Análise e controle de distorções harmônicas utilizando modelagem com filtros passivos
Data
2024-03-11
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Resumo
With the evolution of power electronics for the control and optimization of
industrial flows and processes, challenges related to the quality of electrical
energy have become more prominent, especially harmonic distortion.
Therefore, understanding the main causes, impacts, and fundamental mitigation
strategies becomes crucial to ensure that an electrical system operates with
maximum quality and efficiency. In industrial environments, where frequency
inverters are used for motor control and nonlinear rectifiers are employed to
convert alternating current into direct current to power a variety of electronic
devices, the presence of distorted content in current and voltage signals has
become increasingly common. These distortions can result in problems such as
overheating of transformers and cables, failures in sensitive electronic
equipment, among other disturbances. Thus, this work proposes a theoretical
and simulated study on harmonic distortions present in a load with a three-
phase rectifier, with a focus on the application of a passive shunt filter to
attenuate the harmonic content of the system. The use of passive filters offers a
significant cost-benefit ratio, as the investment required for their implementation
is relatively low compared to other approaches. Additionally, these filters have
the ability to select and eliminate specific harmonics, which were previously
calculated in the design phase. With the completion of this study, the aim is to
achieve a system with controlled harmonic indices, thus validating the
effectiveness of the methodology under analysis.
Descrição
Com a evolução da eletrônica de potência para o controle e a otimização de
fluxos e processos industriais, desafios relacionados à qualidade da energia
elétrica têm se tornado mais proeminentes, em especial a distorção harmônica.
Portanto, compreender as principais causas, os impactos e as estratégias
fundamentais de mitigação torna-se crucial para assegurar que um sistema
elétrico opere com a máxima qualidade e eficiência. Em ambientes fabris, no
qual são empregados inversores de frequência para controle de motores,
retificadores não lineares que convertem uma corrente alternada em contínua
com a finalidade de alimentar uma variedade de dispositivos eletrônicos, a
presença de conteúdo distorcido em sinais de corrente e tensão tornou-se cada
vez mais comum. Essas distorções podem resultar em problemas como
superaquecimento de transformadores e cabos, falhas em equipamentos
eletrônicos sensíveis, entre outros distúrbios. Assim, este trabalho propõe um
estudo teórico e simulado sobre as distorções harmônicas presentes em uma
carga com um retificador trifásico, o foco do estudo será a aplicação de um
filtro passivo em derivação para atenuação do conteúdo harmônico do sistema.
O emprego de filtros passivos oferece uma relação custo-benefício significativa,
uma vez que o investimento necessário para sua implementação é
relativamente baixo em comparação com outras abordagens. Além disso,
esses filtros têm a capacidade selecionar e eliminar harmônicos específicos,
que foram previamente calculados em projeto. Com o término deste estudo,
almeja-se alcançar um sistema com índices harmônicos controlados, validando
assim a eficácia da metodologia em análise.
Palavras-chave
Carga não linear, Distorções harmônicas, Filtros passivos, Qualidade da energia
Referência
SANTOS, Fernanda Maria Vanderlei. Análise e controle de distorções harmônicas utilizando modelagem com filtros passivos. 2024. 61 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Elétrica) - Unidade Acadêmica do Cabo de Santo Agostinho, Universidade Federal Rural de Pernambuco, 2024.
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