Os cuidados com a qualidade de energia e os Leds – Parte I

Parece que a história se repete e não aprendemos com os erros. A fascinação em oferecer ao mercado materiais e equipamentos de baixa qualidade nos persegue de geração em geração. Com a existência de custos atrativos, sempre existirão incautos que consumirão estas coisas. Sim, “coisas”, uma vez que não podem ser classificados como equipamentos ou materiais elétricos.

Especificamente, no mercado de iluminação interna, a mudança de lâmpadas incandescentes para fluorescentes trouxe, ainda nos anos de 1960, o surgimento dos reatores eletromagnéticos à época. Pelas fontes consultadas, era uma novidade tratada com respeito, pois trazia eficiência aos sistemas de iluminação, possibilitando ainda melhorar consideravelmente a iluminação dos ambientes em relação às ineficientes incandescentes. Os ambientes tornavam-se claros.

Sob o ponto de vista da qualidade da energia, a primeira mudança foi a inserção de capacitor no circuito do reator para torná-lo de alto fator de potência e outras modificações que o também tornaram partida rápida (sem starter). A busca pela eficiência energética e redução dos custos de produção destes reatores fez surgir no final da década de 1980 e nos anos 1990 os reatores eletrônicos. Nesta época, já era possível, ao menos, se medir as componentes das correntes harmônicas com bom grau de precisão. Havia reatores eletrônicos com diversos comportamentos. Alguns muito bons com distorção harmônica total de corrente da ordem de 10% e fator de potência de 98%, muito superiores aos existentes eletromagnéticos que apresentavam as caraterísticas de fator de potencia de 92% e distorção harmônica total de corrente da ordem de 30%, além, evidentemente, de fornecer boa potencia às lâmpadas.

Por outro lado, é claro, o mercado foi inundado por porcarias que chegavam a interromper sinais de rádio quando as lâmpadas tentavam acender. Além disso, estes reatores possuíam conteúdo de corrente harmônica da ordem de 80% (distorção de corrente total), muito alto para os padrões de normas IEC, que já vigoravam na época, e se mantêm até hoje, conforme a Tabela 1, presente na recente resolução Inmetro 389/2104 e com origem na norma citada IEC 61000-3-2.

O “show de horrores” continuou quando o mercado foi inundado pelas lâmpadas fluorescentes compactas, conhecidas como “FLC”, que continuam até hoje, e que possuíam fator de potência entre 50% e 60% com conteúdo harmônico total de corrente entre 60% e 80%. Estas lâmpadas foram a salvação da lavoura, no “apagão” de 2001. E, de uma forma geral, as lâmpadas de 60 W incandescentes foram substituídas pelas FLC da ordem de 20 W a 25 W. Alguns detalhes interessantes:

• A potência aparente da FLC de 25 W é de 50 VA e a de 60 W incandescente era de 60 VA (FP=1);
• A distorção de corrente da incandescente era de 0% e o fator de potência de 100%; e da FLC, com o desempenho bem pior já informado acima – THDI entre 60% e 80% e FP entre 50% e 60%;
• Outras características como IRC (índice de reprodução de cor) e a temperatura de cor davam às ultrapassadas e falecidas incandescentes outras boas vantagens;
• A vida útil era o principal atributo das desajeitadas lâmpadas de design duvidoso que entravam no mercado. Até que não ocorresse uma sobretensão no circuito: morte súbita e com forte odor de cobre queimado.

Finalmente, chegaram as tão esperadas lâmpadas Led e, com elas, a esperança de correção do mercado com vistas à qualidade da energia. Vejamos:

De acordo com o item 6.4 da resolução Inmetro nº 389/2014, o comportamento do fator de potência e as correntes harmônicas para as lâmpadas de Led devem atender às determinações transcritas a seguir. A Tabela 1, na sequência, resume o texto.

• “Para lâmpadas de Led, com potência nominal declarada de 5 W a 25 W, o fator de potência deve ser maior ou igual a 0,70. Não é exigido um fator de potência mínimo para lâmpadas com potência declarada menor que 5 W”;
• “Para lâmpadas com potência nominal maior que 25 W, o fator de potência deverá ser superior a 0,92 e as correntes harmônicas não devem exceder os limites relativos dados na Tabela 4, de acordo com a IEC 61000-3-2”;
• “Uma vez que as lâmpadas de Led tubulares são destinadas à substituição de lâmpadas fluorescentes tubulares em aplicações onde o sistema já contempla alto fator de potência, as lâmpadas de Led tubulares devem apresentar fator de potência maior que 0,92 e as correntes harmônicas não devem exceder os limites relativos dados na Tabela 4 (IEC61000-3-2)”.

Tabela 1 – Determinações da resolução Inmetro 389

A tabela 4 de limites da IEC 61000-3-2 (na resolução 389 como “tabela 4”) é, a seguir, reproduzida como Tabela 2.

Tabela 2 – Limite de distorção harmônica de corrente para lâmpadas acima de 25W e tubulares

A tabela 2 sugere uma distorção total de corrente da ordem de 31%, considerando fator de potência de 92% para as lâmpadas com potência superior a 25 W e tubulares, conforme estimativa da Tabela 3

Tabela 3 – Estimativa de distorção total de corrente de lâmpadas com fator de potência 92%