Análise e mitigação da distorção harmônica em sistemas industriais com inversores de frequência.
| dc.contributor.advisor | Amorim, William Caires Silva | |
| dc.contributor.author | Sousa, Igor Lucas de | |
| dc.contributor.referee | Mesquita, Cláudia Rejane de | |
| dc.contributor.referee | Gama, Bruno Renó | |
| dc.date.accessioned | 2026-07-16T00:54:39Z | |
| dc.date.created | 2026-05-11 | |
| dc.description | 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. | |
| dc.description.abstract | The quality of electrical energy has become an increasingly relevant topic given the significant growth of non-linear loads in electrical systems, especially in industrial environments. Decades ago, most electrical loads connected to the electrical system were linear in nature; however, with the advancement of studies in power electronics and the growing application of semiconductor devices in industry, the number of non-linear loads has increased significantly, intensifying the challenges related to electrical disturbances in the network. These electronic components distort the voltage and current waveform of the system, as occurs in equipment such as rectifiers, switched-mode power supplies, and, mainly, frequency inverters. Industrial environments, especially in the mining sector, have a high use of frequency inverters in their production processes, making them susceptible to the presence of harmonics in the electrical network. In this context, this work aims to investigate and reduce the impacts of harmonics generated by frequency inverters in the substation of Herculano Mineração, located in the city of Itabirito/MG. These harmonics modify fundamental characteristics of the electrical network, impacting the load curve of the substation transformer. Initially, the calculation procedures and analysis of the electrical measurements performed on the system are presented, with emphasis on the evaluation of voltage and current parameters associated with power quality indicators. Thus, with the case study addressed, it is noted that the use of active filters contributes significantly to the reduction of Total Harmonic Distortion (THD). The measurements performed on the 2.5 MVA transformer indicated voltage THD values around 18% and current THD values close to 100%, exceeding the limits recommended by the standard (IEEE 519, 2022) (10% and 20%, respectively), in addition to an average inductive power factor of 0.79, lower than the minimum limit of 0.92 established by (ANEEL REN 1000, 2021). Based on the sizing and application of the filter, a reduction in the harmonic components of the system was observed, with a decrease in DHTi to values close to 20% and an increase in the power factor to approximately (0.93), meeting regulatory limits and demonstrating the effectiveness of the proposed solution in mitigating harmonic distortions, contributing to improved energy efficiency, greater operational reliability of the network and increased equipment lifespan. | |
| dc.identifier.advisorLattes | http://lattes.cnpq.br/1172689923244581 | |
| dc.identifier.advisorOrcid | 0000-0002-2054-4393 | |
| dc.identifier.authorOrcid | 0009-0007-9776-4267 | |
| dc.identifier.refereeLattes | http://lattes.cnpq.br/7762631944977749 | |
| dc.identifier.refereeLattes | http://lattes.cnpq.br/3331231128198258 | |
| dc.identifier.refereeOrcid | 0000-0002-5366-8341 | |
| dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/20.500.14387/3296 | |
| dc.language.iso | por | |
| dc.publisher.campi | Itabirito | |
| dc.publisher.country | Brasil | |
| dc.publisher.institution | Instituto Federal de Minas Gerais | |
| dc.publisher.program | Bacharelado em Engenharia Elétrica | |
| dc.rights | Acesso aberto | |
| dc.subject.cnpq | Engenharias | |
| dc.subject.keywords | Qualidade de energia elétrica | |
| dc.subject.keywords | Cargas não lineares | |
| dc.subject.keywords | Harmônicos | |
| dc.subject.keywords | Inversores de frequência | |
| dc.subject.keywords | Filtros ativos | |
| dc.title | Análise e mitigação da distorção harmônica em sistemas industriais com inversores de frequência. | |
| dc.title.alternative | Analysis and mitigation of harmonic distortion in industrial systems with frequency inverters. | |
| dc.type | Trabalho de Conclusão de Curso |
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