AULA 4 Correção do Fator de Potencia

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FATEC SP LABORATÓRIO DE ELETRO II
EXPERIÊNCIA 4 – CORREÇÃO DO FATOR DE POTÊNCIA
1. INTRODUÇÃO
Nas instalações elétricas boa parte das cargas são de natureza indutiva (motores elétricos, reatores de lâmpadas, fornos indutivos etc.), com isto, o fator de potência é inferior a 1 (FP < 1,0), isto significa que parte da energia elétrica não está sendo convertida em trabalho útil. 
O fator de potência é a razão entre a potência ativa (P) e a potência aparente(S), sendo dado por:
FP= P/S = cos φ (φ é o ângulo da impedância)
Ele indica a eficiência do uso da energia. Um alto fator de potência indica uma eficiência alta e inversamente, um fator de potência baixo indica baixa eficiência energética.
As cargas indutivas necessitam de campo eletromagnético para seu funcionamento, por isso sua operação requer dois tipos de potência:
· Potência ativa: potência que efetivamente realiza trabalho gerando calor, luz, movimento etc.
É medida em kW. A figura abaixo mostra uma ilustração disto.
· Potência Reativa: potência usada apenas para criar e manter os campos eletromagnéticos das cargas indutivas. É medida em kVAr. A figura seguinte ilustra esta definição.
Assim, enquanto a potência ativa (P) é sempre consumida na execução de trabalho, a potência reativa (Q), além de não produzir trabalho, circula entre a carga e a fonte de alimentação, ocupando um espaço no sistema elétrico que poderia ser utilizado para fornecer mais energia ativa. 
Como a potência reativa é devolvida para a rede, as concessionárias não podem cobrar a energia reativa consumida, mas, esta potência reativa aumenta a corrente elétrica no sistema elétrico. 
Para melhorar o rendimento dos sistemas de distribuição de energia, as concessionárias cobram dos consumidores industriais e comerciais, um adicional na conta (energia reativa excedente) de consumo caso o fator de potência seja inferior a 0,92. 
Para resolver esse problema de fator de potência baixo e cobrança por parte da concessionária, pode-se efetuar a correção com a instalação de capacitores e/ou bancos capacitivos junto as cargas ou na entrada de alimentação da empresa. 
Convém lembrar que as cargas indutivas geram potência reativa positiva (Q > 0) e as capacitivas geram potência reativa negativa (QC < 0). Isto ocorre porque enquanto o indutor está consumindo energia, o capacitor está devolvendo e no momento seguinte, o indutor devolve energia e o capacitor consome energia. Então existe uma troca de energia entre indutores e capacitores, reduzindo assim a corrente consumida da rede elétrica.
2. VANTAGENS DA CORREÇÃO DO FP
a) Vantagens da Empresa
· Redução significativa do custo de energia elétrica;
· Aumento da eficiência energética da empresa;
· Melhoria da tensão;
· Aumento da capacidade dos equipamentos de manobra;
· Aumento da vida útil das instalações e equipamentos;
· Redução do efeito Joule;
· Redução da corrente reativa na rede elétrica.
Cabe aqui ressaltar que a redução no custo de energia elétrica em uma empresa impacta diretamente no custo de produção e por consequência no preço final do produto e na lucratividade da empresa.
Com a redução do custo de produção a empresa pode aumentar sua lucratividade, mantendo seu preço final e/ou usar essa redução de custo para um rebaixamento de preço e aumentar sua competitividade no mercado. 
b) Vantagens da Concessionária
· O bloco de potência reativa deixa de circular no sistema de transmissão e distribuição;
· Evita as perdas pelo efeito Joule;
· Aumenta a capacidade do sistema de transmissão e distribuição para conduzir o bloco de potência ativa;
· Aumenta a capacidade de geração com intuito de atender mais consumidores;
· Diminui os custos de geração.
3. CÁLCULO DO CAPACITOR
3.1. Cálculo da potência aparente no capacitor (Sc):
Lembrando que para uma carga capacitiva pura sua potência aparente (Sc) é igual sua potência reativa (Qc), ou seja:
Sc = - Qc
Analisando o triângulo de potências podemos ver que se adicionando um capacitor de potência Qc a uma instalação com potência reativa Q, o resultado é uma potência reativa total de menor valor (Q’), onde:
Q’ = Q - Qc
Note que a potência ativa (P) permanece constante.
Podemos então dizer que Sc será dado por:
Sc = Q – Q’
Como Q = P. tg φ temos:
Sc = Q – Q’ = P . tg φ – P . tg φ’
Sc = P (tg φ – tg φ’) (VA)
3.2 Cálculo do capacitor
Sc = V2 / Xc (1)
Xc = 1/ ω C (2)
Substituindo 2 em 1 temos:
EXPERIÊNCIA 4 – CORREÇÃO DO FATOR DE POTÊNCIA
PARTE EXPERIMENTAL
1. Dado o circuito abaixo 
a) Calcular a impedância da carga, lembrado que w = 2..f anotar no quadro abaixo.
	IMPEDÂNCIA ( )
	
b) Montar o circuito da figura acima no simulador 
Anotar os valores de tensão e corrente. 
	TENSÃO (V)
	
	CORRENTE (A)
	
2. De posse dos valores da impedância, tensão e corrente obtidos, preencher a tabela abaixo
	CARGA
	P (W)
	Q (VAri)
	S (VA)
	φ
	FP
	Carga 1
	
	
	
	
	
3. Determinar o capacitor para corrigir o FP para 1
	VALOR DO CAPACITOR (F)
	
4. Instalar o banco de capacitores no sistema, 
a) ligar os capacitores um a um, sem desligar o anterior e anotar tensão, corrente e potência ativa no gerador e preencher o quadro abaixo
	C (F)
	V (V)
	I (A)
	S (VA)
	P (W)
	Q (Var)
	φ
	FP
	s/ capac.
	
	
	
	
	
	
	
	8
	
	
	
	
	
	
	
	16
	
	
	
	
	
	
	
	24
	
	
	
	
	
	
	
	32
	
	
	
	
	
	
	
OBS – Lembrar que quando associamos capacitores em paralelo, suas capacitâncias se somam
RELATÓRIO – EXPERIÊNCIA 4 – CORREÇÃO DO FATOR DE POTÊNCIA
	NOME
	Edison Vieira Guerra
	Nº
	19203251
	MODALIDADE
	Processos de Produção
	TURNO
	Manhã
	DATA 
	07/05/2021
1. Com bases nos valores calculados apresentar o valor da impedância do circuito.
	IMPEDÂNCIA ( )
	125<53,13°
2. Apresentar a tabela preenchida no item 2 da parte experimental com os valores calculados.
	CARGA
	P (W)
	Q (VAri)
	S (VA)
	φ
	FP
	Carga 1
	76,8
	102,39
	128,4
	53,13
	0,6
3. Apresentar o cálculo do capacitor para corrigir FP para 1.
R: C = P(tangα-tangα`)/ω.V²
 C = 76,8(tang53,13°-tang0)/377.127²
 C = 16,8μF
4. Com os dados obtidos, preencher a tabela 
	C (F)
	V (V)
	I (A)
	S (VA)
	P (W)
	Q (Var)
	φ
	FP
	s/ capac.
	127
	1.012
	128.40
	76.8
	102.39
	53,13°
	0.6
	8
	126.975
	746.786
	 94.83
	56.9
	 75.86
	53,13°
	0.6
	16
	126.975
	612.456
	 77.77
	46.7
	 62.22
	53,13°
	0,6
	24
	126.975
	696.919
	 88.49
	53.1
	 70.79
	53,13°
	0.6
	32
	126.975
	943.580
	119.81
	71.9
	 95.85
	53,13°
	0.6
5. Analisar os valores obtidos e concluir qual a melhor correção? Anotar o valor da capacitância, a corrente e a potência aparente para esse caso.
	CAPACITÂNCIA (F)
	16μF
	CORRENTE (A) 
	612.456 mA
	POTÊNCIA APARENTE (VA) 
	46.7 W
6. O que acontece com a potência ativa após a correção do FP?
R: A potência ativa não se altera.
7. Do ponto de vista da empresa quais foram as vantagens de corrigir o fator de potência?
R:
· Redução significativa do custo de energia elétrica;
· Aumento da eficiência energética da empresa;
· Melhoria da tensão;
· Aumento da capacidade dos equipamentos de manobra;
· Aumento da vida útil das instalações e equipamentos;
· Redução do efeito Joule;
· Redução da corrente reativa na rede elétrica.
8. Analisando a linha da concessionária qual o efeito provocado pela correção do FP da empresa? Demonstrar 
R:
· O bloco de potência reativa deixa de circular no sistema de transmissão e distribuição;
· Evita as perdas pelo efeito Joule;
· Aumenta a capacidade do sistema de transmissão e distribuição para conduzir o bloco de potência ativa;
· Aumenta a capacidade de geração com intuito de atender mais consumidores;
Diminui os custos de geração.