Análise e mitigação da distorção harmônica em sistemas industriais com inversores de frequência.

A qualidade da energia elétrica tem se tornado um tema cada vez mais relevante diante do crescimento expressivo das cargas não lineares nos sistemas elétricos, especialmente em ambientes industriais. Décadas atrás, a maioria das cargas elétricas conectadas ao sistema elétrico era de natureza linear, contudo, com o avanço dos estudos em eletrônica de potência e a crescente aplicação de dispositivos semicondutores na indústria, o número de cargas não-lineares aumentou de forma significativa, intensificando os desafios relacionados aos distúrbios elétricos na rede. Esses componentes eletrônicos distorcem a forma de onda de tensão e corrente do sistema, como ocorre em equipamentos tais como retificadores, fontes chaveadas e, principalmente, inversores de frequência. Ambientes industriais, especialmente do setor de mineração, apresentam elevada utilização de inversores de frequência em seus processos produtivos, tornando-se suscetíveis à presença de harmônicos na rede elétrica. Neste contexto, o presente trabalho tem como objetivo averiguar e reduzir os impactos dos harmônicos gerados por inversores de frequência na subestação da Herculano Mineração, localizada na cidade de Itabirito/MG. Esses harmônicos modificam características fundamentais da rede elétrica, impactando na curva de carregamento do transformador da subestação. Inicialmente, são apresentados os procedimentos de cálculo e a análise das medições elétricas realizadas no sistema, com ênfase na avaliação dos parâmetros de tensão e corrente associados aos indicadores de qualidade da energia elétrica. Dessa forma, com o estudo de caso abordado, nota-se que a utilização de filtros ativos contribui significativamente para a diminuição da Distorção Harmônica Total (DHT). As medições realizadas no transformador de 2,5 MVA indicaram valores de DHTu de tensão em torno de 18% e DHTi de corrente próximos de 100%, ultrapassando os limites recomendados pela norma (IEEE 519, 2022) (10% e 20%, respectivamente), além de fator de potência médio de 0,79 indutivo, inferior ao limite mínimo de 0,92 estabelecido pela (ANEEL REN 1000, 2021). A partir do dimensionamento e da aplicação do filtro, observou-se redução das componentes harmônicas do sistema, com diminuição da DHTi para valores próximos de 20% e elevação do fator de potência para aproximadamente (0,93), atendendo aos limites regulatórios e evidenciando a eficácia da solução proposta na mitigação das distorções harmônicas, contribuindo para a melhoria da eficiência energética, maior confiabilidade operacional da rede e aumento da vida útil dos equipamentos.