Tutorial - Análise Harmônica

Neste tutorial, demonstramos como usar vários recursos de análise harmônica no Harmonics™ do EasyPower. Três recursos são particularmente cobertos:

  • A soma de todas as harmônicas
  • O fluxo de corrente das harmônicas individuais.
  • O "Scan" de frequência

Módulo de Harmonicôs

Para rodar a análise harmônica, você deve estar no módulo Harmônicos.

  1. A partir do menu Arquivo, clique em Abrir Arquivo.

    2. Dica: Se você está visualizando a Página de Abertura, você pode clicar em Abrir Unifilar.

  2. Abrir o arquivo Bigger.dez no seu diretório Exemplos.
  3. Clique em Harmônicos na guia Página Inicial para abrir o módulo Harmônicos.

    4. Nota: Se em algum item faltarem informações necessárias para a realização da análise, o programa gerará um relatório de erro.

Soma dos Harmônicos

Clique em Soma. Os valores das distorções harmônicas totais são apresentados no unifilar da tela como mostrado na figura abaixo.


Figura 1: Cálculos de Distorção Harmônica

Por "default", Distorção Harmônica Total de Corrente e Distorção Harmônica Total de Tensão ficam selecionados. No unifiliar, os números verticais e horizontais indicam I THD e os números na diagonal nas barras indicam V THD.

No exemplo acima, a I THD no capacitor da barra BUS-2 é 11,156 A. A V THD na barra BUS-2 é 0,446%. (As unidades de tensão e corrente podem ser modificadas na guia Opções de harmônicas > Resultados no unifilar.)

Em Raiz da Som a do Quadrado das Correntes e Raiz da Soma do Quadrado das Tensões visualiza-se os valores de I RSS e V RSS no unifilar. Essas tensões e correntes, as quais incluem a fundamental e as harmônicas, são equivalentes a I RMS e V RMS. No módulo Harmônicos, a tensão fundamental em cada barra é adotada como sendo 1 por-unidade. (Isto pode ser modificado em Opções Harmônicas > Controle.) As correntes para cada tipo de equipamento são adotadas como sendo a corrente de carga nominal ou a corrente calculada a 1 por-unidade de tensão.

Algumas informações adicionais na soma também estão disponíveis para visualização no unifilar:

  • Produto e Produto kVT indica a interferência que poderia ocorrer nas proximidades de circuitos telefônicos.
  • Soma das Tensões determina a tensão de pico para ser comparada com a tensão de pico suportável do equipamento (por exemplo, capacitor).
  • As Perdas indicam a soma das perdas na fundamental e harmônicas individualmente para um equipamento.
  • O Fator-K para Transformador e a Redução da Potência do  Transformador mostram as reduções com base nos valores da norma ANSI C57.110.
  • A Redução da Ampacidade do Condutor determina a carga máxima na fundamental que pode ser suportada por condutor com a presença de harmônicos.

"Scan" de Frequência

  1. Dê duplo clique em BUS-2 no unifilar. Um "scan" de frequência similar ao mostrado abaixo é apresentado na tela. Arraste a barra divisória para a direita para visualizar os valores calculados para cada harmônico.



    Figura 2: Scan de frequência

    Por padrão, esse scan de frequência se baseia em uma injeção de corrente de 1,0 por unidade em BUS-2. O "scan" mostra a tensão em por-unidade em relação à frequência harmônica desta corrente injetada. A tensão em por-unidade pode ser considerada como uma impedância por-unidade uma vez que a injeção de corrente permanece 1 por-unidade.

  2. Dê duplo-clique na área de plotagem para customizar a janela do "scan" de frequência. Por exemplo, dando duplo-clique sobre a curva é permitido a você especificar um estilo, cor e espessura diferente para a curva. Você pode visualizar as opções de formatação de plotagem disponíveis clicando o botão direito do mouse.
  3. Clique o botão de Fechar abaixo do canto superior da janela para fechar a janela da plotagem. Isto faz você retornar ao seu unifilar.

Gráfico do Espectro de Frequência

  1. No unifilar, selecione uma barra e/ou um ramo.
  2. Clique em Gráfico de Barras do Espectro na guia Harmônicos.

    Isto abre o gráfico de barras que mostra os diferentes harmônicos presentes nas barras (de tensão) ou nos ramos (de corrente).

Figura 3: Exemplo de Gráfico de Barra dos Harmônicos (Espectro)

Fluxo de Corrente Harmônica

Existem dois métodos distintos para a solução do fluxo de corrente harmônico:

  • Fluxo com Fonte de Corrente Única
  • Fluxo com Todas as Fontes de Corrente

Fluxo Com Fonte de Corrente Única

  1. Se você está visualizando o gráfico do espectro, neste momento, feche-o para visualizar a janela do unifilar.
  2. Escolha BUS-2 (de modo que ela fique verde).
  3. Clique em Ponto Único ( Fluxo de Corrente em Ponto Único). No seu unifilar deve constar os valores mostrados na figura abaixo.

    O Fluxo com Fonte de Corrente Única mostra as tensões e correntes em todo o sistema baseado em uma injeção de corrente harmônica única em uma barra. No caso acima, 1.0 por-unidade (ou 481 Amperes) de corrente de 5ª harmônica é injetada na barra BUS-2. As tensões (em pu) e correntes (em Amperes) de 5 a. harmônica resultantes são apresentadas no unifilar. (As unidades e a injeção de corrente podem ser modificadas na caixa de diálogo Opções Harmônicas ) Esta informação é útil para determinar quanto uma corrente harmônica particular irá circular e quais equipamentos serão afetados.

 

Figura 4: Fluxo de Corrente de 5ª Harmônica  Baseada em Injeção na BUS-2.

Fluxo de Corrente com Todas as Fontes

  1. Clique em Encontrar-Selecionar.
  2. Na caixa de diálogo Encontrar, em Tipo de item, selecione Transformador 2W, e na caixa Encontrar, digite TX-4.
  3. Clique em OK.
  4. Clique em Todas as Fontes ( Fluxo com Todas as Fontes de  Corrente). O seu unifilar deve ficar parecido com o da figura abaixo (nós movimentamos um pouco alguns ítens para que os números pudessem aparecer melhor).


    Figura 5: Fluxo de corrente do quinto harmônico baseado nas injeções de todas as fontes

    5. O motor da barra “SWG-12” representa um acionamento de 18 pulsos. Cada motor injeta um espectro harmônico. (O espectro harmônico injetado é especificado para cada motor na caixa de diálogo na base de dados Dados do Motor. A biblioteca de dispositivos do EasyPower também contém espectros harmônicos típicos que podem ser importados.) As correntes e tensões são baseadas em todas as injeções de quinta harmônica das fontes no sistema. O harmônico especificado pode ser alterado através da caixa de diálogo Opções Harmônicas. Observe que a corrente harmônica de quinta ordem cancela no transformador TX-12 devido ao cancelamento de fase. A ferramenta Fluxo com Todas as Fontes de Corrente determina o fluxo numa rede com todas as fontes contribuindo.

Relatórios Harmônicos em Texto

Relatório  Harmônicos habilita você a criar os relatórios harmônicos em texto. Quando as caixas de seleção dos relatórios estão marcadas na caixa de diálogos Opções Harmônicas, as informações são tabuladas num relatório em texto que e criado durante cada operação harmônica Soma Total ou Fluxo de Corrente. Estes relatórios de texto podem ser abertos após eles terem sido criados, escolhendo-se o relatório desejado a partir do botão Janela.

Figura 6: Exemplo de Relatório de Harmônicos

Conclusão

Essa foi uma breve visão geral do programa de harmônicos do EasyPower. Também estão disponíveis outros recursos, como verificação conforme a IEEE 519, modelagem de filtros, cálculos com harmônicos de sequência zero e múltiplos de terceira ordem, vários eixos Y para plotagem, gráficos de barras de harmônicos, link com o fluxo de potência etc. Os tópicos da Ajuda do EasyPower tratam desse e de outros recursos de forma mais aprofundada. Para abrir a Ajuda, clique em Ajuda no canto superior direito da janela do EasyPower ou pressione F1.

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