6 medições da qualidade da energia para descobrir problemas ocultos nos sistemas eléctricos

Na procura constante de eficiência e qualidade de energia em instalações industriais, os sistemas eléctricos modernos estão equipados com inúmeras medições de qualidade de energia que monitorizam motores e dispositivos. No entanto, existem seis medições específicas que podem ajudar a descobrir problemas ocultos na utilização de energia de uma fábrica - problemas que muitas vezes resultam em custos adicionais, danos no equipamento e até mesmo tempo de inatividade não programado.

Medidas específicas que podem ajudar a descobrir problemas ocultos

Desequilíbrio de tensão

Num sistema trifásico equilibrado, as tensões de fase devem ser iguais ou muito próximas umas das outras. Um desequilíbrio nestas medições pode causar um mau desempenho ou uma falha prematura. Estes problemas graves podem ser causados por problemas mais pequenos que são muito mais fáceis de resolver se forem detectados durante as medições regulares de manutenção preventiva de motorestais como:

• Tensões mecânicas nos motores, frequentemente devidas a um binário inferior.
• Corrente elevada em motores trifásicos e rectificadores.
• Corrente desequilibrada que flui através dos condutores neutros em sistemas trifásicos ligados em estrela.

Os principais custos estão associados à substituição do motor e à perda de receitas devido a disparos da proteção do circuito. A substituição do equipamento, combinada com o custo da mão de obra e com o tempo de inatividade não planeado, pode aumentar rapidamente.

Para detetar problemas de desequilíbrio de tensão, observe as entradas de motores, variadores de frequência (VFDs) e fontes de alimentação ininterrupta (UPS). É importante saber qual a quantidade de desequilíbrio que deve ser motivo de preocupação. De acordo com a norma de qualidade de energia EN50160, o desequilíbrio de tensão necessário, expresso como um rácio de componentes de sequência negativa para positiva, deve ser inferior a 2% no ponto de acoplamento comum. As especificações NEMA exigem menos de 1% para cargas de motor. Consulte os manuais do utilizador para outros equipamentos. A norma NEMA MG 1 estabelece que o motor deve ter uma capacidade reduzida para desequilíbrios superiores a 1%.

Distorção harmónica total

A Distorção Harmónica Total (THD) engloba todos os harmónicos presentes num bem. Alguma distorção de corrente é normal, uma vez que faz parte de um sistema de energia que alimenta cargas electrónicas, como computadores, máquinas de escritório, balastros de iluminação electrónicos e sistemas de controlo. No entanto, qualquer valor superior a 5% em qualquer fase deve ser objeto de uma investigação mais aprofundada. A este nível, ou durante períodos prolongados, pode causar problemas como:

• Elevado fluxo de corrente nos condutores neutros.
• Sobreaquecimento dos motores/transformadores, reduzindo a sua vida útil.
• Maior suscetibilidade a falhas de corrente, que podem levar a reinícios.
• Eficiência reduzida do transformador ou a necessidade de transformadores maiores para acomodar os harmónicos.
• Ruído audível.

Os principais custos da THD estão associados à redução da vida útil dos motores e transformadores. Se o equipamento fizer parte de sistemas de produção, as receitas também podem ser afectadas.

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Para detetar esses problemas, faça medições e estabeleça uma linha de base normal para os seus motores, transformadores e condutores neutros que servem cargas electrónicas. Monitorize os níveis de corrente e a temperatura nos transformadores para se certificar de que não estão sobrecarregados. A corrente de neutro não deve exceder a capacidade do condutor de neutro.

O aumento da corrente de fase pode afetar a qualidade da energia.

À medida que o isolamento se deteriora, começa a apresentar fugas. As cargas necessitarão de uma corrente ligeiramente superior à medida que envelhecem, e alguma desta corrente de fuga pode ser direccionada para o sistema de ligação à terra. As falhas no equipamento também podem causar correntes de terra elevadas. Estes problemas podem levar a danos adicionais, redução da vida útil do equipamento, paragens não programadas e custos imprevistos se forem deixados por muito tempo. As correntes de fase excessivas podem danificar ainda mais o isolamento e sobreaquecer a carga; a sobrecorrente pode provocar o disparo de dispositivos de proteção; e a corrente de terra excessiva pode criar tensões inseguras em chassis, armários e condutas metálicas.

Com o aumento da corrente de fase, os custos mais elevados resultam frequentemente da falha prematura do motor e da perda de receitas devido ao disparo de dispositivos de proteção contra sobreintensidades. Para detetar estes problemas antes que se agravem, verifique e monitorize regularmente quaisquer cargas críticas, especialmente motores, VFDs e transformadores.

 A melhor forma de verificar o isolamento é através de testes periódicos com um aparelho de teste de isolamento. Também pode verificar o equipamento enquanto este está em serviço, medindo e acompanhando todas as correntes (fase, neutro e terra) para garantir que nenhuma delas aumenta significativamente com o tempo.

A comparação das medições com a potência nominal da carga deverá fornecer uma base para a deteção de problemas. A potência nominal nunca deve ser excedida. Siga a corrente de fase consumida por uma carga durante meses ou anos para determinar se a corrente está a mudar e tomar medidas correctivas antes que os problemas se tornem graves.

Quedas de tensão

Os afundamentos de tensão são reduções momentâneas da tensão RMS. As cargas podem ser adicionadas sem notificar a direção da central, e estas cargas podem reduzir a tensão do sistema, especialmente se gerarem correntes de arranque elevadas. Além disso, à medida que os sistemas eléctricos envelhecem, a impedância do sistema pode aumentar, tornando-o mais propenso a falhas de corrente.

 A maioria das cargas funcionará a 90% da tensão nominal, mas se as quebras de tensão forem mais graves ou durarem longos períodos de tempo, podem fazer com que o equipamento eletrónico reinicie ou que a proteção contra sobreintensidades dispare. As quebras de tensão numa ou duas fases de cargas trifásicas podem fazer com que a(s) outra(s) fase(s) consumam mais corrente para compensar.

Os cortes de tensão podem levar à perda de receitas quando um computador se reinicia aleatoriamente, o sistema de controlo é reiniciado, um VFD desliga-se e a vida da fonte de alimentação ininterrupta (UPS) de reserva é encurtada devido a ciclos frequentes. Como parte do programa de manutenção preventiva, o acompanhamento das medições em motores, VFDs, UPSs ou painéis que alimentam equipamento informático ou controlos industriais deve ajudar a detetar problemas à medida que estes surgem. Tomar medidas para mitigar os problemas antes que estes se agravem pode poupar tempo de inatividade e custos não planeados. Não subestime o poder da medição da qualidade da energia para detetar e prevenir estas falhas de energia e as suas consequências.

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Procura máxima

Os serviços públicos monitorizam a quantidade de energia consumida por uma instalação. Várias vezes por hora, calculam a procura média para esse intervalo. O pico de procura é a procura média mais elevada em todos os intervalos de um ciclo de faturação, e é nela que se baseiam os encargos da empresa de serviços públicos. Os clientes comerciais e industriais podem gerir o elevado custo das tarifas de pico de procura ajustando os ciclos de carga para reduzir o consumo total num determinado momento.

As potenciais poupanças neste caso dependem do plano de tarifas da empresa de serviços públicos. No entanto, a verificação de alguns aspectos pode ajudar a ajustar os activos e os horários para reduzir os custos da taxa de pico de procura, tais como

• Descubra qual o intervalo de procura utilizado pelo serviço público.
• Medir a procura ao longo do tempo na entrada de serviço utilizando um registador de qualidade de energia.
• Identificar as cargas significativas que funcionam em simultâneo e utilizar as medições da procura para verificar as leituras das cargas individuais. Não subestimar a influência da medição da qualidade da energia em relação aos picos de procura.

Fator de potência

O fator de potência é uma equação que mostra a eficiência energética de uma instalação. É o rácio entre a potência ativa (medida em kW) e a potência aparente (medida em kVA). A potência aparente, ou procura, é a quantidade de energia utilizada para alimentar equipamentos e máquinas. A potência aparente é calculada como a soma da potência ativa (kW) e da potência reactiva, ou potência desperdiçada (kVAR). O fator de potência é normalmente expresso em percentagem e, quanto mais baixa for a percentagem, menos eficiente é a utilização da energia.

Os serviços públicos podem cobrar taxas mais elevadas ou impor penalizações por um baixo fator de potência, o que afecta as instalações que requerem maior potência reactiva. Para evitar o pagamento de taxas mais elevadas, o fator de potência deve ser superior a 0,97. As restrições de capacidade do sistema causam quedas de tensão e sobreaquecimento, pelo que podem ser aplicados condensadores em cargas individuais, na confluência de várias cargas ou na entrada de serviço para melhorar o fator de potência.

Para reduzir estes custos, saiba se o seu plano tarifário cobra pela procura reactiva ou pelo baixo fator de potência. Descubra como a empresa de serviços públicos mede o fator de potência - estão a olhar para intervalos máximos ou médios?

Por fim, ao executar rotas de manutenção preventiva numa instalação, identifique as cargas que estão a causar o retorno de energia reactiva. Assim que souber de onde vêm os problemas, pode desenvolver uma estratégia para a correção do fator de potência e eliminar o maior número possível de penalizações dos serviços públicos. Reconhecer a importância da medição da qualidade da energia em relação ao fator de potência.

Descubra o segredo da eficiência energética: Medir a qualidade da energia

Num mundo movido pela tecnologia e pela inovação, não podemos ignorar o valor da energia eléctrica nas nossas operações industriais. Mas sabia que existe um fator crítico que pode revolucionar a forma como utilizamos e aproveitamos a energia? Deixe-nos apresentar-lhe a medição da qualidade da energia.

Imagine ter um olho atento em todos os aspectos dos seus sistemas eléctricos. Imagine detetar desequilíbrios de tensão, distorções harmónicas, picos de corrente e cortes de energia antes que causem estragos na sua produção. Gostaria de evitar danos dispendiosos, tempos de inatividade inesperados e perda de receitas? A medição da qualidade da energia é o seu aliado secreto nesta missão.

Ao concentrar-se em seis medições-chave, pode garantir que a sua instalação industrial funciona de forma eficiente e fiável. Estes indicadores - desequilíbrio da tensão, distorção harmónica total, subida da corrente de fase, quedas de tensão, picos de procura e fator de potência - fornecer-lhe-ão informações valiosas para tomar decisões informadas.

A questão é: está pronto para dar o passo em direção a uma operação mais eficiente e eficaz? Convidamo-lo a explorar mais sobre a medição da qualidade da energia e a descobrir como esta ferramenta pode transformar os seus processos industriais - não perca a oportunidade de aumentar o seu desempenho e minimizar os riscos! Pedir mais informações hoje e desbloquear um novo nível de excelência na sua operação. Juntos, podemos levar a sua eficiência energética para o próximo nível.