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BEM-VINDO AO WEBINAR APRESENTAÇÃO DE CASOS REAIS DE CORREÇÃO DE FATOR DE POTÊNCIA NA PRESENÇA DE FONTES HARMÔNICAS EM INSTALAÇÕES INDUSTRIAIS Eng. José Starosta Ação Engenharia e Instalações Ltda

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BEM-VINDO AO WEBINAR

APRESENTAÇÃO DE CASOS REAIS DE

CORREÇÃO DE FATOR DE POTÊNCIA NA

PRESENÇA DE FONTES HARMÔNICAS EM

INSTALAÇÕES INDUSTRIAIS

Eng. José Starosta

Ação Engenharia e Instalações Ltda

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• Perguntas e/ou comentários podem ser enviadas durante o desenvolvimento da apresentação, mas serão respondidas somente após o final da mesma;

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PALESTRANTE: Eng. José Starosta

- Especialista em Qualidade de Energia

- Presidente da ABESCO - Associação Brasileira das Empresas de Serviços de Conservação de Energia

- Diretor da Ação Engenharia.

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APRESENTAÇÃO DE CASOS REAIS DE

CORREÇÃO DE FATOR DE POTÊNCIA NA

PRESENÇA DE FONTES HARMÔNICAS EM

INSTALAÇÕES INDUSTRIAIS

Eng. José Starosta

Ação Engenharia e Instalações Ltda

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Por que compensar os reativos ???

•Regulação de tensão/Qualidade de energia•Tarifação de reativos•Uso racional de energia•Melhora da eficiência dos processos

M MMOTOR MOTOR

M Mconc

MOTOR MOTOR CAPACITORES

ENERGIA REATIVAENERGIA ATIVA

conc

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A injeção de reativos e o FP

Q (kVAr)

P (kW)

S1 (kVA)

1

Qcap

Q1

Q2=Q1-Qcap

S2 (kVA)

2

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T O R Q UE - S O L DA P O NT O A Ç Ã O E N G E N H A R IA E IN S T A L A Ç Õ E S

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L 1 L 2 L 3 A v g / T o t

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T O R Q UE -S E E S T AM P AR IA P E S ADA A Ç Ã O E N G E N H A R IA E IN S T A L A Ç Õ E S

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.0

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L 1 L 2 L 3 A v g / T o t

Comportamento das cargas

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60 segundos

Perfil de carga “nervoso” –

energia reativaEspectro das Harmônicas da carga

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M

13,2 kV

690 V

1500 kVA

5 %

690 V

1200 kVA

1005 Arms

6 pulsos

Como é o casamento das fontes e das cargas

Ztrafo 0,01587 ohm

% A Ztrafo V

rms 1005

I1 100% 926 0,015870 25,41863

I5 39% 361 0,079350 49,56633

I7 14% 130 0,111090 24,91026

I11 8% 74 0,174570 22,3684

I13 3% 28 0,206310 9,913267

I17 5% 47 1,348950 110,1898

I19 3% 23 2,110710 84,51695

Irms/I 1,085818

THD 42% 22,0%

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Quais as premissas iniciais e cuidados para um

projeto adequado de compensação reativa?

• Conhecer as fontes:

• Potencia de CC (impedância), regime ou variação de

tensão

• Conhecer as cargas:

• Comportamento, variação, regime, componentes

harmônicas, “tempo da carga”, expansão da carga,

sensibilidade a fenômenos associados a má Q.E.

• Existência de outros sistemas de compensação na

instalação.

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Outras definições para um sistema adequado de

compensação reativa

0.0

0.5

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Panama Ports Company Elspec Eng ineering Ltd .

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10:14: 52 10:15: 00 10:15: 09 10:15: 17 10:15: 25 10:15: 33 10:15: 41 10:15: 49 10:15: 57 10:16: 05 10:16: 13 10:16: 21 10:16: 29 10:16: 37 10:16: 46 10:16: 54

L1 L2 L3 Avg/Tot

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Panama Ports Company Elspec Eng ineering Ltd .

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10:14: 52 10:15: 00 10:15: 09 10:15: 17 10:15: 25 10:15: 33 10:15: 41 10:15: 49 10:15: 57 10:16: 05 10:16: 13 10:16: 21 10:16: 29 10:16: 37 10:16: 46 10:16: 54

L1 L2 L3 Avg/Tot

Consumo Reativo = Injeção Energia Reativa

• Consumo x Injeção de energia

reativa

• Ressonância Harmônica Zrede:

(Zrede”+Zcap”) X correntes

harmônicas da carga.

• Sistemas ressonantes ou anti-

ressonantes.

• Filtro + compensação reativa?

• Transientes de manobra de

capacitores e manobra estática

• Deseja-se melhorar a regulação

de tensão?

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Ressonância harmônica ocorre quando a

frequência de ressonância (rede / capacitor) ~

frequência das correntes harmônicas

presentes.

Trafo de 1000 kVA/5%

•Banco de 50 kVAr: Hr=20

•Banco de 100 kVAr:Hr=14

•Banco de 200 kVAr: Hr=105a

13a

11a

15a

7a

Banco automático=busca pela ressonância

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As harmônicas possuem seus próprios perfis e geralmente

acompanham a fundamental

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...em outras palavras; devemos

definir:• Quanto será o reativo a ser injetado, dependendo

somente do controle do fator de potencia ou

também da regulação de tensão.

• Se o sistema possuirá reatores e qual o

dimensionamento dos mesmos.

• Se o sistema será convencional (manobra em

segundos-minutos) ou tempo real (mili-segundos)

• Se os dispositivos de manobra serão contatores

ou elementos estáticos.

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“.....zap na manga”

• Se um sistema de compensação reativa existente é desligado e a

distorção de tensão diminui; indícios de ressonância. Necessário

estudar nova solução.

• Se a distorção de tensão é adequada, normalmente uma

compensação anti-ressonante funciona bem.

• Se a distorção de tensão é alta, pode ser necessário uma solução

sintonizada (em uma ou duas frequências harmônicas

características, no caso de filtro passivo). Neste caso, o sistema

compensará a energia reativa simultaneamente ao filtrar as

harmônicas; portanto deve haver compatibilidade entre todas as

variáveis envolvidas e na mudança da carga tudo pode mudar.

• Cargas rápidas, sistemas sensíveis a transientes, e que requerem

melhoria da regulação de tensão, são indicações para manobra

estática, especificada adequadamente

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CASES COM COMPENSAÇÃO

TEMPO REAL- MANOBRA

ESTÁTICA

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Compensação de energia reativa tempo real

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Tipos de cargas atendidas pela comp. tempo real

• Automobilística (prensas, solda, borracha, injetoras, ferramentaria e outras)

• Elevadores, guindastes, pontes rolantes

• Industria gráficas e Têxteis

• Papel e celulose

• Plásticos

• Utilidades (compressores, bombas, ventiladores)

• Ar condicionado

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0.5

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Panama Ports Company Elspec Eng ineering Ltd .

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L1 L2 L3 Avg/Tot

0.0

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Panama Ports Company Elspec Eng ineering Ltd .

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L1 L2 L3 Avg/Tot

Consumo Reativo=

Injeção Energia Reativa

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AUTOMOBILíSTICA – SOLDA PONTO 1782kvar/440V

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Kvar solicitado pela carga

Kvar injetado pelo Equalizer

POTÊNCIA REATIVA SOLICITADA PELA CARGA E INJETADA PELO COMPENSADOR

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Kvar solicitado pela carga

Kvar injetado pelo Equalizer

ZOOM 1 – POTENCIA REATIVA SOLICITADA PELA CARGA E INJETADA

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SEM COMPENSAÇÃO

COM COMPENSAÇÃO

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CONCLUSÕES DO PROJETO

A compensação do equipamento é praticamente “espelhada” ao consumo da carga (inclusive fase por fase)• A distorção de tensão reduziu de 10% para 5%

• O perfil de potencia ativa e aparente é praticamente o mesmo; FP=100%

• Sensível melhora da regulação de tensão.

• A corrente média no transformador reduziu de 3000A para 2000A.

• Outras vantagens de operação certamente deverão ser consideradas, em função do aumento de produtividade

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Guindastes

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450

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0

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T E C O N-P T 3-ST AR T -UP A ção En g en h aria e In s talaçõ es Ltd a

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:20

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:25

L1 L2 L3 A vg/T ot

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GUINDASTES PORTUÁRIOS - DN

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0

1

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- 0

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- 0

2 5 05 0 0

0

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C O SIPA-DN3-50% -SC /C C A Ç A O E N G E N H A R IA E IN S T A L A C O E S L T D A

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16

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9

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L1 L2 L3 A v g/ T ot

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- 2 0 0

0

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L ib r a T e r m in a i s - S t a r t u p - P T 0 2 A ç ã o E n g e n h a r i a e I n s t a l a ç õ e s L t d a

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Correntes de 500 A para 250 A

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1 0 0

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L ib r a T e r m in a i s - S t a r t u p - P T 0 2 A ç ã o E n g e n h a r i a e I n s t a l a ç õ e s L t d a

Q [

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]

T i m e [H H :M M :S S ]

1 3 : 3 8 : 4 1 1 3 : 3 9 : 1 9 1 3 : 3 9 : 5 8 1 3 : 4 0 : 3 7 1 3 : 4 1 : 1 6 1 3 : 4 1 : 5 5 1 3 : 4 2 : 3 2 1 3 : 4 3 : 1 2 1 3 : 4 3 : 4 8 1 3 : 4 4 : 2 7 1 3 : 4 5 : 0 4 1 3 : 4 5 : 4 3 1 3 : 4 6 : 2 0 1 3 : 4 6 : 5 7 1 3 : 4 7 : 3 3 1 3 : 4 8 : 1 4

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1 2 ,5

1 5 ,0

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TH

D[%

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T i m e [H H :M M :S S ]

1 3 : 3 2 : 5 0 1 3 : 3 3 : 2 5 1 3 : 3 4 : 0 0 1 3 : 3 4 : 3 5 1 3 : 3 5 : 1 1 1 3 : 3 5 : 4 9 1 3 : 3 6 : 2 3 1 3 : 3 6 : 5 5 1 3 : 3 7 : 3 0 1 3 : 3 8 : 0 3 1 3 : 3 8 : 3 7 1 3 : 3 9 : 1 0 1 3 : 3 9 : 4 2 1 3 : 4 0 : 1 6 1 3 : 4 0 : 5 1 1 3 : 4 1 : 2 6

THDV de 8/10% para 5%

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VA

r]

T i m e [H H :M M :S S ]

1 3 : 2 3 : 0 1 1 3 : 2 3 : 5 6 1 3 : 2 6 : 0 7 1 3 : 2 8 : 1 8 1 3 : 3 0 : 2 3 1 3 : 3 2 : 2 5 1 3 : 3 4 : 3 5 1 3 : 3 6 : 4 6 1 3 : 3 8 : 5 1 1 3 : 4 0 : 5 6 1 3 : 4 3 : 0 2 1 3 : 4 5 : 0 4 1 3 : 4 7 : 0 6 1 3 : 4 9 : 1 9 1 3 : 5 1 : 2 3 1 3 : 5 3 : 2 7

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0

2 5

5 0

7 5

1 0 0

1 2 5

1 5 0

1 7 5

L ib r a T e r m in a i s - S ta r t u p - P T 0 2 A ç ã o E n g e n h a r i a e I n s t a l a ç õ e s L t d a

I:H

5 [

A]

T i m e [H H :M M :S S ]

1 3 : 2 3 : 0 1 1 3 : 2 3 : 5 6 1 3 : 2 6 : 0 7 1 3 : 2 8 : 1 8 1 3 : 3 0 : 2 3 1 3 : 3 2 : 2 5 1 3 : 3 4 : 3 5 1 3 : 3 6 : 4 6 1 3 : 3 8 : 5 1 1 3 : 4 0 : 5 6 1 3 : 4 3 : 0 2 1 3 : 4 5 : 0 4 1 3 : 4 7 : 0 6 1 3 : 4 9 : 1 9 1 3 : 5 1 : 2 3 1 3 : 5 3 : 2 7

Atenuação da 5ª harmônica na rede

aprox. 50%

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Conclusões gerais aplicáveis

• As cargas devem ser classificadas em:

• lineares ou não lineares (quanto a especificação de indutores)

• Regime constante, variação lenta ou rápida (quanto ao tempo manobra)

• Sensibilidade a variações da alimentação (ETI) (quanto ao transiente de manobra)

• A definição do sistema de compensação deve considerar alem das premissas clássicas(V, Q, etc):

• Tipo de Reator anti-ressonante

• Tipo de manobra (elemento estático ou convencional)

• Tempo de manobra

• Premissas de Qualidade de Energia (harmônicas e transientes de manobra)

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kW=kVA FP =100%

Banco de capacitores

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kW=kVA FP =100%

Banco de capacitoresd

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Vf

Zrede

ZL0

I5 I7

I1

That´s All

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Obrigado!

José Starosta

[email protected]

www.acaoenge.com.br