Não há uma definição padrão para a qualidade na energia elétrica. A disponibilidade, a instalação elétrica, a suscetibilidade dos equipamentos, o aterramento e as interferências são determinantes da qualidade. Com poucas exceções, a maioria dos problemas na qualidade da energia elétrica é criada pelos usuários e resultam de seu uso.

O conceito de qualidade na energia elétrica significa a busca por desenvolvimento de meios para erradicar ou minimizar problemas em dispositivos alimentados por fontes de energia.

A grande maioria dos dispositivos eletrônicos atuais trabalha com velocidades altíssimas e é construída no sistema de larga escala de integração, ambas com incrementos substanciais em cada geração de desenvolvimento. Os circuitos eletrônicos podem integrar muitos circuitos em um único chip, possibilitando maiores densidade e complexidade de hardware e software. Tudo isto é acompanhado, infelizmente, por uma baixa tolerância a danos causados por interferência elétrica.

A energia elétrica comercial pode, ocasionalmente, ser fornecida com instabilidades, oscilações, surtos e transientes além dos limites operacionais dos sistemas. Isso pode ocorrer devido a alterações na demanda da transmissão, em parte devido ao projeto estrutural e em parte pela conversão de CA para CC nos dispositivos eletrônicos.

Além dos problemas ocasionais no fornecimento de energia elétrica comercial, a ocorrência dos impulsos elétricos de alta intensidade e curta duração provenientes das descargas atmosféricas, os raios, é extremamente prejudicial a todo tipo de equipamento alimentado por redes. Transientes de alta energia também são originados em outras fontes, tais como carga capacitiva ou indutiva, controle de elevador e impressora laser.

Outro fator importante na qualidade da energia é o aterramento. A maioria dos dispositivos eletrônicos utiliza a conexão de terra como referência para todas as outras tensões operacionais e também para a segurança.

Além dos danos por falta de aterramento, devemos considerar que os transientes de energia podem ocorrer de forma bidirecional ao longo da linha de terra. Nem todos os transientes de energia fluem para terra, alguns podem fluir do terra para o equipamento.

As soluções para os distúrbios na energia elétrica podem ser compreendidas e aplicadas em três níveis distintos: aterramento apropriado, proteções e sistema alternativo de fornecimento.

O primeiro nível é a aplicação de um bom sistema de terra na instalação. Essa é a primeira linha de defesa contra os distúrbios, assegurando a passagem de qualquer curto-circuito para o terra e também o correto funcionamento dos dispositivos de proteção. A fiação deve ser aterrada em um ponto único.

O segundo nível é constituído pelos dispositivos específicos de proteção. Desenvolvidos para eliminar ou minimizar distúrbios isolados ou em conjunto, podem ser aplicados em equipamentos individuais ou sistemas de equipamentos.

O terceiro nível compreende um sistema alternativo de energia (sistema backup) para casos de interrupção na rede elétrica convencional ou quando o nível da tensão de rede está abaixo do tolerável.

O principal objetivo deste livro é apresentar os principais conceitos e soluções desenvolvidas na área da qualidade da energia elétrica, procurando proporcionar de forma clara e direta uma introdução aos estudos deste assunto tão atual.

Capítulo 1 – Sistema de energia elétrica

Energia elétrica comercial

Chaveamento do sistema de potência

Acoplamentos do sistema elétrico

Sistema de aterramento

Enlaces de terra

Tensão de passo

Fluxo de corrente no aterramento

Correção do fator de potência

Capacitor para correção do fator de potência

Efeito Corona

Transformador para rede elétrica

Efeito da falta de aterramento no secundário de transformadores

Cargas pulsantes

Impedância de linha

Tensões de alimentação no Brasil

Tensão de fornecimento

Compatibilidade eletromagnética

Transmissão de corrente contínua em alta tensão

Operação de banco de capacitores

Capítulo 2 – Distúrbios na energia elétrica

Introdução

Distúrbios de alta freqüência

Raios (descargas atmosféricas)

Descarga eletrostática (ESD)

Harmônicos

Ruído de modo comum

Sags e surges (swells)

Categorias dos distúrbios eletromagnéticos

Subtensão e sobretensão

Distorção na forma de onda

Interferência eletromagnética (EMI)

Blindagem eletromagnética

Reatores para lâmpadas fluorescentes

Capítulo 3 –Efeitos dos distúrbios de energia

Computadores

Telecomunicações

Controle de processos

Atuadores de velocidade variável

Sistemas de imagem

Eletrônica biomédica

Fontes alternativas de energia

Interruptor por falta de terra

Transformadores

Gerador de emergência

Capítulo 4 – Soluções para os distúrbios de energia

Introdução

Supressor de surto transiente de tensão (TVSS)

Filtro de linha

Filtro de ruídos

Filtro de harmônicos

Transformador de isolação

Regulador de tensão

Considerações sobre aplicação do regulador de tensão

Soluções para problemas de harmônicos

Aplicação do reator de linha em atuador de freqüência variável

Aplicação de reator de linha em controle por SCRs

Problemas de EMI em atuador de freqüência variável

UPS (Uninterruptible Power Supplies)

Condicionador de energia

Proteção coordenada de sistema elétrico e dados

Pára-raios

Instalação de dispositivos protetores

Capítulo 5 – Diagnóstico dos distúrbios de energia

Ferramentas

Fontes de distúrbios

Fiação e conexões

Distúrbios e relação sintoma/causa

Procedimentos para inspeção na instalação elétrica

Soluções para o sistema elétrico

Capítulo 6 – Tópicos de eletrônica de potência

Introdução

Conversor de linha alimentado por corrente

Conversor de linha alimentado por tensão

Conversor de células em série

Conversor com tiristor no lado do motor

Conversor com GTO no lado do motor

Fonte chaveada, retificador e inversor

Semicondutores de potência para atuadores

Tabela de características de alguns semicondutores de potência

Classificação dos dispositivos de chaveamento

Perdas e resfriamento

Capítulo 7 – Controle de motor industrial

Controle de fase

Controle PWM de motores trifásicos

Capítulo 8 – Baterias

Bateria estacionária

Procedimentos para inspeção em baterias estacionárias

Bateria recarregável

Capítulo 9 – Conceitos e procedimentos

Proteção contra descargas atmosféricas em telecomunicações

Novas tecnologias

Optoeletrônica

Tópicos sobre sistemas de realimentação e controle

Ensaios de compatibilidade eletromagnética

Tópicos sobre filtros de freqüência

Choque elétrico no ser humano

Capítulo 10 – Ruído em sinais analógicos

Introdução

Tipos de sinal e sistemas de medição

Fonte aterrada (referenciada ao terra)

Fonte não aterrada (flutuante)

Sistema de medição não referenciado ao terra (diferencial)

Sistema de medição referenciado ao terra

Medição de fonte de sinal aterrada

Medição de fonte de sinal não aterrada (flutuante)

Ruído de acoplamento em conexões

Sistemas balanceados

Cabeamento para sistemas de medição

Solução de problemas causados por ruído

Técnicas de processamento de sinal para redução de ruído

Apêndice A – Fibra óptica

Apêndice B – Fórmulas e terminologia de capacitores

Apêndice C – Terminologia de relés eletromecânicos

Glossário

Bibliografia e referências

Ricardo Aldabó - Ricardo Aldabó Lopez é formado em Engenharia Eletrônica, trabalhando em manutenção e desenvolvimento de projetos na área de Geração Hidrelétrica da Companhia Estadual de Energia Elétrica, Rio Grande do Sul, desde 1980. Autor dos livros “Sistemas de Redes para Controle e Automação” (Editora Book Express – Rio de Janeiro – 2000); e pela Artliber – São Paulo: “Qualidade na Energia Elétrica” (2001), “Gerenciamento de Projetos” (2001) e “Energia Solar (2002); artigos na área de projetos e eletrônica com aplicação dirigida a cursos técnicos de nível médio e superior.
>> Site: http://