Comando do bancode capacitoresatravés dos contatoresLC1-D e LC1-F

Telemecanique

CatálogoMaio

99

1Te

Sumário

O comando do banco de capacitores através dos contatores normais LC1-D e LC1-F

Emprego dos contatores normais LC1-D e LC1-F

Generalidades 3

Banco de capacitores trifásico de um estágio 4

Banco de capacitores trifásico de vários estágios de potências iguais 5

Banco de capacitores trifásico de vários estágios de potências diferentes 7

Potência 8

Capacitores trifásicos 8

Indutâncias 8

Comando de capacitores trifásicos

3Te

Emprego dos contatores normaispara o comando de capacitores

com indutâncias de choques elétricos

Métodos de escolha

A gama dos contatores normais LC1-D e LC1-F pode ser utilizada para o comando de capacitores, notadamente paraas potências superiores a 25 kVAR.Contudo, a escolha de um contator, para determinada aplicação, necessita da verificação de certos parâmetros eeventual obrigação de se colocar indutâncias de choques em série em cada fase.

Banco de capacitores de um estágio (ver página 4)• primeiramente escolher o calibre do contator a partir da tabela abaixo, a qual considera o aquecimento atingido em

regime.• limitar eventualmente a corrente de crista, quando da energização, pelo emprego das indutâncias de choque.

Banco de capacitores de vários estágios (ver páginas 5 a 7)• primeiramente escolher o calibre do contator a partir da tabela abaixo, a qual considera o aquecimento atingido em

regime.• para limitar a corrente de crista, quando das energizações sucessivas, definir o valor mínimo das 3 indutâncias a inserir

em cada estágio e, eventualmente, aquele das 3 indutâncias na entrada do banco.

O dimensionamento das indutâncias será previsto em função da temperatura de funcionamento escolhida.

Potências máximas de emprego dos contatores normais

Cadência máxima: 120 ciclos de manobras/hora.Vida elétrica com carga máxima: 100.000 ciclos de manobras.Associação com eventuais indutâncias de choque.

Potência de emprego em 50/60 Hz Corrente Calibre dosθ ≤ 40° C (1) θ ≤ 55° C (1) de crista contatores220 V 400 V 600 V 220 V 400 V 600 V máxima240 V 440 V 690 V 240 V 440 V 690 VkVAR kVAR kVAR kVAR kVAR kVAR A6 11 15 6 11 15 560 LC1-D09, D129 15 20 9 15 20 850 LC1-D1811 20 25 11 20 25 1600 LC1-D2514 25 30 14 25 30 1900 LC1-D3217 30 37 17 30 37 2160 LC1-D4022 40 50 22 40 50 2160 LC1-D5022 40 50 22 40 50 3040 LC1-D6535 60 75 35 60 75 3040 LC1-D80, D9560 110 135 40 85 90 3100 LC1-D11560 110 135 40 85 90 3300 LC1-D15070 125 160 50 100 100 3500 LC1-F18580 140 190 60 110 110 4000 LC1-F22590 160 225 75 125 125 5000 LC1-F265100 190 275 85 140 165 6500 LC1-F330125 220 300 100 160 200 8000 LC1-F400180 300 400 125 220 300 10000 LC1-F500250 400 600 190 350 500 12000 LC1-F630200 350 500 180 350 500 25000 LC1-BL300 550 650 250 500 600 25000 LC1-BM500 850 950 400 750 750 25000 LC1-BP600 1100 1300 500 1000 1000 25000 LC1-BR

tabela 1

(1) Limite superior da categoria de temperatura segundo IEC 70.

4 Te

Emprego dos contatores normaispara o comando de capacitores

Banco de capacitores trifásico de 1 estágio

Escolha do contator e indutâncias eventuais

Calibre do contatorCom ajuda da tabela 1, página 3, efetuar uma primeira escolha do calibre do contator.

Indutâncias LnPara verificar a necessidade de prever 3 indutâncias Ln, é necessário determinar previamente 2 grandezas Lp e L:

Indutância total Lp de cada fase, necessária para limitar o pico na energização:No ábaco abaixo (figura 1), no eixo horizontal referente às potências dos bancos em kVAR, identificar o ponto do bancoem questão. Levantar uma perpendicular neste ponto, até a mesma cruzar com a característica do contator escolhido,definindo-se então o valor mínimo de Lp.

Indutância equivalente L, por fase, do transformador e circuito:No ábaco abaixo (figura 1), identificar a potência do transformador de alimentação no eixo horizontal em kVAR. Umaperpendicular neste ponto quando cruzar com a curva "indutância equivalente" permite avaliar o valor de L.

L ≥ Lp: o calibre do contator escolhido está correto e a adjunção de indutâncias de choque é inútil.

L ≤ Lp: escolher o contator de calibre superior e verificar a conveniência, ou prever uma indutância de choque em sérieem cada fase, de valor: Ln = Lp - L

Exemplo:Banco de capacitores trifásico 5 kVAR.Tensão de alimentação: 220 V 60 Hz.Temperatura: 30°C.Transformador: 400 kVA 220V 60 Hz.Escolha do calibre: LC1-D12

Para o contator LC1-D12 se obtém: Lp = 34 µH. O contator de calibre superior LC1-D18 daria LP = 15 µH.

Transformador 400 kVA 220 V 60 Hz.L = 20 µH.

O contator LC1-D18 é conveniente. (20 µH ≥ 15 µH)

O contator LC1-D12 necessita da adjunção de 3 indutâncias Ln de valor:Ln = 34 - 20 = 14 µH.

L

Ln

L

µH

kVA

Lp

L

Lp

kVAR

LC1-

D17LC

1-D12

µH

Potência do transformador de distribuição (kVA)

Potência do banco(kVA)

Indutância equivalente L do transformador e circuito

Indutância equivalente L do transformador e circuito

LC1-

D12

LC1-

D18

LC1-

D25

LC1-

D32

LC1-

D40

-50

LC1-D65-80LC1-D115/D150

LC1-F185

LC1-F265

LC1-F400

LC1-F500LC1-F630

400/440V

220/240VµH

100

50

20

10

5

2

108

0504

03

21 3 4 5 8 10 12,5 15 20 25 30 40 50 60 80 100 150 200 300

40002000150010008006004002502001501008050402010

figura 1

µH

5Te

Emprego dos contatores normaispara o comando de capacitores

Banco de capacitores trifásicode vários estágios de potências iguais

Escolha dos contatores e indutâncias

Para cada estágio do banco trifásico de capacitores é necessário prever um contator e 3 indutâncias Ln. Pode serigualmente necessário prever 3 indutâncias Lo de entrada do banco.

Calibre dos contatoresFunção da potência de cada estágio a comutar, o calibre dos contatores é obtido pela leitura direta da tabela dapágina 3 (tabela 1).

Indutâncias Ln a inserir em cada estágioNo ábaco da página 6 (figura 2), identificar a potência nominal de um estágio no eixo correspondente ao número totalde estágios do banco. Levantando-se uma perpendicular deste ponto até cruzar com a característica do contatorescolhido, define-se o valor mínimo da indutância a inserir em cada fase para cada estágio.

Nota: Para obter um valor menor de indutância, empregar um contator de calibre superior.

Indutâncias LoPara verificar a necessidade de prever 3 indutâncias de entrada Lo, é necessário determinar previamente 2 grandezasLp e L:

Indutância total Lp de cada fase necessária para limitar o pico na energização

Identificar a potência nominal de um estágio no eixo correspondente a "1 estágio" no ábaco da página 6 (figura 2). A partirdesse ponto, com uma perpendicular, quando cruzar com a característica do contator escolhido, define-se o valor mínimode Lp.

Indutância equivalente L, por fase, do transformador e circuito

Identificar a potência do transformador no eixo horizontal em kVA do ábaco da página 4 (figura 1).Uma perpendicular neste ponto quando cruzar com a curva "indutância equivalente" fornece o valor de L.

A indutância Lo, por fase, calcula-se portanto pela diferença: Lo = Lp - L - Ln

Se o cálculo der para Lo, um valor nulo ou negativo, não é necessário prever indutâncias de entrada.

Exemplo:Banco de capacitores trifásico de 60 kVAR.6 estágios de 10 kVAR.Tensão de alimentação: 400 V 60 Hz.Temperatura: 45°C.Transformador: 200 kVA 400 V.

A tabela da página 2 fornece para 10 kVAR 400 V, o calibre de contator LC1-D12. É necessário portanto prever6 contatores LC1-D12.

A potência 10 kVAR identificada no eixo de 6 estágios, levantada a perpendicular até cruzar com a característica docontator LC1-D12, tem-se como valor mínimo de cada indutância Ln : Ln = 47 µH.É necessário portanto prever 6 vezes 3 indutâncias de 47 µH.

A potência de 10 kVAR identificada no eixo referente a "1 estágio", levantada a perpendicular até cruzar com acaracterística do contator LC1-D12, tem-se o valor por fase: LP = 70 µH

Transformador 200 kVA 400 V.L = 100 µH

Lo = 70 - 100 - 47 = -77 µH

Sem indutância de entrada.

Ln Ln

L

Lo

6 Te

Emprego dos contatores normaispara o comando de capacitores

Banco de capacitores trifásicode vários estágios de potências iguais

Ábaco

figura 2

Número de estágios

LC1-D115/D150

LC1-D6.80

LC1-F185

LC1-F265

LC1-F400

LC1-F500

LC1-F630

LC1-D40.50LC1-D32LC1-D18LC1-D12 LC1-D25

µH

100

50

100

10

5

21

2

3

4

5

6

7

8

kVAR300200150100806050403025201512,51085

5 8 10 15 20 30 40 60 80 100 150 200 300502512,5

5 8 10 15 20 30 40 60 80 100 150 200 300502512,5

5 8 10 15 20 30 40 60 80 100 150 200 300502512,5

5 8 10 15 20 30 40 60 80 100 150 200 300502512,5

5 8 10 15 20 30 40 60 80 100 150 200 300502512,5

5 8 10 15 20 30 40 60 80 100 150 200 300502512,5

5 8 10 15 20 30 40 60 80 100 150 200 300502512,5

µH

7Te

Emprego dos contatores normaispara o comando de capacitores

Banco de capacitores trifásicode vários estágios de potências diferentes

Escolha dos contatores e indutâncias

O método é derivado daquele utilizado para os bancos de estágios de potências iguais.

Calibre dos contatoresPara cada estágio, determinar o calibre do contator pela leitura direta da tabela da página 3 (tabela 1).

Número equivalente de estágiosUm número fictício de equivalência em estágios com valores iguais é definido, dividindo-se a potência total do banco pelapotência do estágio menor.

Indutância equivalente Ln, por faseSobre o ábaco da página 6 (figura 2), identificar a potência do estágio menor no eixo horizontal correspondente aonúmero equivalente de estágios.A partir desse ponto, levantando-se uma perpendicular até cruzar com a característica do contator utilizado para oestágio menor, define-se o valor da indutância equivalente por fase Ln.

Indutâncias L 1, L2, L3, etc... a inserir em cada estágio.O valor de cada uma das 3 indutâncias a inserir em cada estágio é obtido pela aplicação da fórmula seguinte:

L1, L2, L3...(µH) = Indutância equivalente Ln (µH) Potência do estágio (kVAR)

Potência do menor estágio (kVAR)

Indutâncias LoPara verificar a necessidade de prever 3 indutâncias de entrada Lo, é necessário determinar previamente 2 grandezasLp e L:

Indutância total Lp de cada fase, necessária para limitar o pico na energizaçãoIdentificar a potência do menor estágio no eixo correspondente a "1 estágio" do ábaco da página 6 (figura 2).A partir desse ponto, levantando-se uma perpendicular até cruzar com a característica do contator escolhido para omenor estágio, define-se o valor mínimo de Lp.

Indutância equivalente L, por fase, do transformador e circuitoIdentificar a potência do transformador no eixo horizontal em kVA do ábaco da página 4 (figura 1). Uma perpendicularneste ponto quando cruzar com a curva "indutância equivalente" fornece o valor de L.

A indutância Lo, por fase, calcula-se portanto pela diferença:Lo = Lp - L - Ln

Se o cálculo der para Lo um valor nulo ou negativo, não é necessário prever indutância de entrada.

Exemplo :Banco de capacitores trifásico de 60 kVARPrimeiro estágio: 30 kVARSegundo estágio: 20 kVARTerceiro estágio: 10 kVARTensão: 400 V 60 HzTemperatura: 35°C.Transformador: 200 kVA 400 V.

Primeiro estágio de 30 kVAR ➔ contator LC1-D40Segundo estágio de 20 kVAR ➔ contator LC1-D25Terceiro estágio de 10 kVAR ➔ contator LC!-D12

Número equivalente de estágios:

30 + 20 + 10 kVAR = 6 10 kVAR

O valor 10 kVAR plotado no eixo "6 estágios" e conduzido até a característica do contator equivalente por fase:Ln = 47 µH

Primeiro estágio de 30 kVAR ➔ L1 = 47 = 15,7 µH 30/10

Segundo estágio de 20 kVAR ➔ L2 = 47 = 23,5 µH 20/10

Terceiro estágio de 10 kVAR ➔ L3 = 47 = 47 µH 10/10

A potência 10 kVAR plotada no eixo correspondente a "1 estágio" e conduzido até a característica do contator LC1-D12,fornece o valor Lp = 70 µH.

Transformador 200 kVA 400 VL = 100 µH

Lo = 70 - 100 - 47 = -77 µH. Sem indutância de entrada.

L

Lo

L1(Ln)

L2(Ln)

8 Te

Corrente de linha I = CT ω U √3 I = CE ω V

Potência do banco Q = UI √3 Q = 3 VIQ = 3 CT ω U2 Q = 3 CE ω V2

Capacidade elementar CT (µH) = Q(kVAR) x 109 CE (µH)= Q (kVAR) x 109

3U2 . 2πf U2 . 2πf

Corrente de crista• banco trifásico ou ∆ ÎCRISTA = √2 U C (µH) ÎCRISTA = √2 U C (µH)

um só estágio √3 L (µH) √3 L (µH)

com C = 3CT com C = 3CE

• banco trifásico ou ∆ ÎCRISTA = √2 C1. C2 ... Cp-1 . Cp • 1

Comando de capacitores trifásicos

Formulário

Potência

Circuitos trifásicos

Potência aparente S(VA) = √3 UIPotência ativa P(W) = √3 UI cos ϕPotência reativa Q(VAR) = √3 UI sen ϕ U = Tensão entre fases

Capacitores trifásicos

Ligações Triângulo Estrela

QS

P

c

a r

b

Estrela

CE

CE

CE

V

Y

√ √

vários estágios √3 C1 + C2 + .. + Cp-1+ Cp L2 +L2 + ... + Lp-1 + Lp

(Comando do estágio p, já estando ligados os estágios p-1, p-2,...)

Indutâncias

√

Indutância de um indutor no ar

L = 10 -7 x 4π2a2N2 . F' . F" b + c +r L = indutância em Henry

Dimensões (a,b,c,r): em metros

N = número de espiras

F' = 10b + 12c + 2r 10b + 10c +1,4r

F" = 0,5 log 10 (100 + 14r ) 2b + 3c

Y

U

Triângulo

U

U

I L

L

L

CT

CT

CT