Banco de Capacitores ou Painéis de Correção de Fator de Potência.

Características Técnicas

CONCEITOS GERAIS - BANCO DE CAPACITORES OU PAINÉS DE CORREÇÃO DE FATOR DE POTÊNCIA.

 

A maioria das cargas consome energia reativa indutiva, como motores, transformadores, lâmpadas de descarga. As cargas indutivas necessitam de um campo magnético para seu
funcionamento, por isso requerem dois tipos de potência:

Potência Ativa: Potência que efetivamente realiza trabalho, gerando calor, luz e movimento, etc. Medida em (kW).

Potência Reativa: Potência usada apenas para criar e manter os campos eletromagnéticos das cargas indutivas. Medida em (kVAr).
A definição do fator de potência é dada pela relação das três potências abaixo, representada por um triângulo retângulo, onde o fator de potência é o cos .

 

A potência aparente representada em (kVA) é a soma vetorial das potências ativa e reativa, ou seja é a potência total absorvida pela instalação.
 

CAUSAS DE BAIXO FATOR DE POTÊNCIA:

• Motores e transformadores operando em vazio ou com pequenas cargas;
• Motores e transformadores superdimensionados;
• Grande quantidade de motores de pequena potência;
• Máquinas de Soldas;
• Lâmpadas de descarga fluorescentes, vapor de mercúrio e vapor de sódio sem reatores de alto fator de potência;
• Níveis de tensão acima do valor nominal, provocando aumento no consumo de energia reativa;

 

CONSEQUÊNCIAS DE UM BAIXO FATOR DE POTÊNCIA:

1. Perdas na Instalação: Ocorrem em forma de calor e são proporcionais ao quadrado da corrente total, como esta aumenta com o excesso de energia reativa, provocando assim o aumento do aquecimento de condutores e equipamentos.
2. Quedas de Tensão: podendo ocasionar interrupções no fornecimento, diminuição na intensidade luminosa das lâmpadas e aumento da corrente dos motores.
3. Subutilização da capacidade instalada: A energia reativa ao sobrecarregar uma instalação elétrica inviabiliza sua plena utilização condicionando a instalação de novas cargas a novos investimentos, principalmente em transformadores e condutores, que não seriam necessários com a correção do fator de potência.

A tabela abaixo mostra a simulação de uma carga útil de 800 kW a ser atendida por um transformador com diferentes fatores de potência
 

 

Os Custos dos sistemas de comando, proteção e controle dos equipamentos crescem com o baixo fator de potência. Também para transportar a mesma potência ativa sem o aumento das perdas deve-se aumentar a seção dos condutores à medida que o fator de potência diminui, como vemos no quadro abaixo.
 

 

RESUMO PRINCIPAIS CONSEQUÊNCIAS DO BAIXO FATOR DE POTÊNCIA

 

• Acréscimo na conta de energia por estar operando com baixo fator
• de potência.
• Limitação da capacidade dos transformadores de alimentação.
• Quedas e flutuações de tensão nos circuitos de distribuição.
• Sobrecarga nos equipamentos de manobra, limitando sua vida útil.
• Aumento das perdas elétricas na linha de distribuição pelo efeito Joule.
• Necessidade do aumento da capacidade dos condutores.
• Necessidade do aumento da capacidade dos equipamentos de manobra e proteção.
   

 

MANEIRA DE CORRIGIR O BAIXO FATOR DE POTÊNCIA

A forma econômica e racional de se obter a energia reativa necessária para a operação adequada dos equipamentos a instalação de capacitores. Porém, devem ser precedidas de medidasque levem à diminuição da necessidade de energia reativa, tais como: desligamento de motores e outras cargas indutivas ociosas ou superdimensionadas.
Os capacitores devem ser total ou parcialmente desligados, de acordo com o uso dos motores e transformadores, para não haver excessos de energia reativa capacitiva causando efeitos adversos ao sistema energético da concessionária.

TIPOS DE CORREÇÃO DO FATOR DE POTÊNCIA EM BAIXA TENSÃO

1. Correção de Fator de Potência na entrada de energia de alta tensão: Corrige o fator de potência visto pela concessionária, permanecendo internamente os inconvenientes do baixo fator de potência.
2. Correção de Fator de Potência na entrada de energia de baixa tensão: Utiliza-se este tipo de correção em instalações elétricas com elevado número de cargas com potências diferentes e regimes de utilização pouco uniformes, normalmente com bancos automáticos de capacitores.
3. Correção de Fator de Potência por grupos de cargas: O capacitor é instalado de forma a corrigir um setor ou um conjunto de pequenas máquinas (<10cv).
4. Correção de Fator de Potência Localizada: É obtido instalando-se os capacitores junto ao equipamento que se pretende corrigir o fator de potência. Do ponto de vista técnico, a melhor solução.
5. Correção de Fator de Potência Mista: No ponto de vista “Conservação de Energia”, considerando aspectos práticos, técnicos e financeiros, torna-se a melhor solução.

Critério Correção de Fator de Potência Mista:
• Instala-se um capacitor fixo diretamente no secundário do transformador.
• Motores de aproximadamente 10 cv ou mais, corrige-se localmente.
• Motores com menos de 10 cv corrigem-se por grupo.
• Redes de iluminação com lâmpadas de descarga, usando-se reatores de baixo fator de potência, corrige-se na entrada da rede.
• Na entrada instala-se um banco automático de pequena potência para equalização final.
 

DETERMINAÇÃO DA POTÊNCIA DOS CAPACITORES (kvar)

IMPORTANTE: Em sistemas elétricos industriais em operação na presença de harmônicos, ou seja 20% ou mais da carga total é compreendida por cargas não lineares se faz necessário um estudo de harmônica antes de efetuar a correção.

CÁLCULO CAPACITORES:
Qcap = P F (1.6a) –
–
Geral
Qcapm = P (%carga) F (1.6b) Motores
___________________

Qcap : Potência Reativa Capacitiva (kvar).
P : Potência Ativa Total (kW).
F : é o fator de multiplicação necessário para a correção do fator de potência existente para o desejado.
(% carga) : fator relativo a potência de trabalho do motor. EX: motor operando a 50 % da potência (% carga) = 0,5.
: Rendimento do motor em função do percentual de carga que está operando.
 

 

CÁLCULO DA CORRENTE DO BANCO DE CAPACITOR

Dimensionamento Contatores : Para se utilizar contatores categoria AC-3 - 

Icontator = Icap x 1,43
 

Dimensionar Fusíveis: Icap x 1,65 = Utilizar o valor comercial de fusível tipo retardado imediatamente superior.


Dimensionar Condutores.

Icap x 1,43 = Levar em consideração outros critérios com maneira de instalar e temperatura.
 

Dimensionar Disjuntores.
Icap x 1,6 = Utilizar o valor comercial do disjuntor imediatamente superior.
 

 

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