Quais são as consequências de altos níveis de distorção harmônica?

O maior medo do engenheiro de produção ...

Assim como a pressão arterial elevada pode gerar estresse e problemas graves no corpo humano, altos níveis de distorção harmônica podem gerar estresse e problemas para o sistema de distribuição da concessionária e para o sistema de distribuição da planta.

O resultado pode ser o pior medo do engenheiro da fábrica - o desligamento de equipamentos importantes da planta que podem causar a parada de uma única máquina até uma linha ou processo inteiro.

O desligamento de equipamentos pode ser causado por inúmeros eventos. Como exemplo, os picos de tensão mais elevados que são criados por distorção harmônica colocam uma pressão extra sobre o motor e o isolamento, o que em última instância pode resultar em falha do isolamento e a parada do equipamento. Além disso, harmônicos aumentam o valor rms normal, resultando em aumento de temperaturas de operação para muitas peças dos equipamentos, reduzindo significativamente a vida útil.

A tabela a seguir resume algumas das consequências negativas que as harmônicas podem ter sobre equipamentos típicos encontrados no ambiente industrial.

Consequências negativas de Harmônicas no equipamento da planta

Embora estes efeitos terem sido categorizados por problemas criados pelas harmônicas de corrente e tensão, corrente e distorção harmônica de tensão normalmente existem juntos (distorção harmônica de corrente provoca distorção harmônica de tensão).

A distorção harmônica perturba o sistema industrial. O pior cenário é a perda de produtividade, rendimento e, possivelmente, de vendas.

As perdas de produção ocorrem por causa de paralisações devido as eventuais falhas de motores, acionamentos, fontes de alimentação, ou apenas a abertura acidental de disjuntores. Os engenheiros de produção se orgulham em manter baixos níveis de paradas da planta. 

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Por exemplo, cada 10°C de aumento nas temperaturas de operação de motores ou capacitores, poderá ocorrer a redução da vida útil do equipamento em 50%.

Referência: correção do fator de potência: um guia para o engenheiro da fábrica - Eaton
EPP - Electric Engenering Portal

Como Medir o Isolamento de Motores?

Resistência de Isolamento do Enrolamento

Se o motor não é colocado em operação imediatamente após sua chegada, é importante protegê-lo contra fatores externos, como umidade, temperatura alta e impurezas, a fim de evitar danos ao isolamento. Antes de o motor ser colocado em funcionamento, após um longo período de armazenamento, você tem que medir a resistência de isolamento do enrolamento.

Se o motor é mantido em um local com alta umidade, uma inspeção periódica é necessária.

É praticamente impossível determinar regras para o valor de isolamento mínimo efetivo da resistência de isolamento de um motor, porque a resistência varia de acordo com o método de construção, a condição do material de isolamento usado, tensão nominal, o tamanho e tipo. Na verdade, o que conta, são muitos anos de experiência para determinar se um motor está pronto para funcionar ou não.

Uma regra geral é de 10 Megohm ou mais.

 Valor da resistência de isolamento      Nível de isolamento

 2 Megohm ou menos Ruim

 2-5 Megohm                                        Crítico

 5-10 Megohm                                      Anormal

 10-50 Megohm                                    Bom

 50-100 Megohm                                  Muito bom

 100 Megohm ou mais  Excelente

A medição da resistência de isolamento é realizado por meio de um Megôhmetro. O teste funciona da seguinte forma: uma tensão CC de 500 ou 1000 V é aplicada entre os enrolamentos e a carcaça do motor.

Durante a medição e logo a seguir, alguns dos terminais operam com tensões perigosas e não devem ser tocados .

Agora, três pontos merecem destaque neste contexto: a Resistência de isolamento, Medição e Verificação.

1. Resistência de isolamento

A resistência de isolamento mínima de novos enrolamentos, limpos ou reparados com relação ao terra é de 10 Megohm ou mais.

A resistência mínima de isolamento, R , é calculado multiplicando a tensão nominal Un , com a constante fator 0,5 Megohm / kV . Por exemplo: Se a tensão nominal é de 690 V = 0,69 kV, a resistência mínima de isolamento é: 0,69 x 0,5 kV Megohm / kV = 0,35 Megohm

2. Medição

Resistência de isolamento mínima do enrolamento para a terra é medida com 500 Vcc. A temperatura do enrolamento deve ser de 25 ° C ± 15 ° C.

A resistência máxima de isolamento devem ser medidos com 500 Vcc com os enrolamentos a uma temperatura de funcionamento de 80 - 120 ° C , dependendo do tipo de motor e eficiência.

3. Verificação

Se a resistência de isolamento de um novo motor, limpo ou reparado, que foi armazenada por algum tempo é inferior a 10 Mohm , a razão pode ser que os enrolamentos são úmidos e precisam ser secos.

Se o motor está em funcionamento por um longo período de tempo, a resistência mínima de isolamento pode cair para um nível crítico. Enquanto o valor medido não caia abaixo do valor calculado de resistência mínima de isolamento, o motor pode continuar a executar. No entanto, se ela cair abaixo deste limite, o motor tem de ser retirado de serviço imediatamente, a fim de evitar que as pessoas se machuquem devido à tensão elevada da fuga.

Ref. EPP (Electrical Engineering Portal)