Variacao Diafasica

O que acontece quando o motor começa a vibrar à noite

Eu lidei com isso durante três dias num sistema de acionamento de dois motores em paralelo, ambos alimentados pela mesma rede, mas em turnos diferentes. Um funcionava bem. O outro, só quando a carga caía após as vinte horas, apresentava variações de corrente e um ruído que só aparecia no analisador de potência. Depois de rastrear tudo, desde harmonicos até desbalanceamento de fase, o problema era variacao diafasica entre os dois alimentadores que vinham de transformadores diferentes. A diferença de ângulo entre as fases não era estática, variava conforme a demanda do turno e a impedance do trecho de distribuição. Resolveu-se com um sincronizador de fase na chave de partida, mas o diagnóstico demorou porque o efeito só aparece sob carga desigual. Variação diafásica nada mais é do que a mudança no ângulo de fase entre duas tensões ou correntes senoidais de mesma frequência que compartilham um sistema elétrico. Em teoria, se tudo estiver balanceado e a fonte for ideal, o deslocamento angular permanece fixo. Na prática, mudanças de carga, comprimento de linha, transformadores em paralelo com impedâncias distintas, e até a presença de cargas não-lineares alteram esse ângulo ao longo do tempo. O termo aparece com mais frequência em sistemas trifásicos, onde o desbalanço entre fases gera componentes de sequência diferentes e, consequentemente, variações no ângulo relativo.

Como medir e corrigir a variacao diafasica no campo

O primeiro passo é conseguir um osciloscópio com dois canais ou um analisador de qualidade de energia que registre fasores. Conecte o canal A na fase R do alimentador 1 e o canal B na fase R do alimentador 2. Meça o deslocamento angular em graus. Se a variação for menor que 1 grau em condições nominais, o sistema está dentro do esperado. Acima de 3 graus, já começa a gerar problemas de torque em motores e aquecimento em transformadores. Acima de 5 graus, o risco de disparos de relés diferenciais e falhas em acionamentos Variac aumenta significativamente. Para corrigir, existem três caminhos principais. O primeiro é ajustar o carregamento dos transformadores para que a corrente por fase fique dentro de 10% do valor nominal em cada uno. O segundo é instalar bancos de capacitores sintonizados no ponto de conexão dos alimentadores, o que reduz a reatância indutiva do trecho e estabiliza o ângulo. O terceiro, e mais eficaz quando os dois alimentadores vêm de fontes independentes, é usar um phase shifting transformer ou um sincronizador eletrônico de fase. No meu caso, o sincronizador custou cerca de 8 mil reais e eliminou a vibração em dois dias. Os capacitores teriam resolvido parcialmente, mas só funcionando em uma das cargas, não nas duas simultaneamente.

O erro mais comum que vejo em projetos novos é dimensionar o compensador pelo fator de potência e ignorar o ângulo de fase. Você pode corrigir o fator para 0,98 e ainda ter 4 graus de variação diafásica entre os alimentadores. A correção de fator de potência age sobre a componente reativa em quadratura. A variação diafásica é um fenômeno completamente diferente, ligado à impedância de sequência positiva e negativa do trecho de distribuição. Confundir os dois leva a projetos que parecem certos no papel e falham na operação. Outro ponto que poucos mencionam: a variação diafásica não é Linear com a carga. Em sistemas com grande presença de inversores de frequência, o harmônico de ordem 5 e 7 pode criar um deslocamento angular aparente que não reflete a realidade física do sistema. Se você mede com um multímetro comum, vai ler tensão e corrente corretas e achar que tudo está bem. O ângulo só aparece quando se usa instrumentos com taxa de amostragem acima de 1 kSps e janela de análise de pelo menos 10 ciclos. Com equipamentos mais baratos, o efeito é invisível até o problema se manifestar como falha intermitente, que é exatamente o tipo que mais dá trabalho para diagnosticar.

Existem situações em que a correção não é viável. Quando os alimentadores vêm de subestações com tempo de resposta de proteção diferente, ou quando há geração distribuída com inversores sem controle de ângulo, a variacao diafasica pode ser intrínseca ao sistema. Nesses casos, a solução é projetar as cargas para tolerar o desbalanço, usando motores com isolamento classe F e ventiladores independentes, e configurar os relés de proteção para ignorar pequenas variações de ângulo. Tentar corrigir nesses cenários gera custo elevado com retorno margina, e o usual é o sistema simplesmente operar com a variação aceitável dentro das especificações do fabricante dos equipamentos sensíveis.