Correção de fator de potência

Correção de fator de potência

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Fp c orrigid o 0

0,50,6 0,7 0,8 0,9

X = Reatância [Ω] (+) = Para cargas com fator de potência atrasado (-) = Para cargas com fator de potência adiantado

Os valores de ∆V, R e X são valores por fase. A queda de tensão entre fases para um sistema trifásico seria ∆V . √3 .

Conhecido o fator de potência e a corrente total, as componentes da corrente são facilmente obtidas:

IkW = I . cosϕ Ikvar = I . senϕ onde:

IkW = corrente ativa Ikvar = corrente reativa

Assim, a equação acima pode ser escrita da seguinte forma:

V = R . IkW ± X . Ikvar

Por esta expressão, torna-se evidente que a corrente relativa à potência reativa opera somente na reatância. Como esta corrente é reduzida pelos capacitores, a queda de tensão total é então reduzida de um valor igual a corrente do capacitor multiplicada pela reatância. Portanto, é apenas necessário conhecer a potência nominal do capacitor e a reatância do sistema para se conhecer a elevação de tensão ocasionada pelos capacitores.

Nos estabelecimentos industriais com sistemas de distribuição modernos e a uma só transformação, a elevação de tensão proveniente da instalação de capacitores é da ordem de 4 a 5%.

2.4.2 - Redução das Perdas

Na maioria dos sistemas de distribuição de energia elétrica de estabelecimentos industriais, as perdas RI2t variam de 2,5 a 7,5% dos kWh da carga, dependendo das horas de trabalho a plena carga, bitola dos condutores e comprimento dos alimentadores e circuitos de distribuição.

As perdas são proporcionais ao quadrado da corrente e como a corrente é reduzida na razão direta da melhoria do fator de potência, as perdas são inversamente proporcionais ao quadrado do fator de potência.

% ∆P = 100 - 100 . cos² ϕ1
P1 cos² ϕ2

Redução percentual das perdas :

A Fig. 5 está baseada na consideração de que a potência original da carga permanece constante. Se o fator de potência for melhorado para liberar capacidade do sistema e, em vista disso, for ligada a carga máxima permissível, a corrente total é a mesma, de modo que as perdas serão também as mesmas. Entretanto, a carga total em kW será maior e, portanto, a perda percentual no sistema será menor.

de potência

Fig. 5 - Redução percentual das perdas em função do fator

Algumas vezes torna-se útil conhecer o percentual das perdas em função da potência aparente (S) e potência reativa (Q) da carga e da potência reativa do capacitor (Qc). Assim :

% ∆P = 100 . Qc (2Q - Qc)
P1 S²

2.4.3 - Vantagens da Empresa

- Redução significativa do custo de energia elétrica; - Aumento da eficiência energética da empresa;

- Melhoria da tensão;

- Aumento da capacidade dos equipamentos de manobra; - Aumento da vida útil das instalações e equipamentos;

- Redução do efeito Joule;

- Redução da corrente reativa na rede elétrica.

Manual Para Correção do Fator de Potência 07

Manual Para Correção do Fator de Potência 08 b)Correção na entrada da energia de baixa tensão: permite uma correção bastante significativa, normalmente com bancos automáticos de capacitores. Utiliza-se este tipo de correção em instalações elétricas com elevado número de cargas com potências diferentes e regimes de utilização pouco uniformes. A principal desvantagem consiste em não haver alívio sensível dos alimentadores de cada equipamento.

c)Correção por grupos de cargas: o capacitor é instalado de forma a corrigir um setor ou um conjunto de pequenas máquinas (<10cv). É instalado junto ao quadro de distribuição que alimenta esses equipamentos. Tem como desvantagem não diminuir a corrente nos circuitos de alimentação de cada equipamento.

3.1 - Tipos de Correção do Fator de Potência

A correção pode ser feita instalando os capacitores de quatro maneiras diferentes, tendo como objetivos a conservação de energia e a relação custo/benefício:

a)Correção na entrada da energia de alta tensão: corrige o fator de potência visto pela concessionária, permanecendo internamente todos os inconvenientes citados pelo baixo fator de potência e o custo é elevado.

2.4.4 - Vantagens da Concessionária

- O bloco de potência reativa deixa de circular no sistema de transmissão e distribuição; - Evita as perdas pelo efeito Joule;

- Aumenta a capacidade do sistema de transmissão e distribuição para conduzir o bloco de potência ativa; - Aumenta a capacidade de geração com intuito de atender mais consumidores; - Diminui os custos de geração.

2.5 - Definições

Potência:Capacidade de produzir trabalho na unidade de tempo;

Energia:Utilização da potência num intervalo de tempo; Potência Ativa (kW):É a que realmente produz trabalho útil;

Energia Ativa (kWh):Uso da potência ativa num intervalo de tempo;

Potência Reativa (kvar):É a usada para criar o campo eletromagnético das cargas indutivas;

Energia Reativa (kvarh):Uso da potência reativa num intervalo de tempo;

Potência Aparente (kVA):Soma vetorial das potências ativa e reativa, ou seja, é a potência total absorvida pela instalação.

Fator de Potência (Cos ϕ): é a razão entre Potência Ativa e Potência Aparente.

3 - CORREÇÃO DO FATOR DE POTÊNCIA EM BAIXA TENSÃO d)Correção localizada: é obtida instalando-se os capacitores junto ao equipamento que se pretende corrigir o fator de potência. Representa, do ponto de vista técnico, a melhor solução, apresentando as seguintes vantagens: -reduz as perdas energéticas em toda a instalação;

-diminui a carga nos circuitos de alimentação dos equipamentos; -pode-se utilizar em sistema único de acionamento para a carga e o capacitor, economizando-se um equipamento de manobra; -gera potência reativa somente onde é necessário.

e)Correção mista: no ponto de vista ¨Conservação de Energia¨, considerando aspectos técnicos, práticos e financeiros, torna-se a melhor solução.

Usa-se o seguinte critério para correção mista:

1. Instala-se um capacitor fixo diretamente no lado secundário do transformador; 2. Motores de aproximadamente 10 cv ou mais, corrigese localmente (cuidado com motores de alta inércia, pois não se deve dispensar o uso de contatores para manobra dos capacitores sempre que a corrente nominal dos mesmos for superior a 90% da corrente de excitação do motor). 3. Motores com menos de 10 cv corrige-se por grupos. 4. Redes próprias para iluminação com lâmpadas de descarga, usando-se reatores de baixo fator de potência, corrige-se na entrada da rede; 5. Na entrada instala-se um banco automático de pequena potência para equalização final.

Quando se corrige um fator de potência de uma instalação, consegue-se um aumento de potência aparente disponível e também uma queda significativa da corrente, conforme exemplo: Deseja-se corrigir o fator de potência para 0,92 de uma carga de 930 kW, 380 V e f.p.= 0,65:

- Sem Correção do Fator de Potência:

930.0
3 . 380 . 0,65

- Com Correção do Fator de Potência:

930.0
3 . 380 . 0,92

Neste caso, após a correção do fator de potência, a instalação poderá ter aumentos de cargas em até 41%.

3.1.1 - Correção na Média Tensão

Desvantagens: - Inviabilidade econômica de instalar banco de capacitores automáticos; - Maior probabilidade da instalação se tornar capacitiva (capacitores fixos); - Aumento de tensão do lado da concessionária;

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