Relatório Correção de fator de potência

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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MARINGÁ 
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUIMICA 
CURSO DE ENGENHARIA ELÉTRICA 
 
 
 
 
LABORATÓRIO DE CIRCUITOS ELÉTRICOS 
(6660-2) 
 
EXPERIMENTO 10 
Tema: Correção de fator de potência 
 
 
 
 
 
 
Alunos: 
1. Caio de Andrade Caetano – 98425 
2. João Ramos de Camargo Neto – 98611
 
 
Universidade Estadual de Maringá 
Departamento de Engenharia de Engenharia Química 
Curso de Engenharia Elétrica 
6660 – Laboratório de Circuitos Elétricos 
Turma 2 – Prof. Dr. Carlos Alexandre Ferri 
1. Atividades Experimentais 
 Normalmente as cargas domésticas ou mesmo industriais são cargas indutivas (geralmente 
motores e transformadores) e operam com um fator de potência baixo (atrasado). O baixo fator de 
potência causa maiores perdas por efeito Joule devido à circulação da potência reativa no sistema 
elétrico e isso trás a necessidade de corrigir o fator de potência, mantendo a tensão ou corrente para 
a carga original. 
 A figura 1.1a mostra uma carga indutiva antes do ser corrigido, já a figura 1.1b, mostra a 
mesma carga, mas já corrigida pela adição de um capacitor em paralelo com a carga. O efeito do 
acréscimo do capacitor pode ser visto no triângulo de potência ou pelo diagrama de fasores das 
correntes. No caso inicial, supondo o fator de potência como cos(𝜃1) e a segunda situação (adição do 
capacitor), com fator de potência cos(𝜃2), como mostrado na figura 1.1c. A adição do capacitor faz 
com que o ângulo de fase entre a tensão e a corrente seja reduzido de 𝜃1 para 𝜃2. 
Relatório da Experiência 10 
Laboratório de Circuitos Elétricos 
Nome 1: Caio de Andrade Caetano 
Nome 2: João Ramos de Camargo Neto 
 
Data: 18/06/2018 
 
 
 
Figura 1.1 – a) Carga indutiva, b) correção do fator de potência por um capacitor, c) diagrama de fasores da corrente. 
 
 
 Podemos também verificar a melhoria do fator de potência utilizando o triângulo de potência. 
 Supondo a potência aparente S1 para a carga indutiva original, tem-se que: 
 
 𝑃 = 𝑆1 cos(𝜃1) (1) 
 𝑄1 = 𝑆1 cos(𝜃1) = 𝑃 tan 𝜃1 (2) 
 
 
 
Figura 1.2 – Triângulo de fator de potência. 
 
 
 
 
 O acréscimo do capacitor leva a situação com o fator de potência cos(𝜃2) sem alterar a 
potência real 𝑃 = 𝑆2 cos(𝜃2), a nova potência reativa é 𝑄2 = 𝑃 tan 𝜃2. A redução na potência reativa 
provocada pelo capacitor em paralelo é dada por: 
 
 
 𝑄𝑐 = 𝑄1 − 𝑄2 = 𝑃(tan 𝜃1 − tan 𝜃2) (3) 
 𝑄𝑐 =
𝑉²𝑅𝑀𝑆
𝑋𝐶
=
𝑉²𝑅𝑀𝑆
1
2𝜋𝐹𝐶
= 2𝜋𝐹𝐶𝑉²𝑅𝑀𝑆 (4) 
 
 Assim, o valor do capacitor para correção do fator de potência pode ser dado por: 
 
 𝐶 =
𝑃(tan 𝜃1−tan 𝜃2)
2𝜋𝐹𝐶𝑉²𝑅𝑀𝑆
 (5) 
 
 
 
 
2. Materiais e Métodos 
 2.1. Materiais 
 - Software para simulação e projetos de circuitos eletrônicos “OrCad – Capture 
CIS”. 
 
 2.2. Métodos 
 - Montamos o circuito da figura 2.2.1 no “OrCad”. Utilizando uma foto de 
tensão senoidal de 60Hz com amplitude de 110V. Adicionamos o terra ao polo negativo da fonte e o 
“run to time” para 60ms. 
 - Assumimos os valores de: 
 
𝑅𝑖 = 87Ω 𝐿 = 250𝑚𝐻 𝑅 = 17Ω 
 
 
Figura 2.2.1 – Circuito para a análise do fator de potência. 
 
 
 
 
 - Medimos os valores de corrente, tensão e suas defasagens em relação a corrente e tensão 
da fonte, anotamos na Tabela 3.1. A defasagem foi obtida pelo atraso da tensão na carga (indutor + 
resistor) em relação da tensão da fonte, a corrente da mesma forma. 
 - Adicionamos um capacitor em paralelo à carga indutiva. Utilizamos o valor de 47𝜇𝐹 para 
o capacitor. Realizamos as medidas necessárias e anotamos na Tabela 3.2. 
 
Figura 2.2.2 – Circuito com capacitor em paralelo para controle do fator de potência. 
 
 
 - Calculamos o valor de capacitor para que o fator de potência seja de 0,95 com a condição 
da tensão no capacitor ser a mesma independente do capacitor. 
 
 
 
 
3. Resultados 
 Para a primeira parte experimental, os dados obtidos pelo OrCAD e através dos cálculos 
estão na tabela abaixo: 
 Carga (L + R) 
Tensão (V) 75,7 
Corrente (A) 0,767 
Fator de Potência 0,703 
Potência ativa (W) 40,797 
Potência reativa (Var) 41,313 
Potência aparente (Va) 58,062 
Tabela 3.1 Dados experimentais sem a correção do Fator de Potência. 
 
 
 Pela análise dos gráficos, vemos que a corrente e tensão estão defasados por 2,10𝑚𝑠, com 
isso podemos calcular o ângulo de defasagem utilizando a regra de três: 
 
2,10𝑚𝑠 − 𝜃
 
1
60 − 360°
 
𝜃 = 45,36° (3.1) 
 
 Após a correção do Fator de Potência, os mesmos dados foram colhidos do circuito 
experimental como consta na tabela a seguir: 
 Carga (L + R) 
Tensão (V) 81,4 
Corrente (A) 0,889 
Fator de Potência 0,831 
Potência ativa (W) 60,137 
Potência reativa (Var) 40,251 
Potência aparente (Va) 72,365 
Tabela 3.2 Dados experimentais após a correção do Fator de Potência. 
 
 Pela análise dos gráficos, vemos uma defasagem de 1,56𝑚𝑠: 
1,56𝑚𝑠 − 𝜃
 
1
60 − 360°
 
𝜃 = 33,80° (3.2) 
 
Para um Fator de Potência igual a 0,95, podemos calcular o valor de capacitância, utilizando o ângulo 
obtido em (3.1) e os dados da Tabela 3.1: 
𝜃2 = 𝑐𝑜𝑠
−1 (0,95) = 18,1949° 
 
𝐶 = 
40,797 × (tan 45,36° − tan 18,19°)
2𝜋 × 60 × (
75,7
√2
)
2 = 25,836𝜇𝐹 (3.3) 
4. Discussão 
 Devido aos métodos adotados e por depender de um software para a simulação do circuito, 
os dados aqui apresentados não estão totalmente corretos, porém, mesmo com essas adversidades, a 
teoria pode ser entendida claramente e o circuito experimental se comportou como esperado. 
 Vimos através deste experimento como medir o Fator de Potência de um circuito indutivo e 
como se comportam as curvas de corrente e tensão. Uma vez que as curvas estão defasadas, pudemos 
fazer a correção do fator de potência adicionando-se uma carga capacitiva em paralelo ao circuito, 
essa adição faz com que a defasagem das curvas diminua, aumentando o valor do Fator de Potência, 
culminando eu um uso mais eficiente da potência. 
 
 
 
4.1 Análise 
1) Qual o principal papel da correção do fator de potência? 
R) O principal papel da correção do fator de potência é fazer um uso mais eficiente 
da potência fornecida ao circuito, aumentando a potência ativa e diminuindo a 
defasagem das curvas de tensão e de corrente. 
 
2) É possível corrigir o fator de potência de uma carga com predominância indutiva? 
R) Sim, como vemos através desse experimento, o fator de potência foi corrigido, 
como pode ser visto nas Tabelas 3.1 e 3.2. 
 
 
 
5. Referências 
[1] ALEXANDER, Charles K.; PARMA, Gustavo Guimarães, trad; SADIKU, Matthew. 
Fundamentos de circuitos elétricos. Porto Alegre: Bookman, 2003. 
[2] IRWIN, J. David; AGUIRRE, Luis Antônio, trad; AGUIRRE, Janete Furtado Ribeiro, trad. 
Análise de circuitos em engenharia. São Paulo: Pearson Education, 2000.