A partir do momento
em que a utilização de redes de computadores em instalações
residenciais, comerciais e industriais se tornou comum
e começou a crescer a utilização de equipamentos eletroeletrônicos
em todos os ambientes, a perturbação das freqüências
harmônicas nas instalações elétricas ficaram cada
vez mais freqüentes.
Equipamentos como
fontes de computadores, reatores eletrônicos, variadores
de velocidade e fontes de alimentação em geral introduzem
deformações na freqüência da rede elétrica. A decomposição
desses sinais deformados em somas de sinais perfeitos
de diferentes freqüências resulta no aparecimento
das componentes harmônicas de um sinal.
Dessa forma, para
instalações com sinais na freqüência de 60 Hz, podem
existir outros sinais em freqüências múltiplas, como
180, 300, 420 Hz, etc. Se os componentes eletrônicos
dos dispositivos alimentados por essa rede elétrica
não forem projetados e especificados considerando
a presença desses sinais, eles poderão sofrer danos
ou ter seu funcionamento e o desempenho afetados.
Os principais efeitos
perceptíveis provocados pela presença de tensões e
correntes harmônicas no sistema elétrico de uma instalação
são os seguintes:
Aquecimento excessivo
de condutores, motores, geradores e transformadores;
Desarmes aleatórios
de disjuntores e outros dispositivos de proteção;
Queimas inexplicáveis
de fusíveis;
Ruídos excessivos
em painéis elétricos, transformadores e motores;
Outro efeito é o surgimento
de EMI (Interferência Eletromagnética) nas redes de
computadores e sistemas de telefonia, bem como o aparecimento
de tensões inaceitáveis entre neutro e terra nos circuitos
destinados a alimentação dos equipamentos eletrônicos
(computadores, impressoras, roteadores, switches,
PABX, etc), além da diminuição do fator de potência
da instalação e aumento nas quedas de tensão nos condutores
elétricos.
Quais providências
tomar?
Considerando os diversos
problemas causados pelas correntes e tensões harmônicas
em uma instalação elétrica destinada a uma rede de
computadores, torna-se uma condição fundamental saber
lidar com seus efeitos e tentar, tecnicamente, reduzi-los
ou isolá-los. O principal é impedir que as harmônicas
circulem pelos componentes da instalação ou, caso
isso não seja possível, sua existência deve ser considerada
no projeto, seleção e dimensionamento dos equipamentos
e dispositivos que serão submetidos aos seus efeitos.
Em princípio, temos
três formas de abordar o problema: utilizando filtros
de harmônicas, utilizando transformadores de separação,
dimensionando os componentes para suportar os efeitos.
No primeiro caso,
podemos instalar junto às fontes poluidoras (ou internamente
a elas), os chamados "filtros de harmônicas",
que podem ser de dois tipos: filtros passivos ou filtros
ativos. Quando utilizamos esses filtros, o objetivo
é acondicionar as correntes harmônicas entre a fonte
poluidora e o filtro, impedindo que o restante da
instalação sofra os efeitos indesejados da circulação
das harmônicas.
No segundo caso, podemos
utilizar transformadores de separação, cuja função
é manter determinadas ordens de harmônicas no secundário
do transformador, não permitindo que elas se propaguem
para o restante do sistema elétrico da instalação.
Essa solução pode ser empregada, por exemplo, para
conectar quadros de distribuição que alimentam exclusivamente
os circuitos de iluminação com lâmpadas fluorescentes,
cujos reatores são fontes de freqüências harmônicas.
Dessa forma, as harmônicas geradas pelos reatores
estarão presentes apenas entre o transformador e as
lâmpadas, não afetando o funcionamento de outros equipamentos
eletrônicos presentes na instalação.
No terceiro caso,
quando a instalação elétrica não apresenta nenhuma
filtragem ou confinamento das harmônicas, só nos resta
dimensionar os componentes para que suportem os efeitos
produzidos pelas correntes harmônicas. Os condutores
elétricos e os transformadores devem ser especialmente
escolhidos e dimensionados considerando o aquecimento
produzido pelas harmônicas. Esse fato resulta normalmente
em condutores de fase e neutro com maiores seções
(o condutor neutro pode ter sua seção até dobrada
em relação à seção do condutor fase, com o objetivo
de compensar o aquecimento adicional provocado pelas
harmônicas), assim como a instalação de transformadores
de alimentação de maior potência ou com componentes
internos mais reforçados.