Estudo e dimensionamento de elementos para filtragem de correntes harmônicas.

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RESUMO

O aumento do conteúdo harmônico em plantas industriais e consequentemente a degradação da qualidade da energia elétrica (QEE), está diretamente relacionado com a utilização de equipamentos eletrônicos como os conversores estáticos, os quais são caracterizados pela alta taxa de distorção harmônica (TDH) da forma de onda de corrente drenada da rede. Além da degradação da QEE devido à circulação de correntes harmônicas na rede, é importante mencionar que equipamentos que estejam conectados próximo ao ponto de acoplamento comum (PAC), podem sofrer danos e/ou a redução prematura de sua vida útil. Todos estes problemas somados resultam no aumento do consumo de energia elétrica, baixo fator de potência e consequente redução da eficiência energética do sistema elétrico (baixo rendimento). Um problema adicional é encontrado em sistemas com quatro fios (condutor de neutro), e neste caso, as correntes harmônicas que circulam através do condutor de neutro, se somam, podendo, portanto, resultar em elevados valores para tal corrente, o que é fortemente indesejado. Um fato interessante em relação às cargas não lineares em sistemas a quatro fios, é que, mesmo que tais cargas sejam equilibradas, existirá corrente de neutro. Pesquisas envolvendo novas tecnologias, assim como a evolução das que já estão bem consolidadas, são necessárias para atender às normas técnicas e regulamentações relativas a QEE, visando assim a redução de gastos e o processamento eficiente da energia elétrica. Entre os métodos de filtragem de correntes harmônicas, os filtros passivos paralelos (FPP) são os mais utilizados, sendo estes formados por estruturas que empregam em sua topologia elementos passivos como indutores e capacitores, e além de proporcionarem a filtragem de correntes harmônicas, podem também compensar a potência reativa na frequência fundamental. Para o projeto dos FPP, é necessário levar em consideração as harmônicas que se deseja filtrar, e geralmente os FPP são compostos por filtros sintonizados para as primeiras harmônicas de ordem inferior e um filtro passa-alta. Assim, para que a filtragem seja realizada adequadamente, os filtros devem oferecer um caminho de baixa impedância na frequência de sintonia para a qual foram projetados, de modo que as correntes circulem através dele ao invés de circularem pela rede. Neste sentido, a proposta deste trabalho é aplicar ferramentas computacionais para a simulação e dimensionamento de filtros passivos como forma de reduzir correntes harmônicas em um determinado contexto de baixa QEE devido à poluição harmônica, visando a melhoria da QEE em plantas industriais.

PALAVRAS-CHAVE: Filtro Passivo; Corrente Harmônica; Qualidade da Energia Elétrica; TDH.