Potência elétrica

Prévia do material em texto

Introdução 
O fator de potência indica a porcentagem da potência total fornecida (kVA) que é 
efetivamente transformada em potência ativa (kW). Assim o fator de potência mostra o grau 
de eficiência do uso de um sistema elétrico. Valores altos de fator de potência (próximos de 
1,0) indicam uso eficiente da energia elétrica, enquanto que valores baixos evidenciam seu 
mau aproveitamento, lém de representar uma sobrecarga para todo o sistema. Tanto assim 
que, uma vez constatado um fator de potência de valor inferior a um mínimo prefixado, as 
concessionárias se vêem na contingência de, de acordo com a legislação em vigor, cobrar 
uma sobretaxa ou multa. Isto representa, para quem não está com suas instalações adequadas, 
substancial despesa extra, além de sobrecargas nos transformadores, nos alimentadores, bem 
como menor rendimento e maior desgaste nas máquinas e equipamentos em geral. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Potência elétrica 
Podemos definir a potência elétrica como a velocidade com que um trabalho é realizado, ou 
seja, é a velocidade que algo utilizar para transformar energia elétrica em outro tipo de 
energia. A unidade de potência no sistema internacional de medidas é o watt (W), que em 
homenagem ao matemático e engenheiro James Watts que aprimorou a máquina à vapor. 
Tipos de Potência elétrica 
Existem três tipos de potência em CA que são: 
Potência Aparente (S) 
Potência Aparente é o resultado do produto da multiplicação entre a tensão e a corrente. Em 
circuitos não resistivos em corrente alternada esta potência não é real, pois não considera a 
defasagem que existe entre a corrente e a tensão. Recebe a notação S e é expressa em Volt 
Ampere (VA). 
Potência Ativa (P) 
Também chamada de potência Real é a potência que realmente produz o trabalho na carga. 
Recebe como notação a letra P e é expressa em Watts (W). No cálculo da potência ativa é 
importante considerar o produto entre a corrente e a tensão e também o fator de potência (cos 
φ). 
Potência Reativa (Q) 
É a porção da potência aparente que é fornecida ao circuito. Sua função é constituir o circuito 
magnético nas bobinas e um campo elétrico nos capacitores. Como os campos aumentam e 
diminuem acompanhando a freqüência, a potência reativa varia duas vezes por período entre 
a fonte de corrente e o consumidor. A potência reativa aumenta a carga dos geradores, dos 
condutores e dos transformadores originando perdas de potência nesses elementos do 
circuito. 
A unidade de medida da potência reativa é o volt-ampère reativo (VAr) e é representada pela 
letra Q. 
 
 
Resumo da Potência Elétrica em Corrente Alternada 
 A Potência Ativa é a potência que realmente realiza trabalho no sistema, no copo de 
cerveja é a cerveja descontada da espuma. 
 A Potência Reativa é a potência desperdiçada pelo sistema, no copo de cerveja é a 
espuma, que é desperdiçada. 
 A Potência Aparente é a Potência total que o sistema retira da rede de alimentação, no 
copo de cerveja é o valor pago pelo copo inteiro. 
 
Fator de Potência (FP) 
O fator de potência (FP) é uma relação entre potência ativa e potência reativa por 
consequência energia ativa e reativa. Ele pode ser usado para indicar se a proporção entre 
potência reativa e ativa está adequada. O fator de potência de um sistema elétrico qualquer, 
que está operando em corrente alternada (CA), é definido pela razão da potência real ou 
potência ativa pela potência total ou potência aparente. 
Um FP alto indica uma boa eficiência quanto ao uso de energia, significa dizer que grande 
parte da energia drenada é transformada em trabalho, inversamente a isso um fator de 
potência baixo indica que você não está aproveitando plenamente a energia drenada (entende-
se por "energia drenada" a energia que você compra da concessionaria). 
Principais causas de um baixo factor de Potência 
 Motores de indução operando em vazio: tais motores consomem praticamente a 
mesma energia reativa, quer operando em vazio, quer operando à plena carga. A 
energia ativa, entretanto, é diretamente proporcional à carga mecânica aplicada ao 
eixo do motor. Nessas condições, quanto menor a carga, menor a energia ativa 
consumida e menor o fator de potência. 
 Transformadores operando em vazio ou com pequenas cargas: analogamente aos 
motores, os transformadores, quando superdimensionados para a carga que devem 
alimentar, consomem uma quantidade de energia reativa relativamente grande, se 
comparada à energia ativa, contribuindo para um fator de potência baixo. 
 Grande quantidade de motores de pequena potência: provoca muitas vezes, um 
baixo fator de potência, pois o correto dimensionamento de tais motores em função 
das máquinas a eles acopladass (dependente do tipo de industria) pode apresentar 
dificuldades. 
 Tensão acima da nominal (sobretensão): a potência reativa é proporcional 
quadrado da tensão aplicada. No caso dos motores de indução, a potência ativa só 
depende, praticamente, da carga mecânica aplicada ao eixo do motor. Assim, quanto 
maior a tensão aplicada aos motores, maior a energia reativa consumida e menor o 
fator de potência. Entre outras causas.. 
Consequências de um baixo factor de Potência 
Baixos valores de fator de potência são decorrentes de quantidades elevadas de energia 
reativa. 
Essa condição resulta em aumento na corrente total que circula nas redes de distribuição de 
energia elétrica da Concessionária e das unidades consumidoras, podendo sobrecarregar as 
subestações, as linhas de transmissão e distribuição, prejudicando a estabilidade e as 
condições de aproveitamento dos sistemas elétricos, trazendo inconvenientes diversos, tais 
como: 
 Perdas na rede. 
 Queda de tensão. 
 Subutilização da capacidade instalada. 
 Cobrança de excedentes retivos, multas à concessionária. 
Desvantagens de um baixo factor de Potência 
Além do custo adicional nas tarifas de energia (cobrança de multas devido a energia 
excedente e a demanda reativa excedente), as instalações correm vários riscos, como: 
 Variações de tensão que podem danificar motores. 
 Perdas de energia dentro da instalação. 
 Redução do aproveitamento da capacidade dos transformadores. 
 Condutores aquecidos. 
 Diminuição da vida útil da instalação. 
Além disso, 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. 
Este risco é acentuado durante os períodos nos quais a rede é fortemente solicitada (Período 
de Pico). As quedas de tensão também podem provocar a diminuição da intensidade luminosa 
das lâmpadas e aumento da corrente nos motores. 
Vantagens da correção de um baixo factor de Potência 
As principais vantagens para essa correção são: 
 Redução das perdas de energia elétrica. 
 Os condutores tornam-se menos aquecidos. 
 Diminuição das variações de tensão. 
 Liberação de uma parte da capacidade do(s) transformador(es). 
Tipos de correção de um baixo factor de Potência 
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 formaa corrigir um setor ou 
um conjunto de pequenas máquinas (maior que 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; 
 pode-se utilizar em sistema único de 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. 
 
Cuidados na Aplicação de Capacitores 
Tensão elevada: Junto a transformadores poderão ser submetidos a acréscimos de tensão nos 
períodos de baixa carga; 
Manter a corrente de surto menor que 100 vezes a corrente nominal tempo de chaveamento 
muito pequeno poderá elevar a tensão no capacitor, provocando danos (redução da vida útil). 
Temperatura de operação: São os limites de temperatura das células, montadas dentro dos 
capacitores. Não confundir com temperatura ambiente. 
Máxima tensão permissível: A máxima tensão permissível durante qualquer período de 
energização do banco 1,1 x Vn, tensão nominal do capacitor. 
Máxima Corrente Permissível: É a corrente máxima permitida, considerando os efeitos das 
correntes harmônicas por curtos períodos de tempo (não confundir com corrente nominal). 
Taxa de Variação da Tensão Máxima (dv/dt): Este parâmetro informa o limite máximo da 
taxa da variação de tensão no capacitor em V/ms nos períodos de carga e descarga. 
Perdas Joule por kvar: Esse dado é importante para dimensionar a temperatura interna do 
banco de capacitores. Devem ser inferiores a 0,4W/kvar. 
Corrente de pico Transitória Máxima: (100 . In) É a máxima corrente de surto na 
energização do capacitor. 
Cuidados na Instalação de Capacitores 
Local da Instalação 
 Evitar exposição ao sol ou proximidade de equipamentos com temperaturas elevadas; 
 Não bloquear a entrada e saída de ar dos gabinetes; 
 Os locais devem ser protegidos contra materiais sólidos e líquidos em suspensão 
(poeira, óleos); 
 Evitar instalação de capacitores próximo do teto (calor); 
 Evitar instalação de capacitores em contato direto sobre painéis e quadros elétricos 
(calor); 
 
Localização dos Cabos de Comando 
Os cabos de comando deverão estar preferencialmente dentro de tubulações blindadas com 
aterramento na extremidade do Controlador Automático do Fator de Potência. 
Cuidados na Instalação Localizada 
Alguns cuidados devem ser tomados quando se decide fazer uma correção de fator de 
potência 
localizada: 
 Cargas com alta inércia: 
ex: Ventiladores, bombas de recalque, exaustores, etc. 
Deve instalar-se contatores para a comutação do capacitor, pois o mesmo quando é 
permanentemente ligado a um motor, podem surgir problemas quando o motor é desligado da 
fonte de alimentação. O motor ainda girando irá atuar como um gerador e fazer surgir 
sobretensão nos terminais do capacitor. 
- Pode-se dispensar o contator para o capacitor, desde que sua corrente nominal seja menor 
ou igual a 90% da corrente de excitação do motor. 
Inversores de Frequência: 
Inversores de frequência que possuam reatância de rede conectada na entrada dos mesmos, 
emitirão baixos níveis de frequências harmônicas para a rede. 
Se a correção do fator de potência for necessária, aconselha-se não instalar capacitores no 
mesmo barramento de alimentação do(s) inversor(es). 
Manutenção Preventiva em Bancos de Capacitores 
Mensal 
 Verifique visualmente em todas as Unidades Capacitivas se houve atuação do 
dispositivo de segurança interno, indicado pela expansão da caneca de alumínio no 
sentido longitudinal. Caso positivo, substituir por outra com a mesma potência; 
 Verifique se há fusíveis queimados. Caso positivo, tentar identificar a causa antes da 
troca. Usar fusíveis com corrente nominal indicada no Catálogo; 
 Verificar o funcionamento adequado dos contatores; 
 Nos bancos com ventilação forçada, comprovar o funcionamento do termostato e do 
ventilador. Medir a temperatura interna (máxima de 45ºC); 
 Medir a tensão e a corrente das unidades capacitivas; 
 Verificar o aperto das conexões (fast-on) dos capacitores. 
Semestral 
 Efetuar limpeza completa do armário metálico interna e externamente, usando álcool 
isopropílico; 
 Repetir todos os procedimentos do ítem anterior (mensal); 
 Reapertar todos os parafusos dos contatos elétricos e mecânicos; 
 Medir a temperatura dos cabos conectados ao contator; 
 Verificar estado de conservação das vedações contra a entrada de insetos e outros 
objetos. 
 Instalação dos cabos de sinal de corrente e tensão muito próximos ao barramento 
(<50cm), causando interferências eletromagnéticas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Conclusão 
Cheguei à conclusão de que a correção do fator de potência se torna muito importante quando 
falamos em qualidade de energia, mantendo o sistema transmissão e distribuição o mais 
limpo possível, e contribuir para que chegue uma energia de maior qualidade aos 
consumidores. Sendo assim, se torna um dever de as unidades consumidoras manterem o 
fator de potência dentro dos padrões, e garantirem nosso sistema elétrico de potência o 
melhor possível e com um alto padrão de qualidade. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Bibliografia 
http://www.engeletrica.com.br/manual-Tipos-de-Corre%C3%A7%C3%A3o-do-Fator-de-
Pot%C3%AAncia.html 
http://www.portaleletricista.com.br/correcao-do-fator-de-potencia/ 
http://www.newtoncbraga.com.br/index.php/artigos/54-dicas/819-fator-de-potencia-a-
necessidade-da-correcao-art111.html 
http://www2.aneel.gov.br/aplicacoes/audiencia/arquivo/2012/065/documento/ren_-
_alteracoes_-_fp_-_11-06-2012.pdf> 
 
 
 
 
 
 
 
http://www.engeletrica.com.br/manual-Tipos-de-Corre%C3%A7%C3%A3o-do-Fator-de-Pot%C3%AAncia.html
http://www.engeletrica.com.br/manual-Tipos-de-Corre%C3%A7%C3%A3o-do-Fator-de-Pot%C3%AAncia.html
http://www.portaleletricista.com.br/correcao-do-fator-de-potencia/
http://www.newtoncbraga.com.br/index.php/artigos/54-dicas/819-fator-de-potencia-a-necessidade-da-correcao-art111.html
http://www.newtoncbraga.com.br/index.php/artigos/54-dicas/819-fator-de-potencia-a-necessidade-da-correcao-art111.html
http://www2.aneel.gov.br/aplicacoes/audiencia/arquivo/2012/065/documento/ren_-_alteracoes_-_fp_-_11-06-2012.pdf
http://www2.aneel.gov.br/aplicacoes/audiencia/arquivo/2012/065/documento/ren_-_alteracoes_-_fp_-_11-06-2012.pdf