Fator de potência - A necessidade da correção (ART111)

28/05/13 Fator de potncia - A necessidade da correo (ART111)

www.newtoncbraga.com.br/index.php/artigos/54-dicas/819-fator-de-potencia-a-.. 1/6

Principal

Instituto New ton C. Braga

Mensagens Recebidas

Contato

ELETRNICA

Artigos

Banco de circuitos

Circuitos Simulados

Como Funciona

Dicas de PIC

Eletrnica Paranormal

Idias, Dicas e Inf.

Instrumentao

Microcontroladores

Mundo das Vlvulas

Novos Componentes

Telecomunicaes

TECNOLOGIA

Curiosidades

Meio Ambiente e Sade

Memria Histrica

Novas Tecnologias

Profisses e Carreiras

Videolog

EDUCAO TECNOLGICA

Almanaque Tecnolgico

Apostilas

Astronomia e Astrofsica

Ingls para eletrnica

Matemtica na eletrnica

Mini Projetos

Projetos Educacionais

ELETRICIDADE

Industrial - Eletrotcnica

Instalaes residenciais

PRTICAS DE SERVICE

Aparelhos de TV

Aparelhos de Som

Aparelhos Diversos

AUTOMAO

Industrial

Residencial - Predial

MECATRNICA

Kits Modelix

Kits PNCA

Robtica

CURSOS ON-LINE

Eletrnica Automotiva

Eletrnica Digital

See this site in your language. Select Language

ltimas atualizaes

A National Instruments Anuncia seu X Concurso Acadmico(NOT197)Novos Parceiros (OP083)Mdulo Transceptor RFW3M (COM216)AT83C5134/5/6 - MCUs de 8 bits (COM209)Elo de proteo por tom (ART1021)

Fator de potncia - A necessidade da correo (ART111)

Corrigir o fator de potncia fundamental em qualquer instalao industrial. Quedas de tenso, perdas,

sobrecargas so algumas das conseqncias de um fator de potncia baixo numa instalao. Todo profissionalque trabalha com eletrnica industrial deve estar atento a esse fato. Neste artigo tratamos um pouco mais desseassunto, j abordado em outras ocasies nesta mesma revista, dada sua grande importncia.

A legislao brasileira, atravs dois decretos 62 724 de 1968, 75 887 de 1975 e 479 de 1992 determina amanuteno do fator de potncia o mais prximo possvel de 1, tanto pelas concessionrias como pelosconsumidores.

Esses decretos tambm determinam a forma de avaliao e o critrio de faturamento da energia reativa queexceder os novos limites. Esses limites so de 0,92, dependendo do horrio. Assim, para os perodos entre 6 e 24h o fator deve ser no mnimo 0,92 para a energia e demanda de potncia reativa indutiva fornecida. Entre 24 e 6 h, omnimo estabelecido 0,92 para energia e demanda de potncia reativa capacitiva recebida.

Veja que esses valores esto bem prximos dos adotados para alguns pases que esto tipicamente na faixa de0,92 a 0,96.

Para que os leitores que no acompanharam os artigos anteriores em que tratamos do assunto, ou aindadesejam reciclar seus conhecimentos sobre fator de potncia, uma breve reviso dos conceitos bsicos de fatorde potncia importante.

Fator de Potncia

Potncia ativa a que efetivamente realiza um trabalho sendo convertida totalmente em luz, calor, movimento, etc.Essa potncia medida em W (watt) e seus mltiplos (kW ou MW).

Um exemplo de carga que consome totalmente a potncia que lhe fornecida uma lmpada. Ela representa umacarga resistiva pura, conforme mostra a figura 1, pois nela corrente e tenso esto em fase.

Figura 1

No entanto, em muitas aplicaes encontramos cargas que no so resistivas puras, mas sim reativas(capacitores e indutores) como o caso de motores.

Numa carga deste tipo, a potncia reativa e medida em VAR (Volt-Ampres Reativos) ou seus mltiplos (kVAR eMVAR), conforme mostra a figura 2.

CURSOS TECNOLASS

Manuteno preditiva4 de junho/2013

Termografia Iniciante6 e 7 de junhol/2013

Anlise de vibraesiniciante11 e 12 de junho/2013

Ultrasom iniciante13 e 14 de junho/2013

HOME EXPERT

HOME EXPERT 2013:Certificao para

integradores de sistemas

residenciais

PARCERIAS

- Buscar... OK



Eletrnica Bsica

Reparao eletrnica

MultiSIM 11

Tcnicas de Montagem

O AUTOR

Mtodo de Ensino

Sobre o Autor

Palestras e Cursos

Fotolog

As trapalhadas de Eltron

Aventuras do Prof. Ventura

LITERATURA TCNICA

Livros Nacionais

Livros Internacionais

Livros para Dow nloads

Li, Lendo e Recomendo

Biblioteca do Instituto

COLABORADORES

Perfil

Figura 2

O que ocorre que nos indutores, a potncia reativa no usada na produo de trabalho, pois ela apenas tempor funo estabelecer os campos magnticos.

Essa potncia, no aproveitada, poderia ser usada com finalidades melhores numa instalao industrial. A somavetorial da potncia ativa com a potncia reativa nos d a potncia real, conforme mostra a figura 3.

Figura 3

Veja que, se a potncia reativa for pequena, o ngulo entre a potncia real e a potncia ativa diminui, indicando umuso mais eficiente da energia.

Assim, em lugar de se especificar a potncia ativa ou a potncia reativa, comum indicar-se a eficincia nofornecimento e uso da energia pelo cosseno do ngulo mostrado na figura 3. Esse ngulo, denominado ? (phi),

letra grega que se pronuncia fi,tem seu cosseno se aproximando de 1 quando ele tende a zero e ele define o fatorde potncia.

Assim, considerando-se que na figura, esse ngulo pode assumir valores entre 0 e 90 graus, seu cosseno variarentre 0 e 1, conforme mostra a figura 4.

Figura 4

Podemos ento dizer que o cosseno de ? pode variar entre 0 e 1. Tanto melhor ser o aproveitamento da energiaquanto mais prximo o fator de potncia (FP) estiver prximo de 1, que o valor ideal.

Tambm possvel medir o fator de potncia como a relao entre a potncia ativa e a reativa.

Assim, nas contas de energia temos a especificao dos kVA, mas sim os kVARh (quilowatts-reativos x hora) e oskWh (quilowatts x hora). Para se calcular o fator de potncia, deve-se aplicar a seguinte frmula:

importante observar que tudo isso vlido quando a energia est dentro dos padres de qualidade que essasaplicaes exigem.

A presena de harmnicas numa instalao altera tudo isso, e a frmula acima no pode ser aplicada.

Os Problemas de Um Baixo Fator de Potncia

Conforme explicamos na introduo, alm de ser obrigatria a manuteno do fator de potncia de uma instalaoindustrial dentro dos limites estabelecidos por lei, o profissional tambm deve se preocupar com um baixo fator depotncia por outros motivos. Esses motivos so os seguintes:

a)Quedas de Tenso

Com um rendimento menor, devido energia reativa em excesso, temos um aumento na intensidade da correnteno circuito. Isso leva a uma perda adicional por calor na fiao e consequente queda na tenso. A figura 5 mostra o

que ocorre.

CURSOS PRESENCIAIS

Projetando Sistemas deudio e Vdeoresidenciais

Microcontroladores PIC -Guarulhos

BUSCAR DATASHEET

OK Como usar este quadro de busca

+CONEXES

RSS facebook twitter

ADVERTISE IN BRAZIL

If your business isElectronics, components ordevices, this site is thecorrect place to insert youradvertisement (see more)

APOIO SOCIAL



Figura 5

O resultado pode ser o acionamento dos dispositivos de proteo alm da drenagem maior de corrente pelosmotores que tendem a compensar a queda de tenso.

O problema acentuado nos horrios em que a energia solicitada de forma mais intensa, quando maior nmerode mquinas se encontra ligada.

b)Perdas na Instalao

As perdas na linha de alimentao so proporcionais ao quadrado da intensidade da corrente conduzida.

Como a intensidade da corrente aumenta com o aumento da energia reativa, aumenta-se ento de formageomtrica as perdas na fiao alm de ocorrer o aparecimento de um problema adicional que o aquecimentodos condutores.

c)Sobrecargas

O aumento da corrente pela energia reativa em excesso pode causar sobrecargas perigosas. Alm disso, temos aimpossibilidade de se usar uma rede em sua plena capacidade.

Para compensar essas sobrecargas deve-se investir em diversos elementos da instalao, cujo custo no baixo.Por esse motivo, pode ser muito mais interessante investir na correo do fator de potncia e no na suacompensao com um dimensionamento maior das instalaes.

Para que o leitor tenha uma idia de que como isso afeta o dimensionamento dos cabos, tomemos como exemploa tabela abaixo:

Fator de Potncia Seo Relativa do Cabo

1,0 1,0

0,90 1,23

0,80 1,56

0,70 2,04

0,60 2,78

0,50 4,0

Observe ento que a simples passagem para um fator de potncia de 1,0 para 0,7 leva necessidade de dobrar seo dos cabos usados! Na figura 6 temos uma idia do problema, levando em conta que os condutores tm seupreo determinado pelo peso.

Figura 6

Se o fator de potncia cair para 0,5, sero necessrios cabos com 4 vezes a rea til para dar conta da correnteexigida pela instalao!

Podemos resumir ento as conseqncias mais graves de um fator de potncia baixo da seguinte forma:

Aumento da conta de energia eltrica

Flutuaes e quedas de tenso em vista da sobrecarga dos circuitos

Se a instalao usar transformadores eles podem limitar seriamente a potncia til disponvel na empresa

Para manter o nvel de consumo preciso aumentar a espessura dos cabos de distribuio

As perdas nas linhas de distribuio aumentam pela dissipao de energia na forma de calor (Efeito Joule).

Os dispositivos de proteo devem ter sua capacidade aumentada assim como os equipamentos de manobra



O Que Causa um Baixo Fator de Potncia

Diversas so as causas para um baixo fator de potncia. Os profissionais das indstrias devem estar atentos,fiscalizando constantemente tais itens, fazendo correes quando necessrias.

Motores trabalhando em vazio (sem carga)

Motores superdimensionados para o trabalho que devem realizar

Fornos de induo ou arco

Reatores com baixos fatores de potncia no sistema de iluminao

Mquinas de solda

Transformadores trabalhando em vazio ou com carga muito abaixo da mxima especificada.

Tenso acima do valor nominal, causando um acrscimo de consumo de energia reativa

Mquinas de tratamento trmico

Como Corrigir o Fator de Potncia

Um procedimento simples para se evitar a presena do consumo de energia reativa, consiste em se desligar ascargas ociosas.

No entanto, quando o problema inerente s caractersticas dos prprios dispositivos alimentados a soluo deveser outra.

Conforme mostra a figura 7, podemos ver que uma a energia reativa devido a uma carga indutiva pode serneutralizada pela presena de uma carga capacitiva.

Figura 7

Assim, o procedimento mais usado para se compensar a presena de uma carga fortemente indutiva que afete ofator de potncia, consiste na conexo prxima de bancos de capacitores, conforme mostra a figura 8.

Figura 8

Esses capacitores devem ser dimensionados para fazer com que o fator de potncia caia dentro da faixa de valores desejada para melhor aproveitamento da energia.

Para as instalaes de baixa tenso, os capacitores podem ser instalados de quatro maneiras diferentes:

1.Na entrada de alta tenso neste caso, a correo do fator de potncia visto pela concessionria apenas.Internamente, os problemas causados por um baixo fator de potncia permanecem.

2.Correo na entrada de baixa tenso neste caso, temos uma correo melhor, sendo usados normalmentebancos automticos de capacitores. Esse tipo de correo indicado para instalaes que possuam muitascargas com potncias e regimes de utilizao diferentes.

3.Correo por grupos de cargas trata-se de um sistema em que o banco de capacitores instalado de modo acorrigir setores de uma instalao, normalmente mquinas de potncias inferiores a 10 cv. Os capacitores soinstalados junto aos quadro de distribuio que alimenta esse equipamentos. A desvantagem que a corrente no reduzida na alimentao de cada equipamento.

4.Correo localizada ou individual essa correo feita com a instalao dos capacitores junto a cadaequipamento que se pretende corrigir o fator de potncia. Tecnicamente a melhor soluo, pois os valores doscapacitores so adequados a cada equipamento.

Existe ainda uma forma adicional de se fazer a correo que consiste em em se utilizar os diversos processosacima, conforme o setor considerado. Podemos dizer que se trata de um processo de correo mista.

Pelos aspectos prticos e pelo prprio custo, trata-se de uma soluo bastante interessante e que deve seranalisada, pois tem muitas vantagens. Na figura 9 temos uma idia de como ela pode ser feita.



Figura 9

Conforme podemos ver, inicialmente temos a instalao de um banco de capacitores fixos do lado do secundriodo transformador de entrada (C1).

A seguir, motores de 10 cv ou mais tm seu fator de pot6encia corrigido localmente. Deve-se prestar especialateno aos motores que possuam uma inrcia elevada. (C2, C3 e C4 so os capacitores usados para essafinalidade).

Para motores de pequenas potncias, abaixo de 10 cv, o fator de pot6encia corrigido por grupos, sendo usado obanco de capacitores C5 na figura.

Para a alimentao do sistema de iluminao, que normalmente usa lmpadas de descarga com baixio fator depotncia, utiliza-se um capacitor na entrada de sua alimentao, C6 no nosso exemplo.

Finalmente, na entrada do sistema pode ser usado um banco automtico de capacitores adicional paraequalizao adicional.

Correo em Redes Sujas

Tudo seria simples se a energia de uma rede fosse limpa, com forma de onda perfeitamente senoidal, livre deharmnicas, alimentando cargas lineares comuns.

No entanto, a utilizao de grande quantidade de dispositivos comutadores de potncia como SCRs, IGBTs,MOSFETs, TRIACs, etc faz com que numa rede de 60 Hz estejam presentes harmnicas que deformam bastante aenergia disponvel.

Dentre as cargas no lineares temos os dispositivos alimentados por inversores de freqncia, fornos de induo,computadores, no-breaks, etc.

O mais grave a ser considerado que, quando na tentativa de se corrigir o fator de potncia, numa rede rica emharmnicas, a presena de capacitores pode agravar o problema em lugar de solucion-lo.

Um dos problemas mais graves ocorre quando ligamos um banco de capacitores em paralelo com uma cargafortemente indutiva (como um motor) formando um circuito ressonante, conforme mostra a figura 10.

Figura 10

Se as harmnicas ressonarem na freqncia desse circuito, gerada uma alta tenso em seus extremos. Essaalta tenso pode alcanar valores muito altos com srios perigos para a integridade de tudo que est ligado mesma rede.

Outro problema a sobrecarga dos circuitos que gera calor, provocando o disparo dos sistemas de proteo.

Concluso

Fator de potncia coisa muito sria quando se trata de fornecimento de energia para qualquer tipo deconsumidor, principalmente as indstrias.

Estar atento para que ele se mantenha dentro dos valores exigidos pela lei no apenas uma preocupao queleva a menores contas de consumo de energia. Conforme vimos, um fator de potncia baixo pode causar muitosoutros problemas que tanto podem mexer com o bolso de quem afetado, exigindo investimentos na instalao(cabos) como na sua correo, usando dispositivos apropriados.

Esperamos que este artigo tenha esclarecido alguns pontos fundamentais que podem ajud-lo a solucionar osproblemas que eventualmente possam ocorrer com sua empresa ou na instalao que voc cuida.

Nossos Livros Livro Virtual - Podemos Confiar?



ltimas Notcias

Webcast dia 3 de maio sobre o Beagle Bone Blacke SitaraInfineon Lana a Srie TLE496x de Sensores Hallde Alta Preciso (NOT195)BeagleBone Black - 1GHz por Apenas 45 Dlares(MIC086)NIDays 2013 - Sucesso de pblicoEdio 191 da Revista Home Theater (NOT188)

Opinio

Novos Parceiros (OP083)

O crescimento da mdia digital est finalmentesensibilizando muitas empresas que esto vendoas vantagens que podem ter ao anunciar seusprodutos em sites de grande penetrao. Nossosmais de 200 mil acessos mensais atestados peloGoogle Analytics e a nossa posio noAlexa(www.alexa.com) que indica no ranking mundial enacional como est um site.

Leia mais...

-

VelhiceGrande foi outrora o respeito cabea encanecida. (Magna fuit quondam capitis reverentia cani."

Ovdio (43 a.C - 17 d.D.) - Fastos

Instituto Newton C Braga - 2013 - Entre em contato - Como Anunciar - Polticas do Site

Fator de potência - A necessidade da correção (ART111)

Documents

Transcript of Fator de potência - A necessidade da correção (ART111)