Corrente Harmônica

3ª, 5ª e 7ª ordens estão entre as componentes mais observadas em instalações com grande quantidade de eletrônica de potência. Corrente harmônica é uma componente periódica cuja frequência corresponde a um múltiplo inteiro da frequência fundamental. Numa rede de 60 Hz, a 2ª ordem é 120 Hz, a 3ª é 180 Hz, a 5ª é 300 Hz e a 7ª é 420 Hz. Em 50 Hz, os valores mudam proporcionalmente. Cargas lineares resistivas, indutivas ou capacitivas submetidas a tensão senoidal ideal produzem corrente aproximadamente senoidal na fundamental. Cargas não lineares absorvem corrente em pulsos ou por chaveamento. Fontes com ponte retificadora e capacitor puxam corrente perto dos picos de tensão. Drivers LED, computadores, televisores, carregadores, nobreaks, VFDs e inversores fotovoltaicos geram espectros próprios. A soma das componentes distorce a forma de onda. A métrica THDi relaciona o valor RMS das harmônicas ao componente fundamental. Uma THDi de 80% não significa necessariamente grande corrente; uma carga de 0,5 A pode ter THD alta e impacto pequeno. Já 100 A com THDi de 30% pode aquecer cabos e transformadores. Por isso, devem ser analisados espectro, corrente RMS total, potência, fator de potência verdadeiro, corrente de neutro e simultaneidade. Harmônicas aumentam perdas I²R em cabos, barras e transformadores. O efeito pelicular e de proximidade cresce com a frequência. Em bancos de capacitores, podem produzir ressonância e sobrecorrente. Em sistemas trifásicos de quatro fios, as harmônicas triplas — 3ª, 9ª, 15ª — são de sequência zero e somam-se no neutro em vez de se cancelarem. O neutro pode conduzir corrente igual ou superior às fases. Isso afeta quadros de automação com muitas fontes monofásicas. Disjuntores e contatos aquecem pelo RMS. Medidores simples podem errar se não forem True RMS e tiverem largura de banda insuficiente. A investigação usa analisadores como Fluke 1770 Series, Schneider PowerLogic, Siemens SENTRON ou equivalentes, com TCs adequados. A mitigação inclui PFC ativo, filtros passivos ou ativos, reatores de linha, transformadores K-factor, distribuição de cargas e escolha de equipamentos conformes. Não se instala filtro sem estudo, porque ressonâncias podem piorar. Em automação residencial, harmônicas podem aparecer como aquecimento de neutro, zumbido, disparos, perda de capacidade de transformador e ruído em áudio. A relação causal precisa ser medida. Uma rede com tensão já distorcida pode influenciar a corrente; a carga também injeta. O ponto de acoplamento comum e a impedância determinam a propagação.

IEC 61000-3-2 e IEC 61000-3-12 limitam emissões de corrente harmônica de equipamentos em faixas específicas. IEC 61000-4-7 define métodos de medição e instrumentação. IEEE 519 estabelece recomendações no ponto de acoplamento comum. O projeto de instalações deve considerar IEC 60364 e ABNT NBR 5410 para condutores, neutro e aquecimento.

• A
  Determina aquecimento real de cabos e transformadores

  A corrente RMS inclui todas as componentes. Perdas no cobre aumentam com I²R. Frequências altas aumentam perdas adicionais. Transformadores para cargas não lineares podem precisar derating ou K-factor. Medir apenas kW subestima a corrente. Um alimentador com 80 A RMS e 50 A fundamental precisa ser dimensionado pelo RMS e pelas condições. A temperatura é monitorada. O problema não se resolve elevando disjuntor.
• B
  Pode sobrecarregar o neutro mesmo com fases equilibradas

  A 3ª harmônica de cada fase está em fase no neutro. Três correntes de 10 A de 3ª podem somar 30 A. Em instalações antigas com neutro reduzido, há risco. A solução envolve seção, distribuição, equipamentos com PFC e filtros. Não se abre o neutro para “resolver”. A medição deve ocorrer em carga máxima. O borne e o barramento também precisam suportar. Termografia ajuda a localizar, mas o analisador identifica o espectro.
• C
  Interage com capacitores e pode gerar ressonância

  Um banco de correção de fator de potência forma circuito ressonante com a impedância do sistema. Harmônicas próximas amplificam corrente e tensão. Capacitores podem queimar. Bancos detunados usam reatores. Filtros passivos são projetados para ordens específicas. Em residência, capacitores em equipamentos são menores, mas painéis prediais podem ter correção central. A automação deve monitorar corrente e temperatura. Não se instala capacitor apenas para corrigir PF de cargas eletrônicas sem estudo.
• D
  Exige medição adequada antes de escolher mitigação

  Um analisador registra tensão, corrente, espectro, THD, potência e eventos por dias. O ponto deve ser o alimentador, o equipamento e o PCC conforme a pergunta. Fluke 1777, Schneider PowerLogic PM8000 e equipamentos equivalentes oferecem. TCs precisam de classe e banda. Dados de 15 min podem perder dinâmica. O diagnóstico correlaciona com cargas. Filtro ativo, reator ou troca de equipamento só é escolhido depois. A automação pode ativar cargas escalonadas, mas não elimina espectro intrínseco.