O “milagre” da multiplicação dos ampéres – aspectos de ressonância harmônica (Parte II) Ressonância série e ressonância paralela

Ed.59 – Dezembro de 2010

Por José Starosta

Sob o ponto de vista de aplicação em instalações industriais, a ressonância paralela é aquela em que os capacitores e as cargas não lineares são alimentados por um mesmo transformador ou fonte. Já a ressonância em série ocorre quando correntes harmônicas circulam entre os transformadores e os capacitores, sem que nesta rede existam cargas não lineares.

Ou seja, normalmente as correntes harmônicas são originadas de outros pontos da instalação ou mesmo de outras instalações vizinhas e os modelos simplificados ora propostos não são aplicáveis. Neste caso, devem ser desenvolvidos estudos que considerem as simulações de comportamento do sistema elétrico como um todo com suas fontes, cargas e suas características.

A interpretação da ressonância (neste caso, ressonância paralela) deve considerar que a avaliação teórica da fórmula apresentada é uma boa ferramenta e algumas variações dos valores assumidos e resultados constatados ocorrerão. Outra avaliação interessante é o conceito de divisor de corrente, que é bastante útil na análise de circulação de corrente nos capacitores na rede e a estimativa sobre tensões decorrentes.

Como exposto, a ressonância série, diferente da paralela, ocorre quando a circulação de correntes harmônicas nos capacitores origina-se de cargas distorcidas ligadas em outras fontes, ou seja, ligada em outros transformadores e circuitos. A Figura 1 ilustra o diagrama unifilar típico de ressonância em série.

A condição de ressonância pode ser tratada como a circulação (ou penetração) de correntes harmônicas nos capacitores, causando, em última análise, a má operação e a sua queima, além de fenômenos indesejados, como sobretensão e aumento da distorção harmônica de tensão na rede.

Apesar de a componente resistiva ser desprezada em avaliações simplificadas, na prática, ela desempenha importante papel na limitação de correntes oriundas de ressonância.

As correntes harmônicas circularão no circuito formado entre a fonte, os capacitores e a própria carga, sendo dividida nos componentes conforme o modelo de divisor de corrente, sendo as impedâncias consideradas na própria frequência da corrente harmônica. Portanto, é muito importante a relação entre as impedâncias da rede e capacitor e o resultado da associação determinará a distorção de tensão a que o circuito será submetido, além da definição da circulação das correntes harmônicas.

A ressonância paralela entre a rede e os capacitores é uma situação crítica para todo o sistema elétrico. É onde as impedâncias da rede e os capacitores coincidem em módulo, fazendo a impedância resultante tender ao infinito, levando a distorção de tensão a valores extremamente elevados.

A situação pode causar significativos danos à infraestrutura elétrica da instalação. Normalmente, a parte mais sensível, que são os capacitores, serão os primeiros a serem danificados. Em geral, os capacitores não suportam as correntes de ressonância que circulam entre eles e o transformador.

Note que, mesmo com pequenas fontes de correntes harmônicas ligadas a este sistema, é possível se desenvolver significativas tensões que venham a comprometer sua operacionalidade e segurança. Os bancos de capacitores de múltiplos estágios acabam também por impor ao sistema elétrico diversas frequências de ressonância em função dos grupos conectados. E os efeitos de cada situação típica devem ser verificados isoladamente.

A redução de corrente esperada pela instalação de capacitores se transforma na verdade em uma situação em que as correntes harmônicas são multiplicadas.

Figura 3 – Esquema de ressonância série.

Atualizado em 21 de julho de 2021 por Simone Vaiser

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