No último artigo analisamos as várias formas e possibilidades de ligarmos o nosso equipamento à rede elétrica. Analisamos também o transformador que, em algumas situações, se faz necessário para as adaptações da tensão da rede às tensões dos nossos aparelhos.          Aqui neste espaço trataremos de trazer alguns esclarecimentos a respeito da confusão generalizada que está existindo aí pela mercado sobre os equipamentos de filtragem da energia elétrica da rede. Existem tantas designações de aparelhos na praça que o grande público, e inclusive o pessoal do ramo, não consegue mais discernir um aparelho do outro. Por exemplo: o que é um filtro de linha? O que é um estabilizador de tensão? O que é um condicionador de energia? Todos eles têm a mesma função? Quais de fato são as funções de cada um? Há diferenças entre eles? O que vocês acham? O que tenho visto é que se está misturando alhos com bugalhos e a confusão tem sido geral e total!! Temos que separar o joio do trigo e isto me proponho a fazer neste artigo. Vamos começar dando as principais denominações dos aparelhos que existem no mercado:

        
a) Filtros de linha,
b) Estabilizadores de tensão,
c) Transformadores,
d) Condicionadores de energia,
e) Geradores de AC e
 f)  No Breaks (UPS)

         Em princípio, estes são os seis tipos de aparelhos básicos que, ligados à rede elétrica, prometem trazer vantagens auditivas e de proteção ao nosso equipamento de som. As marcas existentes no mercado para cada um destes tipos são inúmeras. Neste artigo pretendo dar elementos que lhes permitam discernir quais são os mais adequados para nós. Vamos fazer uma lista das funções que os aparelhos de filtragem de energia elétrica devem possuir para a nossa aplicação específica, que é a reprodução de som e imagem em nossas salas.
                  É importante lembrar que nossos equipamentos de áudio e vídeo representam cargas elétricas para os aparelhos de filtragem acima enumerados. Como nossos equipamentos, na grande maioria, possuem transformadores na entrada da energia elétrica, representam, portanto, cargas elétricas indutivas para estes aparelhos de filtragem.

 2004-2008 Jorge Bruno Fritz Knirsch
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As Funções dos Aparelhos de Filtragem

As principais funções que eles precisam atender são:

1- Eliminação dos harmônicos da rede,
2- Correção do fator de potência da rede e do equipamento,
3- Eliminação de transitórios e de "spikes",
4- Proteção total contra raios e anomalias da energia elétrica e
5- Proteção contra sobretensões e subtensões.
 

         A principal função dos aparelhos de filtragem para o áudio e vídeo é sem dúvida a eliminação de todos os harmônicos da rede (uma tarefa para Hércules!), isto porque os harmônicos são extremamente prejudiciais, tanto os harmônicos de corrente, mas principalmente os harmônicos de tensão. Estes harmônicos são a principal sujeira que existe na energia elétrica que recebemos nas nossas residências/apartamentos. Na música, eles tendem a "chapar" o som, dando-nos a impressão de que todos os instrumentos estão tocando num mesmo plano sonoro. Em outras palavras, os harmônicos não permitem a criação do palco sonoro, o som parece qie sai das caixas acústicas. Mas quando a energia elétrica é filtrada, retirando os harmônicos da rede, o palco sonoro (se as caixas acústicas estiverem afastadas das paredes) aumenta consideravelmente. Perceberemos a melhoria deste efeito positivo nos vários parâmetros do palco sonoro: localização espacial, profundidade, altura, recorte, focagem, respiro, ambiência, diferentes planos sonoros e outros. Se no seu som não existir nenhum palco sonoro, ou seja, se o som sair das caixas acústicas, tocando em um mesmo plano, a retirada de parte dos harmônicos da rede já permitirá criar um bom palco sonoro (mas o resto dependerá muito mais da acústica da sua sala e já não tanto do seu equipamento). Se, ao testar os aparelhos de filtragem da energia elétrica, você não perceber diferença no palco sonoro, de duas uma: ou os aparelhos de filtragem que você escolheu não atendem este requisito, o que é bem possível, ou existe algum equipamento no seu sistema que se apresenta como um elo mais fraco, para a reprodução do som, do que a energia elétrica que você recebe na sua casa.

         Portanto, aqui já se tem um ponto de teste: os aparelhos de filtragem devem criar ou aumentar o palco sonoro! Este ponto é o mais importante da filtragem do AC.

         Outra forma de interferência dos harmônicos se observa em relação aos equipamentos de imagem. Quando se retira os harmônicos da rede, há uma nítida melhora da imagem. A tela fica mais limpa, de forma que o contorno dos personagens, por exemplo, fica mais definido.
                  Um aspecto interessante, pouco conhecido e de importância suprema, é que os harmônicos elevam a temperatura de funcionamento de todos os equipamentos eletrônicos, incluindo aí os do sistema de áudio e vídeo. Na cidade de São Paulo, em alguns bairros, a retirada dos harmônicos da rede, já reduz em alguns graus Celsius a temperatura dos aparelhos! Em várias outras cidades, coisas semelhantes também já têm ocorrido. Este problema está se agravando no Brasil inteiro, devido à falta de uma legislação sobre os limites máximos de harmônicos que, principalmente por parte das indústrias, estão sendo injetados na rede pública de energia!

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         Infelizmente o que se vê hoje é que a grande maioria dos equipamentos de filtragem à venda na praça não consegue retirar harmônicos da rede. Bem ao contrário, muitos conseguem injetar ainda mais harmônicos, face à topologia eletrônica de que se utilizam! Temos sorte que isto é perceptível nos sistemas de nível de áudio/vídeo, tanto no som quanto na imagem! Podemos assim tomar providências para não deixar que os nossos aparelhos venham a esquentar excessivamente.
                   O segundo parâmetro de avaliação é a questão da correção do fator de potência. Nós já vimos em artigos anteriores o que vem a ser o fator de potência. Relembrando rapidamente aqui, refere-se ao atraso da corrente elétrica em relação à tensão, que ocorre devido as cargas, principalmente ao grande uso de motores, de forma que a rede se torna fortemente indutiva. Inclusive o nosso amplificador de potência, devido aos seus transformadores, aumenta o fator de potência da rede, isto é, ele aumenta ainda mais o atraso da corrente em relação à tensão. Uma defasagem muito alta entre a corrente e a tensão, ou seja, um fator de potência muito diferente de 1(um) do nosso sistema, afeta a dinâmica de reprodução do som.
                 Existem experiências auditivas comprovadas, com uma base teórica correlata, mostrando que o nosso sistema toca muito melhor quando a rede elétrica é levemente capacitiva, ou seja, quando se faz uma correção do fator de potência. A melhora é percebida principalmente pela maior dinâmica do sistema, como também por uma maior transparência dos agudos. Porém, atente para o aparelho que você estiver analisando e verifique se ele possui uma correção do fator de potência pois a maioria dos aparelhos de filtragem existentes no mercado não possui esta correção. A grande parte dos entusiastas do áudio e vídeo desconhecem ainda as conseqüências benéficas da correção do fator de potência na reprodução sonora.
                A partir do terceiro parâmetro, que se refere a eliminação de transitórios e "spikes" da rede, entramos na análise das proteções necessárias para o seu equipamento. Este terceiro item é o mais anunciado pelo marketing dos aparelhos de filtragem. A maioria dos produtos à venda no mercado prometem atender a este requisito, porém existe um senão. O resultado sonoro depende da topologia que for utilizada no circuito elétrico para realizar esta função. Por que? Porque conforme a topologia, consegue-se eliminar os transitórios e os "spikes", mas pode-se acrescentar fortes harmônicos na rede, na região dos agudos, que serão audíveis na nossa reprodução. O som fica metalizado. Devemos com certeza evitar estes produtos, que resolvem um problema mas criam um outro muito pior. E normalmente a proteção anunciada não atendem situações mais severas, de forma que poderão ocorrer danos aos nossos aparelhos.
                 No artigo intitulado "E a rede elétrica , você consegue ouvi-la?" Na terceira parte , mostrei todas as principais topologias atualmente empregadas para a retirada dos transitórios e "spikes", através dos filtros eletrônicos. Por motivo de espaço aqui, não vou voltar a este assunto. O que é importante relembrar é que existem dois tipos básicos de filtros: os filtros com componentes em série e os com componentes em paralelo. Pois bem, existem estudos que mostram que todos os filtros em série retiram harmônicos sim, mas introduzem outros, em outra região do espectro de audição, portanto estão resolvendo um problema para criar um outro, muito audível! A única vantagem deles é que são mais baratos. Por outro lado, os filtros em paralelo retiram harmônicos também e, quando bem construídos, não introduzem outros, de forma que podem ser muito neutros. Mas são mais caros. Como identificá-los na prática? Se, ao escutar o aparelho em questão, os agudos ficarem mais presentes e "ardidos" ou metálicos, então este aparelho está usando filtros em série. Normalmente os agudos devem ficar mais transparentes, como se fossem ao vivo. Infelizmente, muitos aparelhos de filtragem utilizam circuitos eletrônicos em série para reduzir custos e criam com isto, no som, um agudo com características metálicas. É aquele tipo de agudo que lhe dará, em pouco tempo, fadiga auditiva. Portanto, ao analisar um produto verifique bem como está a reprodução dos agudos.
                 O quarto parâmetro refere-se à total proteção contra raios e anomalias da rede elétrica. Os raios são fortes descargas elétricas na atmosfera, que induzem na tensão da rede grandes transientes (picos de altas tensões), podendo chegar a algumas centenas ou até milhares de volts. Como os raios são fenômenos da natureza, sobre os quais não temos ação, é muito difícil projetar um circuito de proteção que segure todos os tipos de raios possíveis. Muitos aparelhos de filtragem da rede são destruídos quando atingidos por raios e, muitas vezes, permitem que componentes do nosso sistema também sejam destruídos. Infelizmente, aqui não existe um teste antecipado, ou seja, não destrutivo, para você saber se o aparelho em questão atenderá o requisito. Porém, há uma forma de se reduzir o risco. Existem algumas topologias eletrônicas nas quais o fabricante faz com que, quando o raio for muito forte, o aparelho queime o seu próprio fusível de proteção, separando assim o nosso sistema da rede elétrica e, também, não se autodestruindo. Verifique então, no manual do aparelho ou com o revendedor, qual a forma de proteção que ele oferece para este caso.

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         O quinto parâmetro (e último) é quanto à proteção de sobretensões e subtensões. Existem regiões no Brasil onde as variações de tensão realmente são grandes, indo além das tolerâncias máximas permitidas. Isto ainda é um resquício das antigas concessionárias estatais, que não adotavam proteções eficientes para evitar flutuações das tensões elétricas da rede. Hoje, com a privatização das concessionárias, este problema está diminuindo. Porém, como no exterior, nos países de primeiro mundo, a existência deste problema é inconcebível, a grande maioria dos aparelhos importados não possui proteção alguma para este aspecto. Portanto controlar os limites da tensão da rede elétrica é fundamental, e muito melhor, como veremos, do que estabilizar a tensão, que acarreta outros novos problemas.

Os Aparelhos de Filtragem

                    Vamos começar pelo primeiro aparelho que mencionamos na nossa lista: os filtros de linha. Nome hoje muito vulgar no mercado, inclusive considerado por muitos o aparelho de filtragem. Existem basicamente dois tipos deles na praça: o filtro de linha com um formato de uma régua de tomadas, muito usado com computadores, e o filtro de linha com tomadas de uso específico.
                    Os filtros de linha, na verdade, têm apenas funções de proteção de equipamentos (e não de filtragem de AC, como diz o nome) e comumente só possuem a terceira função que definimos antes, ou seja, a eliminação de transitórios e de "spikes" (na região de 100K a 300KHz). Infelizmente, de forma geral, esta proteção é insuficiente para variações mais fortes da tensão elétrica podendo atingir seus equipamentos e danificá-los. São aparelhos menores e mais leves. Mas precisam ser escutados atentamente, pois alguns podem metalizar os agudos. Por que? Porque alguns desses aparelhos se utilizam de filtros eletroeletrônicos em série (bobinas e indutores) e com isto injetam harmônicos na rede, na região de 3K a 12KHz e aumentando em demasia a impedância da rede elétrica! E o que acontece? Como em seguida não há nada mais que filtre os novos harmônicos injetados, você os ouve saindo das suas caixas acústicas! Eles passam pelas fontes de alimentação dos aparelhos do seu sistema e ... vão parar nas suas caixas! Seu som fica metálico! Portanto, analise bem estes filtros no seu sistema . Uma extensão simples normalmente é melhor do que um filtro de linha!!
                   Existem várias histórias no áudio sobre filtros de linha. Uma delas muito recente ocorreu no Nordeste, em Maceió. Um amigo meu, engenheiro acústico, foi fazer uma medição em uma sala de audição. Ligado ao sistema de áudio havia um filtro de linha com tomadas específicas. Inclusive um filtro de linha importado, de uma renomada marca americana. Este engenheiro acústico intercalou seu computador ao sistema de som, para iniciar as medições acústicas, mas viu que o micro não estava funcionando corretamente. Vai para lá, vem para cá, e nada de descobrir a razão do mau funcionamento. Até que teve a idéia de retirar o filtro de linha e de substituí-lo por um outro aparelho de filtragem, foi só aí que o seu micro voltou a funcionar normalmente! O que aconteceu? Ou este renomado filtro de linha importado não estava retirando os harmônicos da rede, ou estava gerando novos harmônicos, ou talvez, o que é mais provável ainda, não estava fazendo nenhuma das duas coisas! Os harmônicos podem perturbar aparelhos eletrônicos sofisticados, como por exemplo os lap tops. Muitos audiófilos, meus caros amigos, utilizam filtros de linha como régua de tomadas. Que sacrilégio!! Não sabem o que estão fazendo! Alguns ainda reclamam dos agudos, mas não sabem o porquê deles estarem assim!! Como vocês vêem, é uma confusão generalizada! Tem até revista de áudio recomendando filtro de linha! Parece que não testaram nenhum deles!!
                    Antes de tratar agora dos estabilizadores de tensão, vamos tratar dos transformadores, isto porque os estabilizadores se utiliza de transformadores.
                  Os transformadores, além de transformar os níveis de tensão, como já vimos, também tem propriedades de filtragem, porém, ao contrário do que o mercado acredita, não possuem nenhuma propriedade de proteção, sejam os transformadores isoladores, como os autotransformadores. Eles conseguem retirar harmônicos da rede apenas a partir de uns 8KHz. Porém, quando o conectamos ao sistema de áudio, surge uma mudança sonora que pode de início ser até apreciável, pois a primeira impressão que temos é que o som fica mais agradável: mais limpo na parte das altas freqüências e com maior corpo harmônico e, na parte do médio baixo, surge um volume sonoro maior. Porém, um amigo nosso de João Pessoa, define esta mudança como "um som mais duro". Este resultado pode variar de sistema para sistema. Mas, à medida que os dias vão passando, vamos percebendo que os discos de alguma forma ficaram com uma característica tonal muito semelhante entre si e isso, com o passar do tempo, vai cansando e a gente chega a um ponto nevrálgico, de não conseguir mais escutar. Por que? Todos os transformadores, e principalmente os isoladores, são circuitos elétricos em série e, portanto, introduzem harmônicos. Neste caso, em baixas freqüências, em torno de 100 a 500Hz. Aquilo que num primeiro momento parece ser muito agradável, com o tempo, traz fadiga auditiva. O nosso amigo de João Pessoa, como tinha que usar um transformador, colocou um aparelho de filtragem que realmente retira os harmônicos da rede e aí resolveu o problema, pois o seu sistema voltou a ter aquele equilíbrio tonal necessário e indispensável.

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                    Pois bem, todos os estabilizadores de tensão utilizam-se de transformadores e, portanto, sofrem dos mesmos problemas. Na verdade, como muitos modelos se utilizam de tapes (derivações no secundário), o volume de harmônicos é maior ainda. Existem outros que trabalham com o assim chamado núcleo saturado, estes então são ainda piores. Os estabilizadores de tensão são, sem dúvida, os aparelhos de filtragem que mais harmônicos injetam na rede e não deveriam ser utilizados em nenhum sistema de áudio/vídeo. Mas então, o que fazer? Como não existe uma solução eletrônica para se estabilizar a tensão, que não seja através de componentes em série com a própria rede, e que conseqüentemente gerarão harmônicos, temos que procurar uma outra alternativa. Uma delas é a de se ter um circuito que controle os valores máximos e mínimos da tensão e que venha a desligar o sistema se necessário. Por isso colocamos, como quinta função dos aparelhos de filtragem, não a estabilização da tensão, mas sim a proteção de nosso sistema contra sobretensões e subtensões.
                    Os estabilizadores de tensão, estabilizam de forma continua a tensão da rede elétrica. Porém quanto mais rápida for a variação da rede, menor é, de forma geral, a estabilização da tensão, chegando ao ponto, quando houver uma variação muito brusca, como um pico, ou um transiente, ou mesmo um raio, por exemplo, este passará pelo estabilizador com pouca atenuação e, atingirá seus equipamentos podendo destruí-los. Portanto o estabilizador, assim como o transformador, não são sinônimos de proteção como muitos acreditam!!
                     E aqui entramos na análise dos condicionadores de energia. Alguns destes aparelhos podem atender às cinco funções que listamos. São equipamentos que, de modo geral, nos oferecem a filtragem do AC e a proteção dos nossos equipamentos. Muitos utilizam-se de circuitos em paralelo, existindo várias topologias. Estes tipos de filtros podem ser muito potentes, permitindo uma drástica redução dos harmônicos, principalmente daqueles de baixas freqüências, que são os mais difíceis de serem retirados e que trazem maior coloração para o nosso som. Os condicionadores de energia podem reduzir os harmônicos, com um resultado sonoro muito neutro. Como são filtros específicos para uma dada tensão da rede, não permitem bivoltagem. O que acontece também é que, para atender as três últimas funções de proteção indicadas, de maneira correta, o condicionador deve ser destinado a apenas uma tensão da rede. Portanto, evitem os aparelhos que são de bivoltagem, pois não poderão atender a todas as funções necessárias. Os condicionadores de energia podem ser muito pesados e, quanto maiores e mais pesados forem, maior será o poder de filtragem dos harmônicos. Algumas marcas de condicionadores de energia possuem modelos com tomadas de uso específico. Estes aparelhos precisam ser escutados atentamente para se verificar se, em alguma tomada, filtros em série estejam sendo usados, criando com isso colorações, que são harmônicos nas altas ou nas baixas freqüências. Isto porque algumas marcas procuram com, este artifício, baratear o equipamento. Tentam apresentar isto como um aspecto de marketing que, à primeira vista, parece positivo, porém, no dia a dia, descobrimos que isso engessa o manuseio do aparelho.
                   Alguns condicionadores de energia, apresentam uma característica que é muito interessante aqui para o Brasil. Como vocês sabem, de vez em quando a energia elétrica cai e, quando retorna, pode voltar no primeiro instante com uma tensão mais alta, eventualmente queimando algum aparelho. Estes condicionadores possuem um dispositivo interno que, na queda da tensão da rede, se desligam automaticamente e não religam quando a energia retorna, de forma a proteger todo o nosso sistema. Eles religam apenas manualmente. É uma característica muito importante e já salvou muitos sistemas por aí.
                    O penúltimo aparelho de filtragem a ser analisado é o gerador de AC. Este aparelho transforma a energia alternada da rede em energia contínua, para então gerar uma nova energia alternada. Este processo reduz bastante os harmônicos da rede, porém como são aparelhos com componentes em série, geram novos harmônicos. Existem algumas marcas porém que conseguem significativas reduções nos níveis de harmônicos. Este processo contudo não permite a correção do fator de potência do nosso equipamento, que é a segunda função que colocamos. Quanto aos outros itens de proteção, eles normalmente não os possuem incorporados, sendo necessário se verificar cada modelo. Dentre todos os aparelhos de filtragem, são os mais caros, quando se analisa o custo por KW de potência disponível que eles podem fornecer ao nosso sistema.

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                    Como estes aparelhos geram uma nova rede, algumas marcas permitem uma pequena variação da freqüência da nova rede elétrica, normalmente acima da freqüência nominal. Isto traz algumas vantagens sonoras, pois com uma freqüência de rede maior, os filtros internos dos aparelhos retiram melhor os harmônicos da rede. Porém, muito cuidado! Alguns conversores digitais/analógicos como também toca-discos usam a freqüência da rede elétrica como referência interna e, nesses casos, estes aparelhos poderão apresentar mau funcionamento.
                     Acrescento aqui também o tão comentado no break. Ele está muito falado no mercado e muitos estão usando este aparelho sem ter realmente idéia de como ele funciona. Em poucas palavras é um aparelho também que gera uma nova onda senoidal à partir de uma bateria. Porém a onda gerada, na maioria destes aparelhos, é uma onda quadrada e não uma onda senoidal, como deveria ser, com filtros agregados para reduzir um pouco os harmônicos. Mesmo os aparelhos que dizem gerar uma onda senoidal, ela não é pura e tem um conteúdo harmônico muito alto, chega até a ser proibitivo seu uso. De todos os aparelhos comentados estes apresentam o maior conteúdo harmônico. Não é relevante se os no breaks são de simples ou de dupla conversão, mas sim se a distorção harmônica total (THD %) em tensão à plena carga é menor digamos do que 1% (um porcento). Os aparelhos que atendem a esta condição são muito caros e não os recomendo para nossos sistemas de áudio/vídeo, principalmente quando geram a onda em PWM. Os únicos no breaks que poderíamos eventualmente considerar são aqueles que geram diretamente uma onda senoidal, com baixa distorção, custando milhares de reais, em cima de um transformador, com todas as desvantagens que isto ainda traz consigo, como vimos nos outros itens.

Conclusão

                     Espero que os conceitos apresentados tragam maior discernimento para uma eventual escolha e compra de um aparelho de filtragem. Toda a nossa análise foi dirigida para o áudio e vídeo, não valendo para outros tipos de sistemas, como por exemplo para computadores. Nossa análise foi específica.
                    Importante frisar que todas as percepções auditivas descritas só serão percebidas se o seu sistema  de áudio/vídeo for de bom nível. Caso contrário, o elo mais fraco na reprodução não será a energia elétrica, mas sim o seu equipamento, de forma que, colocado qualquer aparelho de filtragem no seu sistema, você não perceberá nenhuma das diferenças descritas. Mas, à medida que o seu sistema for melhorando, aí então sim, valerá a pena você investir em um aparelho de filtragem. Dentre todos os aparelhos de filtragem que nós analisamos, quatro deles deverão ser evitados. Em primeiro lugar, os no breaks. Este aparelho, via de regra, acrescenta mais harmônicos do que retira da rede elétrica. Em segundo lugar, os estabilizadores de tensão. Este aparelho traz mais malefícios do que benefícios ao seu sistema. Nesta mesma categoria entram também os transformadores, se não for absolutamente necessário, e principalmente os transformadores de núcleos saturados. O quarto aparelho a ser evitado são os filtros de linha, pela razões expostas acima. Se você deseja atingir o topo “high- end” do áudio, não utilize estes aparelhos. Não vale a pena! Os outros componentes você deverá submeter a uma acurada audição. Entre os outros dois aparelhos, condicionadores de energia e geradores de energia, são os condicionadores de energia que possuem a melhor relação custo/benefício e são tecnicamente mais corretos, quando todos os componentes estão em paralelo com a rede elétrica. Escolha os maiores e mais pesados. Escolha também um aparelho de filtragem que possa atender a toda demanda de potência necessária do seu sistema, com folga, pois não tem sentido você deixar de ligar algum aparelho, ou deixar de fazer alguma melhoria no seu sistema por falta de potência disponível, e também não ter proteção para estes aparelhos.
                     Esperamos ter-lhes dado uma visão geral e abrangente sobre os aparelhos de filtragem para o áudio e o vídeo. Apresentamos as principais funções dos diversos tipos existentes no mercado, com as características auditivas correspondentes, de forma a facilitar-lhes uma possível aquisição. Desejo a vocês todos uma boa audição, com um bom aparelho de filtragem!!
                      Até a próxima! Aquele abraço!     
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