À medida que os sistemas elétricos modernos dependem cada vez mais de cargas não lineares, a Distorção Harmônica Total na Corrente (THDi) tornou-se um fator crítico para garantir a qualidade da energia e a longevidade dos equipamentos. Neste artigo, exploramos o que é THDi, suas causas, seus impactos nos equipamentos e como mitigá-la usando técnicas avançadas de filtragem de harmônicas.

1. O que é THDi?

THDi significa Distorção Total de Corrente Harmônica. É usado para medir o grau de distorção na forma de onda da corrente em um sistema elétrico, representando a razão entre a corrente harmônica total e a corrente fundamental, normalmente expressa em porcentagem.

De acordo com a norma nacional GB/T 14549-93:

Redes públicas: THDi < 5%

Redes de alta tensão (>10kV): THDi < 4%

Sistemas industriais: THDi < 5%

Sistemas residenciais: THDi < 3%

Sistemas de ponta (por exemplo, armazenamento de energia): THDi pode ser < 3%

2. Principais fontes de distorção harmônica O THDi surge principalmente de cargas não lineares — dispositivos em que a relação tensão-corrente não segue a lei de Ohm. Esses dispositivos consomem correntes não senoidais mesmo sob tensão senoidal, criando harmônicas em múltiplos da frequência fundamental.

Exemplos importantes incluem:

Dispositivos de comutação de semicondutores (diodos, tiristores, IGBTs): causam formas de onda pulsadas ou cortadas, levando a harmônicos de ordem superior.

Carregadores industriais com retificação : Retificadores de 6 pulsos produzem THDi >30%, com 5º, 7º, 11º e 13º harmônicos. Retificadores de 12 pulsos reduzem o THDi para 8–10%, mas ainda requerem filtragem.

3. Impactos do THDi alto em equipamentos

1. Superaquecimento e redução de capacidade do transformador Correntes harmônicas aumentam as perdas por correntes parasitas, cobre e parasitas em transformadores. O efeito pelicular se intensifica, causando aumento de temperatura e exigindo redução de capacidade (tipicamente de 15 a 20%). O superaquecimento prolongado leva ao envelhecimento do isolamento e à redução da vida útil.

2. Ressonância do capacitor e risco de explosão Capacitores têm reatância dependente da frequência. Harmônicos de alta ordem (por exemplo, 11ª ordem) podem causar ressonância e picos de corrente. Dados reais mostram picos de corrente harmônica de 1,3% a 39% no capacitor, levando à sobretensão e possíveis explosões.

3. Degradação do isolamento do cabo Harmônicas intensificam o efeito pelicular e o aquecimento duplo do cabo. Terceiras harmônicas sobrepostas em sistemas desbalanceados elevam a corrente da linha neutra em até 3 vezes a corrente de fase, aumentando os riscos de descarga, curto-circuito e incêndio.

4. Distorção de tensão e mau funcionamento do equipamento Quando o THDi excede 15%, a distorção de tensão (THDu) aumenta, afetando sistemas de controle de precisão e componentes eletrônicos sensíveis.

4. Medidas eficazes de mitigação de harmônicos

1. Atualize para Retificadores de 12 pulsos A substituição de retificadores de 6 pulsos reduz o THDi de 30–40% para 8–12%.

2. Correção do fator de potência (PFC) Circuitos PFC ativos em carregadores e fontes de alimentação podem suprimir 5ª e 7ª harmônicas, atingindo THDi <5%.

3. Filtros de potência ativos (APF) Os APFs detectam harmônicos em tempo real e injetam correntes de compensação. Com uma eficiência de supressão de <5 ms, eles cobrem do 2º ao 50º harmônico. Combinados com filtros LC passivos, eles podem eliminar eficazmente os 11º e 13º harmônicos — ideais para proteção do lado do transformador.

5. Cenários de aplicação do mundo real

Nossas soluções de filtragem harmônica, quando implantadas com carregadores industriais EverExceed, melhoraram significativamente a qualidade de energia em infraestrutura essencial:

Centros de transporte (estações de trem de alta velocidade e metrô)

Instalações e subestações municipais

Sistemas de iluminação de usinas de energia e estações de comutação

Nessas implantações, as taxas de qualificação de tensão aumentaram de 75% para 99%, e os danos aos componentes devido à instabilidade de tensão diminuíram em 90%.

Conclusão: Por que o gerenciamento de THDi é importante O THDi é mais do que um parâmetro técnico — é um indicador crítico da saúde do sistema elétrico. A mitigação proativa de harmônicas protege seus equipamentos, melhora a eficiência e garante a estabilidade operacional.

A EverExceed oferece soluções avançadas de filtragem harmônica sob medida para aplicações industriais. Entre em contato conosco hoje mesmo para saber como podemos ajudar você a otimizar seus sistemas de energia para desempenho, segurança e confiabilidade.