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1 Prof. Marco Valentim marco2valentim@gmail.com (24) 98112-1590 UNIDADE UNIDADE 22 -- Circuitos deCircuitos de (Rev.F) (Rev.F) Corrente AlternadaCorrente Alternada = = CCE CCE 1028 1028 = = Eletricidade AplicadaEletricidade Aplicada Pág. 2 Prof. Marco Valentim © Currículo Resumido do Prof. Marco Currículo Resumido do Prof. Marco ValentimValentim Engenheiro Eletrônico pela Faculdade Nuno Lisboa-RJ. MBA em Estratégia Industrial e Gestão de Negócios pela UFF. Pós-graduado em Gerenciamento de Projetos - Visão PMI pela UNESA. Professor do curso de Engenharia de Produção da UERJ. Professor da Universidade Estácio de Sá - UNESA Campus Resende-RJ (desde 2001). Foi membro da equipe que preparou a Xerox do Brasil para o Prêmio Nacional da Qualidade (Ganhadora do PNQ 1993). Com capacitação no Six Sigma System Inc. (Rochester/NY-USA), foi o responsável pela implantação do Programa Seis Sigma na área de Operações Industriais da Xerox do Brasil. É qualificado pelo Lean Institute Brasil em Mapeamento Lean. Participou em vários treinamentos no Brasil, América do Norte, Europa e Ásia, onde adquiriu fortes conhecimentos em Administração de Negócios, Manufatura, Introdução de Novos Produtos e Qualidade. Gerenciou as áreas de Engenharia, Operações de Produção, Projetos & Novos Negócios, Manutenção Industrial, Qualidade, Meio Ambiente & Segurança, Transporte de Funcionários e Segurança Patrimonial na Fábrica Resende da Xerox do Brasil e Flextronics International. Trabalhou na Flopetrol Schlumberger (Oil & Gas), na Cia. Brasileira de Trens Urbanos de Belo Horizonte-MG, na RCA-Philco Semicondutores Ltda. e na área comercial de atendimento corporativo do SENAC Rio. Atualmente trabalha como consultor na F2.Desenvolvimento Empresarial (Resende-RJ) e Diretor Regional da MEDIÇÃO – Soluções Metrológicas Integradas (Resende-RJ). Pág. 3 Prof. Marco Valentim © • Tensão Continua: a sua polaridade não se altera com o tempo. Tensão não muda de polaridade e permanece constante. TensãoTensão ContínuaContínua Pág. 4 Prof. Marco Valentim © • A sua polaridade se modifica ao longo do tempo. • Conforme o seu comportamento, existem diferentes tipos de tensão alternada: senoidal, quadrada, triangular, etc. • De todas essas, a senoidal é a que tem um maior interesse pois esta é a característica da tensão que é gerada nas Usinas de Energia Elétrica e que alimenta as industrias e residências. TensãoTensão AlternadaAlternada tempo 2 Pág. 5 Prof. Marco Valentim © • Considere o circuito da figura abaixo, onde existem duas baterias e uma chave que ora conecta a bateria B1 e ora conecta a bateria B2 ao Resistor (R), • Vamos supor que cada bateria fique conectada ao Resistor (R) durante 1 seg. • Como seria o gráfico da Tensão (V) no Resistor (R) em função do tempo? EXEMPLOEXEMPLO Pág. 6 Prof. Marco Valentim © • O valor negativo significa que a polaridade da tensão mudou, gerando uma forma de onda quadrada. • O tempo que leva para repetir uma mesma situação é 2 segundos, sendo chamado de Período (T). • O valor máximo da tensão é de 12 V, chamado de Valor de Pico (VP) ou Valor Máximo (VM). EXEMPLOEXEMPLO Pág. 7 Prof. Marco Valentim © Contínua X AlternadaContínua X Alternada Nas figuras abaixo, são mostradas formas de onda: (a) representação gráfica da Tensão e Corrente Contínuas, onde as suas intensidades não variam ao longo do tempo. (b) onde as intensidades da Tensão e Corrente Alternadas variam ao longo do tempo, comportando-se graficamente, como uma curva senoidal. Pág. 8 Prof. Marco Valentim © Onda SenoidalOnda Senoidal 3 Pág. 9 Prof. Marco Valentim © Onda SenoidalOnda Senoidal Algumas maneiras de se referir aos valores de uma onda senoidal • Valor de Pico Up é o valor máximo que a onda atinge. • Valor de Pico a Pico Upp é a diferença entre o máximo e mínimo da onda. Upp = Up - (- Up ) = 2 Up ou seja, Upp = 2 Up • Valor Eficaz (RMS - Root Mean Square) corresponde ao valor de uma tensão alternada, que se fosse aplicado a uma resistência elétrica, dissiparia uma potência média (em watt), igual ao valor numérico de uma tensão contínua aplicado à mesma resistência. URMS = 0,707 Up (obs: 0,707 = 1/ ) • Valor Médio é quantidade indicada em um voltímetro quando na escala CC. Este valor médio ao longo de um ciclo é igual a zero. Isto porque cada valor da primeira metade do ciclo tem um valor igual, mas de sinal contrário na segunda metade do ciclo. Pág. 10 Prof. Marco Valentim © • Denomina-se Período (T) da tensão ou da corrente alternadas ao tempo necessário para que suas intensidades "percorram" a onda senoidal, isto é: irem de zero até o máximo positivo, voltarem a zero, irem até o mínimo negativo e, por fim, retornarem novamente a zero. • O número de períodos por segundo que a tensão e a corrente alternadas perfazem é denominado Frequência, medido em Hertz [Hz] e designado pela letra f. • No Brasil, a frequência é padronizada em 60Hz, ou seja, a tensão (ou a corrente) se inverte 60 vezes por segundo. Período e FrequênciaPeríodo e Frequência Pág. 11 Prof. Marco Valentim © • A grande vantagem da Tensão alternada em comparação à contínua, está na eficiência do transporte da energia. Na tensão alternada, pode-se utilizar um valor muito alto (“Alta Tensão”). • A Tensão alternada produzida numa Usina Geradora de Energia é elevada por um transformador, que também diminui a Corrente aproximadamente na mesma proporção. • As perdas são menores em Alta Tensão do que seriam se a energia fosse transportada ao nível que ela é consumida nas residências. Com isso, as seções (diâmetro) dos condutores elétricos podem ser mais reduzidas (menor custo de material). Tensão SenoidalTensão Senoidal Pág. 12 Prof. Marco Valentim © ENERGIA POTENCIAL ACUMULADA ENERGIA CINÉTICA (movimento) Conceitos básicosConceitos básicos 4 Pág. 13 Prof. Marco Valentim © • A Figura mostra um Gerador Elétrico CA simplificado, o qual consiste de uma bobina de apenas uma espira em um campo magnético permanente. • Cada terminal da bobina é conectado a um anel coletor condutor. À medida que a bobina gira no campo magnético entre os pólos Norte (N) e Sul (S), o anel coletor também gira em contato com as escovas que conectam a bobina a uma carga externa (Tensão CA). Geração de uma Tensão Alternada (senoidal)Geração de uma Tensão Alternada (senoidal) Pág. 14 Prof. Marco Valentim © Posição do Plano da Bobina em relação à Posição do Plano da Bobina em relação à Direção do Campo MagnéticoDireção do Campo Magnético Pág. 15 Prof. Marco Valentim © • Pelo fato dos ciclos (T) de tensão corresponderem à rotação da espira em torno de um círculo, os trechos deste círculo são expressos em ângulos: Um círculo completo = 360º = T Meio círculo = 180º = T/2 Um quarto de círculo = 90º = T/4 • Conversão de GRAU para RADIANO (rad): 360º = 2 rad 360º / 2 = 1 rad 180º / = 1 rad ou 1º = ( / 180) rad Frequência Angular ou Velocidade AngularFrequência Angular ou Velocidade Angular Pág. 16 Prof. Marco Valentim © • É uma tensão que varia com o tempo de acordo com uma lei senoidal, que tem a seguinte expressão matemática: v(t) = VM.sen (o + w.t) ou v() = VM.sen Valor Instantâneo da TensãoValor Instantâneo da Tensão LEGENDA v(t) (em Volts) é o valor instantâneo da tensão VM (em Volts) é o valor de pico (ou seja, valor máximo que a tensão pode ter) w (em Radianos/seg) é a freqüência angular 0 (em Radianos) é o angulo de rotação da fase inicial (em Radianos) é o ângulo de rotação num determinado instante t. Observe que a relação entre ângulo e tempo é dada por: = 0 + w.t 5 Pág. 17 Prof. Marco Valentim © • Como foi mostrado, uma tensão senoidal varia em função do tempo de acordo com uma lei senoidal e essa mesma tensão pode ser representada em função do ângulo (afunção seno tem período de 360º ou de 2 rad), sendo a relação entre ângulo e tempo dada por: = 0 + w.t Tensão SenoidalTensão Senoidal Pág. 18 Prof. Marco Valentim © • Os circuitos elétricos podem ter 1 Fase (monofásicos), 2 Fases (bifásicos) ou 3 Fases (trifásicos). • Circuitos bifásicos e trifásicos são circuitos onde existem mais de uma fonte de alimentação derivada de um mesmo gerador. • Dentre suas características são que cada fonte de alimentação possui tensões iguais e cada fonte possui defasagem entre si. Circuitos elétricosCircuitos elétricos Pág. 19 Prof. Marco Valentim © • Na geração de energia elétrica, (nuclear, hidroelétrica, eólica, etc) existe um gerador que basicamente é composto por 3 Bobinas separadas uma das outras e fixas no eixo do rotor. • Ao se aplicar um movimento no eixo do rotor, a Bobina A irá produzir a Tensão A, depois de uma fração de segundo, a Bobina B produzirá a Tensão B, e mais uma fração de segundo a Bobina C irá produzir a Tensão C. O que é defasagem?O que é defasagem? Pág. 20 Prof. Marco Valentim © • Esse atraso entre uma bobina e outra é chamado de defasagem. Essa defasagem é de 120 graus entre cada Bobina, devido a existência de uma distância entre as Bobinas A, B, C. • Cada bobina tem sua etapa na produção de energia elétrica: A primeira etapa é a Bobina A. A segunda é a Bobina B. A terceira etapa é a Bobina C. • Pode-se substituir a palavra "etapa" por a palavra "fase“, surgindo as “famosas fases" que os eletricistas falam tanto. O que é defasagem?O que é defasagem? 6 Pág. 21 Prof. Marco Valentim © • Vantagens de se utilizar mais de uma Fase: - Alguns equipamentos, como os motores elétricos, conseguem uma melhor performance (potência) quando funcionam com mais de uma fase. - Melhor distribuição de cargas e o seu balanceamento: são minimizadas as sobrecargas nos sistemas elétricos. - Pode-se utilizar equipamentos de maior potência. • Tensão Residencial: - Entre fases: 220 Volts - Entre fase e neutro: 127 Volts Circuitos elétricosCircuitos elétricos Pág. 22 Prof. Marco Valentim © Algumas características dos circuitos trifásicosAlgumas características dos circuitos trifásicos • A tensão alternada é gerada em grande quantidade e com baixo custo. • A energia é gerada através da indução eletromagnética. • Os geradores usados são trifásicos. • Possuem três grupos de bobinas. • A cada grupo de bobina é chamada de FASE. • Devido a sua disposição física, cada grupo de bobina gera energia elétrica em momentos distintos. • Isto provoca uma defasagem entre as tensões geradas. Pág. 23 Prof. Marco Valentim © Embora funcionem de maneira totalmente diferente, tanto os capacitores como as baterias armazenam energia elétrica. CapacitoresCapacitores Em resumo: • Uma pilha (ou uma bateria) possui dois terminais (ou pólos). Dentro da pilha, reações químicas produzem elétrons em um terminal e absorvem elétrons no outro. • Já o capacitor é um dispositivo muito mais simples, pois não produz novos elétrons - ele apenas os armazena. Pág. 24 Prof. Marco Valentim © CapacitoresCapacitores 7 Pág. 25 Prof. Marco Valentim © • O capacitor possui dois terminais que se conectam a duas placas metálicas separadas por um dielétrico. • O dielétrico pode ser ar, papel, plástico ou qualquer outro material que não conduza eletricidade (isolante) e impeça que as placas se toquem. • Como exemplo, um capacitor pode ser feito facilmente a partir de dois pedaços de papel alumínio e um pedaço de papel comum (dielétrico). Não seria um capacitor muito bom em termos de capacidade de armazenamento, porém iria funcionar. • Em um circuito eletrônico, o capacitor é indicado assim: CapacitoresCapacitores Pág. 26 Prof. Marco Valentim © Ao se conectar um capacitor a uma pilha: • A placa do capacitor conectada ao terminal negativo da pilha aceita os elétrons que a pilha produz. • A placa do capacitor conectada ao terminal positivo da pilha perde os elétrons para a pilha. Capacitores: funcionamento básicoCapacitores: funcionamento básico Pág. 27 Prof. Marco Valentim © • Depois de um certo tempo, o capacitor estará carregado e terá a mesma tensão que a pilha (1,5 volt na pilha e no capacitor). • A capacidade de armazenamento de um capacitor depende do seu tamanho físico. Ou seja, para capacitores de pequeno tamanho, significa que a capacidade de armazenamento será pequena (OBS: capacitores grandes podem armazenar uma carga considerável e também perigosa para o ser humano). • Existem capacitores do tamanho de uma lata de refrigerante, que por exemplo, podem armazenar carga suficiente para manter uma lâmpada de flash acesa por um minuto ou mais. • Pode-se dizer que os relâmpagos no céu são as descargas de um “imenso capacitor” onde uma “placa é a nuvem” e a outra “placa é o solo” e o relâmpago é a liberação da carga entre essas duas "placas". Capacitores: funcionamento básicoCapacitores: funcionamento básico Pág. 28 Prof. Marco Valentim © O circuito abaixo mostra uma pilha, uma lâmpada e um capacitor: Capacitores: funcionamento básicoCapacitores: funcionamento básico 8 Pág. 29 Prof. Marco Valentim © • Quando se conecta a pilha, a lâmpada se acenderá porque a corrente está fluindo para carregar o capacitor (existe ddp). • A lâmpada diminuirá sua luminosidade progressivamente até finalmente apagar, assim que o capacitor estiver carregado. • Ou seja, o capacitor possuirá a mesma tensão que a pilha (1,5 volt na pilha = 1,5 volt no capacitor). • Quando isto acontecer, a pilha pode ser removida e substituida por um fio elétrico. A corrente fluirá de uma placa do capacitor para a outra e acenderá a lâmpada. • Com o passar do tempo, a lâmpada começará a diminuir cada vez mais sua luminosidade, até apagar assim que o capacitor estiver totalmente descarregado. Capacitores: funcionamento básicoCapacitores: funcionamento básico Pág. 30 Prof. Marco Valentim © • Outra maneira de visualizar o funcionamento do capacitor é imaginá-lo como uma torre de água (caixa d’água) conectada a uma tubulação e uma bomba. • Quando a torre de água está cheia, a bomba é desligada e a caixa d’água tem uma “pressão armazenada“ para ser usada quando necessário (até que a água acabe). • Da mesma forma, um capacitor armazena elétrons e pode liberá-los mais tarde. (até que fique descarregado) Analogia: como Analogia: como uma torre de águauma torre de água Pág. 31 Prof. Marco Valentim © • A unidade de capacitância é o Farad (símbolo F). • A capacitância é determinada pela quantidade de energia elétrica que pode ser armazenada em um capacitor por uma determinada tensão e pela quantidade de corrente que o atravessar numa determinada freqüência. • 1 (um) Farad é o valor que deixará passar uma corrente de 1A quando a tensão estiver variando na razão de 1V por segundo. OBS: Um capacitor de 1 farad seria bem grande (tamanho de uma garrafa de 1 litro de refrigerante, dependendo da tensão que ele pode suportar). Então, normalmente, os capacitores são medidos em: microfarad (uF=10-6), nanofarad (nF=10-9) ou picofarad (pF=10-12). CapacitânciaCapacitância Pág. 32 Prof. Marco Valentim © • Os capacitores são utilizados de várias maneiras em circuitos eletrônicos: algumas vezes, eles podem ser utilizados para armazenar carga e sua utilização rápida (descarga). • Como foi visto, diferença entre o capacitor e a pilha é que o capacitor pode descarregar toda sua carga em uma pequena fração de segundo, já uma pilha demoraria alguns minutos. • É por isso que o flash eletrônico em uma câmera utiliza um capacitor: a pilha carrega um capacitor e que depois descarrega instantaneamente toda a sua carga no flash. • Isto pode tornar um capacitor carregado extremamente perigoso. Os flashes, as TVs mais antigas, os Microondas, etc. têm avisospara não abri-los. Eles possuem grandes capacitores que poderiam matar um ser humano. Aplicações práticasAplicações práticas 9 Pág. 33 Prof. Marco Valentim © • O circuito RC (resistor e capacitor) em paralelo com a chave (interruptor) evita o aparecimento de faíscas no instante de abertura/fechamento desta chave. • O capacitor atua armazenando as cargas que circulariam no referido instante. Aplicações práticas: Circuito RC Aplicações práticas: Circuito RC Pág. 34 Prof. Marco Valentim © • Um Indutor (ou uma Bobina) é um componente elétrico muito simples, constituído por espiras de material condutor (por exemplo, um fio de cobre). • É um dispositivo elétrico passivo que armazena energia na forma de campo magnético, através do efeito de vários loops da corrente elétrica. • Em um esquema elétrico, um Indutoré mostrado da seguinte maneira: IndutoresIndutores Pág. 35 Prof. Marco Valentim © • Para entender como um Indutor se comporta em um circuito, veja a figura abaixo: IndutoresIndutores: funcionamento básico: funcionamento básico Pág. 36 Prof. Marco Valentim © • O ckt básico da página anterior seria o de uma lanterna, onde a lâmpada está em paralelo com um Indutor. Ou seja, se o Indutor não existisse, quando o interruptor fosse ligado a lâmpada acenderia. • Com a presença do Indutor, o funcionamento do circuito fica completamente diferente: como a lâmpada se comporta como um Resistor (resistência do filamento) e o Indutor é feito de um fio de cobre (tem muito menos resistência), seria esperado que a corrente passasse menos pela lâmpada e que ela acendesse fracamente (pois a corrente deveria seguir o caminho de baixa resistência, através do Indutor). • Mas o que acontece é que a lâmpada brilha intensamente e, na seqüência, fica mais fraca. Quando o interruptor é desligado a lâmpada brilha com muita intensidade e, então, apaga rapidamente. IndutoresIndutores: funcionamento básico: funcionamento básico 10 Pág. 37 Prof. Marco Valentim © • A razão para esse comportamento diferente do ckt é o Indutor, pois quando a corrente começa a fluir, ela tende a estabelecer um campo magnético (por causa das espiras da bobina). • Enquanto o campo está sendo estabelecido, o Indutor bloqueia o fluxo de corrente. Assim que o campo já esteja estabelecido, a corrente volta a fluir normalmente através do fio. • Quando o interruptor é desligado, o campo magnético do Indutor mantém a corrente fluindo até que o campo seja nulo. Essa corrente mantém a lâmpada acesa por um período de tempo (mesmo que o interruptor esteja desligado). IndutoresIndutores: funcionamento básico: funcionamento básico Em outras palavras, um Indutor pode armazenar energia no seu campo magnético e tende a resistir a qualquer mudança na quantidade de corrente que flui através dele. Pág. 38 Prof. Marco Valentim © Uma das maneiras de visualizar a ação de um Indutor (Bobina) é imaginar um canal estreito com água fluindo por ele e uma roda hidráulica pesada com suas pás imergindo neste canal: • Imagine que a água não esteja fluindo (tudo “parado”). • Agora, ao iniciar o fluxo da água, a roda hidraulica não irá girar (as pás irão “tentar” impedir isto) até que a água alcançe uma certa velocidade. • No entanto, ao impedir o fluxo, a roda hidraulica tentará manter a água se movendo até a sua velocidade de rotação aumentar e atingir a velocidade da água. • Um Indutor faz a mesma coisa com o fluxo de elétrons em um fio: resiste à mudança no fluxo. Analogia: como Analogia: como uma uma roda hidráulica roda hidráulica Pág. 39 Prof. Marco Valentim © • Suponha uma bobina, com aprox. 2 metros de diâmetro, contendo cinco ou seis espiras e elas são fixadas em canaletas no asfalto em ruas ou estradas. Desta maneira, isto funciona como um medidor de indução à bobina. Agora, quando um carro passar sobre bobina, a sua indutância irá se modificar. • Motivo quando o automóvel passa (ou pára) sobre a bobina ele está agindo como o núcleo do indutor e a sua presença muda a indutância. A maioria dos sensores de sinais de trânsito usa uma bobina como esta. Um circuito eletrônico fica monitorando a indutância da bobina e quando ela aumenta, existe ali a presença de um veículo. Aplicações práticas: Aplicações práticas: Sensor Sensor de sinal de trânsito de sinal de trânsito Pág. 40 Prof. Marco Valentim © A capacidade de um Indutor é controlada por quatro fatores: 1) Número de espiras (mais espiras = maior indutância). 2) Material em que as bobinas são enroladas (o núcleo). 3) Área da seção transversal da bobina (maior a área significa maior indutância). 4) Comprimento da bobina (uma bobina curta significa espiras mais estreitas ou sobreposição = maior indutância) OBS: um núcleo de ferro oferece à Bobina muito mais indutância do que o ar ou do que qualquer outro material ofereceria. HenryHenry 11 Pág. 41 Prof. Marco Valentim © ReatânciaReatância • Reatância é a oposição à variação de Tensão (Capacitores) e Corrente Elétrica (Indutores) em circuitos CA. • É dada em Ohms, que constitui juntamente com a resistência elétrica, a grandeza Impedância. CIRCUITOS DE TENSÃO E CORRENTE CONTÍNUA • Resistores Resistência CIRCUITOS DE TENSÃO E CORRENTE ALTERNADA • Capacitores Reatância Capacitiva (XC) • Indutores Reatância Indutiva (XL) Pág. 42 Prof. Marco Valentim © Pág. 42 Prof. Marco Valentim © • Quando uma carga ideal (somente resistiva) é alimentada por uma tensão alternada, a Corrente e a Tensão variam da mesma maneira, ou seja, estão em fase, conforme mostra a figura: Potências ATIVA Potências ATIVA –– REATIVA REATIVA -- APARENTEAPARENTE Pág. 43 Prof. Marco Valentim © Pág. 43 Prof. Marco Valentim © • Quando em um ciclo a Tensão aumenta (ou diminui) e a Corrente também aumenta (ou diminui) na mesma proporção, temos a condição ideal . • Nesse caso, toda a energia gerada será transferida para a carga, ou seja, a carga recebe a Potência ATIVA (ou Real). • Na prática, as cargas não se comportam dessa forma, pois elas não são resistivas puras. As cargas podem ter componentes capacitivos e/ou indutivos que afetam seu comportamento. • Uma carga que tenha uma componente denominada Reativa (indutiva ou capacitiva) faz com que a Corrente fique defasada em relação à Tensão. Potências ATIVA Potências ATIVA –– REATIVA REATIVA -- APARENTEAPARENTE Pág. 44 Prof. Marco Valentim © Pág. 44 Prof. Marco Valentim © • Conforme seu comportamento seja indutivo ou capacitivo, a Corrente pode adiantar-se ou atrasar-se em relação à Tensão. Potências ATIVA Potências ATIVA –– REATIVA REATIVA -- APARENTEAPARENTE 12 Pág. 45 Prof. Marco Valentim © Pág. 45 Prof. Marco Valentim © • O resultado disso, é que a Potência nesse circuito se altera, pois apresenta uma componente Reativa, conforme a figura: • Então, o circuito passa a consumir uma Potência APARENTE que é maior do que a Potência ATIVA (ou Real) que ele usa. • Tanto maior a Potência REATIVA, maior será a Potência APARENTE em relação à Potência ATIVA (maior Ângulo ). Triângulo das PotênciasTriângulo das Potências Pág. 46 Prof. Marco Valentim © Pág. 46 Prof. Marco Valentim © • Quanto menor for a Potência REATIVA maior será o cosseno do ângulo . (OBS: quando o ângulo tende a zero, seu cosseno tende a 1) Triângulo das PotênciasTriângulo das Potências Pág. 47 Prof. Marco Valentim © Pág. 47 Prof. Marco Valentim © Triângulo das PotênciasTriângulo das Potências Pág. 48 Prof. Marco Valentim © Pág. 48 Prof. Marco Valentim © EXERCÍCIOEXERCÍCIO Um sistema possui uma potência aparente de 100 KVA e potência ativa de 79 KW. Calcule seu Fator de Potência. (A) FP = 0,59 (B) FP = 0,89 (C)FP = 0,69 (D)FP = 0,79 13 Pág. 49 Prof. Marco Valentim © Pág. 49 Prof. Marco Valentim © • Assim, na condição ideal de melhoraproveitamento da Energia, o cosseno de deve estar o mais próximo de 1, ou seja, o Fator de Potência (FP) deve se aproximar de 1. • A legislação brasileira (ANEEL) exige que os equipamentos sejam fabricados com um Fator de Potência no mínimo de 0,92 e no futuro, esse Fator de Potência deverá passar para 0,98. • Com estes valores, a energia gerada e levada até o aparelho tem seu aproveitamento próximo do ideal e com um mínimo de Energia Reativa é desperdiçada. Fator de PotênciaFator de Potência Pág. 50 Prof. Marco Valentim © Pág. 50 Prof. Marco Valentim © • Um FP baixo significa que Energia Reativa (indutiva ou capacitiva) está sendo gerada e não é aproveitada. • Se somarmos toda a Energia que é desperdiçada dessa forma, por todos equipamentos existentes que não tenham Fatores de Potência de acordo com o exigido, o valor obtido pode ser significativamente elevado. • Por esse motivo, preocupar-se com o Fator de Potência é algo importante quando se projeta qualquer equipamento. • Nas indústrias e em muitas instalações que podem usar equipamentos cujos Fatores de Potência tendam a ser inerentemente baixos, devido às suas características, como motores que são altamente indutivos, são usados bancos de capacitores para corrigir o Fator de Potência. Fator de PotênciaFator de Potência Pág. 51 Prof. Marco Valentim © Pág. 51 Prof. Marco Valentim © • É possível corrigir o Fator de Potência mediante o acoplamento de Bancos de Capacitores, com uma potência reativa contrária ao da carga, tentando ao máximo anular essa componente. • Por exemplo, o efeito indutivo de motores pode ser anulado com a conexão em paralelo de um capacitor (ou banco) junto ao equipamento. Correção do Fator de PotênciaCorreção do Fator de Potência (Banco de Capacitores)(Banco de Capacitores) Pág. 52 Prof. Marco Valentim © Pág. 52 Prof. Marco Valentim © Correção do Fator de PotênciaCorreção do Fator de Potência (Banco de Capacitores)(Banco de Capacitores) 14 Pág. 53 Prof. Marco Valentim © Pág. 53 Prof. Marco Valentim © • O uso desses capacitores é obrigatório por Lei e as empresas que tiverem alto consumo de energia reativa são obrigadas a pagar valores elevados (R$) ou então investir na sua redução com o uso dos Bancos de Capacitores. • Para o usuário comum (como por exemplo, os consumidores residenciais), cabe ao fabricante dos equipamentos elétricos e eletrônicos garantir que o Fator de Potência de seu produto esteja dentro das especificações exigidas por lei. Correção do Fator de PotênciaCorreção do Fator de Potência (Banco de Capacitores)(Banco de Capacitores) Pág. 54 Prof. Marco Valentim © Pág. 54 Prof. Marco Valentim © Correção do Fator de PotênciaCorreção do Fator de Potência Pág. 55 Prof. Marco Valentim © Pág. 55 Prof. Marco Valentim © Considerar uma instalação de 80kW que tenha um Fator de Potência de 0,8 e se queira corrigir para 0,9. Pede-se determinar a potência reativa a ser instalada para se obter o resultado desejado. EXERCÍCIOEXERCÍCIO
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