IEC61000-4-30: Saiba tudo sobre a norma

Normas ABNT NBR IEC

Imaginem se, como um passe de mágica, a constituição e as leis simplesmente sumissem. O que seria de tudo sem regras? A resposta é simples: Caos. Se não consegue imaginar, veja qualquer filme com temática pós apocalíptica, que eles sempre abordam isso. A organização e regramento que somos capazes de criar, e seguir, é uma das inúmeras coisas que nos difere das outras espécies. Não sabemos viver de outra forma. Precisamos de leis e regras, senão vira bagunça. Agora, voltando ao mundo da engenharia, as normas ABNT, NBR, IEC, NEMA, entre outras, são nossos “norteadores” em tudo que desenvolvemos e criamos. Elas garantem a organização, qualidade, e uniformização de tudo. Precisamos “dançar conforme a música”, e estas normas nos garantem uma dança segura. É nossa obrigação entendê-las e interpretá-las. Já viu como é feio uma pessoa dançando estranho? Vira meme. Então “dance” com técnica!

Agora que sabemos que é de vital importância um entendimento pleno das normas que afetam nossa vida, nosso trabalho, e que a não observância bera ao amadorismo, e ao ridículo, vamos falar sobre uma em específico, que nos ajuda demais quando o assunto é qualidade de energia: A IEC 61000-4-30.  

Definição da IEC 61000

A IEC 61000 é uma série de 71 normas que abordam o seguinte tema: Compatibilidade eletromagnética. Ela está dividida em 6 partes, abordando com maior profundidade cada uma delas, sendo: 

• • Parte 1- Generalidades: Aqui temos introduções, princípios fundamentais, definições, terminologias, e toda a base para o desenvolvimento do assunto.
  • Parte 2 – Ambiente: Aqui temos a descrição, classificação e níveis de compatibilidade. Como em qualquer modelagem, como podemos definir algo sem saber o que tem no “local” de ensaio. Ao que estamos submetendo o alvo da análise? Existem frequências  aqui? radiação? É nesse ambiente que ela fala, e se aprofunda. São as condições as quais valem a definição: “Essa norma vale sob essas condições”;
  • Parte 3 – Limites: Trata-se da definição dos limites de emissão de uma perturbação e de imunidade a esta. Harmônicas originadas por um equipamento, por exemplo.

• Parte 4 – Técnicas de ensaio e de medição, aqui nosso foco! Mas ainda assim, está abrangente demais, e afunilaremos para uma aplicação mais específica.
• Parte 5 –  Diretrizes: De instalação e de métodos e dispositivos de mitigação. 
• Parte 6 –  Normas genéricas: Aplicadas a residências, indústrias, subestações e etc.

Em resumo, a ABNT NBR IEC 61000-4 define os métodos para medição e interpretação dos resultados de parâmetros da qualidade da energia elétrica em sistemas de alimentação em corrente alternada a 50/60 Hz. 

E muita atenção! Ela apresenta métodos de medição e requisitos apropriados de desempenho, mas não define limites, ou seja, não espere ver aqui percentuais ou limites para os fenômenos encontrados em seus estudos e medições. Essa norma garante que seu equipamento analisador ou medidor tenha um desempenho adequado, e que você esteja protegido quanto a confiabilidades das informações geradas. 

Para avaliar limites, uma norma ou instrução adjunta será necessária. Exemplos: 

• Prodist módulo 8 para análise no ponto de acoplamento com a concessionária;
• ANSI/IEEE 446 pra ver a curva CBEMA;
• NEMA MGI 14-34 para desequilíbrios;
• Campanhas de medição da ONS, e por aí vai.

Norma IEC61000-4-30

Eis que já sabemos do que se trata a IEC 61000-4. Falta saber o que é o 30! Até aqui sabemos que a IEC 61000-4 trata da compatibilidade eletromagnética, no campo das técnicas de medição e ensaios. Existem 34 variantes desta seção. A variante IEC61000-4-30 apresenta métodos para medição de aspectos de qualidade de energia, que é o foco dos equipamentos analisadores e medidores envolvidos em consultorias, estudos e inspeções. É nela que iremos focar nossa abordagem, mas deixo em destaque algumas correlatas, principalmente para os ensaios para homologação e certificação de classe. São elas:

• IEC61000-4-7: Guia geral sobre medições e instrumentação de harmônicos e inter-harmônicos, para sistemas de alimentação e equipamentos a eles conectados.
• IEC61000-4-15: Flickermeter – Especificações funcionais e de design.

A IEC61000-4-30 define os métodos para medição dos seguintes parâmetros:

• Frequência do sistema elétrico¹;
• Magnitude da tensão de alimentação¹;
• Cintilação luminosa (Flicker¹);
• Afundamentos e elevações de tensão¹;
• Interrupções de tensão¹;
• Tensões transitórias;
• Desequilíbrio da tensão¹;
• harmônicos e inter-harmônicos de tensão¹;
• Sinais transmitidos sobre a tensão de alimentação;
• variações rápidas de tensão;

Nota¹: O PRODIST módulo 8 cita estes fenômenos, e estabelece limites, no ponto de acoplamento com a concessionária.

Classes de equipamentos

Para cada parâmetro, três classes são definidas, sendo elas A, S e B. E aqui, você deveria se perguntar: Por que dessa ordem? Ao menos eu fiquei curioso. O que muda entre elas? Bom, vamos às definições.

Analisador de energia CLASSE A

• Trecho da norma: “Esta classe é usada onde medições precisas são necessárias, por exemplo, para aplicações contratuais que podem exigir soluções de disputas, verificação de conformidade com padrões etc.”

Hora vejam só, leiam novamente: Auditorias e situações comprobatórias mais complexas!

• Trecho da norma: “Qualquer medição de um parâmetro executada com dois instrumentos diferentes que obedecem às exigências da Classe A, ao medir os mesmos sinais, produz resultados iguais dentro da incerteza especificada para o parâmetro.”

Eis o pulo do gato. A característica crucial que define a classe: Alta precisão, ou seja, um rigor no limite da incerteza das medidas, e sincronismo. Para a primeira característica, lhes digo, tratam-se de equipamentos de maior valor agregado, maior tecnologia, e etc. Não espere ver um equipamento dessa classe ao mesmo valor dos outros. 

Em seguida, o método universal para sincronismo é o GPS. E note que não estamos falando de coordenadas espaciais, apesar de telas nos nossos equipamentos e sim de relógio. Se tem que medir “igual” um transiente em uma mesma linha, note que 1 segundo de erro é uma eternidade. Então não há como um equipamento atender a classe, sem sincronismo, logo sem GPS. Veja abaixo, a função no RE8000.

Analisador de energia CLASSE S

• Trecho da norma: “Esta classe é usada para aplicações estatísticas, como pesquisas ou avaliações de qualidade de energia, possivelmente com um subconjunto limitado de parâmetros. Embora utilizem intervalos equivalentes de medição como o Classe A, os requisitos de processamento da Classe S são menores.”

Aqui vai o tal “S”: “S”earch, que traduzido significa pesquisa. Entendo. Mas não compreendo. Eu, Lucas, preferia um B e depois um C, pois me dá melhor noção de ordenamento, mas enfim, seguimos. Esta classe é submetida aos mesmos ensaios da classe A, no entanto, com algumas mudanças na incerteza, e é claro, sem a exigência do sincronismo.

Analisador e medidor CLASSE B

• Trecho da norma: “Definida com a finalidade de se evitar a continuidade da fabricação de projetos obsoletos de muitos instrumentos existentes”.

Ao ler isto, tenho a sensação de que é uma classe não recomendada, e não é só sensação, vejam outro trecho: “NOTA – Métodos da Classe B não são recomendados para novos projetos. Alerta-se que a Classe B pode ser removida em uma futura edição desta norma.”

Aqui cabe minha primeira e única discordância nesta norma! Tudo na engenharia da “vida real” envolve uma análise entre custo e resultado do projeto. Os equipamentos de classe A e S obviamente têm valores de aquisição mais elevados que o B. E se tomarmos como base os parâmetros que a norma cita, em inúmeras aplicações, não haverá preocupação com todos eles. Posso querer monitorar apenas um, ou dois, com uma exigência de precisão mais branda (Menos exigente), apenas como um indicador, e com base neles, utilizar de uma classe superior pontualmente conforme necessidade. Considero um erro extingui-la. E acho inclusive que ela poderia ter mais detalhes de ensaios para uma normatização dos inúmeros produtos que vemos no mercado, com confiabilidade extremamente duvidosa. Não é porque se aceita um erro conhecido, que pode ter qualquer erro omitido!

Eis a minha campanha: Salvem a classe B, ela pode ter até mais aplicações que as outras no volume! Fim da minha campanha. Voltamos ao assunto.

Acesso a classe dos analisadores

• Trecho da norma: “Convém que o fabricante do instrumento declare quais parâmetros são medidos, qual classe é usada para cada parâmetro, a faixa de Udin (tensão de entrada declarada) para qual cada classe atende e todos os requisitos e acessórios necessários (sincronização, pontas de prova, período de calibração, faixas de temperatura etc.) para atender a cada classe.”

Este trecho deixa claro, além da classe, um pequeno detalhe até então subentendido: “o fabricante do instrumento declare”. Esta norma é aplicada ao instrumento de medição, comumente chamado de analisador de qualidade de energia. É responsabilidade do fabricante o atendimento e homologação conforme a norma. Para o usuário, o mais importante até então, é saber dela, e certificar-se do atendimento quando do uso de tal instrumento, também observando seus anexos que falam da utilização correta em medição. Mas atenção, estar em conformidade não é estar certificado. As próximas 20 ou 30 páginas da norma, a partir da definição da classe B, explicam: Como o equipamento deve medir, quais as “regras”, percentuais de erro, quais os métodos e etc., ou seja, aspectos de projeto do instrumento, visando ensaios que digam, “ok! Este equipamento atende a classe A para medição de um “afundamento” (por exemplo).

E veja que citei afundamento, porque a norma trata cada parâmetro de qualidade em separado, e detalhado, ou seja, tem métodos e ensaios específicos para cada parâmetro de qualidade de energia.

A partir daqui, ao invés de descrever a técnica, vou abordar o resultado do ensaio, pois ele dará razoável noção do atendimento à norma, em função dos parâmetros analisados. 

Equipamentos certificados pela IEC 61000-4-30

A homologação de um equipamento é descrita através de um documento de certificação com os resultados de todos os testes aplicados para determinação do atendimento aos requisitos, ou seja, a garantia de que um equipamento atende a classe é comprovada por um documento de pelo menos 60 páginas de resultados, emitidos por um órgão competente. Veja abaixo o compilado de faixas de incerteza, junto às classes. Para cada linha da tabela, um ensaio e uma faixa de certeza são determinadas em detalhes (a parte da norma que estou ignorando, e que não convém ao uso, a menos que você esteja criando um equipamento e queira homologar, ou, tenha curiosidade quanto à fórmulas e técnicas). Veja:

A Embrasul possui certificação de conformidade e atende às técnicas de medição da IEC61000-4-30 completa, o que vira o seguinte certificado completo:

Veja abaixo como é o resultado de um destes ensaios do vídeo, na íntegra:

Conclui-se, a partir desta tabela, que este equipamento é apto a medir tensão em regime permanente, dentro da faixa de Udin, estabelecida, com erro inferior a 0,1% entre 10 e 150% da faixa.

A primeira página que resume e comprova a homologação:

Caso deseje, faça download do documento certificado comprobatório da IEC para analisar:

https://embrasul.com.br/wp-content/uploads/2020/11/certificado-RE8000.pdf

Atenção! Não desista, chegamos a 32, das 63 páginas da norma! Se cansou, não desista! A primeira parte deste artigo te ajuda a escolher um bom equipamento, e como a IEC aponta uma metodologia e ensaio para classificar um equipamento. A segunda parte explica como usar para realizar uma medição! Siga no nosso blog com a parte 2: Acesse aqui!