Quais são os riscos dos harmônicos de ordem superior para o equipamento elétrico?

A distorção de tensão em sistemas de energia AC causa intervalos desiguais entre os pulsos de disparo do ângulo de controle em conversores convencionais, e através do feedback positivo, amplifica a distorção de tensão do sistema, resultando em operação instável do retificador. Nos inversores, podem ocorrer falhas contínuas de comutação, impedindo a operação normal e até danificando o equipamento de comutação.

Para transformadores estrela, harmônicos de terceira ordem e triplenos podem causar oscilações de terceira harmônica quando o ponto neutro da bobina está aterrado, a rede tem grande capacitância distribuída ou são instalados capacitores em paralelo com aterramento neutro, aumentando significativamente as perdas parasitas do transformador. Em transformadores delta, esses harmônicos circulam como correntes de loop dentro das bobinas, causando superaquecimento; além disso, as correntes harmônicas aumentam significativamente as perdas de cobre e ferro nos transformadores.

Nos motores, as correntes harmônicas de alta ordem produzem efeito de pele e correntes de fórfice magnética. À medida que a frequência aumenta, as perdas adicionais no núcleo e nas bobinas do motor aumentam. Durante a inicialização do motor, as pulsações de torque ocorrem facilmente, e os torques de interferência geram ruído significativo. Como os motores frequentemente carregam cargas pesadas, as perdas adicionais causadas pelos harmônicos de alta ordem têm um impacto pronunciado sob condições de carga de potência elevada.

Os instrumentos de medição e medidores são todos projetados sob condições ideais de uma forma de onda sinusoidal padrão de 50 Hz. Quando a tensão de alimentação ou a corrente contém componentes harmônicos de alta ordem, a precisão da medição é afetada, e a operação normal dos medidores de energia do tipo indutivo é prejudicada.

Correntes harmônicas de baixa frequência e grande amplitude que fluem por linhas de energia acopladas magneticamente a linhas de comunicação adjacentes, causando interferências. Sob o efeito combinado de harmônicos e onda fundamental, os toques de telefone podem ser acionados falsamente, interrompendo a operação normal do sistema de comunicação e afetando a qualidade da transmissão de voz. Em certas condições, essa interferência pode até mesmo colocar em risco o equipamento de comunicação e a segurança das pessoas.

Harmônicos de alta ordem afetam severamente a proteção por relés e dispositivos automáticos em sistemas de energia, causando vários tipos de malfuncionamentos que ameaçam a operação segura do sistema de energia.

Em sistemas de iluminação equipados com reatores de partida e capacitores de correção de fator de potência, harmônicos de alta ordem podem causar sobretensões ressonantes que danificam reatores e capacitores. Harmônicos de alta ordem também distorcem imagens em televisores e monitores de computador, causam flutuações de brilho na tela, levam ao superaquecimento de componentes internos e resultam em erros de dados do computador.

Harmônicos de alta ordem aumentam as perdas dielétricas em capacitores, causando aquecimento e reduzindo a vida útil. Após absorver harmônicos, os capacitores podem experimentar corrente excessiva, queimando fusíveis. Quando capacitores e elementos indutivos formam uma ressonância em série, os harmônicos são amplificados, potencialmente queimando os capacitores.

A distorção de tensão em sistemas de energia AC causa intervalos desiguais entre os pulsos de disparo do ângulo de controle em conversores convencionais, e através do feedback positivo, amplifica a distorção de tensão do sistema, resultando em operação instável do retificador. Nos inversores, podem ocorrer falhas contínuas de comutação, impedindo a operação normal e até danificando o equipamento de comutação.