consome energia reativa indutiva, tais como: motores,
transformadores, reatores para lâmpadas de descarga,
fornos de indução, entre outros. As cargas indutivas
necessitam de campo eletromagnético para seu
funcionamento, por isso sua operação requer dois tipos de
potência:
Potência ativa: potência que efetivamente realiza trabalho
gerando calor, luz, movimento, etc. É medida em kW.
A fig. 1 mostra uma ilustração disto.
Potência Reativa: potência usada apenas para criar e
manter os campos eletromagnéticos das cargas indutivas.
É medida em kvar. A fig. 2 ilustra esta definição.
Assim, enquanto a potência ativa é sempre consumida
na execução de trabalho, a potência reativa, além denão produzir trabalho, circula entre a carga e a fonte de
alimentação, ocupando um espaço no sistema elétrico que
poderia ser utilizado para fornecer mais energia ativa.
Definição: o fator de potência é a razão entre a potência
ativa e a potência aparente. Ele indica a eficiência do uso
da energia. Um alto fator de potência indica uma eficiência
alta e inversamente, um fator de potência baixo indicabaixa eficiência energética.
Conseqüências e Causas de um Baixo Fator
de Potência
Perdas na Instalação : As perdas de energia elétrica ocorrem em forma de calor e
são proporcionais ao quadrado da corrente total (I2.R). Como
essa corrente cresce com o excesso de energia reativa,
estabelece-se uma relação entre o incremento das perdas e
o baixo fator de potência, provocando o aumento do
aquecimento de condutores e equipamentos.
Quedas de Tensão : O aumento da corrente devido ao excesso de energia
reativa leva a quedas de tensão acentuadas, podendo
ocasionar a interrupção do fornecimento de energia elétrica
e a sobrecarga em certos elementos da rede. Esse risco é
sobretudo acentuado durante os períodos nos quais a rede é
fortemente solicitada. As quedas de tensão podem provocar
ainda, a diminuição da intensidade luminosa das lâmpadas e
aumento da corrente nos motores.
Subutilização da Capacidade Instalada :
A energia reativa, ao sobrecarregar uma instalação elétrica,
inviabiliza sua plena utilização, condicionando a instalação de
novas cargas a investimentos que seriam evitados se o fator
de potência apresentasse valores mais altos. O “espaço”
ocupado pela energia reativa poderia ser então utilizado para
o atendimento de novas cargas.
Os investimentos em ampliação das instalações estão
relacionados principalmente aos transformadores e
condutores necessários. O transformador a ser instalado
deve atender à potência total dos equipamentos utilizados,
mas devido a presença de potência reativa, a sua
capacidade deve ser calculada com base na potência
aparente das instalações.
A Tabela 1 mostra a potência total que deve ter o
transformador, para atender uma carga útil de 800 kW para
fatores de potência crescentes.
Vantagens da Correção do Fator de Potência
Melhoria da Tensão
As desvantagens de tensões abaixo da nominal em
qualquer sistema elétrico são bastante conhecidas. Embora
os capacitores elevem os níveis de tensão, é raramente
econômico instalá-los em estabelecimentos industriais
apenas para esse fim. A melhoria da tensão deve ser
considerada como um benefício adicional dos capacitores.
A tensão em qualquer ponto de um circuito elétrico é igual
a da fonte geradora menos a queda de tensão até aquele
ponto. Assim, se a tensão da fonte geradora e as diversas
quedas de tensão forem conhecidas, a tensão em qualquer
ponto pode ser facilmente determinada. Como a tensão
na fonte é conhecida, o problema consiste apenas na
determinação das quedas de tensão.
Vantagens da Empresa
Redução significativa do custo de energia elétrica;
Aumento da eficiência energética da empresa;
Melhoria da tensão;
Aumento da capacidade dos equipamentos de manobra;
Aumento da vida útil das instalações e equipamentos;
Redução do efeito Joule;
Redução da corrente reativa na rede elétrica
Vantagens da Concessionária
O bloco de potência reativa deixa de circular no sistema de
transmissão e distribuição;
Evita as perdas pelo efeito Joule;
Aumenta a capacidade do sistema de transmissão e
distribuição para conduzir o bloco de potência ativa;
Aumenta a capacidade de geração com intuito de atender
mais consumidores;
Diminui os custos de geração .
CORREÇÃO DE FATOR DE POTÊNCIA EM BAIXA TENSÃO
A correção pode ser feita instalando os capacitores
de quatro maneiras diferentes, tendo como objetivos a
conservação de energia e a relação custo/benefício:
a) Correção na entrada da energia de alta tensão: corrige o
fator de potência visto pela concessionária, permanecendo
internamente todos os inconvenientes citados pelo baixo
fator de potência e o custo é elevado.
b) Correção na entrada da energia de baixa tensão: permite
uma correção bastante significativa, normalmente com
bancos automáticos de capacitores. Utiliza-se este tipo de
correção em instalações elétricas com elevado número de
cargas com potências diferentes e regimes de utilização
poucos uniformes.
A principal desvantagem consiste em não haver alívio
sensível dos alimentadores de cada equipamento.
c) Correção por grupos de cargas: o capacitor é instalado
de forma a corrigir um setor ou um conjunto de pequenas
máquinas (<10cv). É instalado junto ao quadro de distribuição
que alimenta esses equipamentos. Tem como desvantagem
não diminuir a corrente nos circuitos de alimentação de cada
equipamento.
d) Correção localizada: é obtida instalando-se os capacitores
junto ao equipamento que se pretende corrigir o fator de
potência. Representa, do ponto de vista técnico, a melhor
solução, apresentando as seguintes vantagens:
- reduz as perdas energéticas em toda a instalação;
- diminui a carga nos circuitos de alimentação dos equipamentos;
acionamento para a
carga e o capacitor, economizando-se um equipamento de
manobra;
- gera potência reativa somente onde é necessário.
e) Correção mista: no ponto de vista ¨Conservação
de Energia¨, considerando aspectos técnicos,
práticos e financeiros, torna-se a melhor solução.
Usa-se o seguinte critério para correção mista:
1. Instala-se um capacitor fixo diretamente no lado
secundário do transformador;
2. Motores de aproximadamente 10 cv ou mais, corrige-se
localmente (cuidado com motores de alta inércia, pois não
se deve dispensar o uso de contatores para manobra dos
capacitores sempre que a corrente nominal dos mesmos for
superior a 90% da corrente de excitação do motor).
3. Motores com menos de 10 cv corrige-se por grupos.
4. Redes próprias para iluminação com lâmpadas de descarga,
usando-se reatores de baixo fator de potência, corrige-se
na entrada da rede;
5. Na entrada instala-se um banco automático de pequena
potência para equalização final.
Quando se corrige um fator de potência de uma instalação,
consegue-se um aumento de potência aparente disponível
e também uma queda significativa da corrente.
Correção na Média Tensão
Desvantagens:
Inviabilidade econômica de instalar banco de
capacitores automáticos;
Maior probabilidade da instalação se tornar capacitiva
(capacitores fixos);
Aumento de tensão do lado da concessionária;
Aumento da capacidade de curto-circuito na rede da
concessionária;
Maior investimento em cabos e equipamentos de
Baixa Tensão;
Manutenção mais difícil;
Benefícios relacionados com a diminuição das
correntes reativas nos cabos, trafos, etc., não são
obtidos.
EXEMPLO ACIMA DE APLICAÇÕES
Fonte
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