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Manual para Correção
do Fator de Potência
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 - 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
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.
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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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
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
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
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
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Manual Correção fator de Potência

  • 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