Apostila de Capacitores

Apostila de Capacitores

(Parte 1 de 10)

MANUAL TLA CAPACITORES DE POTÊNCIA TLA – Manual Técnico - 2

TLA – Manual Técnico - 3

1 INTRODUÇÃO6
2 DEFINIÇÕES7
3 SÍMBOLOS E ABREVIATURAS8
4 NORMAS RELACIONADAS9
5 CONSTRUÇÃO DOS CAPACITORES9
5.1 CONSTRUÇÃO9
5.2 DISPOSITIVO DE SEGURANÇA10
5.3 NÍVEL DE ISOLAMENTO1
6 FATOR DE POTÊNCIA1
6.1 CONCEITOS BÁSICOS1
6.2 CONSEQUÊNCIAS DO BAIXO FATOR DE POTÊNCIA12
6.2.1 QUEDAS E FLUTUAÇÕES DE TENSÃO12
6.2.2 PERDAS NA INSTALAÇÃO13
6.2.3 SUBUTILIZAÇÃO DA CAPACIDADE INSTALADA13
6.2.4 NECESSIDADE DE AUMENTO DA SEÇÃO DOS CONDUTORES13
6.2.5 SOBRECARGA NOS EQUIPAMENTOS DE MANOBRA E PROTEÇÃO14
6.2.6 ACRÉSCIMOS NA FATURA DE ENERGIA ELÉTRICA14
6.3 CAUSAS DO BAIXO FATOR DE POTÊNCIA14
6.4 REATIVO EXCEDENTE15
6.5 VANTAGENS DA CORREÇÃO DO FATOR DE POTÊNCIA16
6.5.1 MELHORIA DA TENSÃO16

SUMÁRIO 6.5.2 REDUÇÃO DAS PERDAS ..................................................................................... 17

6.5.3 VANTAGENS PARA O COMSUMIDOR18
6.5.4 VANTAGENS PARA A CONCESSIONÁRIA18
7 CAPACITORES DERIVAÇÃO18
7.1 VIDA DOS CAPACITORES DERIVAÇÃO19
7.2 LOCALIZAÇÃO TÍPICA DOS CAPACITORES19
7.3 CONTROLE AUTOMÁTICO PARA BANCOS DE CAPACITORES21
7.4 INSTALAÇÃO DE CAPACITORES DERIVAÇÃO2
7.4.1 ESCOLHA DA TENSÃO NOMINAL2
7.4.2 TEMPERATURA DE FUNCIONAMENTO23
7.4.3 CONDIÇÕES ESPECIAIS DE FUNCIONAMENTO23
7.4.4 SOBRETENSÕES24
7.4.5 SOBRECORRENTES25
7.4.6 EQUIPAMENTOS DE MANOBRA, CONTROLE E PROTEÇÃO25
7.4.7 CUIDADOS NA INSTALAÇÃO DE CAPACITORES DE POTÊNCIA26
7.5 MANUTENÇÃO DE CAPACITORES DE POTÊNCIA26
7.5.1 INSPEÇÃO PERIÓDICA27
7.5.2 CONSEQÜÊNCIAS DA INSTALAÇÃO INCORRETA DE CAPACITORES27
8 BANCOS DE CAPACITORES NA PRESENÇA DE HARMÔNICAS29
8.1 ORIGEM DAS HARMÔNICAS29
8.2 CLASSIFICAÇÃO DAS HARMÔNICAS30
8.3 CARGAS NÃO LINEARES30
8.4 PROBLEMAS CAUSADOS PELAS HARMÔNICAS30
8.5 FATOR DE POTÊNCIA COM HARMÔNICAS31
8.5.1 FATOR DE POTÊNCIA REAL31
8.6 ESPECTRO DE FREQÜÊNCIAS HARMÔNICAS32

TLA – Manual Técnico - 4 8.7 EFEITOS DA RESSONÂNCIA ................................................................................... 3

8.8 CÁLCULO DA FREQÜÊNCIA DE RESSONÂNCIA3
8.9 PROTEÇÕES CONTRA HARMÔNICAS34
9 CORREÇÃO DO FATOR DE POTÊNCIA35

TLA – Manual Técnico - 5

9.1 DETERMINAÇÃO DA POTÊNCIA REATIVA PARA O TRANSFORMADOR A VAZIO 36

9.3 DETERMINAÇÃO DA POTÊNCIA REATIVA PARA BANCOS AUTOMÁTICOS36
10 ESQUEMAS DE LIGAÇÃO38
10.1 MOTORES DE PEQUENA POTÊNCIA38
10.2 MOTORES DE MÉDIA OU GRANDE POTÊNCIA COM PARTIDA DIRETA39
10.3 MOTORES COM PARTIDA ESTRELA-TRIÂNGULO40
10.4 MOTORES COM PARTIDA COMPENSADA41
10.5 MOTORES COM PARTIDA ESTRELA SÉRIE-PARALELO42
10.6 MOTORES COM PARTIDA TRIÂNGULO SÉRIE-PARALELO43

9.2 DETERMINAÇÃO DA POTÊNCIA REATIVA PARA CORREÇÃO NOS MOTORES . 36

FIXA DE TRANSFORMADORES A VAZIO4

1 ANEXO A - CÁLCULO DA POTÊNCIA EM KVAR PARA CORREÇÃO

DE POTÊNCIA45

12 ANEXO B - TABELA PARA CÁLCULO DA CORREÇÃO DO FATOR

NOS MOTORES47

13 ANEXO C - TABELA DE CAPACITORES A SEREM INSTALADOS

CAPACITORES48

14 ANEXO D - TABELA PARA CÁLCULO DA EQUIVALÊNCIA DE

CAPACIDADE DE CONDUÇÃO49

15 ANEXO E - BARRAS DE COBRE SEÇÃO RETANGULAR -

16 ANEXO F – TABELA DE CONDUÇÃO DE CORRENTE (A) DE FIOS E CABOS ............................................................................................................ 50

TLA – Manual Técnico - 6

1. INTRODUÇÃO

A utilização de máquinas e equipamentos que utilizam componentes indutivos faz baixar o fator de potência das instalações elétricas.

Os componentes indutivos solicitam da rede uma parcela de energia responsável pela formação do campo magnético. Esta energia é chamada de reativa. A energia reativa não realiza trabalho, portanto não é consumida. A cada ciclo da rede ela é absorvida e devolvida para o sistema.

A energia reativa está em quadratura com a energia ativa e o fator de potência representa a relação entre elas. Quanto mais baixo for o fator de potência de uma instalação, pior é o aproveitamento da energia elétrica.

No Brasil, para otimizar o uso da energia elétrica e reduzir o fornecimento de energia reativa, o Decreto n° 75.887 de 20 de junho de 1975 passa a adotar o valor de referência de 85% para o fator de potência.

O DNAEE, através da Portaria 045 do de 2 de abril de 1987, alterou as regras para o fornecimento de energia reativa: aumentou o valor de referência do fator de potência para 92% indutivo ou capacitivo; introduziu o faturamento da energia reativa excedente; alterou o período de avaliação do fator de potência de mensal para horário para as empresas com enquadramento horosazonal.

Com a desregulamentação do setor elétrico brasileiro e a criação da Aneel, os limites do fator de potência passaram a ser determinados pela Resolução 456 de 29 de novembro de 2000.

Este manual pretende orientar engenheiros, técnicos e eletricistas responsáveis pelo setor de compensação reativa para a correta especificação, instalação e manutenção de capacitores, para a efetiva correção do fator de potência e proporcionado maior qualidade da energia elétrica.

TLA – Manual Técnico - 7

2. DEFINIÇÕES

Capacitor – é um dispositivo cujo objetivo primário é introduzir capacitância num circuito elétrico.

Unidade capacitiva – é cada unidade de capacitor, com dielétrico e eletrodos, num invólucro, com terminais levados ao exterior do invólucro.

Capacitor derivação – é um capacitor ligado em paralelo com o circuito elétrico. Capacitor série – é um capacitor ligado em série com o circuito elétrico.

Potência nominal de um capacitor - é a potência reativa, sob tensão e freqüência nominais, para a qual foi projetado o capacitor.

Perdas do capacitor – é a potência ativa consumida pelo consumidor operando em suas condições normais.

Tangente do ângulo de perdas (tg δ) - é o quociente das perdas do capacitor pela sua potência real. Normalmente é expressa em W/kVAr.

Dispositivo de descarga – é um dispositivo conectado ou entre os terminais do capacitor ou entre os terminais da rede, ou instalado dentro da unidade capacitiva, para reduzir a tensão residual do capacitor após este ter sido desconectado da rede. Normalmente, se apresenta na forma de um resistor ou enrolamento de descarga.

Banco de capacitores – é o conjunto de unidades capacitivas e seu equipamento de montagem, manobra, proteção e controle.

Banco de capacitores automático – banco de capacitores que possui um controlador eletrônico, geralmente microprocessado, que insere ou retira os capacitores do sistema de acordo com a variação do fator de potência.

Banco de capacitores semi-automático – banco de capacitores controlado por timer ou pelo valor da demanda de corrente do sistema. Proporciona um controle menos preciso que o banco automático.

Banco de capacitores fixo – é o banco que não possui nenhum tipo de controle. Os

Capacitores permanecem ligados ao sistema indefinidamente e independente das condições da carga.

Carga instalada - soma das potências nominais dos equipamentos elétricos instalados na unidade consumidora, em condições de entrar em funcionamento, expressa em quilowatts (kW).

Demanda - média das potências elétricas ativas ou reativas, solicitadas ao sistema elétrico pela parcela da carga instalada em operação na unidade consumidora, durante um intervalo de tempo especificado.

Energia elétrica ativa - energia elétrica que pode ser convertida em outra forma de energia, expressa em quilowatts-hora (kWh).

Energia elétrica reativa - energia elétrica que circula continuamente entre os diversos campos elétricos e magnéticos de um sistema de corrente alternada, sem produzir trabalho, expressa em quilovolt-ampère-reativo-hora (kVArh).

TLA – Manual Técnico - 8

Estrutura tarifária convencional - estrutura caracterizada pela aplicação de tarifas de consumo de energia elétrica e/ou demanda de potência independentemente das horas de utilização do dia e dos períodos do ano.

Estrutura tarifária horosazonal - estrutura caracterizada pela aplicação de tarifas diferenciadas de consumo de energia elétrica e de demanda de potência de acordo com as horas de utilização do dia e dos períodos do ano.

Fator de potência - razão entre a energia elétrica ativa e a raiz quadrada da soma dos quadrados das energias ativa e reativa, consumidas num mesmo período especificado.

Potência - quantidade de energia elétrica solicitada na unidade de tempo, expressa em quilowatts (kW). Representa a velocidade com que um equipamento emprega ou utiliza energia elétrica.

Tensão secundária de distribuição - tensão disponibilizada no sistema elétrico da concessionária com valores padronizados inferiores a 2,3 kV.

Tensão primária de distribuição - tensão disponibilizada no sistema elétrico da concessionária com valores padronizados iguais ou superiores a 2,3 kV.

3. SÍMBOLOS E ABREVIATURAS

C = capacitância, normalmente expressa em microfarads (μF). V = tensão entre fases, normalmente expressa em volts (V).

Vc = tensão no capacitor, expressa em volts (V). ∆V = queda de tensão (V).

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