Glossário de problemas de qualidade de energia

Existem vários tipos de problemas de qualidade de energia e problemas de energia, cada um dos quais pode ter causas variadas e diversas. Para complicar ainda mais a questão, é muito comum que diferentes problemas de qualidade de energia possam ocorrer simultaneamente, de forma intercambiável ou aleatória. A seguir, um breve resumo dos problemas típicos de energia.

Use os links abaixo para pular para o tópico de interesse

Queda de energia

Quando a tensão cai abaixo de 10% do seu valor nominal é chamado de interrupção ou blackout. As interrupções têm três classificações: momentâneas (duração de 30 ciclos a 3 segundos), temporárias (duração de 3 segundos a 1 minuto) e sustentadas (duração superior a 1 minuto).

Embora as interrupções sejam a forma mais grave de problema de energia, elas também são as menos prováveis de ocorrer. As quedas de tensão são muitas vezes confundidas com uma interrupção porque o equipamento desliga ou a iluminação se apaga, pois a tensão caiu abaixo do ponto em que esses dispositivos podem operar.

Onde quedas e subtensão normalmente representam mais de 92% dos eventos de problemas de energia, as interrupções representam menos de 4% de tais problemas.

Quedas de energia (subtensão)

A subtensão é uma diminuição da tensão abaixo de 90% do seu valor nominal por mais de um minuto. A subtensão às vezes é chamada de "brownout", embora esse termo não seja oficialmente definido. Brownout é freqüentemente usado quando a concessionária reduz intencionalmente a tensão do sistema para acomodar alta demanda ou outros problemas.

Os sintomas de subtensão podem variar de nenhum a mau funcionamento diário do equipamento ou falha prematura do equipamento. A subtensão pode passar despercebida até que um novo equipamento seja instalado ou o sistema elétrico seja alterado e a nova carga combinada reduza (consulte Sags) a tensão a um ponto em que os sintomas se tornem aparentes. Além do óbvio mau funcionamento do equipamento, a subtensão crônica pode causar desgaste excessivo em certos dispositivos, como motores, pois eles tendem a esquentar demais se a tensão for baixa.

A subtensão é geralmente um problema crônico agravado por uma série de fatores além do controle do usuário final. As concessionárias de energia elétrica procuram manter os níveis de tensão entregues aos clientes em ±5%. No entanto, fatores como clima, alta demanda e outros podem fazer com que a tensão da rede caia dentro de uma faixa de ±10%. Mesmo em condições ideais, a maioria dos clientes verá uma queda nos níveis de tensão da rede elétrica ao longo do dia, pois a demanda começa a aumentar por volta das 8h e atinge o pico por volta das 15h ou 16h.

As características do sistema de distribuição também podem contribuir para situações de baixa tensão crônica. Por exemplo, clientes no final de uma longa linha podem estar sujeitos a uma queda de tensão permanente devido a perdas de linha além das variações de tensão da rede elétrica.

Ruído da linha elétrica

O ruído da linha elétrica é definido como interferência de radiofrequência (RFI) e interferência eletromagnética (EMI) e causa efeitos indesejados nos circuitos dos sistemas de computador. As fontes dos problemas incluem motores, relés, dispositivos de controle de motores, transmissões de radiodifusão, radiação de micro-ondas e tempestades elétricas distantes. RFI, EMI e outros problemas de frequência podem causar travamento do equipamento e erro ou perda de dados.

variação de frequência

Uma variação de frequência envolve uma mudança na frequência da frequência normalmente estável da rede elétrica de 50 ou 60 Hz, dependendo da sua localização geográfica.

Isso pode ser causado por operação errática de geradores de emergência ou fontes de alimentação CVCF e VVVF de frequência instável. Para equipamentos sensíveis, os resultados podem ser perda de dados, falha de programa, travamento do equipamento ou desligamento completo.

Frequência

A rede elétrica chinesa opera a 50 Hertz ou 50 ciclos por segundo. Por causa, literalmente, da "massa" do sistema elétrico dos EUA, é muito improvável que encontre problemas de frequência. Praticamente todos os dispositivos elétricos são capazes de operar corretamente em variações de frequência muito maiores do que as que podem ser vistas na China.

O conceito de frequência muito estável não se aplica a sistemas fechados onde a eletricidade é gerada no local. Mesmo grandes conjuntos de geradores a diesel podem ter problemas de frequência.

Distorções Harmônicas

Trata-se de um novo tipo de falha nas linhas elétricas que está se tornando cada vez mais comum. São causados pelo uso cada vez maior de equipamentos elétricos com absorção não linear como: retificadores, conversores, drives, fontes chaveadas. Esta falha pode causar grandes sobrecargas em linhas e transformadores, explosão de capacitores de correção de fator de potência, indicações incorretas em equipamentos de medição e, de modo geral, mau funcionamento de qualquer tipo de equipamento elétrico.

harmônico

Os harmônicos são uma distorção recorrente da forma de onda que pode ser causada por vários dispositivos, incluindo unidades de frequência variável, fontes de alimentação não lineares e reatores eletrônicos. Certos tipos de condicionadores de energia, como transformadores ferrorressonantes ou de tensão constante (CVT), podem adicionar distorção harmônica significativa à forma de onda.

A distorção da forma de onda também pode ser um problema com fontes de alimentação ininterruptas (UPS) e outros condicionadores de energia baseados em inversor. Na verdade, o no-break não adiciona distorção, mas como o no-break sintetiza digitalmente uma forma de onda, essa forma de onda pode ser quadrada ou irregular em vez de uma onda senoidal suave.

Os sintomas de distorção harmônica incluem superaquecimento e problemas operacionais do equipamento

Distúrbios de alta frequência

Eles são muito comuns e facilmente detectados por quem assiste televisão. Essas são as causas do efeito "tempestade de neve" e daquelas linhas fastidiosas que às vezes aparecem na tela. São causadas pelas faíscas geradas nos motores dos comutadores de corrente alternada, pelo "efeito coroa" nas linhas de alta tensão, pelos ignitores dos letreiros luminosos e queimadores e pelos campos magnéticos emitidos pelas emissoras de rádio e televisão. Distúrbios de linha, também conhecidos como ruído de HF, não costumam causar problemas em equipamentos eletromecânicos, mas muitas vezes causam danos em equipamentos eletrônicos.

picos de alta tensão

Picos de alta tensão ocorrem quando há um pico repentino de tensão de até 6.000 volts. Esses picos geralmente são o resultado de raios próximos, mas também pode haver outras causas. Os efeitos em sistemas eletrônicos vulneráveis podem incluir perda de dados e placas de circuito queimadas.

Barulho

O ruído é uma distorção de alta frequência da forma de onda da tensão. Causado por distúrbios no sistema de utilidade ou por equipamentos como soldadores, comutadores e transmissores, o ruído pode frequentemente passar despercebido.

Níveis de ruído frequentes ou altos podem causar mau funcionamento, superaquecimento e desgaste prematuro do equipamento.

Entalhe

Notching é uma perturbação de polaridade oposta à forma de onda de tensão normal (que é subtraída da forma de onda normal) com duração inferior a meio ciclo. O entalhe é freqüentemente causado por interruptores eletrônicos ou condicionadores de energia com defeito.

Embora geralmente não seja um grande problema, o entalhe pode fazer com que equipamentos, especialmente eletrônicos, funcionem incorretamente.

Queda de energia

Sag é a redução da tensão CA em uma determinada frequência pela duração de 0,5 ciclos a 1 minuto. Sábios são geralmente causados por falhas do sistema e, muitas vezes, o resultado de ligar cargas com correntes de inicialização de alta demanda.

Oscilação de energia

Um surto de energia ocorre quando a tensão está 110% ou mais acima do normal. A causa mais comum é o desligamento de equipamentos elétricos pesados. Sob essas condições, os sistemas de computador e outros equipamentos de alta tecnologia podem apresentar luzes piscando, desligamento do equipamento, erros ou perda de memória.

Soluções de possibilidades

1.Supressores de surto

A supressão de surto de tensão transitória (TVSS) fornece proteção contra surtos transitórios, que podem acontecer tão rapidamente que não são registrados em equipamentos de teste elétrico normais.

Supressores de surto ou protetores de surto são a forma mais básica de proteção de energia. Um supressor de pico é frequentemente usado para proteger equipamentos importantes, mas menos críticos ou altamente sensíveis. Também é usado como um complemento para soluções de proteção de energia mais abrangentes. São dispositivos eletrônicos passivos que protegem contra tensões transitórias de alto nível.

Os transientes costumam ser a causa de problemas "inexplicáveis" no equipamento, travamento do computador, perda de dados e outros "gremlins" dentro de uma instalação. Os supressores de surtos de tensão transiente podem ser incorporados em reguladores de tensão, condicionadores de energia e UPS para proteção adicional.

Dependendo dos componentes envolvidos, os supressores de surto oferecem proteção limitada contra surtos de energia. No caso de picos frequentes de alta tensão, um supressor de surto de alta qualidade é uma boa escolha. Quando equipamentos grandes, como motores CA, são ligados e desligados, eles criam grandes e rápidas mudanças de tensão (transientes de comutação). No entanto, surtos de baixa frequência (mudanças lentas em 400 Hz ou menos) podem ser muito grandes para um supressor de surtos que tente conter esse surto.

2.Condicionador de energia

O que é um regulador de tensão?

Muitas empresas exigem regulação de tensão em vez de energia de backup de bateria. Nos casos em que a energia de backup é desnecessária, um regulador de tensão pode fornecer proteção superior com eficiências elétricas muito maiores do que um no-break.

Um regulador de tensão também pode ser referido pelos rótulos "condicionador de energia", "condicionador de linha", "estabilizador de tensão", etc. funções adicionais relacionadas à qualidade de energia.

Um regulador de tensão pode corrigir e/ou fornecer proteção contra problemas de energia, como:
> Sobre/subtensão
> Flutuações de Tensão
> Quedas e quedas
> Ruído de linha e ondulações
> Desequilíbrio de Fase
> Curtos-circuitos
> Quedas e surtos

Problemas de qualidade de energia podem ocorrer em qualquer lugar, a qualquer hora. As evidências desses problemas podem ser tão óbvias quanto componentes elétricos danificados ou que falham prematuramente ou tão sutis quanto equipamentos que apresentam mau funcionamento aleatório. Mas, o problema real com a falta de energia é o custo de equipamentos danificados, perda de produtividade, sucatas, cronogramas perdidos, etc.

Aplicações do regulador de tensão

A Power Solutions fornece reguladores de tensão de nível industrial projetados para máxima confiabilidade nas aplicações mais difíceis, incluindo:
> Manufatura e Usinagem
> Automação Industrial e Mineração
> Farmacêutica e Petroquímica
> Processamento de alimentos e transmissão
> Geração e Transmissão de Energia
> Escolas, Escritórios e Laboratórios
> Impressão, Celulose e Papel
> Tratamento de Imagem Médica e Oncologia

3.Fontes de alimentação ininterrupta

Existem três tipos básicos de UPS: Standby (ou Offline), Line Interactive e Double Conversion (ou Online).

Em espera (off-line)

O Standby UPS consiste em um circuito básico de conversão de bateria/energia e um interruptor que detecta irregularidades na rede elétrica. O equipamento a ser protegido geralmente é conectado diretamente à fonte de alimentação primária CVCF e VVVF, e a proteção de energia está disponível apenas quando a tensão da linha cai a ponto de criar uma interrupção. Algumas UPS off-line incluem circuitos de proteção contra surtos para aumentar o nível de proteção que oferecem.

No caso de picos de energia, um no-break standby passa o pico de tensão para o sistema protegido até atingir um nível predeterminado, geralmente em torno de 115% da tensão de entrada. No valor limite de surto, a unidade vai para a bateria. Embora eles forneçam proteção razoavelmente boa contra picos e transientes de comutação. No entanto, eles não protegem contra quedas, ruído de linha, variação de frequência ou quedas de energia, a menos que a bateria esteja fornecendo energia ao sistema protegido.

Se o no-break for forçado a ir para a bateria com frequência, ele pode descarregar a bateria, tornando-a indisponível durante os apagões. Como os no-breaks standby fornecem apenas proteção parcial contra muitos problemas comuns de energia, eles são usados com mais frequência para proteger um único usuário ou equipamentos menos críticos ou sensíveis.

Linha interativa

Os no-breaks interativos Line são dispositivos híbridos que oferecem um nível mais alto de desempenho, adicionando melhor regulação de tensão e recursos de filtragem ao design do no-break standby.

Assim como os modelos standby, os no-breaks interativos de linha protegem contra picos de energia passando a tensão de pico para o equipamento até atingir uma tensão predeterminada, momento em que a unidade vai para a bateria. Eles fornecem proteção moderada contra picos de alta tensão e transientes de comutação, embora, novamente, não com isolamento completo.

Com quedas de energia, o UPS interativo de linha pode usar um transformador derivado para fornecer os níveis de tensão necessários para manter a tensão de saída. Essencialmente, a unidade muda para bateria para ajustar a localização da derivação em intervalos definidos para manter a tensão de saída à medida que a tensão de entrada cai. Eventualmente, ele irá para a bateria em tempo integral assim que a tensão de entrada atingir um nível pré-selecionado. Este sistema oferece proteção adequada desde que as quedas de energia não mudem continuamente, o que pode reduzir o tempo de bateria. Se for bateria com frequência, você corre o risco de não ter as baterias totalmente carregadas para uso durante uma queda de energia.

Para ruído de linha elétrica e variação de frequência, UPS interativo de linha funciona apenas quando o inversor está operando e a bateria é a fonte de alimentação CVCF e VVVF, que pode esgotar a bateria durante condições instáveis prolongadas que normalmente ocorrem durante a operação do gerador.

Ferroresonant UPS, outra tecnologia híbrida, mantém o inversor em modo de espera semelhante à linha interativa e UPS de espera. O sistema protegido, no entanto, é alimentado pela rede elétrica por meio do transformador ferrorressonante. O transformador fornece regulação de tensão e condicionamento de energia para distúrbios como ruído de linha elétrica. O transformador ferrorressonante também mantém uma reserva de energia que geralmente é suficiente para alimentar a maioria dos pequenos equipamentos ou PCs brevemente quando ocorre uma interrupção total. Isso mantém o equipamento alimentado com energia dentro da maioria dos requisitos de entrada até que o inversor seja ligado.

No entanto, UPS ferrorressonantes não são muito eficazes contra variações de frequência instáveis ou mudanças repentinas de corrente. Em geral, os no-breaks ferrorressonantes funcionam melhor com a maioria das tecnologias não computacionais ou críticas, ou com cargas lineares, como motores, aquecedores e luzes.

Dupla Conversão (Online)

Os no-breaks de dupla conversão, freqüentemente chamados de "Online", fornecem o mais alto nível de proteção de energia e são a escolha ideal para proteger as instalações de computação e equipamentos mais importantes da sua organização. Essa tecnologia usa a combinação de um circuito de alimentação de dupla conversão (CA para CC/CC para CA) e um inversor, que alimenta continuamente a carga para fornecer energia elétrica condicionada e proteção contra interrupções. A UPS online oferece proteção e isolamento completos de todos os tipos de problemas de energia - surtos de energia, picos de alta tensão, transientes de comutação, quedas de energia, ruído da linha elétrica, variações de frequência, quedas de energia e apagões. Além disso, eles fornecem energia com qualidade digital que não é possível com sistemas off-line. Por esses motivos, eles normalmente são usados para aplicativos de missão crítica que exigem alta produtividade e disponibilidade do sistema.

UPS de dupla conversão pode ser a maneira mais econômica de garantir proteção de energia abrangente. Os sistemas de dupla conversão fornecem os mesmos benefícios de um no-break standby em conjunto com um condicionador de linha, a um preço menor do que comprar os dois componentes separadamente. No entanto, UPS de dupla conversão também pode ser a solução mais cara inicialmente e requer manutenção e monitoramento regulares da bateria. As baterias UPS podem ser muito caras e também são sensíveis à temperatura. Eles não podem ser colocados em ambientes hostis.

Devido ao custo e à sensibilidade dessas unidades, elas são normalmente usadas apenas se não houver outra alternativa aceitável para 100% de energia contínua.

Sag (mergulho)

"Sag" e o "dip" britânico são nomes para uma diminuição na tensão entre 10 e 90% da tensão nominal por meio ciclo a um minuto

Os afundamentos são responsáveis pela grande maioria dos problemas de energia experimentados pelos usuários finais. Eles podem ser gerados interna e externamente a partir de uma instalação de usuários finais.

As causas externas de afundamentos vêm principalmente da rede de transmissão e distribuição da concessionária. Afundamentos provenientes do serviço público têm várias causas, incluindo raios, atividade animal e humana e operação normal e anormal do equipamento do serviço público. Os afundamentos gerados no sistema de transmissão ou distribuição podem percorrer centenas de quilômetros, afetando assim milhares de clientes durante um único evento.

Às vezes, afundamentos causados externamente podem ser gerados por outros clientes próximos. A partida de grandes cargas elétricas ou o desligamento de bancos de capacitores shunt podem gerar uma queda grande o suficiente para afetar uma área local. Se o usuário final já estiver sujeito a subtensão crônica, mesmo uma queda de amplitude relativamente pequena pode ter efeitos prejudiciais.

As quedas causadas internamente nas instalações de um usuário final são normalmente geradas pela partida de grandes cargas elétricas, como motores ou ímãs. A grande irrupção de corrente necessária para iniciar esses tipos de cargas diminui o nível de tensão disponível para outros equipamentos que compartilham o mesmo sistema elétrico. Assim como os afundamentos causados externamente, os gerados internamente serão ampliados pela subtensão crônica.

Curto circuito

Um curto-circuito (ou "curto") normalmente não é considerado um problema de qualidade, mas sim um mau funcionamento ou falha operacional perigosa. Curto-circuito refere-se a uma condição em que duas linhas "quentes" são conectadas diretamente (ou através de uma pequena impedância) ou uma linha "quente" é conectada diretamente ao terra.

Um curto-circuito faz com que correntes de falha muito altas fluam através da fiação e de todos os dispositivos entre o ponto do curto e a linha de alimentação de entrada. Se não for verificado, um curto-circuito pode levar rapidamente a um superaquecimento catastrófico, derretimento e queima de fiação e dispositivos.

A abertura de um disjuntor ou a operação de um fusível de proteção é o meio normal de proteção contra danos causados por curtos-circuitos. É imperativo que os disjuntores e fusíveis de proteção sejam do tamanho e características adequados para evitar os perigos de curto-circuitos.

Swell (Sobretensão)

Um swell é o oposto de um afundamento - um aumento na tensão acima de 110% do nominal por meio ciclo a um minuto.

Embora os swells ocorram com pouca frequência quando comparados aos afundamentos, eles podem causar mau funcionamento do equipamento e desgaste prematuro.

Ondulações podem ser causadas pelo desligamento de cargas ou pela ativação de capacitores b)anks.

Transientes (surto)

Os transientes são eventos de duração muito curta (subciclo) de amplitude variável. Freqüentemente chamados de "surtos", os transientes são provavelmente visualizados com mais frequência como dezenas de milhares de volts de um raio que destrói qualquer dispositivo elétrico em seu caminho.

Os transientes podem ser causados pela operação ou falha do equipamento ou por fenômenos climáticos como raios. Mesmo transientes de tensão relativamente baixa podem causar danos aos componentes elétricos se ocorrerem com qualquer frequência.

Um supressor de pico industrial de tamanho adequado geralmente oferece ampla proteção contra os efeitos nocivos dos transientes de alta tensão.

picos de tensão

São distúrbios de pulsos muito breves e muito perigosos para equipamentos mais sensíveis, pois os valores de tensão podem chegar a milhares de volts. São causados não só pelo chaveamento de linhas de alta tensão, conexão de capacitores de correção de fator de potência, descargas elétricas e corte de cargas com altas potências reativas, mas também por cargas de potência limitada, como fotocopiadoras e condicionadores de ar conectados à mesma linha que alimenta os equipamentos sensíveis. Os picos não são detectáveis por meio de um voltímetro comum devido à sua curta duração; no entanto, eles são uma das principais causas de falhas e mau funcionamento.

variações de tensão

Por estarem sujeitas a variações contínuas de carga, as linhas de distribuição são incapazes de fornecer níveis de tensão perfeitamente uniformes. É por isso que as máquinas elétricas são construídas para aceitar deslocamentos de pelo menos ±5% em relação ao valor nominal. De fato, em seus contratos, as placas de eletricidade prevêem flutuações de até ±10%. Além disso, esse limite é frequentemente ultrapassado devido a "variações lentas" (quedas de tensão causadas por linhas subdimensionadas e/ou sobrecargas), "sobretensões" (aumentos consideráveis no valor da linha decorrentes da redução drástica do consumo de energia pelas indústrias), " variações rápidas" (quedas causadas pela ligação de equipamentos como: lâmpadas de descarga, puncionadeiras, motores elétricos etc.).