gerador THD: tudo o que você precisa saber

30 de outubro de 2023
Por BISON

Uma onda senoidal pura é um conceito teórico que só pode ser produzido por um alternador ideal com enrolamentos do estator perfeitamente distribuídos, resultando em um campo magnético perfeitamente uniforme. Na prática, nenhuma das condições é alcançada e a forma de onda de saída de qualquer alternador em operação se desviará de uma forma de onda perfeita.

A qualidade da energia de qualquer tipo de gerador e a carga de potência que ele pode fornecer são avaliadas através do valor THD. Harmônicos que excedem os limites aceitáveis podem causar uma variedade de problemas, incluindo superaquecimento do equipamento, vibração, ruído, danos ou falhas em equipamentos eletrônicos, interferência no circuito de controle e nas comunicações, desempenho reduzido do sistema e até mesmo incêndio.

Nos artigos a seguir você poderá aprender o que é distorção harmônica total (THD) e por que é importante, além de saber mais sobre efeitos da distorção harmônica e outros tópicos.

O gerador THD é importante?

A impedância da fonte de qualquer gerador portátil muda com o tempo após uma mudança de carga até que o sistema se estabilize novamente. Para qualquer alteração de carga no valor da corrente instantânea, o gerador produzirá a menor distorção harmônica total, ou THD, com a menor reatância interna.

Você entenderá isso com a seguinte lógica. Quando você liga repentinamente uma carga comparativamente grande em um gerador pequeno, os valores de frequência e tensão flutuam até que o AVR e o regulador de frequência se ajustem à mudança de carga.

É por isso que as cargas não lineares funcionam bem na energia da rede elétrica e produzem alta distorção harmônica total nos geradores.

Efeitos adversos em geradores portáteis

a) Funcionamento errático do AVR

Um regulador automático de tensão (AVR) pode detectar a tensão errada nos terminais do estator se a quantidade de THD-V for alta e regulará o gerador para o nível errado.

b) Flutuações erráticas de velocidade

Um regulador de frequência CA pode funcionar mal facilmente devido à alta distorção harmônica geral. Esses reguladores obtêm um sinal de feedback de velocidade detectando a frequência da tensão de saída dentro da unidade AVR. A distorção harmônica geral excessiva pode causar problemas em cenários que envolvem múltiplos cruzamentos de zero em um ciclo, levando a medições imprecisas e à instabilidade do sistema de controle de velocidade.

Outros efeitos adversos dos harmônicos

Diferentes tipos de cargas experimentam outros efeitos prejudiciais dos harmônicos. Você pode aprender detalhes sobre esses efeitos nas próximas seções.

c) Efeitos instantâneos

Tensões harmônicas podem afetar adversamente equipamentos eletrônicos, causar vibração e ruído e causar interferência em circuitos de comunicação e controle.

d) Efeitos a longo prazo

Os efeitos a longo prazo são causados pela fadiga mecânica causada pela vibração e pelo calor. Eles incluem aquecimento do capacitor causado por perdas de condução e histerese dielétrica. Alto THD pode causar ruptura dielétrica e aquecimento.

Como reduzir o THD do gerador?

É importante notar que todos os geradores produzem algum THD. No entanto, alguns geradores produzem mais THD do que outros. É importante escolher um gerador com baixa classificação THD, especialmente se você estiver alimentando equipamentos eletrônicos sensíveis. Existem várias maneiras de reduzir o THD do gerador, incluindo:

Escolha um tipo de gerador com classificação THD baixa.

Geradores inversores use circuitos eletrônicos avançados para produzir uma saída de energia limpa e estável com baixo THD. Eles geram energia CA, convertem-na em CC e depois convertem-na novamente em CA com controle preciso de tensão e frequência. Esta tecnologia elimina a maior parte da distorção harmônica, tornando-os ideais para eletrônicos sensíveis.

Os geradores inversores incorporam regulação digital de tensão, detecção automática de carga e sistemas avançados de filtragem para garantir baixa saída de THD. Esses recursos contribuem para o fornecimento de energia de alta qualidade e proteção dos dispositivos conectados.

Reguladores automáticos de tensão (AVR)

Os sistemas AVR regulam a saída de tensão do gerador para manter um nível de tensão estável. Ao reduzir as flutuações e distorções de tensão, o AVR ajuda a reduzir os níveis de THD na saída de energia. Garante um fornecimento de energia constante e limpo para cargas sensíveis.

A tecnologia AVR pode ser integrada em vários geradores, como geradores portáteis e unidades de reserva, para fornecer baixa potência THD. Oferece uma solução econômica para melhorar a qualidade da energia sem a necessidade de grandes alterações no gerador.

Filtros THD

Alguns geradores a diesel use filtros especiais para reduzir a distorção harmônica na saída de energia. Esses filtros removem frequências harmônicas indesejadas, resultando em uma forma de onda mais limpa com níveis de THD mais baixos.

Esses geradores a diesel com filtros THD são geralmente usados em aplicações com alta capacidade de potência e requisitos rigorosos de THD. Eles fornecem energia estável e confiável para aplicações industriais, comerciais e de infraestrutura crítica.

Desclassifique o gerador

Escolha um gerador de baixo THD com potência suficiente para atender às suas necessidades. Superdimensionar ou subdimensionar um gerador afetará sua eficiência e qualidade do fornecimento de energia. Estime os requisitos totais de energia do equipamento que você planeja conectar ao gerador. Considere a demanda de energia contínua e de pico para garantir que o gerador possa lidar com a carga sem afetar a qualidade da energia.

Recursos de segurança e mecanismos de proteção

Proteção contra sobrecarga: Certifique-se de que o gerador tenha proteção integrada contra sobrecarga, que pode causar queda de tensão e aumento dos níveis de THD. Recursos como disjuntores e mecanismos de detecção de sobrecarga protegem o gerador e os equipamentos conectados.
Regulação de tensão e proteção contra surtos: Procure geradores com capacidade de regulação de tensão para manter tensões de saída estáveis. Os recursos de proteção contra surtos podem proteger componentes eletrônicos sensíveis contra picos de tensão e transientes.

Conclusão

Gerador THD é uma consideração importante ao escolher e operar um gerador. Geradores de baixo THD são essenciais para fornecer energia limpa e estável.

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Os geradores BISON são especialmente projetados para oferecer baixa distorção harmônica total (THD), garantindo uma saída de energia mais limpa. Com classificações THD dentro dos padrões da indústria, nossos geradores garantem um fornecimento de energia seguro, eficiente e estável, minimizando o risco de danos aos seus dispositivos eletrônicos sensíveis.

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Perguntas frequentes sobre como deixar seu gerador silencioso

Quanto THD é demais?

Você pode se perguntar “O que é THD normal?”. Os limites gerais permitidos de distorção harmônica total para diferentes tipos de equipamentos são:

Cabos: Distorção de tensão de blindagem do núcleo = 10%
Eletrônica sensível: Distorção de tensão = 5%; entretanto, a porcentagem de harmônicos individuais deve ser limitada a 3%.
Máquinas assíncronas: Distorção da corrente do estator = 1.5 a 3.5%
Máquinas síncronas: Distorção da corrente do estator = 1.3 a 1.4%.
Capacitores: Distorção de corrente = 83% com sobrecarga de 30%. As sobretensões serão de até 10%.

Qual é a importância dos geradores de baixo THD?

Proteção de equipamentos sensíveis: Os geradores de baixo THD protegem os componentes eletrônicos sensíveis, reduzindo as flutuações de tensão e a distorção da forma de onda. Geradores de baixo THD são essenciais para alimentar componentes eletrônicos sensíveis, como computadores, equipamentos médicos e sistemas de áudio/vídeo. Esses dispositivos são suscetíveis a distorções harmônicas e o gerador de baixo THD garante sua operação segura e ininterrupta.
Evitar a corrupção de dados e falhas do sistema: Altos níveis de THD podem levar à corrupção de dados, mau funcionamento e até mesmo ao colapso do sistema em equipamentos eletrônicos sensíveis.
Minimizar perdas de energia: Distorções harmônicas na fonte de alimentação podem resultar em perdas maiores em componentes de energia e sistemas de distribuição.
Limites IEEE 519 e THD: O padrão 519 do Instituto de Engenheiros Elétricos e Eletrônicos (IEEE) define limites nos níveis de THD para garantir a qualidade da energia e evitar interferência nas redes de serviços públicos.
Requisitos da agência de proteção ambiental (EPA): Algumas aplicações, como áreas ambientalmente sensíveis, exigem conformidade com os regulamentos da EPA para distorção harmônica.