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.