Partidas de Motores e Qualidade da Energia

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da
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Divisão Tecnologia em 
AutomaçãoPartidas de Motores
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Motores
� Hoje 60% da eletricidade 
consumida em todo o território 
nacional são através de motores
� Se analisarmos, estamos 
rodeados de motores por todos 
os lados.
� Com esta grandeza em nossa 
volta precisamos analisar e 
entender mais afundo sobre os 
motores seus efeitos e 
características
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Motores
� Muitos problemas encontrados na 
industria são devidos a grande 
quantidade de partidas de 
motores e seus 
dimensionamentos errôneos em 
relação a sua carga.
� Tendo-se assim um agravamento 
com sérias conseqüências nos 
alimentadores da industria e 
manutenção dos motores
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Motores – Tipos de Motores
� Podemos verificar 2 tipos de 
motores :
� Sincrono:
� Assincrono:
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Motores - Sincronos
� Os motores sincronos são idênticos aos geradores, a diferença é que o 
motor produz um trabalho na ponta do eixo sendo alimentado em seus 
terminais, já os geradores GERAM eletricidade nos terminais através de 
um trabalho na ponta do eixo
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� Princípio de funcionamento do motor sincrono.
� O rotor é um ímã permanente que gira entre dois eletroímãs 
estacionários. Como os eletroímãs são alimentados por corrente 
alternada, seus pólos invertem suas polaridades conforme o sentido da 
corrente inverte. O rotor gira enquanto seu pólo norte é 'puxado' 
primeiramente para o eletroímã esquerdo e 'empurrado' pelo eletroímã
direito. Cada vez que o pólo norte do rotor está a ponto de alcançar o pólo 
sul de um eletroímã estacionário, a corrente inverte e esse pólo sul 
transforma-se um pólo norte. O rotor gira continuamente, terminando uma 
volta para cada ciclo da corrente alternada
Motores - Sincronos
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Motores Assincronos
� 90% dos motores das industria 
brasileira são motores assincronos. 
� Devido a seus custos e suas 
aplicações são utilizados em larga 
escala.
� Hoje com o aperfeiçoamento dos 
inversores e a melhoria da classe 
de exatidão dos mesmos os 
motores assincronos atendem 
todas as aplicações de motores.
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AC1AC1
AC4AC4
AC3AC3
AC2AC2
DC1DC1
DC3DC3
DC6DC6
AC8bAC8b
Portanto fornece categorias de 
utilização para tornar mais simples a 
escolha de dispositivos
Categoria de utilização
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Quais são as categorias mais importantes para o nosso 
estudo ? 
Todas as partidas diretas pertencem a uma ou mais das seguintes 
categorias de utilização: AC-3, AC-4, AC-7b, AC-8a e AC-8b
Todas as partidas estrela-triângulo e auto-transformadoras 
pertencem a categoria de utilização AC-3
Categoria de utilização
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� Cada categoria de utilização é caracterizada por valores de corrente, 
tensão, fator de potência e constantes de tempo …
� Conseqüentemente para contatores e ou partidas definidas por sua 
categoria de utilização, dispensam a necessidade de especificar 
separadamente as capacidades de abertura e suportabilidade dos 
equipamentos, uma vez que estes valores dependem diretamente da 
categoria de utilização.
� Antes de colocar determinado dispositivo em uma categoria de 
utilização o fabricante precisa testar o dispositivo de acordo com os dados 
da norma.
Categoria de utilização
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Pode ser com disjuntores ou com 
chaves seccionadoras com base 
fusível
O disjuntor é normalmente 
somente magnético
Disjuntores - Vantagens:
� Redução de manutenção
� Melhor continuidade de serviço
� Para valores inferiores de curto-circuito o 
disjuntor interrompe mais rápido que o fusível
Chave Seccionadora fusível – Vantagens:
� Redução de custo
� Chaveamento visível
� Proteção muito eficiente também para altos valores de 
curto-circuito
Proteção contra Curto-Circuito
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� Tipo 1:
Em condições de curto-circuito, o contator ou a partida não podem 
danificar as pessoas ou as instalações e, não estarão aptos a operar 
sem manutenção ou reposição de peças.
A IEC 60947-4 define dois tipos de coordenação de acordo com o nível 
esperado de continuidade de serviço. Os danos aceitáveis são divididos em 2 
tipos:
Coordenação de Partida
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� Tipo 2:
Em condições de curto-circuito, o contator ou a partida não podem 
danificar as pessoas ou as instalações e estarão aptos para operar 
imediatamente após. O risco de selo dos contatos é aceitável.
Coordenação de Partida
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� Tipo 1
� Vantagem econômica inicial
� Manutenção cara
� Paradas da planta devido a falhas
� Tipo 2
� Investimento inicial
� Continuidade de serviço
� Fácil Manutenção
* +,
- .
/�02143 5
Coordenação de Partida
AB
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Os dispositivos de proteção contra curto-circuito 
são:
� M.C.C.B. (Molded Case Circuit Breaker)
� M.C.B. ( Miniature Circuit Breaker)
� Switch-fuse
� M.M.S (Manual Motor Starter)
Coordination Tables
D�E F G H�F�I J E K L J F�M KfiN O O P M K Q R S O�M KUT J P I V M JUK F I S OUM V F T O Q W X K V FYQ OfiF V I K G
Z�Z�Z�[
J E E
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Z
X O L I J ^ K
Coordenação de Partida
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Partidas de Motores
� As partidas mais comuns em 
aplicações industriais são:
� Partida Direta
� Partida Estrela/Triângulo
� Partida Compensadora
� Novas tendências de partidas 
impulsionam o setor industrial 
com melhorias, diminuição de 
paradas e redução de consumo 
de energia.
� Softstart
� Inversores
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Queima de motores em partida
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Limites para as partidas de motores
� Conforme a portaria da ANEEL 
(Agência Nacional de Energia 
Elétrica) cada partida tem 
potências máximas para o uso:
� Partida Direta: até 15 CV
� Estrela Triângulo: 15 CV a 30 CV
� Compensadora: < 30CV
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Contator
Relé 
Térmico de 
Sobrecor-
rente
� Alta corrente de partida
� Alto torque de partida 
(desgaste mecânico) 
� Menor tempo de partida possível
� Solução barata
Partidas de Motores – Partida Direta
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M
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Partidas de Motores – Partida Direta
AB
B 
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da
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Partidas de Motores – Partida Direta
n
M
n
M
n
M
Alto torque de partida
Alta corrente 
de partida
n
I
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AB
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� Comando básico para partida 
direta.
� Picos de corrente de 6 a 10x In
� Maior desgaste do motor
� Desgaste dos mancais
� Rotor
� Estator
Partidas de Motores – Partida Direta
AB
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Contatores
Relé 
Térmico de 
Sobrecor-
rente
� Baixa Corrente de Partida 
(somente em partidas bem 
sucedidas)
� Picos de transmissão em partida 
de carga
� Baixo torque de partida 
(freqüência muito baixa)
� Longo tempo de partida
� Parada sempre direta
Partidas de Motores – Partida Estrela/Triângulo
AB
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Alta corrente de 
pico na partida
n
M
n
M
n
M
Torque de partida muito baixo & 
picos de transmissão
n
I
Métodos de partida
Partidas de Motores – Partida Estrela/Triângulo
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Partidas de Motores – Partida Estrela/Triângulo
� Comando básico para partida 
estrela/triângulo
� Picos de corrente de 3 a 4x In
� Maior desgaste do motor
� Rotor
� Estator
AB
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� Corrente de partida ajustável
� Torque de partida correto
� Possibilidade de parada suave 
� Tempo médio-longo de partida 
� Desgaste mecânico mínimo
Relé 
Térmico de 
Sobrecor-
rente
Contator
Softstarter
Exe
mp
lo
Partidas de Motores – Softstart
AB
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Tiristores
Conexão Anti-paralela
Redução de tensão
Função Principal
Métodos de partida
Partidas de Motores – Softstart
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n
M
n
M
n
M
n
I
n
I
n
Carga alta Carga média
Corrente ótima & torque
Carga baixa I
Métodos de partida
Partidas de Motores – Softstart
AB
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Comparação entre as Partidas
Corrente
Velocidade
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��
��
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����������������	��
Torque
Velocidade
����������	
��
��
�����
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AB
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M
Conversor
� Torque nominal de velocidade zero 
� Corrente de partida ~1,5 *In 
� Possível para ajustar o tempo de partida 
� Possível parada suave
� Caro quando não for necessária a regulação 
de velocidade
� Não é compacto como um softstarter 
Partidas de Motores – Inversor de Frequência
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BombasBombas Partida Normal
VentiladoresVentiladores Partida pesada
CompressoresCompressores Partida Normal
Exemplos de aplicação
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EsteirasEsteiras Normal ou Partida Pesada
Trituradores, Trituradores, 
Misturadores, Misturadores, 
MoinhosMoinhos
Partida pesada
Elevadores, Elevadores, 
Escadas Escadas 
RolantesRolantes
Partida Normal ou Pesada
Exemplos de aplicação
AB
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Dúvidas
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Palestrante
Paulo Boccardo
Engenharia de Aplicação
Tel: (11) 3688 8628
Cel: (11) 8354 6338
e-mail: paulo.boccardo@br.abb.com
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Divisão Tecnologia em 
AutomaçãoSistemas de Qualidade de 
Energia
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2 
Introdução
� A cada dia aumenta-se a 
preocupação com a produtividade 
dos sistemas elétricos.
� Economia de energia
� Qualidade de energia
� CONSUMIR com 
PRODUTIVIDADE e 
QUALIDADE
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Orgão regulador
� Para a otimização do uso da 
energia elétrica o extinto 
“DNAEE”, hoje denominado 
ANEEL, estabeleceu algumas 
alterações.
� Através da resolução número 
479 de 20 de março de 1992, o 
novo fator de potência passou de 
0,85 a 0,92 
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Limites do Fator de Potência
� Conforme a determinação, o 
órgão regulador ANEEL (Agência 
Nacional Energia Elétrica), 
existem limites mínimos e 
máximos a serem aplicados para 
o Fator de Potência conforme a 
portaria número 456
� Mínimo 0,92 Indutivo
� Máximo 0,92 Capacitivo
0,92 capacitivo0,92 indutivo
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As concessionárias
� Estima-se que 10% da energia 
produzida é perdida da geração 
até o consumo final
� Nos cabos de transmissão cerca 
de 16% da potência é 
considerada reativa, gerando 
perdas para a concessionária. 
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Torres de transmissão
� Nos cabos de transmissão, circulam 
desde eletricidade até informações de 
um ponto ao outro
� Consumir com qualidade e 
objetividade, este é o lema das 
Concessionárias.
� As empresas de geração recebem 
apenas pelo kW, MW. Por este 
motivo, existe a preocupação com o 
tipo de energia que circula
Potência Ativa
Potência Reativa
Dados
Fibra Óptica
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7 
Novo apagão???? Racionamento??
� O apagão e o racionamento 
ocorridos nos anos de 2000 a 
2002, mostraram a fragilidade 
dos sistemas elétricos do Brasil
� Despertou-se uma consciência 
de consumir com qualidade e 
produtividade.
� Novos investimentos no setor 
elétrico evitam que tenhamos 
novos apagões no Brasil
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A consciência dos futuros profissionais
� A cada dia a tecnologia quebra 
as suas barreiras, porém faz-se 
fundamental a conscientização 
dos futuros profissionais para a 
questão da qualidade e o 
consumo de energia.
� Iremos vêr uma parte da melhoria 
de sistemas pela correção do 
Fator de Potência, veremos suas 
aplicações, seus problemas e 
suas soluções.
Consciência
Tecnologia
Social
Sucesso
Ambiente
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Tipos de potências
� Existem 3 tipos de potências
� Potência Ativa (W) - Potência 
que realmente é transformada em 
algum fenômeno (realiza trabalho 
útil)
� Potência Reativa (VAr) -
Potência necessária para 
produzir campos 
eletromagnéticos. (não realiza 
nenhum trabalho)
Energia Ativa
“P” - kW
Energia Reativa
“Q” - kVAr
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Tipos de potências II
� Potência Aparente (VA) -
Somatória VETORIAL, da 
potência Ativa e potência Reativa
� Fator de potência - Fisicamente 
representa o cosseno do ângulo 
de defassagem entre a tensão e 
a corrente.
� Por definição é a porcentagem 
da potência total fornecida que 
efetivamente é utilizada
Energia Aparente
“S” - kVA
Cos ϕ
AB
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Não entenderam ????
Potência Reativa -
VAr
Potência Ativa - W
Potência Aparente 
- VA
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Exemplos de aplicação
� Instalação Industrial - Baixo F.P.
� S = 1000 kVA
� Cos ϕ = 0,7
� P = 700 kW
� Instalação Industrial - Alto F.P.
� S = 1000 kVA
� Cos ϕ = 0,95
� P = 950 kW
Ganho de 250 kW, apenas 
alterando o F.P. de 0,7 para 
0,95
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13
 
� Alterando o Fator de Potência, alteramos diretamente a corrente.
Exemplos de aplicação - II
Fator de Potência 1 0,9 0,8 0,7 0,6
I (A) 120 133,7 150,5 170 201
Carga de 100 kW em 480 Vca
� Se aumentarmos o Fator de Potência, a corrente automaticamente cai, 
diminuindo as secções dos cabos e o “stress” das máquinas indutivas 
(transformadores, motores e outras máquinas)
AB
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14
 
Principais causadores de baixo Fator de Potência
� Motores de Indução operando em 
vazio
� Transformadoresoperando em 
vazio ou com pequenas cargas
� Lâmpadas de descarga
� Grande quantidade de pequenos 
motores operando continuamente
� Cargas especiais
� Fornos a Arco
� Máquinas de solda
� Equipamentos eletrônicos
AB
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15
 
Conseqüências de baixo Fator de Potência
� Perdas na Instalação
� Perdas em forma de calor 
(Perdas Joule)
� Queda de tensão
� Aumento da corrente, podendo 
ocasionar interrupções
� Substituição da capacidade 
instalada (Transformadores)
Fator de Potência
Potência Ativa 
Disponível
(kW)
1 1000
0,95 950
0,92 920
0,9 900
0,85 850
0,7 700
0,6 600
Transformador 1000 kVa
6
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16
 
Fator de Potência típicos das industrias
AB
B
Lt
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Como evitar as perdas por baixo F.P.?
� Alguns métodos / equipamentos 
podem melhorar o Fator de 
Potência
� Modificando a rotina operacional
� Motores Síncronos
� Capacitores
AB
B
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18
 
Custos de correção de Fator de Potência
� Praticamente, as soluções com 
motores síncronos e a alteração 
da rotina operacional, não são 
adotadas devido ao seu alto 
custo
� A mais utilizada, que traz o 
melhor custo benefício é a 
instalação de capacitores
� Capacitores de potência
7
AB
B
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19
 
Por que corrigir o Fator de Potência?
� As principais razões da correção 
de fator de potência é melhor a 
qualidade de energia e evitar 
multas com a concessionária 
local.
� O retorno do investimento da 
correção de Fator de Potência 
varia entre 6 a 12 meses.
� Retorno rápido para aplicação.
AB
B
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20
 
Instalação de Capacitores
� Com a instalação de capacitores, a 
rede trabalha com mais energia 
ativa, não sobrecarregando o 
sistema.
� Assim a qualidade aumenta, não 
desperdiçando energia elétrica.
21 A
9A
30 A
30 A
AB
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da
.
 
 
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21
 
Tipos de correção de Fator de Potência
Os capacitores podem ser instalados em vários locais nos sistema elétrico:
1 : Capacitores para correção de toda planta 
2 : Capacitores para o barramento principal
3 : Capacitores para alimentar várias cargas
4 : Capacitores individuais para cada carga 
Localização do Capacitor
1 2 e 3 4
Aprox. técnica Melhor
Flexibilidade Mínimo Menos Melhor
Economias Mínimo Menos Máximo
Custo por kVAr Mínimo Menor Maior
8
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B
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22
 
Soluções para a correção de Fator de Potência
� Tipos de soluções
� capacitores de potência
� bancos de capacitores
� bancos de capacitores 
dessintonizados
� filtro ativo
� filtro passivo
AB
B
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da
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23
 
Sistemas e produtos para correção do F.P.
AB
B
Lt
da
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24
 
Qualidade
� Cada vez mais os técnicos 
descobrem as dificuldades que 
causam a “energia suja”.
� Esta expressão é utilizada para 
descrever a contaminação das 
formas mais comuns senoidais
de tensão e corrente.
� Para esta “energia suja” dá-se o 
nome de distorção harmônica. 
9
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25
 
O que é distorção harmônica?
� Distorção harmônica é nada 
menos que o tipo de energia 
incomum encontrada em redes 
industriais.
� Normalmente são encontradas e 
associadas a equipamentos com 
acionamentos estáticos
� Inversores
� Fontes chaveadas
� Cargas não lineares
AB
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Formas de ondas - harmônicas
AB
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27
 
Problemas causados pela Harmônica
� Geralmente as harmônicas 
ímpares são que causam os 
grandes problemas nas 
instalações elétricas.
� Aquecimento
� Perda de proteção dos 
dispositivos
� Queima de equipamentos 
sensíveis
� Aumento da queda de tensão
� Estudos de Fator de Potência 
necessitam da verificação do 
percentual de harmônicas
10
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Correção do Fator de Potência com Harmônicas
� Existem sistemas com alto nível 
de harmônicas, na qual precisam 
de uma correção específica 
(filtros)
� Porém encontramos em alguns 
casos a correção do F.P. em 
circuitos com alto nível de 
harmônica apenas com 
capacitores
� A ressonância neste circuito, tem 
sérias conseqüências como 
elevação da tensão, além de 
problemas operacionais.
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29
 
Limites de Harmônicas
� Os limites de harmônicas são 
determinados na tensão e na 
corrente conforme a IEC 1001 & 
2.
� Os capacitores não são 
geradores de harmônicas e, sim 
agravadores dos índices de 
harmônicas no sistema
10,1
2
≤= �
∞
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UhnDHTu
30,1
2
≤= �
∞
=n In
IhnDHTi
AB
B
Lt
da
.
 
 
-
30
 
Proteção contra harmônicas
� Existem hoje algumas formas de 
fazer a correção de Fator de 
Potência onde possui um alto 
índice de harmônicas. Os mais 
comuns são:.
� Filtro Passivo
� Filtro Ativo
� Usamos estes métodos quando 
as cargas não lineares passam 
de 20% da carga total, conforme 
IEEE Std 519
� E com estes filtros usamos a 
tensão nominal do capacitor 
sempre 10% maior.
11
AB
B
Lt
da
.
 
 
-
31
 
Treinamentos
� Softstart
� Seletividade
� Cálculo de Bco de Capacitores
� Proteções
� Sistemas
� Inversores
� PLC’s
� Relês
� Partidas de motores
AB
B
Lt
da
.
 
 
-
32
 
Palestrante
Paulo Boccardo
Engenharia de Aplicação
Tel: (11) 3688 8628
Cel: (11) 83546339
e-mail: paulo.boccardo@br.abb.com
	Partidas_de_Motores.pdf
	Qualidade_de_Energia.pdf