FATOR DE POTÊNCIA

A maioria das cargas das unidades consumidoras consome energia reativa indutiva, tais como: motores, transformadores, reatores para lâmpadas de descarga, fornos de indução, entre outros. As cargas indutivas necessitam de campo eletromagnético para seu
funcionamento, por isso sua operação requer dois tipos depotência:

Potência ativa: potência que efetivamente realiza trabalho gerando calor, luz, movimento. É medida em kW. A fig. 1 mostra uma ilustração disto.

Potência Reativa: potência usada apenas para criar e manter os campos eletromagnéticos das cargas indutivas. É medida em kvar. A fig. 2 ilustra esta definição.

Assim, enquanto a potência ativa é sempre consumida na execução de trabalho, a potência reativa, além de não produzir trabalho, circula entre a carga e a fonte de alimentação, ocupando um espaço no sistema elétrico que poderia ser utilizado para fornecer mais energia ativa.


Definição: o fator de potência é a razão entre a potência ativa e a potência aparente. Ele indica a eficiência do uso da energia. Um alto fator de potência indica uma eficiência
alta e inversamente, um fator de potência baixo indica baixa eficiência energética.


Conseqüências e Causas de um Baixo Fator de Potência

Perdas na Instalação : As perdas de energia elétrica ocorrem em forma de calor e são proporcionais ao quadrado da corrente total (I2.R). Como essa corrente cresce com o excesso de energia reativa, estabelece-se uma relação entre o incremento das perdas e

o baixo fator de potência, provocando o aumento do aquecimento de condutores e equipamentos.

Quedas de Tensão : O aumento da corrente devido ao excesso de energia reativa leva a quedas de tensão acentuadas, podendo ocasionar a interrupção do fornecimento de energia elétrica e a sobrecarga em certos elementos da rede. Esse risco é sobretudo acentuado durante os períodos nos quais a rede é fortemente solicitada. As quedas de tensão podem provocar ainda, a diminuição da intensidade luminosa das lâmpadas e

aumento da corrente nos motores.

Subutilização da Capacidade Instalada :

A energia reativa, ao sobrecarregar uma instalação elétrica, inviabiliza sua plena utilização, condicionando a instalação de novas cargas a investimentos que seriam evitados se o fator de potência apresentasse valores mais altos. O “espaço”

ocupado pela energia reativa poderia ser então utilizado para o atendimento de novas cargas. Os investimentos em ampliação das instalações estão relacionados principalmente aos transformadores e condutores necessários. O transformador a ser instalado deve atender à potência total dos equipamentos utilizados, mas devido a presença de potência reativa, a sua capacidade deve ser calculada com base na potência aparente das instalações. A tabela 1 mostra a potência total que deve ter o transformador, para atender uma carga útil de 800 kW para fatores de potência crescentes.

Vantagens da Correção do Fator de Potência

Melhoria da Tensão As desvantagens de tensões abaixo da nominal em qualquer sistema elétrico são bastante conhecidas. Embora os capacitores elevem os níveis de tensão, é raramente econômico instalá-los em estabelecimentos industriais

apenas para esse fim. A melhoria da tensão deve ser considerada como um benefício adicional dos capacitores. A tensão em qualquer ponto de um circuito elétrico é igual

a da fonte geradora menos a queda de tensão até aquele ponto. Assim, se a tensão da fonte geradora e as diversas quedas de tensão forem conhecidas, a tensão em qualquer 

ponto pode ser facilmente determinada. Como a tensão na fonte é conhecida, o problema consiste apenas na determinação das quedas de tensão.

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

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 .

CORREÇÃO DE FATOR DE POTÊNCIA EM BAIXA TENSÃO

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.

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 poucos 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.

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;

-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, corrige-se 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.

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;

Aumento da capacidade de curto-circuito na rede da concessionária;

Maior investimento em cabos e equipamentos de Baixa Tensão;

Manutenção mais difícil;

Benefícios relacionados com a diminuição das correntes reativas nos cabos, trafos, etc., não são obtidos.

Exemplo de algumas aplicações.

                                                                  

                                      
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