Pratica 8 - Compensao Reativa

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ - UFC 
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA - DEE 
CURSO DE CIRCUITOS ELÉTRICOS EM C.A. 
LABORATÓRIO DE CIRCUITOS ELÉTRICOS II 
PROFa: RUTH P.S. LEÃO 
 
 
COMPENSAÇÃO REATIVA 
OBJETIVOS 
- Determinar a potência complexa de cargas tipicamente indutivas e capacitivas 
- Realizar compensação de reativos 
 
MATERIAL UTILIZADO 
− Variac 0-240VCA. 
− Banco de Resistores Mod. 111A432 
Valor Nominal 125Ω ± 10% 
Tensão de Alimentação 80V 
− Banco de Indutores Mod. 111A434 
Valor Nominal 1,47H ± 10% 
Tensão de Alimentação 220V 
− Banco de Capacitores Mod. 111A433 
Valor Nominal 9,22µF ± 10% 
Tensão de Alimentação 220V 
− Voltímetro C.A. 0-250V 
− Amperímetro C.A. 
− Wattímetro 
 
CONCEITO TEÓRICO 
A grande maioria das cargas é do tipo RL. Quando o percentual de potência reativa indutiva 
em uma instalação é maior que 39,2% da potência aparente, o fator de potência de 
deslocamento torna-se menor do 0,92, limite estabelecido pela ANEEL. A compensação de 
reativos é uma técnica utilizada em sistemas elétricos de potência para minimizar os efeitos 
de reativos indutivos, pela introdução de reativos capacitivos. Em geral, o objetivo 
principal da compensação de reativos é a elevação do fator de potência. Nem sempre os 
bancos de capacitores são a melhor solução para correção de um baixo fator de potência. 
Por exemplo, motores de indução operando sob condição leve de carga apresentam um 
fator de potência de deslocamento muito baixo. Nessa situação, um ajuste na condição de 
operação do motor, elevando a sua carga a um valor próximo da nominal, permitirá a 
elevação do fator de potência a um custo nulo. Benefícios que podem ser obtidos com a 
compensação de reativos são a diminuição das perdas em linhas de alimentação, pela 
diminuição da corrente eficaz da linha, a liberação de capacidade de potência aparente de 
uma instalação e a elevação de nível de tensão de cargas consumidoras (regulação de 
tensão). 
 
Profa. Ruth P.S. Leão Email: rleao@dee.ufc.br 2 
A compensação de reativos é realizada a partir da consideração de que a potência complexa 
entregue a várias cargas interligadas é a soma das potências complexas de cada uma das 
cargas. Ao introduzir um banco capacitivo em paralelo com uma carga tipicamente 
indutiva, a componente real da potência complexa total (potência ativa da carga) não 
sofrerá alteração, pois o capacitor somente introduz reativos no sistema. No entanto, as 
componentes imaginárias das potências complexas individuais serão algebricamente 
somadas, resultando em uma componente imaginária de menor módulo. Desta forma, 
reduzindo a potência reativa total de um sistema, o seu fator de potência é corrigido. 
 
Considerando uma carga tipicamente indutiva de potência complexa SL = P + jQL em 
paralelo com um banco capacitivo de potência complexa puramente capacitiva SC = -jQC, 
sendo QL > QC, então a potência complexa total, ST = SL + SC, é a soma das potências 
complexas individuais da carga e do banco. A Figura 1 mostra as potências individuais em 
paralelo e a potência complexa total ST resultante da soma das componentes reais e 
imaginárias de cada carga. Pode ser observado que o ângulo total resultante (θT) é menor do 
que o ângulo da carga tipicamente indutiva. Logo, o fator de potência sofre uma elevação. 
 
Figura 1 - Potência complexa total de uma carga tipicamente indutiva em paralelo 
 com uma carga capacitiva pura. 
 
Na Figura 1 pode ser observado que, ao realizar a compensação de reativos, o módulo da 
potência complexa total do sistema (ST) é menor do que o módulo da potência complexa da 
carga tipicamente indutiva (SL). Logo, para uma mesma tensão de alimentação, a corrente 
de alimentação do sistema sofre uma redução e, consequentemente, as perdas por efeito 
Joule (Ief R2) nas linhas de alimentação da carga também serão reduzidas. 
 
 
PROCEDIMENTO 
 
1. Montar o circuito da Figura 2, com o banco capacitivo desabilitado. Preencher a Tabela 1 
de acordo com a condição de carga tipicamente indutiva estabelecida. Medir a corrente do 
circuito IT, a potência ativa P, determinar a potência aparente S, o fator de potência de 
deslocamento FP, a potência reativa indutiva QL e a potência complexa S. 
 
Im 
Re P 
jQL 
θT 
SL 
SC = -jQC 
jQT ST = SL + SC 
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Figura 2 - Cargas em paralelo para ensaio em laboratório. 
 
Tabela 1 – Determinação da potência complexa SL da carga tipicamente indutiva 
Condição de 
carga (*) 
V 
(V) 
IT 
(A) 
|SL| 
(VA) 
PL 
(W) 
FPD 
 
QL 
(var) 
SL = PL + jQL 
(VA) 
3R + 9L 
 
80 
(*) 3R: 3 resistores em paralelo; 9L: 9indutores em paralelo; Sinal “+”: paralelo 
 
2. O banco capacitivo será colocado em paralelo com a carga tipicamente indutiva para 
correção do fator de potência de entrada. Calcular a potência complexa total ST e a 
capacitância C do banco capacitivo para que o fator de potência total do circuito seja 
aproximadamente 0,92 atrasado. Preencher a Tabela 2. 
 
Tabela 2 – Valores calculados para capacitância C e potência complexa total ST 
do circuito para FP = 0,9 atrasado. 
C (µF) 
ST = (PT + j QT) 
 
3. Conectar, em paralelo à carga (3R+9L), o banco capacitivo com um valor de 
capacitância equivalente CEQ que seja o mais próximo possível do valor calculado, 
mostrado na Tabela 2. Preencher a Tabela 3, segundo a condição do sistema formado por 
carga tipicamente indutiva em paralelo com o banco capacitivo. 
 
Tabela 3 – Carga tipicamente indutiva em paralelo com o banco capacitivo 
Condição do 
sistema (**) 
V 
(V) 
CEQ 
(µf) 
IT 
(A) 
P 
(W) 
|ST| 
(VA) 
FPD ST=PT+jQT 
(3R+9L)//CEQ 80 
(**) Símbolo //: paralelo. 
Comparar a potência complexa obtida com a potência complexa calculada. 
 
4. Conectar os capacitores do banco capacitivo (um a um) em paralelo com a carga 
tipicamente indutiva (3R+9L). Se for considerado que as perdas elétricas nos capacitores 
são praticamente desprezíveis, a potência reativa QC se torna igual à potência aparente SC 
de cada capacitor. Logo, a potência reativa QC pode ser obtida pelo produto da tensão 
pela corrente eficaz no capacitor (IC). Preencher a Tabela 4. 
 
80V V 
A 
W 
A1 A2 
V2 V1 
Banco 
Capacitivo 
Banco 
Indutivo 
Banco 
Resistivo 
A 
Chave 
IT IC 
janaa
Máquina de escrever
40V
janaa
Retângulo
janaa
Máquina de escrever
40 V
janaa
Retângulo
janaa
Máquina de escrever
40
janaa
Retângulo
janaa
Máquina de escrever
40
Profa. Ruth P.S. Leão Email: rleao@dee.ufc.br 4 
Tabela 4 – Comportamento da potência complexa total ST e do fator de potência total FPT 
durante a compensação de reativos. 
No 
Cap 
V 
(V) 
IT 
(A) 
IC 
(A) 
PT 
(W) 
|ST| 
(VA) 
QL 
(var) 
QC 
(var) 
ST = PT ±j QT 
(VA) 
FPT (***) 
(atras. / adiant.) 
1 80 
2 
3 
4 
5 
(***) Comparar os módulos de QC e QL (ver Tabela 1) para caracterizar o fator de potência. 
 
QUESTÕES 
1. Explicar o que acontece com a corrente total do circuito IT e com a corrente no 
capacitor IC ao serem introduzidos os capacitores em paralelo com a carga tipicamente 
indutiva. 
2. Analisar o que acontece com as potências aparente |ST| e ativa P durante a 
compensação. 
3. Analisar o comportamento da potência complexa ST e do fator de potência total FPT do 
circuito. O fator de potência da carga tipicamente indutiva sofre alteração durante a 
compensação? Por quê? 
 
 
REFERÊNCIAS 
HAYT, Jr., W.H.; KEMMERLY, J.E. Análise de Circuitos em Engenharia. São Paulo: 
McGraw-Hill do Brasil, 1973. 
 
EDMINISTER, J.A. Circuitos Elétricos. São Paulo: Editora McGraw-Hill, 2.ed., 1991. 
janaa
Retângulo
janaa
Máquina de escrever
40