18 fev Filtros passivos: qual a especificação do reator?
Na edição de maio de 2025 e seguintes, foram apresentadas discussões de situações de aplicação de filtros de harmônicas nas configurações passivas, ativas e híbridas.
A discussão ora proposta considera a abordagem da escolha do reator a ser aplicado junto aos capacitores na configuração de filtro passivo. A Figura 1 apresenta a ilustração de filtros passivos manobrados por chaves estáticas. Os reatores são conectados em série com os capacitores, e fisicamente estão localizados acima destes. Em função da aplicação do filtro a relação das impedâncias dos capacitores e reatores devem manter proporções definidas na especificação do equipamento. O contexto do projeto envolve as definições se o filtro, passivo por definição, será aplicado em:
- compensar a energia reativa e simultaneamente filtrar correntes harmônicas da carga. Nesse caso “filtro passivo sintonizado”.
- compensar a energia reativa com “filtro antirressonante” evitando ressonância harmônica paralela considerando as correntes harmônicas da carga e a impedância formada entre a rede de alimentação e o sistema de compensação reativa.
- compensar a energia reativa com filtro antirressonante em situação de rede elétrica de alimentação com baixa potência de curto-circuito ou previamente “poluída” com conteúdo harmônico na tensão, isso é, rede de alimentação com tensão previamente distorcida independente da carga a ser conectada .
A Figura 2 apresenta o modelo simplificado de reatâncias da rede (XL), do reator do filtro (XL1) e dos capacitores (XC), desconsiderando-se as resistências que podem ser desprezadas quando se trata de soluções aproximadas, notadamente em frequências superiores a fundamental.
A relação entre essas reatâncias definirá o modelo desejado de operação do filtro. A impedância XL , impedância da rede, dependerá da impedância da distribuidora de energia, transformadores e circuitos das fontes.
A relação das impedâncias XL1 e XC, definirá o fator “p” ou p= XL1/ XC. Normalmente o fator “p” é tratado de forma percentual p%.
O fator p, tem alto grau de importância no dimensionamento do filtro, pois define a frequência de sintonia, ber tabela 1, ou ressonância do filtro conforme a conhecida expressão fr=12LC , onde fr é a frequência de ressonância, L a indutância do reator do filtro e C a capacitância do capacitor do filtro. A definição do divisor de corrente formado entre as impedâncias da rede e do filtro nas diversas frequências harmônicas é o ponto principal do dimensionamento do filtro. Como normalmente um filtro ou sistema de compensação reativa é composto por grupos, a análise deverá considerar todas as possibilidades de operação do filtro com os grupos que o compõem. Assim um filtro que contenha o primeiro grupo com 50 kvar, o segundo com 100 kvar e o terceiro com 200 kvar deve ser simulado desde 50kvar até 350kvar, nas diversas composições possíveis.
Nas aplicações industriais são utilizados os fatores “p” conforme ilustrado na Tabela 1. Atentar para:
Os casos indicados possuem particularidades e os efeitos de tensão e corrente nos capacitores devem ser considerados:
- Circulação de correntes harmônicas e efeitos nos capacitores.
- Aumento da tensão nos capacitores devido a presença do indutor em série.
- Limitações impostas pela ABNT NBR IEC 60831 a operação dos capacitores e classes respectivas.
- Equilíbrio térmico do filtro.
- Capacitores aplicados em sistemas de compensação reativa sem reatores na presença de cargas não lineares terão grande possibilidades de gerar ressonância harmônica com danos em componentes da rede, da carga ou dos próprios capacitores.
- Consultar fornecedor experimentado em soluções específicas.
Como normalmente um filtro ou sistema de compensação reativa é composto por grupos, a análise deverá considerar todas as possibilidades de operação do filtro com os grupos que o compõem. Assim um filtro que contenha o primeiro grupo com 50 kvar, o segundo com 100 kvar e o terceiro com 200 kvar deve ser simulado desde 50kvar até 350kvar, nas diversas composições possíveis.
Tabela 1 – Síntese de soluções em filtros passivos – rede 60Hz
| Coeficiente p% | Aplicação | Premissas |
| 5% a 6%6% (245Hz) | Sintonia de correntes harmônicas | Filtrar parcela das correntes harmônicas impedindo que sejam injetadas na rede, em função da sintonia especificada. Normalmente especificados em correntes de 5ª e ou 7ª harmônicas. |
| 7% (227Hz) | Sistema antirressonante | Evitar que ocorra ressonância harmônica a partir da 5ª harmônica quando a carga é distorcida. A maior parte das correntes harmônicas irão circular pela rede. |
| 13% a 14% 14% (160 Hz) |
Sistema antirressonante | Evitar que ocorra ressonância harmônica a partir da 3ª harmônica quando a carga é distorcida. A maior parte das correntes harmônicas irão circular pela rede. Também é aplicável em situação de baixa potência de curto da distribuidora ou presença de harmônicas de tensão com baixa carga. |
Sobre o autor:
Por: Eng José Starosta – Diretor da Ação Engenharia e Instalações Ltda
jose.starosta@acaoengenharia.com.br
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Fonte: www.osetoreletrico.com.br