Aprenda como fazer a correção do fator de potência!
Você sabe o que é fator de potência e a importância de corrigi-lo sempre que necessário? No artigo de hoje, falaremos sobre o fator de potência e te daremos dicas de como aumentá-lo. Então, vamos lá pessoal!
Para entendermos o fator de potência e a sua importância, é essencial que alguns conceitos prévios estejam bem definidos para você! Como os conceitos de potência elétrica e as suas variações.
A potência elétrica é a grandeza física que pode ser definida como todo o trabalho desenvolvido por uma corrente elétrica em um determinado período de tempo!
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Mas o que muita gente não sabe é que nem toda a energia recebida da rede elétrica é transformada em trabalho! Existe mais de um tipo de potência elétrica, e esses tipos podem ser definidos como:
- Potência Aparente: é toda a potência disponibilizada pela concessionária de energia para a instalação. Ela é medida em VA (volt-ampere).
- Potência Ativa: é a parte da potência aparente que é convertida em trabalho, ou seja, a parte que de fato é utilizada para gerar movimento, luz ou qualquer outro tipo de trabalho. Ela é medida em Watts (W).
- Potência Reativa: é a parte da potência aparente que não gera nenhum trabalho. Normalmente, ela é utilizada na manutenção de campos eletromagnéticos nas estruturas das cargas indutivas, como os motores de indução. Ela é medida em VAr (volt-ampere reativo).
Em circuitos com cargas indutivas, ao fluir uma corrente alternada, ocorre uma defasagem entre as ondas de tensão e de corrente. Essa defasagem é a razão pela qual a potência reativa surge em um circuito, e ela pode ser medida pelo que chamamos de fator de potência (FP)!
Ou seja, o fator de potência é a medida que representa a relação entre a potência que é entregue pela concessionária de energia, e o quanto ela está sendo convertida em trabalho! O fator de potência é expresso por valores entre 0 e 1, ou 0% e 100%. Assim, quanto mais próximo de 1, maior a eficiência do circuito elétrico!
Não é raro encontrar profissionais incapacitados ao falarmos do cálculo do fator de potência, entretanto, é extremamente importante que o FP seja controlado! Isso porque ele é monitorado pelas concessionárias de energia, e quando excedido, multas são geradas, muitas vezes com valores significativos.
A Resolução Normativa (Nº 414/201), da Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL), exige que os valores do fator de potência sejam de no mínimo 0,92, porém, quanto mais próximo de 1 melhor! Os valores dos fatores de potência são medidos de hora em hora pelas concessionárias e são totalizados ao final de um mês, por isso é importante o controle praticamente em tempo real.
Você pode estar se perguntando: mas como identificar o uso excedente de energia reativa? Isso é possível analisando as faturas de energia, pois quando a cobrança de energia reativa excedente é realizada, há uma indicação, geralmente com siglas como EREX e FER.
Além disso, é importante estar atento às principais causas de consumo excedente de potência reativa, dentre elas podemos citar:
- Operação de motores com pequenas cargas por um longo tempo
- Grande quantidade de motores de baixa potência
- Motores ou transformadores trabalhando superdimensionados ou em vazio (sem carga)
- Motores ou transformadores defeituosos ou muito antigos
- Transformadores alimentando cargas pequenas
- Excesso de lâmpadas de descargas sem correção individual do fator de potência
- Lâmpadas que necessitam de reatores instaladas para iluminação local
- Fornos elétricos a indução ou a arco operando
- Máquinas de solda ou de tratamento em funcionamento
Como aumentar o fator de potência
Uma das maneiras mais utilizadas para aumentar o fator de potência é a neutralização das cargas indutivas usando os bancos de capacitores, dessa forma a carga reativa (indutiva) é compensada com cargas capacitivas. Para isso, é necessário que os capacitores sejam bem dimensionados, para que haja a maior eficiência possível!
As maneiras mais comuns de utilização dos bancos de capacitores são:
- Correção na entrada de alta tensão: ela altera apenas o fator de potência avaliado pela concessionária de energia. Não resolve as questões internas.
- Correção na entrada de baixa tensão: é empregada em instalações elétricas que possuem um grande número de cargas com potências diferentes.
- Correção por grupos de cargas: é usada em setores ou grupos de máquinas de até 10 CV de potência.
- Correção localizada: são instalados bancos de capacitores em cada equipamento em que se deseja a correção.
- Correção mista: são utilizadas as correções acima de acordo com a necessidade de cada parte do circuito.
Os capacitores são elementos passivos, ou seja, caso o fator de potência mude, o circuito compensador se tornará ineficiente!
Entretanto, também é possível fazer a correção do fator de potência utilizando elementos ativos, como os conversores. Eles são muito vantajosos, pois caso o fator de potência mude, o circuito compensador também se ajustará!
Outra maneira de aumentar o fator de potência é desligando cargas ociosas, ou seja, desligando motores ou transformadores operando em vazio sem produzir nenhum trabalho efetivo, além de verificar e corrigir tanto os motores quanto os transformadores superdimensionados.
Cálculo do fator de potência
O fator de potência pode ser calculado pela razão entre a potência ativa e a potência aparente. Na imagem abaixo, é possível observar algumas fórmulas!
Fórmulas do fator de potência.
Exemplo de cálculo das potências
Um motor de 5 HP possui um fator de potência atrasado de 0,6 e um rendimento de 92%. Considerando que o motor será alimentado com 220V e 60Hz, calcule as potências ativa, reativa e aparente.
1° passo: calcular o valor da potência ativa de saída do motor.
Cálculo da potência ativa de saída.
2° passo: encontrar o ângulo de defasagem θ.
Calculo do ângulo de defasagem θ.
3° passo: calcular o valor da potência ativa de entrada do motor.
Cálculo da potência ativa de entrada.
4° passo: calcular a potência aparente de entrada do motor.
Cálculo da potência aparente.
5° passo: calcular a potência reativa do motor.
Cálculo da potência reativa.
Na imagem abaixo, temos a representação do triângulo das potências para o motor descrito acima, com o fator de potência de 0,6.
Triângulo das potências e fator de potência.
Correção do fator de potência
Considerando o exemplo acima, calcularemos o valor do capacitor que deve ser ligado em paralelo com a carga para que o fator de potência aumente para 1, ou seja, para que a carga seja puramente resistiva.
1º passo: calcular a reatância capacitiva para um fator de potência igual a 1.
Cálculo da reatância capacitiva.
2º passo: calcular a capacitância do capacitor.
Cálculo da capacitância para bancos de capacitores.
O valor do capacitor achado é o valor exato de capacitância necessário para corrigir o fator de potência, porém, já existem valores definidos de capacitância para capacitores comerciais. O ideal é que se escolha um capacitor com valor superior mais próximo ao valor de capacitância necessário!
Por exemplo, entre os capacitores comerciais de 220μF e 330μF, o ideal seria usar o capacitor de 330μF para a aplicação no exemplo acima, pois ele possui o valor superior mais próximo do valor calculado.
Através de cálculos simples nós calculamos os valores das potências e dimensionamos o capacitor que será usado, de forma que o fator de potência aumente!
Se você deseja aprender mais sobre fator de potência ou se ficou alguma dúvida, recomendamos que assista o vídeo abaixo do canal Mundo da Elétrica!
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Sobre o autor
Eletricista desde 2006, Henrique Mattede também é autor, professor, técnico em eletrotécnica e engenheiro eletricista em formação. É educador renomado na área de eletricidade e um dos precursores do ensino de eletricidade na internet brasileira. Já produziu mais de 1000 videoaulas no canal Mundo da Elétrica no Youtube, cursos profissionalizantes e centenas de artigos técnicos. O conteúdo produzido por Henrique é referência em escolas, faculdades e universidades e já recebeu mais de 120 milhões de acessos na internet.
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