Calculadora de THD
com verificação pela IEEE 519 e EN 50160.

Como a calculadora de THD funciona

A distorção harmônica total (THD) é a soma RMS de todos os componentes harmônicos dividida pela fundamental. Informe cada harmônico em porcentagem da fundamental, ou como valor RMS em volts ou ampères junto com a fundamental, e a calculadora retorna:

• THD em relação à fundamental, a definição usada pela IEEE 519 e pela EN 50160;
• THD-R em relação ao valor RMS total, que alguns instrumentos mostram no lugar e que é sempre menor;
• para corrente, TDD (distorção total de demanda), que é a corrente harmônica dividida pela corrente máxima de demanda I_L em vez da carga de hoje.

A fórmula, com V_h o valor RMS do harmônico de ordem h e V₁ a fundamental:

THD = √(V₂² + V₃² + … + V₅₀²) / V₁ × 100 %

A maioria das normas soma os harmônicos até a 50ª ordem (a EN 50160 até a 40ª). Deixar de fora pequenos valores de ordem alta muda muito pouco o resultado, porque cada um é elevado ao quadrado.

THD ou TDD: por que a distorção de corrente pode assustar em carga leve

O THD de corrente é medido em relação à corrente fundamental que circula agora. Em carga leve, um inversor pode mostrar THD de corrente de 80 % ou mais, e ainda assim os ampères harmônicos reais são pequenos. É por isso que a IEEE 519 limita a corrente pela TDD, que divide pela corrente máxima de demanda I_L (normalmente a média das demandas máximas mensais de 12 meses). Se você só tem uma leitura, informe I_L como porcentagem da fundamental de hoje: por exemplo, se a demanda de pico habitual da instalação é o dobro da carga de hoje, informe 200.

Limites da IEEE 519 usados pela calculadora

A IEEE 519 fixa limites no ponto de acoplamento comum com a concessionária, e não em cada máquina. Os limites de tensão dependem da tensão do barramento:

Os limites de corrente dependem da relação de curto-circuito I_SC/I_L: uma rede forte (relação alta) absorve mais corrente harmônica antes de a tensão distorcer. Para sistemas de 120 V a 69 kV, em porcentagem de I_L:

A edição de 2022 manteve esses valores, mas flexibilizou a regra para harmônicos pares: as ordens 2, 4 e 6 ficam limitadas a 50 % do valor da tabela, e as ordens pares acima de 6 a 100 % (a edição de 2014 usava 25 % para todas as ordens pares). A calculadora aplica a regra de 2022. Resumo da mudança: IEEE 519-2022 update, powerquality.blog e nota de aplicação MIRUS AN003.

Esses valores são reproduzidos para triagem. Para um contrato, uma discussão com a concessionária ou um relatório de conformidade, use a própria norma.

EN 50160 e THD de tensão

Para a alimentação pública em baixa e média tensão, a EN 50160 espera que o THD de tensão fique igual ou abaixo de 8 % (harmônicos até a 40ª ordem) em 95 % dos valores de 10 minutos de uma semana. Uma única leitura acima de 8 % não é, por si só, uma violação, e uma única leitura abaixo não prova conformidade.

O que fazer com um resultado alto

1. Descubra de onde vêm os harmônicos. Meça ao mesmo tempo na entrada principal e nas maiores cargas não lineares (inversores, retificadores, nobreaks, iluminação LED, carregadores de veículos elétricos).
2. Verifique ressonância antes de adicionar capacitores. Capacitores de correção do fator de potência podem amplificar um harmônico em vez de reduzi-lo. Nosso guia de harmônicos e fator de potência explica o risco.
3. Meça ao longo do tempo. Os níveis de harmônicos mudam com a produção, os turnos e a rede ao seu redor. A própria IEEE 519 é avaliada pelos percentis 95 e 99 ao longo de dias e semanas.
4. Escolha a mitigação com base em dados. Reatores de linha, filtros passivos ou ativos e inversores multipulso servem, cada um, a um espectro diferente.

Perguntas frequentes

Qual é um bom valor de THD?
Para tensão em baixa tensão, abaixo de 5 % é confortável e 8 % é o limite comum tanto da IEEE 519 quanto da EN 50160. Para corrente, avalie o TDD conforme a sua relação de curto-circuito, e não o THD contra um número fixo.

Por que o meu THD de corrente é muito maior que o de tensão?
Cargas não lineares consomem corrente distorcida; a tensão só distorce na proporção dessa corrente vezes a impedância da fonte. Uma rede forte mantém o THD de tensão baixo mesmo com THD de corrente alto.

THD é o mesmo que THD-F e THD-R?
O THD-F (ou simplesmente THD) usa a fundamental como referência. O THD-R usa o valor RMS total e é sempre menor. A IEEE 519 e a EN 50160 usam a fundamental.

Posso usar esta calculadora para conformidade?
Não. É uma ferramenta de triagem para um conjunto de valores. A conformidade exige uma campanha de medição com um instrumento adequado no ponto de acoplamento comum. Fale com um engenheiro do Inspector sobre como medir isso do jeito certo.