentam elevação.

Ao analisar os resultados da análise de qualidade de energia, procure por falhas repentinas em uma linha monofásica. Este tipo de falha faz com que a tensão aumente subitamente nas duas fases sem falha. Grandes cargas da planta desligando repentinamente e o chaveamento do banco de capacitor de correção do fator de potência também podem causar aumentos de tensão.

Os transientes de tensão podem causar sintomas que variam de travamentos de computador e equipamentos eletrônicos danificados a flashover e isolamento danificado em equipamentos de distribuição.

Os transientes, às vezes chamados de picos ou surtos de tensão, são aumentos substanciais na tensão - mas apenas por alguns milissegundos. Quedas de raios e manobras em redes de energia são causas comuns. A falha do equipamento durante uma tempestade é frequentemente atribuída a transientes.

Outras causas de transientes incluem comutação de capacitores ou bancos de capacitores, sistemas de reenergização após uma falha de energia, comutação de cargas do motor, desligamento ou ativação de cargas de iluminação fluorescente e descarga, troca de transformadores e parada repentina de certos equipamentos. Para essas condições transitórias, monitore na carga e correlacione os problemas operacionais ou falhas do equipamento com os eventos do sistema de distribuição.

O arco normal através dos contatos interrompendo grandes cargas pode ser uma causa de transientes. Faça um monitoramento ao longo da instalação no sistema de distribuição até encontrar a fonte.

As interrupções de tensão podem durar de um ciclo de três segundos ou mais. O sintoma costuma ser bastante simples: o equipamento para de funcionar. As interrupções por mais de três segundos são normalmente chamadas de interrupções temporárias e acima de 3 minutos de longa duração. A maioria dos circuitos de controle de motor e sistemas de controle de processo não são projetados para reiniciar mesmo após uma breve interrupção da energia.

Se ocorrer uma interrupção de tensão quando o equipamento não estiver sendo supervisionado, a causa do desligamento do equipamento pode não ser devidamente identificada. Apenas monitorar o equipamento e correlacionar o tempo de qualquer interrupção de energia com o tempo de problemas no equipamento ajudará a identificar interrupções de tensão.

O desequilíbrio de tensão é um dos problemas mais comuns em sistemas trifásicos e pode resultar em graves danos ao equipamento, embora seja frequentemente esquecido. Embora um multímetro digital (DMM) e alguns cálculos rápidos possam ser usados para fazer a média das leituras de tensão, um analisador de qualidade de energia fornece as informações mais precisas sobre o desequilíbrio.

O desequilíbrio pode ocorrer em qualquer ponto do sistema de distribuição. As cargas devem ser divididas igualmente em cada fase de um painel. Se uma fase ficar muito carregada em comparação com outras, a tensão será mais baixa nessa fase. Os transformadores e motores trifásicos alimentados por esse painel podem esquentar mais, ser incomumente barulhentos, vibrar excessivamente e até mesmo sofrer falha prematura.

O monitoramento ao longo do tempo é a chave para capturar o desequilíbrio. Em um sistema trifásico, a variação máxima de desequilíbrio na tensão entre as fases não deve ser superior a 2%, ou podem ocorrer danos significativos ao equipamento.

Harmônicas são tensões e correntes cuja frequência é considerada um múltiplo inteiro da frequência fundamental. Por exemplo, o terceiro harmônico é a tensão ou corrente que está ocorrendo em 180 Hertz (Hz) em um sistema de 60 Hz (3 x 60 Hz = 180 Hz). Essas frequências indesejadas causam vários sintomas, incluindo superaquecimento nos condutores neutros e nos transformadores que fornecem energia aos circuitos. Os harmônicos também podem gerar torque reverso criando perdas por efeito Joule e redução da eficiência nos motores.

Os sintomas mais graves criados por harmônicos são normalmente perda de vida útil, aumento de consumo de energia e queima de componentes da instalação e de equipamentos. Essa distorção resulta em operação inadequada de equipamentos eletrônicos, alarmes falsos, perdas de dados e o que é frequentemente relatado como problemas "misteriosos".

Quando ocorrerem sintomas de harmônicos, solucione o problema observando a distorção harmônica total (THD). O aumento significativo no THD sob condições de carga variáveis garante uma comparação percentual de cada nível de corrente harmônica individual em comparação com o fluxo de corrente fundamental total no sistema. Saber os efeitos criados por cada corrente harmônica e compará-los com os sintomas identificados ajudará na solução de problemas. A fonte do harmônico deve então ser isolada e corrigida.

Problemas de tensão e de correntes harmônicas são as duas grandes áreas em que ocorrem os problemas de qualidade de energia. Quedas e aumentos, transientes de tensão, interrupções de energia e desequilíbrio de tensão podem ser monitorados, analisados e comparados aos históricos de operação do equipamento para determinar a causa e a gravidade do problema de qualidade de energia. O mesmo pode ser feito com as várias correntes harmônicas em um sistema.

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