Este manual fornece instruções sobre como corrigir o fator de potência em instalações elétricas trifásicas por meio da instalação de capacitores. Ele discute a legislação atual sobre fator de potência, conceitos básicos de fator de potência e potência reativa, consequências de um baixo fator de potência, como projetar a correção do fator de potência, cuidados na aplicação e instalação de capacitores e manutenção preventiva.

1. Transformando energia
em soluções
Manual para Correção
do Fator de Potência

2. ÍNDICE
1 - Legislação Atual .................................................................................................................................. 04
2 - Fator de Potência ................................................................................................................................ 04
2.1 - Conceitos Básicos ........................................................................................................................... 04
2.2 - Conseqüências e Causas de um Baixo Fator de Potência .............................................................. 05
2.2.1 - Perdas na Instalação ........................................................................................................... 05
2.2.2 - Quedas de Tensão ............................................................................................................... 05
2.2.3 - Subutilização da Capacidade Instalada .............................................................................. 05
2.2.4 - Principais Conseqüências .................................................................................................... 06
2.2.5 - Causas do Baixo Fator de Potência .................................................................................... 06
2.3 - Onde Corrigir o Baixo Fator de Potência ........................................................................................ 06
2.4 - Vantagens da Correção do Fator de Potência ................................................................................ 06
2.4.1 - Melhoria da Tensão ............................................................................................................. 06
2.4.2 - Redução das Perdas ........................................................................................................... 07
2.4.3 - Vantagens da Empresa ........................................................................................................ 07
2.4.4 - Vantagens da Concessionária ............................................................................................. 08
3 - Correção do Fator de Potência em Baixa Tensão ............................................................................... 08
3.1 - Tipos de Correção do Fator de Potência ........................................................................................ 08
3.2 - Projeto da Correção do Fator de Potência ..................................................................................... 09
3.2.1 - Levantamento de dados ...................................................................................................... 09
3.2.2 - Empresa em projeto ............................................................................................................ 09
3.2.3 - Determinação da Potência Reativa Capacitiva ................................................................... 10
3.2.4 - Dimensionamento da Potência Reativa Capacitiva para a Correção do Transformador ..... 10
3.2.5 - Cálculo da Capacitância do Capacitor ............................................................................... 10
3.2.6 - Cálculo da Corrente do Capacitor para Dimensionar os Contatores .................................. 10
3.2.7 - Proteções Contra Curto-circuito .......................................................................................... 10
3.2.8 - Condutores ........................................................................................................................... 10
3.2.9 - Dimensionamento da Potência Reativa Capacitiva para a Correção Localizada ................ 10
3.2.10 -Dimensionamento da Potência Reativa para Bancos Automáticos .................................... 10

3. 3.3 - Correção do Fator de Potência em Redes com Harmônicas ......................................................... 11
3.3.1 - Origem das Harmônicas ...................................................................................................... 11
3.3.2 - Classificação das Harmônicas ............................................................................................. 11
3.3.3 - Cargas não Lineares ............................................................................................................ 11
3.3.4 - Problemas Causados pelas Harmônicas .............................................................................. 12
3.3.5 - Fator de Potência com Harmônicas .................................................................................... 12
3.3.5.1 - Fator de Potência Real ......................................................................................... 12
3.3.5.2 - Fator de Potência de Deslocamento .................................................................... 12
3.3.6 - Medições ............................................................................................................................. 13
3.3.7 - Efeitos da Ressonância ....................................................................................................... 13
3.3.8 - Proteções contra harmônicas .............................................................................................. 13
4 - Cuidados na Aplicação de Capacitores .............................................................................................. 15
4.1 - Interpretação dos Principais Parâmetros dos Capacitores .............................................................. 15
5 - Cuidados na Instalação de Capacitores ............................................................................................. 15
5.1 - Local da Instalação .......................................................................................................................... 15
5.2 - Localização dos Cabos de Comando ............................................................................................. 16
5.3 - Cuidados na Instalação Localizada ................................................................................................. 16
6 - Manutenção Preventiva ....................................................................................................................... 16
6.1 - Periodicidade e Critérios para a Inspeção ....................................................................................... 16
7 - Principais Conseqüências da Instalação Incorreta de Capacitores ................................................... 16
8 - Capacitores em Instalações Elétricas com Fonte de Alimentação Alternativa (Grupo Gerador) ....... 17
9 - Aplicação de Contatores para Manobras de Capacitores ............................................................ ..17
10 - Anexos........... ......................................................................................................................................... 17
Anexo A - Tabela do Fator Multiplicador .................................................................................................... 18
Anexo B - Tabela para Correção de Motores - Linha Standard .................................................................. 19
Anexo C - Tabela para Correção de Motores - Linha Plus ......................................................................... 20
Anexo D - Tabela para Correção de Transformadores ................................................................................ 21
Anexo E - Tabela de Fios e Cabos ............................................................................................................. 22
Anexo F - Esquema de Correção para Chave de Partida Direta ................................................................ 23
Anexo G - Esquema de Correção para Chave de Partida Estrela-Triângulo I ............................................. 24
Anexo H - Esquema de Correção para Chave de Partida Estrela-Triângulo II ............................................ 25
Anexo I - Esquema de Correção para Chave de Partida Compensadora .................................................. 26
Anexo J - Esquema de Correção para Chave de Partida Estrela Série-Paralelo I ...................................... 27
Anexo K - Esquema de Correção para Chave de Partida Estrela Série-Paralelo II ..................................... 28
11 - Referências Bibliográficas .............................................................................................................. 17

4. INTRODUÇÃO
A Correção do fator de potência através, principalmente, da instalação de capacitores tem sido alvo de
muita atenção das áreas de projeto, manutenção e finanças de empresas interessadas em racionalizar o consumo de
seus equipamentos elétricos. Objetivando otimizar o uso da energia elétrica gerada no país, o extinto DNAEE
(Departamento Nacional de Águas e Energia Elétrica), atualmente com a denominação de ANEEL (Agência Nacional
de Energia Elétrica), através do Decreto Nº 479 de 20 de março de 1992 estabeleceu que o fator de potência mínimo
deve ser 0,92.
Com o avanço da tecnologia e com o aumento das cargas não lineares nas instalações elétricas, a correção
do fator de potência passa a exigir alguns cuidados especiais.
Este manual tem como objetivo dar orientação para uma correta instalação de capacitores, corrigindo
efetivamente o fator de potência e proporcionando às empresas maior qualidade e maior competitividade.
A Weg possui uma ampla linha de capacitores, contatores especiais e fusíveis apropriados para a correção
e em conformidade com as normas e padrões de qualidade nacionais e internacionais.

5. 1 - LEGISLAÇÃO ATUAL
Em conformidade com o estabelecido pelo Decreto n
nº62.724 de 17 de maio de 1968 e com a nova redação FER(p) = [ ft
]
∑ [CAt . ( 0,92 -1)] . TCA(p)
dada pelo Decreto nº75.887 de 20 de junho de 1975, as t=1
concessionárias de energia elétrica adotaram, desde n
então, o fator de potência de 0,85 como referência para
limitar o fornecimento de energia reativa.
[ ]
FDR(p) = MAX (DAt . 0,92 ) - DF(p) . TDA(p)
ft
t=1
O Decreto nº479, de 20 de março de 1992, reiterou
a obrigatoriedade de se manter o fator de potência o onde :
mais próximo possível da unidade (1,00), tanto pelas FDR(P) = Faturamento da demanda de potência reativa
concessionárias quanto pelos consumidores, excedente por posto tarifário.
recomendando, ainda, ao Departamento Nacional de DAt = Demanda de potência ativa medida de hora
Águas e Energia Elétrica - DNAEE - o estabelecimento em hora.
de um novo limite de referência para o fator de potência DF(p) = Demanda de potência ativa faturada em cada
indutivo e capacitivo, bem como a forma de avaliação e posto horário.
de critério de faturamento da energia reativa excedente TDAp = Tarifa de demanda de potência ativa
a esse novo limite. FER(p) = Faturamento do consumo de reativo
A nova legislação pertinente, estabelecida pelo excedente por posto tarifário.
DNAEE, introduziu uma nova forma de abordagem do CAt = Consumo de energia ativa medido em cada
ajuste pelo baixo fator de potência, com os seguintes hora.
aspectos relevantes : TCA(p) = Tarifa de energia ativa
- Aumento do limite mínimo do fator de potência de ft = Fator de potência calculado de hora em hora
0,85 para 0,92; ∑ = Soma dos excedentes de reativo calculados
- Faturamento de energia reativa excedente; a cada hora
- Redução do período de avaliação do fator de potência MAX = Função que indica o maior valor da expressão
de mensal para horário, a partir de 1996 para consumi- entre parênteses, calculada de hora em hora.
dores com medição horosazonal. t = Indica cada intervalo de uma hora
p = Indica posto tarifário: ponta e fora de ponta,
Com isso muda-se o objetivo do faturamento: em para as tarifas horo-sazonais, e único, para a
vez de ser cobrado um ajuste por baixo fator de potência, tarifa convencional.
como faziam até então, as concessionárias passam a n = número de intervalos de uma hora, por posto
faturar a quantidade de energia ativa que poderia ser horário no período de faturamento.
transportada no espaço ocupado por esse consumo de
reativo. Este é o motivo de as tarifas aplicadas serem de 1.1.2.2 - Fator de potência mensal:
demanda e consumo de ativos, inclusive ponta e fora A demanda de potência e o consumo de energia
de ponta para os consumidores enquadrados na tarifação reativa excedentes, calculados através do fator de
horosazonal. potência mensal, serão faturados pelas expressões:
Além do novo limite e da nova forma de medição,
outro ponto importante ficou definido : das 6h da manhã
FDR = (DM . 0,92 - DF) . TDA
às 24h o fator de potência deve ser no mínimo 0,92 para
fm
a energia e demanda de potência reativa indutiva
fornecida, e das 24h até as 6h no mínimo 0,92 para
energia e demanda de potência reativa capacitiva FER = CA . (0,92 - 1) . TCA
recebida. fm
1.1 - Excedente de reativo onde:
FDR= Faturamento da demanda de reativo excedente.
1.1.1 - Forma de avaliação DM = Demanda ativa máxima registrada no mês (kW).
A ocorrência de excedente de reativo é verificada DF = Demanda ativa faturável no mês (kW).
pela concessionária através do fator de potência mensal TDA = Tarifa de demanda ativa (R$/ kW).
ou do fator de potência horário. FER = Faturamento do consumo de reativo excedente.
O fator de potência mensal é calculado com base CA = Consumo ativo do mês (kWh).
nos valores mensais de energia ativa ("kWh") e energia TCA = Tarifa de consumo ativo (R$ / kWh).
reativa ("kvarh"). O fator de potência horário é calculado fm = Fator de potência médio mensal.
com base nos valores de energia ativa ("kWh") e de
energia reativa ("kvarh") medidos de hora em hora. A Portaria nº 456, de 29 de novembro de 2000,
estabelecida pela ANEEL, através do artigo 34, estabele-
1.1.2 - Faturamento ce que o fator de potência da unidade consumidora do
1.1.2.1 - Fator de potência horário Grupo B (consumidores trifásicos atendidos em baixa
A demanda de potência e o consumo de energia tensão) será verificado pelo concessionário através de
reativa excedentes, calculados através do fator de medição transitória, desde que por um período mínimo
potência horário, serão faturados pelas expressões: de 7 dias consecutivos.
04
Manual Para Correção do Fator de Potência

6. 2 - FATOR DE POTÊNCIA 2.2 - Conseqüências e Causas de um Baixo Fator
de Potência
2.1 - Conceitos Básicos
2.2.1 - Perdas na Instalação
A maioria das cargas das unidades consumidoras
consome energia reativa indutiva, tais como: motores, As perdas de energia elétrica ocorrem em forma de calor
transformadores, reatores para lâmpadas de descarga, e são proporcionais ao quadrado da corrente total (I2.R).
fornos de indução, entre outros. As cargas indutivas Como essa corrente cresce com o excesso de energia
necessitam de campo eletromagnético para seu reativa, estabelece-se uma relação entre o incremento
funcionamento, por isso sua operação requer dois tipos das perdas e o baixo fator de potência, provocando o
de potência: aumento do aquecimento de condutores e
- Potência ativa: Potência que efetivamente realiza equipamentos.
trabalho gerando calor, luz, movimento, etc.. É medida
em kW. A fig. 1 mostra uma ilustração disto. 2.2.2 - 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
G
tensão podem provocar ainda, a diminuição da
Resistência Lâmpada intensidade luminosa das lâmpadas e aumento da
Fig. 1 - Potência ativa (kW) corrente nos motores.
- Potência reativa: Potência usada apenas para criar e 2.2.3 - Subutilização da Capacidade Instalada
manter os campos eletromagnéticos das cargas A energia reativa, ao sobrecarregar uma instalação
indutivas. É medida em kvar. A fig. 2 ilustra esta definição. 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
G MOTOR Campo ser então utilizado para o atendimento de novas cargas.
Magnético Os investimentos em ampliação das instalações estão
relacionados principalmente aos transformadores e
condutores necessários. O transformador a ser instalado
Fig. 2 - Potência reativa (kvar) deve atender à potência total dos equipamentos
utilizados, mas devido a presença de potência reativa,
Assim, enquanto a potência ativa é sempre consumida a sua capacidade deve ser calculada com base na
na execução de trabalho, a potência reativa, além de potência aparente das instalações.
não produzir trabalho, circula entre a carga e a fonte de
alimentação, ocupando um espaço no sistema elétrico A Tabela 1 mostra a potência total que deve ter o
que poderia ser utilizado para fornecer mais energia ativa. transformador, para atender uma carga útil de 800 kW
para fatores de potência crescentes.
Definição: o fator de potência é a razão entre a potência
ativa e a potência aparente. Ele indica a eficiência do Tabela 1 - Variação da potência do trafo em função
uso da energia. Um alto fator de potência indica uma do fator de potência
eficiência alta e inversamente, um fator de potência baixo
indica baixa eficiência energética. Um triângulo retângulo
Potência útil Fator de Potência do
é frequentemente utilizado para representar as relações
entre kW, kvar e kVA, conforme a Fig. 3. absorvida - kW Potência trafo - kVA
0,50 1.600
A)
(kV 800 0,80 1.000
te
ren
apa
cia Potência 1,00 800
tên
Po reativa
(kvar) Também o custo dos sistemas de comando, proteção e
ϕ controle dos equipamentos cresce com o aumento da
energia reativa. Da mesma forma, para transportar a
Potência ativa (kW) mesma potência ativa sem o aumento de perdas, a
Fig. 3 - Triângulo retângulo de potência. seção dos condutores deve aumentar à medida em que
o fator de potência diminui. A Tabela 2 ilustra a variação
FP =
kW
KVA
= cos ϕ = cos (
arc tg kvar
kW
) da seção de um condutor em função do fator de
potência. Nota-se que a seção necessária, supondo-se
kWh um fator de potência 0,70 é o dobro da seção para o
FP = fator de potência 1,00.
kWh2 + kvarh2
05
Manual Para Correção do Fator de Potência - WEG

7. Tabela 2 - Variação da seção do cabo em função do - Fornos de indução ou a arco;
fator de potência - Máquinas de tratamento térmico;
- Máquinas de solda;
- Nível de tensão acima do valor nominal provocando
Seção relativa Fator de potência um aumento do consumo de energia reativa.
2.3 - Onde Corrigir o Baixo Fator de Potência?
1,00 1,00
Uma forma econômica e racional de se obter a energia
reativa necessária para a operação adequada dos
equipamentos é a instalação de capacitores próximos
1,23 0,90 desses equipamentos. A instalação de capacitores
porém, deve ser precedida de medidas operacionais
que levem à diminuição da necessidade de energia
1,56 0,80 reativa, como o desligamento de motores e outras cargas
indutivas ociosas ou superdimensionadas.
2,04 0,70 Medidor de energia ativa
2,78 0,60 P R
Q S
L
4,00 0,50
Medidor de energia Capacitor
de correção
reativa
6,25 0,40
Fig. 4 - Representação da correção de fator de potência
11,10 0,30
2.4 - Vantagens da Correção do Fator de
A correção do fator de potência por si só já libera Potência
capacidade para instalação de novos equipamentos,
sem a necessidade de investimentos em transformador 2.4.1 - Melhoria da Tensão
ou substituição de condutores para esse fim específico.
As desvantagens de tensões abaixo da nominal em
2.2.4 - Principais Conseqüências qualquer sistema elétrico são bastante conhecidas.
Embora os capacitores elevem os níveis de tensão, é
- Acréscimo na conta de energia elétrica por estar raramente econômico instalá-los em estabelecimentos
operando com baixo fator de potência; industriais apenas para esse fim. A melhoria da tensão
- Limitação da capacidade dos transformadores de deve ser considerada como um benefício adicional dos
alimentação; capacitores.
- Quedas e flutuações de tensão nos circuitos de
distribuição; A tensão em qualquer ponto de um circuito elétrico é
- Sobrecarga nos equipamentos de manobra, igual a da fonte geradora menos a queda de tensão até
limitando sua vida útil; aquele ponto. Assim, se a tensão da fonte geradora e
- Aumento das perdas elétricas na linha de distribuição as diversas quedas de tensão forem conhecidas, a tensão
pelo efeito Joule; em qualquer ponto pode ser facilmente determinada.
- Necessidade de aumento do diâmetro dos Como a tensão na fonte é conhecida, o problema
condutores; consiste apenas na determinação das quedas de tensão.
- Necessidade de aumento da capacidade dos
equipamentos de manobra e de proteção. A fim de simplificar o cálculo das quedas de tensão, a
seguinte fórmula é geralmente usada :
2.2.5 - Causas do Baixo fator de Potência
∆V = R.I.cosϕ ± X.I.senϕ
- Motores de indução trabalhando a vazio;
- Motores superdimensionados para sua necessidade onde :
de trabalho;
- Transformadores trabalhando a vazio ou com pouca ∆V = Queda de tensão [V]
carga; R = Resistência [Ω]
- Reatores de baixo fator de potência no sistema de I = Corrente total [A]
iluminação; ϕ = Ângulo do fator de potência
06
Manual Para Correção do Fator de Potência

8. X = Reatância [Ω] A Fig. 5 está baseada na consideração de que a
(+) = Para cargas com fator de potência atrasado potência original da carga permanece constante. Se o
(-) = Para cargas com fator de potência adiantado fator de potência for melhorado para liberar capacidade
do sistema e, em vista disso, for ligada a carga máxima
Os valores de ∆V, R e X são valores por fase. A queda permissível, a corrente total é a mesma, de modo que
de tensão entre fases para um sistema trifásico seria as perdas serão também as mesmas. Entretanto, a carga
∆V . √3 . total em kW será maior e, portanto, a perda percentual
no sistema será menor.
Conhecido o fator de potência e a corrente total, as
componentes da corrente são facilmente obtidas:
80
IkW = I . cosϕ
Ikvar = I . senϕ 70
onde:
R ed ução p ercentual d as pe rd as
60
IkW = corrente ativa
Ikvar = corrente reativa
Fp
Assim, a equação acima pode ser escrita da seguinte 50
co
Fp
forma:
rr i
co
gi
40
Fp
do
V = R . IkW ± X . Ikvar
rr i
gi
co
1.
do
0
r r ig
Por esta expressão, torna-se evidente que a corrente
0.
relativa à potência reativa opera somente na reatância. 30
9
id o
Como esta corrente é reduzida pelos capacitores, a
0 .8
queda de tensão total é então reduzida de um valor
igual a corrente do capacitor multiplicada pela reatância. 20
Portanto, é apenas necessário conhecer a potência
nominal do capacitor e a reatância do sistema para se
conhecer a elevação de tensão ocasionada pelos
capacitores. 10
Nos estabelecimentos industriais com sistemas de
distribuição modernos e a uma só transformação, a 0
elevação de tensão proveniente da instalação de 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9
capacitores é da ordem de 4 a 5%.
Fato r de p otê ncia o rigin al
2.4.2 - Redução das Perdas
Fig. 5 - Redução percentual das perdas em função do fator
Na maioria dos sistemas de distribuição de energia de potência
elétrica de estabelecimentos industriais, as perdas RI2t
variam de 2,5 a 7,5% dos kWh da carga, dependendo
das horas de trabalho a plena carga, bitola dos Algumas vezes torna-se útil conhecer o percentual das
condutores e comprimento dos alimentadores e circuitos perdas em função da potência aparente (S) e potência
de distribuição. reativa (Q) da carga e da potência reativa do capacitor
(Qc). Assim :
As perdas são proporcionais ao quadrado da
corrente e como a corrente é reduzida na razão direta % ∆P = 100 . Qc (2Q - Qc)
da melhoria do fator de potência, as perdas são P1 S²
inversamente proporcionais ao quadrado do fator de
potência. 2.4.3 - Vantagens da Empresa
Redução percentual das perdas : - Redução significativa do custo de energia elétrica;
- Aumento da eficiência energética da empresa;
% ∆P = 100 - 100 . cos² ϕ1 - Melhoria da tensão;
P1 cos² ϕ2 - 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.
07
Manual Para Correção do Fator de Potência

9. 2.4.4 - Vantagens da Concessionária d) Correção localizada: é obtida instalando-se os
capacitores junto ao equipamento que se pretende
- O bloco de potência reativa deixa de circular no corrigir o fator de potência. Representa, do ponto de
sistema de transmissão e distribuição; vista técnico, a melhor solução, apresentando as
- Evita as perdas pelo efeito Joule; seguintes vantagens:
- Aumenta a capacidade do sistema de transmissão e - reduz as perdas energéticas em toda a instalação;
- diminui a carga nos circuitos de alimentação dos
distribuição para conduzir o bloco de potência ativa;
equipamentos;
- Aumenta a capacidade de geração com intuito de - pode-se utilizar em sistema único de acionamento para
atender mais consumidores; a carga e o capacitor, economizando-se um
- Diminui os custos de geração. equipamento de manobra;
- gera potência reativa somente onde é necessário.
2.5 - Definições
e) Correção mista: no ponto de vista ¨Conservação
Potência: Capacidade de produzir trabalho na unidade de Energia¨, considerando aspectos técnicos,
de tempo; práticos e financeiros, torna-se a melhor solução.
Energia: Utilização da potência num intervalo de tempo;
Potência Ativa (kW): É a que realmente produz Usa-se o seguinte critério para correção mista:
trabalho útil; 1. Instala-se um capacitor fixo diretamente no lado
Energia Ativa (kWh): Uso da potência ativa num intervalo secundário do transformador;
de tempo; 2. Motores de aproximadamente 10 cv ou mais, corrige-
Potência Reativa (kvar):É a usada para criar o campo se localmente (cuidado com motores de alta inércia,
eletromagnético das cargas pois não se deve dispensar o uso de contatores para
indutivas; manobra dos capacitores sempre que a corrente nominal
dos mesmos for superior a 90% da corrente de excitação
Energia Reativa (kvarh): Uso da potência reativa num
do motor).
intervalo de tempo; 3. Motores com menos de 10 cv corrige-se por grupos.
Potência Aparente (kVA): Soma vetorial das 4. Redes próprias para iluminação com lâmpadas de
potências ativa e reativa, ou descarga, usando-se reatores de baixo fator de potência,
seja, é a potência total corrige-se na entrada da rede;
absorvida pela instalação. 5. Na entrada instala-se um banco automático de
pequena potência para equalização final.
kVA = kWh2 + kvarh2 Quando se corrige um fator de potência de uma
instalação, consegue-se um aumento de potência
Fator de Potência (Cos ϕ): é a razão entre Potência aparente disponível e também uma queda significativa
Ativa e Potência Aparente. da corrente, conforme exemplo:
Deseja-se corrigir o fator de potência para 0,92 de uma
KW carga de 930 kW, 380 V e f.p.= 0,65:
cosϕ =
KVA - Sem Correção do Fator de Potência:
3 - CORREÇÃO DO FATOR DE POTÊNCIA
Potência Aparente Inicial = 930 = 1431 kVA
EM BAIXA TENSÃO 0,65
Corrente Inicial = 930.000 = 2174 A
3.1 - Tipos de Correção do Fator de Potência 3 . 380 . 0,65
A correção pode ser feita instalando os capacitores de - Com Correção do Fator de Potência:
quatro maneiras diferentes, tendo como objetivos a
conservação de energia e a relação custo/benefício:
Potência Aparente Final = 930 = 1011 kVA
0,92
a) Correção na entrada da energia de alta tensão: 930.000
corrige o fator de potência visto pela concessionária, Corrente Final = = 1536 A
permanecendo internamente todos os inconvenientes 3 . 380 . 0,92
citados pelo baixo fator de potência e o custo é elevado. Neste caso, após a correção do fator de potência, a
b) Correção na entrada da energia de baixa tensão: instalação poderá ter aumentos de cargas em até 41%.
permite uma correção bastante significativa,
normalmente com bancos automáticos de capacitores. 3.1.1 - Correção na Média Tensão
Utiliza-se este tipo de correção em instalações elétricas Desvantagens:
com elevado número de cargas com potências diferentes - Inviabilidade econômica de instalar banco de
e regimes de utilização pouco uniformes. capacitores automáticos;
A principal desvantagem consiste em não haver alívio - Maior probabilidade da instalação se tornar capacitiva
sensível dos alimentadores de cada equipamento. (capacitores fixos);
- Aumento de tensão do lado da concessionária;
c) Correção por grupos de cargas: o capacitor é - Aumento da capacidade de curto-circuito na rede da
instalado de forma a corrigir um setor ou um conjunto concessionária;
de pequenas máquinas (<10cv). É instalado junto ao - Maior investimento em cabos e equipamentos de
quadro de distribuição que alimenta esses Baixa Tensão;
equipamentos. Tem como desvantagem não diminuir a - Manutenção mais difícil;
corrente nos circuitos de alimentação de cada - Benefícios relacionados com a diminuição das
equipamento. correntes reativas nos cabos, trafos, etc., não são
obtidos.
08
Manual Para Correção do Fator de Potência

10. Trafo
Control
M M M M M M M M M M M M
3~ 3~ 3~ 3~ 3~ 3~ 3~ 3~ 3~ 3~ 3~ 3~
Correção individual Correção por grupos de carga Capacitores Correção geral
Diagrama dos Tipos de Instalação
Nota: Tendo-se capacitores instalados na rede para
3.2 - Projeto da Correção do Fator de Potência a correção do fator de potência e desejando-se
acrescentar cargas não-lineares (CNL) na instalação
Para iniciar um projeto de Correção do Fator de Potência (porém detectando a presença de harmônicas com
deveremos seguir inicialmente duas etapas básicas: percentuais acima dos limites mencionados no ítem
3.2.1.2), deve-se utilizar indutores anti-harmônicas
1. Interpretar e analisar os parâmetros elétricos das com capacitores de tensão nominal de no mínimo
instalações: nas Empresas em Operação, através das 10% acima da tensão da rede.
medições efetuadas e nas Empresas em Projeto, através
dos parâmetros elétricos presumidos; 3.2.1.2 - Empresa em Projeto
2. Ter em mãos e interpretar as especificações técnicas
de todos os materiais que serão empregados na Nas instalações em projeto, deve-se levantar os dados
execução do projeto. das cargas que serão instaladas, a fim de presumir o
Fator de Potência da Instalação:
3.2.1 - Levantamento de Dados:
1. Levantar a potência das cargas não lineares e, se
3.2.1.1 - Empresa em Operação: estas não ultrapassarem 20% da carga total da fábrica,
pode-se corrigir o fator de potência somente com
Dados a serem considerados capacitores, pois é pouca a possibilidade de haver
- Tipo de tarifação; problemas com harmônicas na instalação elétrica;
- Demanda contratada;
2. Se o total de cargas não lineares ultrapassar 20% da
- Fator de potência registrado.
carga total instalada deverá ser efetuada uma medição
detalhada dos níveis de harmônicas. Detectando-se a
Transformador existência de harmônicas na instalação elétrica deve-se
- Tensão no primário; obedecer o seguinte critério:
- Tensão no secundário; - Limite de distorção harmônica individual de tensão
- Potência nominal; deverá ser menor ou igual à 3%;
- Potência de curto-circuito; - Limite de distorção total de harmônicas de tensão (THD)
- Grau de ocupação; deverá ser menor ou igual à 5%.
- Corrente de magnetização; Ultrapassando estes limites deverão ser instalados
- Impedância; indutores de proteção anti-harmônicas nos capacitores
- Cos ϕ. ou filtros para as harmônicas significativas;
(Conforme IEEE Std. 519 “Recommended Practices and
Medições Requirements for Harmonic Control in Eletrical Power
- Medir as tensões e as correntes ( BT ) nas Sistems”);
seguintes condições: 3. Decidir tecnicamente pelo tipo de correção mais
Carga mínima adequada às necessidades da Empresa (3.1);
Carga máxima
4. Elaborar o diagrama unifilar das instalações incluindo
Aterramento e pára-raio os capacitores para a correção do fator de potência;
- Tipo 5. Levantamento do ciclo operacional das cargas da
- Resistência empresa que deverão ser separadas em resistivas ou
- Neutro aterrado ( S/N ) ativas, indutivas lineares e indutivas não lineares;
- Local do aterramento
6. Elaborar curvas de demanda para as potências ativas
Conta de energia elétrica (12 meses) e reativas.
09
Manual Para Correção do Fator de Potência

11. 3.2.2 - Determinação da Potência Reativa 3.2.7 - Condutores
Considerando as observações descritas no ítem 3.2.1.2, Utilizar condutores superdimensionados em 1,43 vezes
apresentamos um dimensionamento de capacitores para (NBR 5060) a corrente nominal do capacitor e levar em
correção do fator de potência que não tenha interferência consideração outros critérios tais como: maneira de
significativa de harmônicas. instalar, temperatura ambiente, etc.
Pot.Reat. (kvar) = Pot.Ativa Total (kW) . F (I) 3.2.8 - Dimensionamento da Potência Reativa para a
(%carga . Pot.Ativa . F) Correção Localizada de Motores
Pot.Reat. (kvar) = (II)
η Para o cálculo da potência reativa necessária consultar
o ítem 3.2.2, equação II.
onde:
Nota: Cuidados especiais com chaves de partidas
F é o fator de multiplicação necessário para a correção estáticas e com motores de alta inércia (vide ítem 5.3).
do fator de potência existente para o desejado, coletado
do Anexo A . 3.2.9 - Dimensionamento da Potência Reativa para
η é o rendimento do motor de acordo com a carga Bancos Automáticos.
aplicada ao eixo.
Para o cálculo da potência reativa necessária consultar
Utilizar a equação I para todos os casos, com exceção o ítem 3.2.2., equação I.
de motores onde deverá ser utilizada a equação II.
a) Quantidade de Estágios:
Nota: Para especificação do capacitor, consultar
catálogo modelo 911 Recomenda-se dividir em estágios de no máximo 25
kvar (380/440V) ou 15 kvar (220V) por estágio do contro-
3.2.3 -Dimensionamento da Potência Reativa para lador, excetuando-se um dos estágios que deve ter a
a Correção do Transformador metade da potência em kvar do maior estágio para
Determina-se a potência do capacitor na correção de facilitar o ajuste fino do fator de potência, pois os
transformadores funcionando a vazio, através da seguinte controladores modernos fazem leitura por varredura,
expressão: buscando a melhor combinação de estágios em cada
situação.
Qo = ( io . Sn / 100)2 - Po2
Nota: A recomendação de valor máximo para os
estágios não é aleatória. Está baseada em aspectos
Onde: práticos de aplicação e permite que se mantenha as
Qo é a potência reativa do transformador (kvar) necessá- correntes de surto, provocadas pelo chaveamento
ria para corrigir seu fator de potência para 1. de bancos (ou módulos) em paralelo, em níveis
i o é a corrente em vazio (valor em p.u. e em %, ou aceitáveis para os componentes. Estas correntes
seja, Io podem atingir patamares superiores a 100 vezes a
.100).
Ins corrente nominal dos capacitores, decorrendo daí,
todo o tipo de dano que possa ser provocado por
Sn é a potência nominal do transformador (KVA). altas correntes em um circuito qualquer (atuação de
Io corrente a vazio do transformador em A (dado da fusível, queima de contatos dos contatores, queima
placa do fabricante ou fornecido via relatório de dos resistores de pré-carga, além da expansão da
ensaio). caneca do capacitor, com conseqüente perda deste).
Ins corrente nominal no secundário do transformador b) Proteção com Fusíveis: Idem item 3.2.6.
Po potência de perdas a vazio, em kW (dado da placa
do fabricante ou fornecido em relatório de ensaio). c) Contatores de manobra: Vide ítem 9.
Obs.: recomendamos a utilização em kvar's de 95% do d) Proteção contra corrente de surto:Em bancos
valor calculado em Qo automáticos com estágios de potência superior a 15
3.2.4 - Cálculo da Capacitância do Capacitor kvar em 220V e 25 kvar em 380/440V, utilizar sempre em
série com os capacitores, proteção contra o surto de
Pot. Reat. Capacitiva (kvar) corrente que surge no momento em que se energiza
C= µF
(VFF2 . 2 . π . f .10-9) capacitores. Tal proteção pode ser através da
associação de contatores convencionais mais os
3.2.5 - Cálculo da Corrente nominal do capacitor resistores de pré-carga (vide anexo D) ou através de
Pot. Reat. . (kvar) . 1000 contator convencional em série com indutores anti-surto
Inc = (A) (vide ítem e) feitos com os próprios cabos de força que
√3 . VFF
alimentam os capacitores. No caso de se optar pelo
3.2.6 - Proteções Contra Curto-Circuito uso de indutores, dimensionar o contator convencional
para regime AC-6b (vide anexo M).
Dimensionar para utilização de fusíveis, características
gL - gG, conforme a seguinte equação:
If = Inc . 1,65
onde:
Inf = Corrente calculada do fusível (usar o valor comercial
do fusível imediatamente superior);
Inc = Corrente nominal do capacitor
10
Manual Para Correção do Fator de Potência

12. e) Cálculo da Indutância Anti-surto: 3.3 - Correção do fator de Potência em Redes
com Harmônicas
Pot. Reat. Capac. (kvar)
C = ——————————— (µF)
A tarefa de corrigir o fator de potência em uma rede
2 . π . f . VFF2 . 10-9
elétrica com harmônicas é mais complexa, pois as
1 harmônicas podem interagir com os capacitores
Xc = ———————— (Ω) causando fenômenos de ressonância.
2 . π . f . C Harmônicas são freqüências múltiplas da freqüência
Lc = 0,2 . l [(2,303 log ( 4 x l ) / d ) – 0,75] (µH) fundamental (H2 = 120Hz, H3 = 180Hz, H4 = 240Hz, etc)
e, na prática, observa-se uma única forma de onda
Onde: distorcida.
XC = Reatância capacitiva 3.3.1 - Origem das Harmônicas
VFF = Tensão fase-fase, em volts
l = Comprimento do condutor em metros As harmônicas têm sua principal origem na instalação
d = Diâmetro do condutor em metros de cargas não-lineares cuja forma de onda da corrente
LC = Indutância do cabo não acompanha a forma de onda senoidal da tensão de
XL = 2 . π . f . Lc (Ω) alimentação. Nos transformadores de força, são
conseqüência da relação não linear entre o fluxo de
Pot. Reat. Capacitiva (kvar) . 1000 magnetização e a corrente de excitação correspondente.
In = ———————————
√3 . VFF 3.3.2 - Classificação das Harmônicas
Is1 = 100 . In (A) (corrente de surto nominal) Atualmente as cargas não lineares são classificadas em
três categorias de acordo com a natureza da deformação:
VFF . √2
Is2 = ——————— (A) (corrente de surto real) a) CATEGORIA 1 – Nesta categoria encontram-se os
√3 √XL . XC equipamentos com característica operativa de arcos
voltaicos, tais como: fornos a arco, máquinas de solda,
lâmpada de descarga e outros. A natureza da
Se Is1 ≥ Is2 o capacitor está devidamente protegido, deformação da corrente é oriunda da não linearidade
caso contrário, calcular a indutância necessária para do arco voltaico.
Is1, conforme equação abaixo :
2
b) CATEGORIA 2 – Nesta categoria encontram-se os
√2 . VFF equipamentos de núcleo magnético saturado, tais
L = C . ———— (µH) como: reatores e transformadores de núcleo saturados.
√3 . Is1 A natureza da deformação da corrente é oriunda da não
linearidade do circuito magnético.
Conferindo a corrente de surto real com a nova
indutância calculada: c) CATEGORIA 3 – Nesta categoria encontram-se os
equipamentos eletrônicos, tais como: inversores,
XL = 2 . π . f . L (Ω) retificadores, UPS, televisores, microondas,
computadores e outros. A natureza da deformação da
V . √2 corrente é oriunda da não linearidade dos componentes
Is2 = ———————— (A) eletrônicos.
√3 . √XL . XC
3.3.3 - Cargas não Lineares
Concluindo assim Is1 ≥ Is2 .
São cargas que distorcem a forma de onda de corrente
Para confecção do indutor L de N espiras, utiliza-se a e/ou tensão, tais como:
seguinte expressão : - Conversores / inversores de freqüência;
- Acionamentos de corrente contínua;
Li . d - Retificadores;
N = ———————————————— - Fornos a arco e indução;
S - Transformadores com o núcleo saturado;
3,142 . 10-7 . (D - d - 2 . ———) 2 - No–Breaks (UPS);
3,14 - Controladores tiristorizados;
- Fontes chaveadas;
onde : - Máquinas de solda elétrica;
Li = indutância do indutor em µH; - Lâmpadas Fluorescentes;
d = diâmetro externo do cabo em m; - Microcomputadores (Centro de processamento de
S = seção do condutor em m²; dados), etc.
D = diâmetro interno do indutor (desejável no mínimo
0,075m ou 75mm).
11
Manual Para Correção do Fator de Potência

13. 3.3.4 - Problemas Causados Pelas Harmônicas Obs: Estas medidas deverão ser feitas por equipamen-
tos especiais conforme descritos no ítem 3.3.6
Altos níveis de distorção harmônica numa instalação (Medições).
elétrica podem causar problemas para as redes de
distribuição das concessionárias e para a própria FIGURA DO PARALELEPÍPEDO
instalação, assim como para os equipamentos ali
instalados.
P Potência ativa (Watts
O aumento de tensão na rede causado pela
distorção harmônica acelera a fadiga dos motores e as
Q Potência reativa (var)
isolações de fios e cabos, o que pode ocasionar Potência aparente (VA) S
queimas, falhas e desligamentos. Adicionalmente, as
harmônicas aumentam a corrente RMS (devido a DVA
Distorção da potência aparente
ressonância série), causando elevação nas temperaturas
de operação de diversos equipamentos e diminuição
de sua vida útil.
3.3.5.2 - Fator de Potência de Deslocamento
Essas ondas de freqüência superior à fundamental,
causam vários danos ao sistema, entre os quais O Fator de Potência de Deslocamento considera apenas
podemos destacar : a defasagem entre a corrente e a tensão na freqüência
fundamental. Em regime permanente senoidal o fator
- Aumento das perdas nos estatores e rotores de de potência é entendido como sendo um fator que
máquinas rotativas, causando superaquecimento danoso representa o quanto da potência aparente é
às máquinas; transformada em potência ativa (cobrado pela
- O fluxo de harmônicas nos elementos de ligação de concessionária).
uma rede leva a perdas adicionais causadas pelo
aumento do valor RMS da corrente, além do surgimento FIGURA DO TRIÂNGULO DE POTÊNCIAS TRIFÁSICAS
de quedas de tensão harmônicas nas várias impedâncias
do circuito. No caso dos cabos há um aumento de fadiga
dos dielétricos, diminuindo sua vida útil e aumentando Potência aparente: S = 3 . V . I
Potência reativa: Q = 3 . V . I . sen ϕ
os custos de manutenção. O aumento das perdas e o ϕS
desgaste precoce das isolações também podem afetar
os transformadores do sistema elétrico; Potência ativa: P = 3 . V . I . cos ϕ
- Distorção das características de atuação de relés de
proteção;
- Aumento do erro em instrumentos de medição de - Fator de distorção :
energia, que estão calibrados para medir ondas senoidais
puras; DF = Vn . 100%
- Interferência em equipamentos de comunicação, V1
aquecimento em reatores de lâmpadas fluorescentes,
interferência na operação de computadores e em onde:
equipamentos para variação de velocidade de motores,
etc.; Vn = Tensão da harmônica "n"
- Aparecimento de ressonâncias entre capacitores para V1 = Tensão fundamental (RMS)
correção de fator de potência e o restante do sistema,
causando sobretensões e sobrecorrentes que podem - Determinação da distorção harmônica total - THD
causar sérios danos ao sistema. (V ou I).
3.3.5 - Fator de Potência com Harmônicas THD = √V2² + V3² + V4² + ... + Vn² . 100 (Tensão)
V1
Quando há distorção harmônica na instalação elétrica o
triângulo de potências sofre uma alteração, recebendo THD = √I2² + I3² + I4² + ... + In² . 100 (Corrente)
uma terceira dimensão provocada pela potência Imáx.
aparente necessária para sustentar a distorção da
freqüência fundamental (50/60 Hz). Cálculo do Fator de Potência com Harmônicas:
3.3.5.1 - Fator de Potência Real FP = 1 . Cosϕ
√1 + THD2
O Fator de Potência Real leva em consideração a
defasagem entre a corrente e a tensão, os ângulos de √ ∑ + (Ii (h) ef)2
THD =
defasagem de cada harmônica e a Potência Reativa para Ii(1) ef
produzí-las. Seu valor é sempre menor que o fator de
potência de deslocamento sendo que a correção deverá Ii (1) ef . cosϕ
FP =
ser feita pelo fator de potência real. √ (Ii (h) ef)2 + ∑ (Ii (h) ef)2
12
Manual Para Correção do Fator de Potência

14. Espectro de Freqüências Harmônicas Obs:Quando se utilizam indutores anti-harmônicas,
dispensa-se o uso de indutores anti-surto!
Entende-se por espectro de freqüências harmônicas um
gráfico ou tabela da amplitude de tensão ou corrente em Diagrama unifilar representando as ressonâncias:
função das freqüências harmônicas. série e paralelo.
Geralmente tais amplitudes são apresentadas em
percentuais ou em p.u. (por unidade) da amplitude da Diagrama Série-Paralelo
fundamental (freqüência da rede). Com as medições
realizadas com analisador de harmônicas, pode-se obter Transformador
os valores de sobretensão e sobrecorrente, de acordo
com as seguintes fórmulas: Ressonância
série
∞ cargas não
DHTt =
Σ
N=1
(UHN / Un)2 < 1,10 lineares que
produzem
harmônicas
Ressonância
paralela capacitor
(Sobretensão máxima não deve ultrapassar a 10%.
Tolerância por 8 horas contínuas a cada 24 horas).
∞ Cálculo da Freqüência de Ressonância
DHTi =
Σ
N=1
(IHN / In)2 < 1,30 Deverá ser calculada para cada estágio do banco mais
a correção do transformador, pois se for muito próxima
da freqüência de alguma harmônica deverão ser
(Sobrecorrente máxima não ultrapassar a 30%
instalados mais capacitores ou indutores anti-harmônica,
continuamente), onde:
conforme equação abaixo:
UHN / Un = relação entre a tensão do harmônico de
ordem N e a tensão nominal (tensão RMS
da rede)
f r = fo . ( ———)
√Str
Z.Q c
N = número de ordem do harmônico
3.3.6 - Medições Onde :
Os instrumentos convencionais, tipo bancada ou tipo fo é a freqüência da fundamental (50/60 Hz)
alicate, são projetados para medir formas de onda
senoidal pura, ou seja, sem nenhuma distorção. Porém, fr é a freqüência de ressonância
devemos admitir que, atualmente, são poucas as Str é a potência aparente do transformador (kVA)
instalações que não têm distorção significativa na senóide Z é a impedância do transformador (Ω)
de 50/60 Hz. Nestes casos os instrumentos de medidas Qc é a potência reativa de cada estágio mais o banco
devem indicar o valor RMS verdadeiro (conhecidos fixo (kvar)
como TRUE RMS), identificado no próprio
instrumento. 3.3.8 - Proteções contra harmônicas
3.3.7 - Efeitos da Ressonância Tendo concluído haver mais de 20 % de CNL na
instalação e que os índices de harmônicas estão acima
Quando se tem harmônicas presentes na rede elétrica dos limites abordados no ítem 3.2.1.2, deve-se instalar
acima dos valores pré-estabelecidos anteriormente, indutores anti-harmônicas em série com os capacitores.
corre-se o risco que ocorra ressonância série entre o
trafo e o capacitor ou banco de capacitores ou Nesta condição utilize capacitores com tensão reforçada
ressonância paralela entre os mesmos e as cargas (redimensionar a potência do capacitor, conforme ítem
(motores, etc.). Nesta situação, usa-se indutores anti- 4.1.g.)
harmônicas em série com os capacitores, os quais evitam
a ressonância do(s) capacitor(es) com todo o espectro Dados fundamentais para a determinação do indutor anti-
de harmônicas que possa ser gerado. harmônicas:
O fenômeno da resonância série ou paralela também
pode ocorrer em instalações livre de harmônicas e com - Esquema unifilar elétrico atualizado de toda a
fator de potência unitário. Nesta condição, a impedância instalação;
capacitiva, submetendo a instalação elétrica aos efeitos - Indicação no esquema unifilar do(s) ponto(s) de
danosos da ressonância.
Ressonância Série: é a condição na qual as reatâncias medição das harmônicas;
capacitiva e indutiva de um circuito RLC são iguais. - Potência, tensão e freqüência do(s) capacitor(es);
Quando isso ocorre, as reatâncias se cancelam entre si - Espectro das harmônicas;
e a impetância do circuito se torna igual à resistência, a - Corrente, tensão e fator de potência de cada
qual é um valor muito pequeno. Ocorre entre o harmônica.
transformador de força e os capacitores ou banco de
capacitores ligados num mesmo barramento. Proteção contra harmônicas:
A ressonância série é a responsável por sobrecorrentes
que danificam os capacitores e os demais componen- Indutor Anti-harmônica: Protege os capacitores contra
tes do circuito. harmônicas e correntes de surto, porém as harmônicas
Ressonância Paralela: baseia-se na troca de energia permanecem na rede elétrica.
entre um indutor e um capacitor ligados em paralelo
com uma fonte de tensão. Na condição ressonância Filtro Anti-harmônica: Elimina uma harmônica específica
paralela a corrente de linha é nula porque a soma vetorial da rede elétrica evitando assim problemas na instalação
das correntes no circuito "tanque" é zero. e nos equipamentos. Caso existam problemas com mais
A tensão e a impedância resultante assumem valores de uma harmônica, deve-se colocar um filtro individual
muito elevados. para cada uma delas.
13
Manual Para Correção do Fator de Potência

15. SISTEMAS ELÉTRICOS INDUSTRIAIS
EM OPERAÇÃO NA PRESENÇA DE
HARMÔNICAS
20%
NÃO ou mais da carga SIM ESTUDO DE HARMÔNICA
MEDIÇÃO DE total é compreendida
SE FAZ NECESSÁRIO
HARMÔNICA por CNL*?
* Cargas Não
Lineares
OU
Limites
de distorção NÃO
harmônica
total de
tensão são inferiores
a 5% e no
espectro indivi- Instalação de filtros L-C em
dual é inferior derivação localizados junto as
a3%? Se os capacitores fontes harmônicas de porte e,
produzirem ressonância sintonizados em série na
para as harmônicas freqüência harmônica
geradas, a sua localização perturbadora.
ou parte podem ser
alteradas para
A probabilidade de haver eliminar a ressonância,
SIM ressonância é alta! ou indutor anti-harmônica
podem ser adicionado
em série para dessinto-
nizá-los na freqüência
perturbadora de ressonân-
cia. Torna-se necessário
IMPEDÂNCIA NÃO o uso de capacitores
DA REDE É com tensão reforçada.
BAIXA?
SIM
É muito pouca a probabilidade
de haver ressonância.
REALIZAR NOVAS MEDIÇÕES
Recomendamos o uso de capacitores c/ ten-
são reforçada para garantir maior vida útil.
FIM
3.3.9 - Fluxograma da correção na presença de harmônicas
14
Manual Para Correção do Fator de Potência

16. 4 - CUIDADOS NA APLICAÇÃO DE - Mau contato nos cabos e fusíveis;
CAPACITORES - Tempo de religamento (banco automático) muito
curto;
a) Tensão elevada: - Ligar e desligar os capacitores, sem respeitar o tempo
- Junto a transformadores poderão ser submetidos a de religação mínimo (linha MCW e BCW igual a 305 e
acréscimos de tensão nos períodos de baixa carga; linha UCW-T igual a 3 min.).
- Harmônicas na rede (vide ítem 3.3.1);
- Ressonância paralela (vide ítem 3.3.7). c) Máxima Corrente Permissível: (1,30 . In)
É a corrente máxima permitida, considerando os efeitos
b) Corrente de Surto: das harmônicas e a sobre-tensão por curtos períodos de
- Manter a corrente de surto menor que 100 vezes a tempo (não confundir com corrente nominal).
corrente nominal (vide ítem 3.2.9); Ver ítem 3.3.6
- Tempo de chaveamento muito pequeno poderá elevar
a tensão no capacitor, provocando danos (redução d) Taxa de Variação da Tensão Máxima (dv/dt):
da vida útil).
Este parâmetro informa o limite máximo da taxa da variação
de tensão no capacitor em V/ms.
c) Harmônicas na Rede Elétrica:
- Evitar ressonância série (aumento da corrente) e
e) Perdas Joule por kvar:
ressonância paralela (aumento da tensão) (vide ítem
3.3.7). Esse dado é importante para dimensionar a temperatura
interna de banco de capacitores.
d) Temperatura:
- Não deve ultrapassar o limite máximo do capacitor. f) Corrente de pico Transitória Máxima: (100 . In)
- Máximo: 50o C;
É a máxima corrente de surto na energização do capacitor
- Média 24h: 40o C;
(ver ítem 3.2.10).
- Média anual: 30o C; conforme IEC.
NOTA: Deve-se ter um cuidado especial com o
e) Terminais do Capacitor: instrumento de medição utilizado que deve
ser do tipo True RMS (vide ítem 3.3.6)
ATENÇÃO!
g) Utilização de capacitores com tensão nominal
- Não utilizar os terminais das células para fazer
reforçada, ou seja, acima do valor de operação da rede:
interligação entre si, pois assim a corrente que circula
- Capacitor com Vn de 380V/60Hz em rede de 220V/
nos terminais aumenta, aquece os terminais e provoca
60Hz: a potência nominal do mesmo fica reduzida
vazamento nas células.
em 2202 / 3802 = 0,335, ou seja, em 66,5%;
- Capacitor com Vn de 440V/60Hz em rede de 380V/
4.1 - Interpretação dos principais parâmetros
60Hz: a potência nominal do mesmo fica
dos capacitores
reduzida em 3802 / 4402 = 0,746, ou seja, em 25,4%.
- Capacitores com Vn de 480 V/60Hz em redes de
a) Temperatura de operação:
440V/60Hz: a potência nominal do capacitor fica
São os limites de temperatura das células, montadas
reduzida em 4402 / 4802 = 0,84 , ou seja, em 16%.
dentro dos capacitores. Não confundir com temperatura
ambiente. Nota: é necessário sobredimensionar a potência nominal
dos capacitores dividindo a mesma pelo fator de redução.
b) Máxima Tensão Permissível (IEC 831/1):
1,0 . Vn - Duração Contínua – Maior valor médio duran-
te qualquer período de energização do 5 - CUIDADOS NA INSTALAÇÃO DE
Banco.
CAPACITORES
1,1 . Vn - Duração de 8h a cada 24h de operação
(não contínuo) – Flutuações do sistema.
5.1 - Local da Instalação
1,15 . Vn - Duração de 30 min a cada 24h de operação
- Evitar exposição ao sol ou proximidade de
(não contínuo) – Flutuações do sistema.
equipamentos com temperaturas elevadas;
1,20 . Vn - Duração de 5 min (200 vezes durante a vida - Não bloquear a entrada e saída de ar dos gabinetes;
do capacitor) – Tensão a carga leve. - Os locais devem ser protegidos contra materiais
1,30 . Vn - Duração de 1 min (200 vezes durante a vida sólidos e líquidos em suspensão (poeira, óleos);
do capacitor) - Evitar instalação de capacitores próximo do teto
(calor);
Obs: Causas que podem elevar a tensão nos terminais
- Evitar instalação de capacitores em contato direto
dos capacitores:
sobre painéis e quadros elétricos (calor);
- Aumento da tensão da rede elétrica;
- Cuidado na instalação de capacitores próximo de
- Fator de potência capacitivo;
cargas não lineares (vide ítem 3.3.3).
- Harmônicas na rede;
- Descargas atmosféricas;
15
Manual Para Correção do Fator de Potência

17. 5.2 - Localização dos Cabos de Comando Obs.: Sempre que um terminal tipo "fast-on" for
desconectado, deverá ser reapertado antes de ser
- Os cabos de comando deverão estar preferencialmen-
reconectado.
te dentro de tubulações blindadas com aterramento na
extremidade do Controlador Automático do Fator de b) Semestral
Potência.
- Efetuar limpeza completa do armário metálico interna
e externamente, usando álcool isopropílico;
5.3 - Cuidados na Instalação Localizada
- Repetir todos os procedimentos do ítem anterior
- Alguns cuidados devem ser tomados quando se (mensal);
decide fazer uma correção de fator de potência - Reapertar todos os parafusos dos contatos elétricos
localizada: e mecânicos;
a) Cargas com alta inércia: - Medir a temperatura dos cabos conectados ao
Ex:Ventiladores, bombas de recalque, exaustores, contator;
etc. - Verificar estado de conservação das vedações contra
a entrada de insetos e outros objetos.
Deve instalar-se contatores para a comutação do
- Instalação dos cabos de sinal de corrente e tensão
capacitor, pois o mesmo quando é permanentemente
muito próximos ao barramento (<50cm), causando
ligado a um motor, podem surgir problemas quando o
interferências eletromagnéticas.
motor é desligado da fonte de alimentação. O motor
- Defeito de fabricação do controlador, ou seja,
ainda girando irá atuar como um gerador e fazer surgir
controlador de baixa qualidade.
sobretensão nos terminais do capacitor.
Pode-se dispensar o contator para o capacitor, desde
Obs: Cuidar com o repique (rápida abertura e
que sua corrente nominal seja menor ou igual a 90% da
fechamento dos contatos de saída) que pode ocorrer
corrente de excitação do motor (NBR 5060).
no controlador, provocando com isso queima dos
b) Inversores de Freqüência: indutores de pré-carga dos contatores e expansão
Inversores de freqüência que possuam reatância de rede dos capacitores.
conectada na entrada dos mesmos, emitirão baixos
níveis de freqüências harmônicas para a rede. 7 - PRINCIPAIS CONSEQÜÊNCIAS DA
Se a correção do fator de potência for necessária, INSTALAÇÃO INCORRETA DE
aconselha-se a não instalar capacitores no mesmo
barramento de alimentação do(s) inversor(es). Caso CAPACITORES
contrário, instalar em série com os capacitores Indutores
Anti-harmônicas. I - Queima do Indutor de Pré-Carga do Contator
Especial
c) Soft-starter:
Deve-se utilizar um contator protegido por fusíveis Causa:
retardados (gL-gG) para manobrar o capacitor, o qual - Repique do contator, que pode ser causado pelo
deve entrar em operação depois que a soft-starter entrar repique do controlador.
em regime.
É sempre importante medir as harmônicas de tensão e II - Queima de Fusíveis
corrente se o capacitor for inserido no mesmo barramento Causas:
da soft-starter. - Harmônicas na rede, gerando ressonância série,
provocando sobrecorrente;
- Desequilíbrio de tensão;
6 - MANUTENÇÃO PREVENTIVA - Fusíveis ultra-rápidos (usar fusível retardado);
- Aplicar tensão em capacitores ainda carregados.
6.1 - Periodicidade e Critérios para Inspeção
III - Expansão da Unidade Capacitiva
a) Mensal
Causas:
- Verifique visualmente em todas as Unidades - Repique no contator que pode ser causado pelo
Capacitivas se houve atuação do dispositivo de repique do controlador ;
segurança interno, indicado pela expansão da - Temperatura elevada;
caneca de alumínio no sentido longitudinal. Caso
- Tensão elevada;
positivo, substituir por outra com a mesma potência;
- Corrente de surto elevada (> 100 . In);
- Verifique se há fusíveis queimados. Caso positivo,
- Descargas atmosféricas;
tentar identificar a causa antes da troca. Usar fusíveis
- Chaveamento de capacitores em bancos automáticos
com corrente nominal indicada no Catálogo;
- Verificar o funcionamento adequado dos contatores; sem dar tempo (30 ou 180s) para a descarga dos
- Nos bancos com ventilação forçada, comprovar o capacitores;
funcionamento do termostato e do ventilador. Medir - Final de vida.
a temperatura interna (máxima de 450C);
- Medir a tensão e a corrente das unidades capacitivas; IV - Corrente Especificada Abaixo da Nominal.
- Verificar o aperto das conexões (fast-on) dos Causas:
capacitores. - Tensão do capacitor abaixo da nominal;
- Células expandidas.
16
Manual Para Correção do Fator de Potência

18. V - Aquecimento nos Terminais da Unidade 9.4 - Em correções gerais de carga através de um único
Capacitiva (vazamento da resina pelos capacitor: deve ser instalado contator convencional
terminais) especificado conforme ítem 9.1. A manobra deste
contator geralmente depende dos seguintes dispositivos:
Causa:
relé horário, foto-célula, botoeira ou comutador de
- Mau contato nos terminais de conexão;
comando liga-desliga e etc.
- Erro de instalação (ex: solda mal feita nos terminais);
- Interligação entre células capacitivas, conduzindo
corrente de uma célula para outra via terminal. 10 - ANEXOS
VI - Tensão Acima da Nominal Anexo A: TABELA DO FATOR MULTIPLICADOR
Anexo B: TABELA PARA A CORREÇÃO DE
- Fator de potência ter ficado unitário, mesmo não tendo MOTORES - Linha W21
harmônicas, porém provocou ressonância paralela.
- Efeito da ressonância paralela entre os capacitores e Anexo C: TABELA PARA A CORREÇÃO DE
a carga. MOTORES - Linha Plus
Anexo D:ESQUEMA DE LIGAÇÃO DE CAPACITORES
VII - Corrente acima da nominal COM 2 CONTATORES E RESISTORES
E TABELA DE DIMENSIONAMENTOS
- Efeito de ressonância série entre os capacitores e o
trafo, provocado pela igualdade entre a freqüência Anexo E: TABELA DE CONDUÇÃO DE CORRENTE (A)
do trafo e a freqüência de alguma harmônica DE FIOS E CABOS
significativa na instalação. Anexo F: CORREÇÃO PARA CHAVE DE PARTIDA
DIRETA
8 - CAPACITORES EM INSTALAÇÕES
Anexo F.a: CORREÇÃO PARA CHAVE DE PARTIDA
ELÉTRICAS COM FONTE DE DIRETA - com KC
ALIMENTAÇÃO ALTERNATIVA
Anexo G: CORREÇÃO PARA CHAVE DE PARTIDA
(Grupo Gerador) ESTRELA-TRIÂNGULO I
Em instalações elétricas com fonte de alimentação Anexo H: CORREÇÃO PARA CHAVE DE PARTIDA
alternativa através de grupo gerador, aconselha-se que ESTRELA-TRIÂNGULO II
todos os capacitores sejam desligados, pois o próprio
grupo gerador pode corrigir o fator de potência da carga, Anexo I: CORREÇÃO PARA CHAVE DE PARTIDA
evitando assim problemas tais como perda de COMPENSADORA
sincronismo e excitação pelo fato do gerador operar
fora da sua curva de capabilidade (curva de operação). Anexo J: CORREÇÃO PARA CHAVE DE PARTIDA
ESTRELA SÉRIE-PARALELO I
Anexo K: CORREÇÃO PARA CHAVE DE PARTIDA
9 - APLICAÇÃO DE CONTATORES PARA
ESTRELA SÉRIE-PARALELO II
MANOBRA DE CAPACITORES
Anexo L: CORREÇÃO PARA CHAVE DE PARTIDA
9.1 - Em correção localizada: pode ser instalado contator DIRETA COM REVERSÃO
convencional especificado para regime AC-6b (vide
anexo M). Sua manobra depende de um contato auxiliar Anexo M: CONTATORES CONVENCIONAIS PARA
do contator principal da chave de partida. CHAVEAMENTO DE CAPACITORES
O contator pode ser dispensado para carga de baixa
inércia ou sempre que a corrente nominal do capacitor Anexo N: CORREÇÃO FIXA DE TRANSFORMADORES
for menor ou igual a 90% da corrente de excitação do WEG OPERANDO EM VAZIO
motor.
9.2 - Em correção para grupos de motores: pode ser
instalado contator convencional conforme citado no ítem 11 - REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFICAS
acima. Geralmente, o mesmo entra ou sai de
funcionamento através de um contato auxiliar do contator 1 - CASA, Darci, Manual de Correção do Fator de
prinicipal que aciona o motor de maior potência do Potência - DICEL Engenharia
grupo.
2 - KASSIK, Dr. Enio Valmor, Harmônicas em
9.3 - Em bancos automáticos: devem ser instalados Sistemas Industriais de Baixa Tensão - INEP -
contatores especiais da série K para potências reativas Instituto de Eletrônica de Potência
inferiores a 15 kvar em 220V (CW17K ou CWM32K) e 25
kvar em 380/440V (CW37K ou CWM40K). 3 - MANUAL "ENERGIA REATIVA EXCEDENTE" do
Para potências reativas superiores, vide anexo D ou M). CODI (Comitê de Distribuição de Energia Elétrica -
RJ)
17
Manual Para Correção do Fator de Potência