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Correção do fator de potência
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GUIA DE APLICAÇÃO DE
CAPACITORES BT
Neste guia você tem um resumo detalhado dos aspectos maisimportantes sobre aplicação de capacitores de baixa tensão para
correção do fator de potência.Apresentando desde conceitos fundamentais, definidos de maneiraclara e simples, até tabelas específicas para aplicação em motores etransformadores, este guia traz ainda uma série de perguntas erespostas com informações que vão facilitar seu trabalho.Se você quiser saber mais sobre a linha de capacitores de baixa tensãoda IESA, entre em contato e solicite catálogos através de nossostelefones de atendimento.
CAPACITORES BT
DEFINIÇÕES
Potência
Potência Ativa
Potência Reativa
Potência Aparente
EnergiaEnergia Ativa
Energia Reativa
Demanda
É a capacidade de produzir trabalho na unidade detempo.É aquela que, efetivamente, produz trabalho útil,normalmente expressa em quilowatt (kW).É aquela utilizada para criar o fluxo magnéticonecessário ao funcionamento dos equipamentos,como motores, transformadores e reatores. Énormalmente expressa em quilovolt-ampére-reativo (kvar).É a potência total absorvida por uma instalaçãoelétrica, usualmente expressa em quilovolt-ampére (kVA).É a utilização da potência num intervalo de tempo.É a utilização da potência ativa durante qualquerperíodo de tempo, usualmente expressa emquilowatt-hora (kWh). Na conta de energia elétrica,a energia ativa aparece sob a denominação deconsumo (kWh).É a utilização de potência reativa durante qualquerperíodo de tempo, usualmente expressa em
quilovolt-ampére-reativo-hora (kvarh).É a utilização de potência ativa durante umdeterminado intervalo de tempo, mensurada porum aparelho integrador (medidor de demanda),durante um intervalo de tempo de 15 minutos.É expressa em quilovolt-ampére (kVA).
GUIA DE APLICAÇÃO DE
CAPACITORES BT
GUIA DE APLICAÇÃO DE
CAPACITORES BT
COMO ESPECIFICAR O CAPACITOR
1. QUANDO E COMO OCORRE A NECESSIDADE DE ENERGIA REATIVA?
. O QUE SIGNIFICA FATOR DE POTÊNCIA?
. QUAIS AS CAUSAS DE UM BAIXO FATOR DE POTÊNCIA?
Sabe-se que todos os motores, transformadores e reatores dependem do magnetismo para suaoperação. O magnetismo é uma força, portanto, não pode ser consumida no sentido físico.Nos motores de corrente alternada, transformadores e reatores, existe a necessidade periódicada força magnética. A energia elétrica necessária para produzir esta força magnética é chamadade ENERGIA REATIVA, que, apesar de não necessária para a produção do trabalho útil, impõeuma carga ao sistema elétricode distribuição e à fonte de suprimento de energia elétrica.
2A POTÊNCIA REATIVA, bem como a POTÊNCIA ATIVA, flui através de motores, transformadores ereatores. A adição geométrica dessas duas potências determinao que chamamos de POTÊNCIAAPARENTE. A divisão de POTÊNCIA ATIVA pela POTÊNCIA APARENTE determina o que chamamosde FATOR DE POTÊNCIA (figura 1).FATOR DE POTÊNCIA = cos
Muitos equipamentos que necessitam de energia elétrica para o seu funcionamento consomemtambém energia reativa. Quanto maior o consumo de energia reativa, menor será o FATOR DEPOTÊNCIA do equipamento e, consequentemente, do sistema elétrico em questão.Abaixo, as principais causas de um BAIXO FATOR DE POTÊNCIA :
O consumo de energia reativa necessário à geração do campo magnético de um motor elétrico éo mesmo, tanto para operação em vazio quanto à plena carga. Porém, a energia ativa édiretamente proporcional à carga mecânica aplicada no eixo do motor. Assim, quanto menor acarga mecânica aplicada, menor a energia consumida, portanto, menor será o fator depotência.
As consequências da aplicação de um motor de potência nominal acima da que for submetidasao as mesmas do caso anterior, resultando em um baixo fator de potência.
Quando há superdimensionamento dos transformadores para as cargas a que estão ligados, hám maior consumo de energia reativa em relação à energia ativa, acarretando assim um baixofator de potência.
Os reatores utilizados em lâmpadas de descarga consomem energia reativa para seufuncionamento, provocando baixo fator de potência. Nesse caso, recomenda-se a utilização dereatores com alto fator de potência, aos quais são associados capacitores para a compensação dereativos.
Quanto maior a tensão aplicada (além danominal) às cargas indutivas, maior será oconsumo de energia reativa menor o fator depotência.
Devido à oscilação de cargas e à dificuldade deum correto dimensionamento dos motores emfunção das cargas a eles ligadas, há grandeprobabilidade de um consumo significativo e reativos, resultando um fator baixo de potência.
φ = =kVAh kVA
3
kWh kW
3.1 Motores operando em vazio
3.2 Motores superdimensionados
3.3 Transformadores operando em vazio ou com carga reduzida
3.4 Lâmpadas de descarga com reatores de baixo fator de potência
3.5 Nível de Tensão da instalação acima danominal
3.6 Grande número de motores depequena potência
Energia Total (kVAh) ou Potência Aparente (kVA)
Energia Ativa (kWh) ou Potência Ativa (kW)
Ener
gia
Rea
tiva
(kva
rh)
ou
Potê
nci
aRea
tiva
(kva
r)
GUIA DE APLICAÇÃO DE
CAPACITORES BT
COMO ESPECIFICAR O CAPACITOR
4. QUAIS OS EFEITOS QUE O BAIXO FATOR DE POTÊNCIA PROVOCA EM INSTALAÇÕESELÉTRICAS?
5. O QUE SIGNIFICA FATOR DE POTÊNCIA?
6. PARA QUAL VALOR DE FATOR DE POTÊNCIA DEVE SER DIMENSIONADA ANECESSIDADE DE CAPACITORES?
7.ONDE DEVEM SER LOCALIZADOS OS CAPACITORES?
7.1 Capacitores instalados junto a motores de indução
7.2 Capacitores instalados junto a transformadores
7.3 Capacitores instalados junto a agrupamentos de cargas
7.4 Correção aplicando-se bancos automáticos de capacitores
7.5 Correção geral aplicando-se capacitores em um sistema industrial
O baixo FATOR DE POTÊNCIA em instalações elétricas geralmente provoca:- sobretaxa na conta de energia elétrica;- redução da capacidade do sistema elétrico;- quedas de tensão em circuitos de distribuição de energia elétrica;- aumento das perdas elétricas nas linhas de distribuição.
Instalando-se capacitores junto aos motores ou transformadores limita-se o fluxo de energiareativa através dos circuitos elétricos. A energia reativa necessária à magnetização de motores,transformadores e reatores passa a ser fornecida pelos capacitores em vez de ficar fluindo atravésdos circuitos de alimentação das referidas cargas.
As companhias fornecedoras de energia elétrica exigem que o FATOR DE POTÊNCIA tenha valormínimo conforme a legislação. Contudo aconselha-se trabalhar com valores próximos a 0,95(95%) para um melhor aproveitamento da energia elétrica disponibilizada e eliminar riscos de multa.
O consumo de energia reativa necessário à geração do campo magnético de um motor elétrico éo mesmo, tanto para operação em vazio quanto à plena carga. Porém, a energia ativa édiretamente proporcional à carga mecânica aplicada no eixo do motor. Assim, quanto menor acarga mecânica aplicada, menor a energia consumida, portanto, menor será o fator depotência.
A potência do capacitor (em kvar) deve ser, aproximadamente, a potência aparente (em kVA) domotor trabalhando em vazio. A tabela I sugere os valores em kvar dos capacitores que devemosaplicar junto aos motores de indução para obter FP>= 0,92.
Esses valores dependem das características intrísecas dos transformadores, visto que os capacitores,neste caso, são indicados para suprir a potência reativa indutiva dos mesmos operando em vazio.A tabela 2 possui valores orientativos.
Com o método de correção centralizado, todos os motores e transformadores são corrigidos emconjunto. O valor da POTÊNCIA REATIVA a ser fornecida pelos capacitores pode ser determinadoutilizando-se dados mencionados nas contas de energia elétrica. É aconselhável utilizar a médiados dados obtidos em contas de energia de vários meses (ver exemplo na tabela 3).
Quando todas as alternativas anteriores forem insuficientes para a correção adequada do fator depotência, ou mesmo por razão de comodidade e confiabilidade, a utilização de bancos de capacitorescontrolados automaticamente pode ser a solução mais prática.
A correção geral envolve os diversos tipos de aplicação citados nos itens anteriores.
NOTA IMPORTANTE:Alguns cuidados importantes devem ser observados quando da aplicação de capacitores emsistemas industriais, pois os mesmos não devem operar com valores excessivos de tensão ecorrente, conforme especificado na norma IEC 831-1.
GUIA DE APLICAÇÃO DE
CAPACITORES BT
ATENÇÃO
APLICAÇÃO EM MOTORES
Sabe-se que os capacitores produzem um aumento de tensão no ponto onde se encontraminstalados. Como consequência, os capacitores podem ser levados a funcionar numa tensão
superior àquela medida antes da ligação dos mesmos. A tensão nos terminais do capacitor podeser particularmente elevada nos períodos de baixa carga. Neste caso, uma parte ou a totalidade
dos capacitores deve ser colocada fora de funcionamento, de modo a evitar que os mesmossejam submetidos a esforços excessivos e que apareçam sobretensões anormais no circuito.
Os capacitores não devem, jamais, funcionar com correntes superiores ao valor máximoespecificado na IEC 831-1. As correntes de sobrecarga podem ser produzidas por uma tensão
excessiva na frequência fundamental ou por harmônicos, ou por ambos.As principais fontes de harmônicos são os variadores de velocidade tiristorizados para motores,
retificadores, núcleos ferromagnéticos dos transformadores, reatores e outros equipamentos.,principalmente quando saturados.
Sempre que necessário, consulte o fabricante para o dimensionamento correto dos capacitoresem seu sistema industrial.
Em sistemas com problemas de harmônicos, é aconselhada a instalação de capacitor tipo ‘MP”.
Motores de 60 Hz com rotor em curto-circuito (motores de gaiola)
Tabela 1
357,5101520253040506075100125150200250300350400450500
1,522,5345679121417222732,5405057,565707577,5
14121110999888888888888888
1,522,534567911141621263037,54552,5606567,572,5
15131211101010999888888777666
1,5233,556,57,591113151825303542,552,56067,5758082,5
2017151413121111101010109999888888
23456,57,5910121518212732,537,547,557,565758592,597,5
27252221181615141312111010101010999999
2,545,56,58911121519222632,54047,560708087,595100107,5
353230272321201816151514131312121111101099
3,54,56
7,59,5121416202427
32,540
47,5607080
87,595
105110115
41373431272523222019191817161514131211111110
RPM
Pólos
3600
2
1800
4
1200
6
900
8
720
10
600
12kvar I(%)Δ kvar I(%)Δ kvar I(%)Δ kvar I(%)Δkvar I(%)Δ kvar I(%)Δ
kvar - Potência do CapacitorI% - Redução percentual da corrente de linha
Notas :1. Para motores de 50 Hz, multiplicar os valores d tabela por 1.2
2. Para motores de anéis, multiplicar os valores por 1.13. Para motores de corrente de partida elevada, multiplicar os valores da tabela por 1.3
D
PARA APLICAÇÃO EM TRANSFORMADORES
Tabela 2
Potência do Transformador (kVA)Potência do Capacitor (kvar)
112,55
1507,5
2257,5
30015
50025
75040
100050
150075
2000100
Potê
nci
ado m
oto
r H
P
As
ca
rac
terís
tica
se
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sõe
sd
os
pro
du
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po
de
rão
ser
alte
rad
as
sem
avi
sop
révi
o.
Fator de
Potência
Inicial
GUIA DE APLICAÇÃO DE
CAPACITORES BTCORREÇÃO DO FATOR DE POTÊNCIA
Tabela 3
0,9820,9370,8930,8500,8090,768
0,7290,6910,6550,6180,583
0,5490,5150,4830,4510,419
0,3880,3580,3280,2990,270
0,2420,2140,1860,1590,132
0,1050,0790,0520,026
-
-----
-----
-----
-----
1,0080,9630,9190,8760,8350,794
0,7550,7170,6810,6440,609
0,5750,5410,5090,4770,445
0,4140,3840,3540,3250,296
0,2680,2400,2120,1850,158
0,1310,1050,0780,0520,026
-----
-----
-----
-----
1,0340,9890,9450,9020,8610,820
0,7810,7430,7070,6700,635
0,6010,5670,5350,5030,471
0,4400,4100,3800,3510,322
0,2940,2660,2380,2110,184
0,1570,1310,1040,0780,052
0,026----
-----
-----
-----
1,0601,0150,9710,9280,8870,846
0,8070,7690,7330,6960,661
0,6270,5930,5610,5290,497
0,4660,4360,4060,3770,348
0,3200,2920,2640,2370,210
0,1830,1570,1300,1040,078
0,0520,026
---
-----
-----
-----
1,0861,0410,9970,9540,9130,873
0,8340,7960,7590,7230,687
0,6530,6200,5870,5550,523
0,4920,4620,4320,4030,374
0,3460,3180,2900,2630,236
0,2090,1830,1560,1300,104
0,0780,0520,026
--
-----
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-----
1,1121,0671,0230,9800,9390,899
0,8600,8220,7850,7490,714
0,6790,6460,6130,5810,549
0,5190,4880,4590,4290,400
0,3720,3440,3160,2890,262
0,2350,2090,1830,1560,130
0,1040,0780,0520,026
-
-----
-----
-----
1,1391,0931,0491,0070,9650,925
0,8860,8480,8110,7750,740
0,7060,6720,6390,6070,576
0,5450,5150,4850,4560,427
0,3980,3700,3430,3160,289
0,2620,2350,2090,1830,157
0,1310,1050,0790,0530,026
-----
-----
-----
1,1651,1201,0761,0330,9920,952
0,9130,8750,8380,8020,767
0,7320,6990,6660,6340,602
0,5720,5410,5120,4820,453
0,4250,3970,3700,3420,315
0,2880,2620,2360,2090,183
0,1570,1310,1050,0790,053
0,027----
-----
-----
1,1921,1471,1031,0601,0190,979
0,9400,9020,8650,8290,794
0,7590,7260,6930,6610,629
0,5990,5680,5390,5090,480
0,4520,4240,3960,3690,342
0,3150,2890,2630,2360,210
0,1840,1580,1320,1060,080
0,0540,027
---
-----
-----
1,2201,1741,1301,0881,0461,006
0,9670,9290,8920,8560,821
0,7870,7530,7200,6880,657
0,6260,5960,5660,5370,508
0,4800,4520,4240,3970,370
0,3430,3160,2900,2640,238
0,2120,1860,1600,1340,107
0,0810,0540,027
--
-----
-----
1,2481,2021,1581,1161,0741,034
0,9950,9570,9200,8840,849
0,8150,7810,7480,7160,685
0,6540,6240,5940,5650,536
0,5080,4800,4520,4250,398
0,3710,3440,3180,2920,266
0,2400,2140,1880,1620,135
0,1090,0820,0550,028
-
-----
-----
1,2761,2311,1871,1441,1031,063
1,0240,9860,9490,9130,878
0,8430,8100,7770,7450,714
0,6830,6520,6230,5930,565
0,5360,5080,4810,4530,426
0,4000,3730,3470,3200,294
0,2680,2420,2160,1900,164
0,1380,1110,0840,0570,029
-----
-----
1,3061,2611,2171,1741,1331,092
1,0531,0150,9790,9420,907
0,8730,8390,8070,7750,743
0,7120,6820,6520,6230,594
0,5660,5380,5100,4830,456
0,4290,4030,3760,3500,324
0,2980,2720,2460,2200,194
0,1670,1410,1140,0860,058
0,030----
-----
1,3371,2911,2471,2051,1631,123
1,0841,0461,0090,9730,938
0,9040,8700,8370,8050,774
0,7430,7130,6830,6540,625
0,5970,5690,5410,5140,487
0,4600,4330,4070,3810,355
0,3290,3030,2770,2510,225
0,1980,1720,1450,1170,089
0,0600,031
---
-----
1,3691,3241,2801,2371,1961,156
1,1161,0791,0421,0060,970
0,9360,9030,8700,8380,806
0,7750,7450,7150,6860,657
0,6290,6010,5730,5460,519
0,4920,4660,4390,4130,387
0,3610,3350,3090,2830,257
0,2300,2040,1770,1490,121
0,0930,0630,032
--
-----
1,4031,3581,3141,2711,2301,190
1,1511,1131,0761,0401,005
0,9700,9370,9040,8720,840
0,8100,7790,7500,7200,692
0,6630,6350,6080,5800,553
0,5260,5000,4740,4470,421
0,3950,3690,3430,3170,291
0,2650,2380,2110,1840,156
0,1270,0970,0670,034
-
-----
1,4401,3951,3511,3081,2671,227
1,1881,1501,1131,0771,042
1,0070,9740,9410,9090,877
0,8470,8160,7870,7570,729
0,7000,6720,6450,6170,590
0,5630,5370,5110,4840,458
0,4320,4060,3800,3540,328
0,3020,2750,2480,2210,193
0,1640,1340,1040,0710,037
-----
1,4811,4361,3921,3491,3081,268
1,2291,1911,1541,1181,083
1,0481,0150,9820,9500,919
0,8880,8570,8280,7980,770
0,7410,7130,6860,6580,631
0,6050,5780,5520,5250,499
0,4730,4470,4210,3950,369
0,3430,3160,2890,2620,234
0,2050,1750,1450,1120,078
0,041----
1,5291,4841,4401,3971,3561,315
1,2761,2381,2011,1651,130
1,0961,0621,0300,9980,966
0,9350,9050,8750,8460,817
0,7890,7610,7330,7060,679
0,6520,6260,5990,5730,547
0,5210,4950,4690,4430,417
0,3900,3640,3370,3090,281
0,2530,2230,1920,1600,126
0,0890,048
---
1,5901,5441,5001,4581,4161,376
1,3371,2991,2621,2261,191
1,1571,1231,0901,0581,027
0,9960,9660,9360,9070,878
0,8490,8210,7940,7660,739
0,7130,6860,6600,6340,608
0,5810,5560,5300,5030,477
0,4510,4240,3970,3700,342
0,3130,2840,2530,2200,186
0,1490,1080,061
--
1,7321,6871,6431,6001,5591,518
1,4791,4411,4051,3681,333
1,2991,2651,2331,2011,169
1,1381,1081,0781,0491,020
0,9920,9640,9360,9090,882
0,8550,8290,8020,7760,750
0,7240,6980,6720,6460,620
0,5930,5670,5400,5120,484
0,4560,4260,3950,3630,329
0,2920,2510,2030,142
-
0,500,510,520,530,540,55
0,560,570,580,590,60
0,610,620,630,640,65
0,660,670,680,690,70
0,710,720,730,740,75
0,760,770,780,790,80
0,810,820,830,840,85
0,860,870,880,890,90
0,910,920,930,940,95
0,960,970,980,991,00
Ex.:Assuma uma carga de 100 kW com o fator de potência de 68%.O fator de potência desejado é de 95%.
Na intersecção da linha 0,68 com a coluna de 0,95 obtém-se o valor de 0,750 , que, multiplicado pela potência ativa (100 kW),
resulta no valor da potência reativa necessária para elevar-se o fator de potência de 0,68 para 0,95 ( 68% para 95%).
kvar necessários = 100 x 0,750 = 75 kvar.
Fator de Potência Desejado
0,80 0,81 0,82 0,83 0,84 0,85 0,86 0,87 0,88 0,89 0,90 0,91 0,92 0,93 0,94 0,95 0,96 0,97 0,98 0,99 1,00
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