Evite choques elétricos usando a alimentação de energia elétrica de Tensão Extra Baixa Protetiva (PELV) e cumprindo as normas de PELV locais e nacionais.
130BF228.10 L1 L2 L3 PE PE u v w 2 1 3 5 16 17 18 14 12 8 7 10 9 4 11 13 4 4 6 15 90
1 PLC 10 Cabo de rede elétrica (não blindado)
2 Cabo de equalização com diâmetro mínimo de 16 mm2 (6 AWG).
11 Contator de saída
3 Cabos de controle 12 Isolamento do cabo descascado
4 Espaçamento mínimo de 200 mm (7,9 pol.) entre cabos de controle, cabos de motor e cabos de rede elétrica.
13 Barramento do ponto de aterramento comum Siga as exigências locais e nacionais para o aterramento do gabinete.
5 Alimentação de rede elétrica 14 Resistor de frenagem
6 Superfície exposta (não pintada) 15 Caixa metálica
7 Arruelas tipo estrela 16 Conexão para o motor
8 Cabo do freio (blindado) 17 Motor
9 Cabo de motor (blindado) 18 Bucha de cabo de EMC
Ilustração 10.27 Exemplo de instalação de EMC correta
10
10.16 Visão geral das harmônicas
Cargas não lineares como as encontradas com conversores não puxam corrente de maneira uniforme da rede de energia. Essa corrente não senoidal possui componentes que são múltiplos da frequência básica da corrente. Esses componentes são chamados de harmônicas. É importante controlar a distorção de harmônica total na alimentação de rede elétrica. Apesar das correntes harmônicas não afetarem diretamente o consumo de energia elétrica, geram calor na fiação a em transformadores que podem afetar outros dispositivos na mesma rede elétrica.
10.16.1 Análise de harmônicas
Como as harmônicas aumentam as perdas por calor, é importante projetar os sistemas com as harmônicas em mente para evitar sobrecarga do transformador, indutores e fiação. Quando necessário, realize uma análise das harmônicas do sistema para determinar efeitos no equipamento.
Uma corrente não senoidal é transformada com uma análise da série Fourier em correntes de ondas senoidais com diversas frequências, ou seja, diversas correntes
harmônicas IN com 50 Hz ou 60 Hz como a frequência
básica.
Abreviações Descrição
f1 Frequência básica (50 Hz ou 60 Hz)
I1 Corrente na frequência básica
U1 Tensão na frequência básica
In Corrente na enésima frequência harmônica
Un Tensão na enésima frequência harmônica
n Ordem de harmônicas
Tabela 10.41 Abreviações relacionadas a harmônicas Corrente
básica (I1)
Correntes harmônicas (In)
Corrente I1 I5 I7 I11
Frequência 50 Hz 250 Hz 350 Hz 550 Hz
Tabela 10.42 Correntes básicas e correntes harmônicas
Corrente Correntes harmônicas
IRMS I1 I5 I7 I11-49
Corrente de entrada 1,0 0,9 0,5 0,2 <0,1
Tabela 10.43 Correntes Harmônicas Comparadas com a Entrada RMS Corrente
A distorção de tensão de alimentação de rede elétrica depende da amplitude das correntes harmônicas, multiplicada pela impedância de rede elétrica, para a frequência em questão. A distorção de tensão total (THDi)
é calculada com base nas harmônicas de tensão individuais usando a seguinte fórmula:
THDi = U25 + U27 + ... + U2nU
10.16.2 O efeito de harmônicas em um
sistema de distribuição de energia
No Ilustração 10.28 um transformador está conectado no lado primário a um ponto de acoplamento comum PCC1, na alimentação de tensão média. O transformador tem
uma impedância Zxfr e alimenta diversas cargas. O ponto
de acoplamento comum em que todas as cargas são conectadas é o PCC2. Cada carga é conectada através de
cabos com impedância Z1, Z2, Z3.
PCC Ponto de acoplamento comum
MV Média Tensão
LV Baixa tensão
Zxfr Impedância do transformador
Z# Resistência e indutância de modelação na fiação
Ilustração 10.28 Sistema de Distribuição Pequeno
Correntes harmônicas produzidas por cargas não lineares causam distorção da tensão devido à queda de Tensão nas impedâncias do sistema de distribuição. Impedâncias mais altas resultam em níveis mais altos de distorção de tensão. A distorção de corrente está relacionada ao desempenho do dispositivo e à carga individual. A distorção de tensão está relacionada ao desempenho do sistema. Não é possível determinar a distorção de tensão no PCC conhecendo somente o desempenho harmônico da carga. Para prever a distorção no PCC, a configuração do sistema
de distribuição e as impedâncias relevantes devem ser conhecidas.
Um termo comumente usado para descrever a impedância
de uma grade é a relação de curto-circuito Rsce, em que
Rsce é definida como a relação entre a potência aparente
de curto-circuito da alimentação no PCC (Ssc) e a potência
aparente nominal da carga. (Sequ).Rsce= SSsc
equ
onde Ssc= U
2
Zalimentação e Sequ= U × Iequ
Efeitos negativos das harmônicas
•
As correntes harmônicas contribuem para asperdas do sistema (no cabeamento e no transformador).
•
A distorção de tensão harmônica causa distúrbiosem outras cargas e aumenta as perdas em outras cargas.
10.16.3 Normas IEC para harmônicas
Na maior parte da Europa, a base para a avaliação objetiva da qualidade da energia da rede elétrica é a Lei de Compatibilidade Electromagnética de Dispositivos (EMVG). O cumprimento desta regulamentação garante que todos os dispositivos e redes conectados a sistemas de distri- buição elétrica atinjam o propósito pretendido sem gerar problemas.
Norma Definição
EN 61000-2-2, EN 61000-2-4, EN 50160
Define os limites da tensão de rede exigidos para redes elétricas públicas e industriais.
EN 61000-3-2, 61000-3-12
Regula a interferência de rede elétrica gerada por dispositivos conectados em produtos de corrente mais baixa. EN 50178 Monitora equipamentos eletrônicos para
uso em instalações elétricas.
Tabela 10.44 Normas de design EN para qualidade da rede elétrica
Existem 2 normas europeias que abordam as harmônicas na faixa de frequência de 0 a 9 kHz:
EN 61000-2-2 (Níveis de compatibilidade para distúrbios condutores de baixa frequência e sinalização em sistemas públicos de alimentação de baixa tensão
A norma EN 61000-2-2 estabelece os requisitos para níveis de compatibilidade para PCC (ponto de acoplamento comum) de sistemas de CA de baixa tensão em uma rede pública de abastecimento. Os limites são especificados apenas para a tensão harmônica e a distorção harmônica total da tensão. A norma EN 61000-2-2 não define limites para as correntes harmônicas. Em situações em que a
distorção harmônica total THD (V) é igual a 8%, os limites PCC são idênticos aos limites especificados na EN 61000-2-4 Classe 2.
EN 61000-2-4 (Níveis de compatibilidade para distúrbios conduzidos de baixa frequência e sinalização em plantas industriais)
A norma EN 61000–2–4 declara os requisitos para os níveis de compatibilidade em redes privadas e industriais. A norma define ainda as seguintes 3 classes de ambientes eletromagnéticos:
•
A classe 1 refere-se a níveis de compatibilidadeque são menores que a rede pública de abaste- cimento, que afeta equipamentos sensíveis a distúrbios (equipamentos de laboratório, alguns equipamentos de automação e certos dispositivos de proteção).
•
A classe 2 refere-se a níveis de compatibilidadeque são iguais à rede pública de abastecimento. A classe se aplica a PCCs na rede pública de abastecimento e a IPCs (pontos internos de acoplamento) em redes industriais ou outras redes privadas de abastecimento. Todo equipamento projetado para operação em uma rede pública de abastecimento é permitido nesta classe.
•
A classe 3 refere-se a níveis de compatibilidadesuperiores à rede pública de abastecimento. Esta classe se aplica somente a IPCs em ambiente industrial. Use esta classe onde os seguintes equipamentos são encontrados:
- Conversores grandes
- Máquinas de solda.
- Motores grandes com partida frequente.
- Rápida variação de cargas.
Normalmente, uma classe não pode ser definida de antemão sem considerar o equipamento pretendido e os processos a serem usados no ambiente. Os conversores
VLT® de alta potência observam os limites da Classe 3 em
condições típicas do sistema de abastecimento (RSC>10 ou
Vk Line<10%). Ordem de harmônicas (h) Classe 1 (Vh %) Classe 2 (Vh %) Classe 3 (Vh %) 5 3 6 8 7 3 5 7 11 3 3,5 5 13 3 3 4,5 17 2 2 4 17˂h≤49 2,27 x (17/h) – 0,27 2,27 x (17/h) – 0,27 4,5 x (17/h) – 0,5
Tabela 10.45 Níveis de compatibilidade das harmônicas
10
Classe 1 Classe 2 Classe 3
THDv 5% 8% 10%
Tabela 10.46 Níveis de compatibilidade para distorção de tensão harmônica total THDv
10.16.4 Conformidade de harmônicas
Os conversores Danfoss estão em conformidade com as seguintes normas:
•
IEC61000-2-4•
IEC61000-3-4•
G5/410.16.5 Atenuação de harmônicas
Em casos em que a supressão adicional de harmônicas é exigida, a Danfoss oferece os seguintes equipamentos de atenuação.
•
VLT® 12-pulse Drives•
VLT® Low Harmonic Drives•
VLT® Advanced Harmonic Filters•
VLT® Advanced Active FiltersEscolher a solução certa depende de vários fatores:
•
A grade (distorção de fundo, desequilíbrio derede, ressonância e tipo de alimentação (transformador/gerador)
•
Aplicação (perfil de carga, número de cargas etamanho da carga).
•
Requisitos/normas locais/nacionais (como IEEE519, IEC e G5/4).
•
Custo total de propriedade (custo inicial,eficiência e manutenção).
10.16.6 Cálculo de harmônicas
Utilize o software de cálculo Danfoss MCT 31 gratuito para determinar o grau de poluição de tensão na grade e a
precaução necessária. O VLT® Harmonic Calculation MCT 31
está disponível em www.danfoss.com.