O documento descreve o desenvolvimento de um medidor microcontrolado de distorções harmônicas. O medidor mede as distorções harmônicas nas tensões e correntes em circuitos elétricos utilizando um microcontrolador para aquisição e processamento dos dados. Os resultados obtidos pelo medidor foram comparados com os valores teóricos, com erros menores que 10% para as primeiras 35 ordens harmônicas.

1. Centro de Ciências Exatas, Ambientais e de Tecnologias.
Engenharia Elétrica com Habilitação em Telecomunicações
Prêmio TCC 2011
Medidor Microcontrolado de
Distorções Harmônicas

2. • Introdução
• Necessidade
• Abordagem Geral
• Desenvolvimento e Metodologia
• Resultados
• Avaliação dos Resultados
• Conclusões
• Bibliografia
Medidor Microcontrolado de
Distorções Harmônicas
Tópicos

3. Introdução
 Corrente ou tensão harmônica:
Sinal senoidal cuja frequência é múltiplo inteiro da frequência
fundamental do sinal de alimentação.
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4.  Corrente ou tensão harmônica:
Melhor exemplo de aplicação é a onda quadrada.
Ordem da Amplitude Freqüência
harmônica
harmônica
(V)
harmônica
(Hz)
n An fn
1 10,000 60
3 3,333 180
5 2,000 300
7 1,429 420
9 1,111 540
11 0,909 660
13 0,769 780
15 0,667 900
17 0,588 1020
19 0,526 1140
21 0,476 1260
23 0,435 1380
25 0,400 1500
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Distorções Harmônicas
Introdução

5. Medidor Microcontrolado de
Distorções Harmônicas
Introdução
 Corrente ou tensão harmônica:
Onda resultante se assemelha a uma onda quadrada.

6. Introdução
 Aumento do uso de componentes não
lineares em circuitos eletroeletrônicos em
geral
 Distorções harmônicas causam diversos
malefícios na rede CA
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7. Necessidade
 Controle da geração das fontes geradoras
 Mitigação
 Redução
 Dimensionamento de componentes elétricos
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8. Abordagem Geral
 Qualidade de energia elétrica
 Diversas medidas como flutuação, sobre
tensão, afundamento e etc.
 Grande ou maior destaque às distorções
harmônicas
Maiores responsáveis pela geração das
distorções?
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9. Abordagem Geral
 Cargas não lineares são os maiores geradores
 Semicondutores em geral (corte e saturação)
 Triac’s, diac’s, SCR’s, diodos, etc.
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10. Desenvolvimento e Metodologia
 Composição de blocos do medidor
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11. Desenvolvimento e Metodologia
 Transdução de tensão
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12. Desenvolvimento e Metodologia
 Transdução de corrente
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13. Desenvolvimento e Metodologia
 Conversão e tratamento dos sinais
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14. Desenvolvimento e Metodologia
 Circuito final
Entrada
analógica
Chave “H”
Sinal de
tensão
Sinal de
corrente
Divisor de
tensão
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Distorções Harmônicas

15.  Aquisição dos dados
Desenvolvimento e Metodologia
ADC da plataforma
amostragem e quantização
8400 Hz e 10 bits
Entradas
analógicas
Entrada USB
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16.  Processamento dos dados
Array com os dados amostrados e quantizados = buffer com 70 amostras.
Desenvolvimento e Metodologia
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17.  Cálculos
Aplicação direta DFT.
Desenvolvimento e Metodologia
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Distorções Harmônicas

18.  Software
Principais trechos.
Desenvolvimento e Metodologia
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Distorções Harmônicas

19.  Montagem
Resultados
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Distorções Harmônicas

20.  Montagem
Resultados
Medidor Microcontrolado de
Distorções Harmônicas

21.  Medição de sinal contínuo
Resultados
Ordem da Distorções Distorções
Harmônica Tensão Corrente
n (%) (%)
3 33,36 33,36
5 20,04 20,04
7 14,34 14,34
9 11,19 11,19
11 9,18 9,18
13 7,80 7,80
15 6,79 6,79
17 6,03 6,03
19 5,43 5,43
21 4,94 4,94
23 4,55 4,55
25 4,22 4,22
27 3,94 3,94
29 3,70 3,70
31 3,50 3,50
33 3,33 3,33
35 3,17 3,17
37 3,04 3,04
39 2,92 2,92
41 2,82 2,82
43 2,73 2,73
45 2,65 2,65
47 2,58 2,58
49 2,52 2,52
51 2,46 2,46
53 2,42 2,42
55 2,38 2,38
57 2,34 2,34
59 2,31 2,31
THDf 48,00 48,00
THDr 43,31 43,31
Resultados obtidos sinal
contínuo equivalente à
onda quadrada
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Distorções Harmônicas

22. Discussão dos resultados
Ordem da Distorções Distorções
Harmônica Tensão Corrente
n (%) (%)
3 33,33 33,33
5 20,00 20,00
7 14,29 14,29
9 11,11 11,11
11 9,09 9,09
13 7,69 7,69
15 6,67 6,67
17 5,88 5,88
19 5,26 5,26
21 4,76 4,76
23 4,35 4,35
25 4,00 4,00
27 3,70 3,70
29 3,45 3,45
31 3,23 3,23
33 3,03 3,03
35 2,86 2,86
37 2,70 2,70
39 2,56 2,56
41 2,44 2,44
43 2,33 2,33
45 2,22 2,22
47 2,13 2,13
49 2,04 2,04
51 1,96 1,96
53 1,89 1,89
55 1,82 1,82
57 1,75 1,75
59 1,69 1,69
THDf 47,47 47,47
THDr 42,89 42,89
Resultados
teóricos,
cálculos por An
e Fn
Ordem da Erro Erro
Harmônica Tensão Corrente
n (%) (%)
3 0,08 0,08
5 0,20 0,20
7 0,38 0,38
9 0,70 0,70
11 0,97 0,97
13 1,38 1,38
15 1,82 1,82
17 2,45 2,45
19 3,07 3,07
21 3,61 3,61
23 4,44 4,44
25 5,21 5,21
27 6,00 6,00
29 6,80 6,80
31 7,83 7,83
33 9,00 9,00
35 9,87 9,87
37 11,10 11,10
39 12,19 12,19
41 13,51 13,51
43 14,81 14,81
45 16,14 16,14
47 17,53 17,53
49 19,02 19,02
51 20,29 20,29
53 22,03 22,03
55 23,61 23,61
57 25,03 25,03
59 26,63 26,63
THDf 1,10 1,10
THDr 0,96 0,96
Comparação entre
resultados medidos
e teóricos
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Distorções Harmônicas

23.  Erros de leitura de até 10 % até ordem 35
 Utilização das medições para
dimensionamento de componentes elétricos
 Fácil utilização
 Possível melhora nos circuitos de conversão
 Possível melhora na leitura dos sinais
 Futuro desenvolvimento em medidor
completo
 Baixo custo
Conclusões
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Distorções Harmônicas

24.  P. H. Tavares. (2011, 15 November). [Online]. Available:
http://www.engematec.com.br/site/downloads/harmonicos_em_Instalacoes_eletricas
.pdf
 H. Moreno, Harmônicos Nas Instalações Elétricas. ed. 1. São Paulo: PROCOBRE, 2001
 FLUKE. (2011, 10 October). FLUKE 433 Analisadores de Qualidade de Energia Trifásica
[Online]. Available: http://www.fluke.com/fluke/brpt/Ferramentas-de-qualidade-de-
energia/Corrente-trif%C3%A1sica/Fluke-433.htm?PID=56079
 Arduino. (2011, 5 October). Arduino Mega [Online]. Available:
http://pt.wikipedia.org/wiki/Divisor_de_tens%C3%A3o
Bibliografia
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25. Muito obrigado!
Evandro Guilherme Miguel,
Graduado da Faculdade de Engenharia Elétrica
Habilitação em Telecomunicações da PUC
Campinas.
E-mail: evandroguilhermemiguel@hotmail.com
Fim
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