UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA JÚLIO DE MESQUITA FILHO FACULDADE DE ENGENHARIA - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA ELETROTÉCNICA

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David Castelo Affonso
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1 UNIVERIDADE ETADUAL AULITA JÚLIO DE MEUITA FILHO FAULDADE DE ENGENHARIA - DEARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRIA ELETROTÉNIA Experiência 01: Meição a potência e correção o fator e potência em circuitos monofásicos Objetivos: Meir potências em circuitos monofásicos com carga inutiva e correção o fator e potência 1.0 Introução Em toas as instalações inustriais é e suma importância a meição as potências os iversos tipos e equipamentos, mesmo aqueles e baixa potência. Nos circuitos que operam em corrente contínua, poemos meir iniretamente a potência utilizano valores e tensão e corrente. Em corrente alternaa a meição é mais ifícil em face ao fator e potência a carga. Em vista isso, em corrente alternaa, estabelecemos a potência ativa consumia pela carga usano o voltímetro, o amperímetro e o fasímetro. orém isso acarreta um acúmulo e erros os três ispositivos e meição. Dessa forma, trabalhamos com o wattímetro que nos á maior precisão. O mesmo raciocínio é utilizao para a potência reativa que, no caso, será obtia com o varímetro. 2.0 Meia e potência monofásica arga Z = R+ jx Figura 1 ircuito com fonte senoial em regime permanente ara o circuito a figura 1 com tensões e correntes senoiais têm-se: v( t) = Vm sen( ωt+ θ) V ɺ = V θ m m V = V e I = I i( t) = Im sen( ωt+ γ) Iɺ = I γ Valores Instantâneos Fasores V e I m m valores máximos (pico) V e I valores eficazes (rms) one: ω = 2π f ; f frequência [Hz]; t tempo [s]. As potências complexa, aparente, ativa e reativa são efinias como: ɺ ɺ * = V I = V Iθ γ = VI cos( θ γ ) + j VI sen( θ γ ) = cos( θ γ ) + j sen( θ γ ) = + j 1

2 Obs. 1): 1) : otência complexa (VA); 2) = : otência aparente (VA); 3) : otência ativa (W); 4) : otência reativa (VAr). Obs. 2): O ângulo a potência complexa é igual ao ângulo a impeância que consome esta potência: V V Vɺ θ = Z Iɺ Vθ = Z Iγ Z = = θ γ = Z ϕ seno θ γ = ϕ I γ I Temos que cosϕ é enominao fator e potência (fp) a carga e impeância: Z = R+ jx O fator e potência então poe ser eterminao através e: R R = = Z R + X one: Z impeância; R resistência; X reatância. No caso a impeância em série, a reatância é calculaa por: X = X X X X L L = ω L 1 = ω one: X L reatância inutiva; X reatância capacitiva; L inutância; capacitância. oemos representar as potências envolvias sob a forma e um triângulo e potências: L c ϕ ϕ L c = + = senϕ = tanϕ= Figura 2 Triângulo e potência 2

3 Da Figura 2 temos então que o fator e potência poe ser calculao também através e: = = = VI + Obs. 3): 1) ara elementos passivos a potência ativa é sempre positiva; 2) ara elementos passivos a potência reativa poe ser negativa (reativo-capacitivo), zero (elemento puramente resistivo ou operano na ressonância) ou positivo (reativoinutivo); 3) cosϕ inutivo, cosϕ em atraso, cosϕ atrasao: toos esses termos significam corrente atrasaa e tensão, ângulo ϕ no 1º quarante, carga e natureza inutiva e consequentemente potência reativa positiva; 4) cosϕ capacitivo, cosϕ em avanço, cosϕ aiantao: toos esses termos significam corrente aiantaa e tensão, ângulo ϕ no 4º quarante, carga e natureza capacitiva e consequentemente potência reativa negativa. 3.0 orreção o fator e potência As instalações elétricas inustriais apresentam cargas com impeância e características inutivas. ortanto é bastante comum que essas cargas apresentem fatores e potência muito baixos. Uma as formas e melhorar o fator e potência é o uso e capacitores ou banco e capacitores em paralelo (shunt) com a carga. A ANEEL através a resolução normativa nº 414, e 9 e setembro e 2010 estabelece um fator e potência mínimo em 0,92 para uniaes consumioras. 3.1 roceimento para a correção o Fator e otência: onsiere o circuito a Fig. 3 one um capacitor é conectao em paralelo com a carga. I ɺ I ɺ V ɺ Ic ɺ Figura 3: orreção o fator e potência utilizano capacitor shunt. Da Fig. 3 temos na carga as seguintes relações: = V I [VA] = V I cosϕ [W] = V I senϕ [VAr] orrigino o fator e potência (instalação o capacitor) para, têm-se: = V I [VA] = V I cosϕ = [W] = V I senϕ [VAr] Manteno-se a tensão na carga constante faça: 1) Determine a potência complexa a carga = + j ; 3

4 2) onhecio o fator e potência esejao epois a correção ( cosϕ ), e fazeno a potência ativa epois a correção igual à potência ativa antes a correção (= ), etermine a potência reativa epois a correção ( ): = senϕ = senϕ = tgϕ cosϕ ϕ ϕ Figura 3 Triângulo e potência para correção o fp. 3) Determine o valor o capacitor para a correção o fator e potência esejao. A potência reativa necessária para a correção será: = [VAr] Mas, por outro lao temos que: V V = = = X 1 2π f V 2π f Normalmente, a uniae e capacitância utilizaa é [µf]. 2 [F] 4.0 arte rática 4.1 Fator e potência a carga Figura 4 ircuito com carga RL 4

5 4.1.1 Ajuste o reostato para R=40 Ω e o inutor para L=100 mh. Meça a resistência própria o inutor Monte o circuito a figura Ajuste o Variac para 220V. Meça a tensão e a corrente, e a partir esses aos, calcule a potência aparente absorvia pela carga (VA) Meça a potência ativa a carga utilizano o wattímetro (W) Meça a potência reativa a carga utilizano o varímetro (VAr) alcule o fator e potência a carga. 4.2 orreção o fator e potência A partir o item 4.1, calcule o banco e capacitores necessário para corrigir o fator e potência a carga para 0,95 inutivo. A frequência a fonte senoial é igual a 60 Hz Instale os capacitores calculaos em paralelo com a carga o circuito a Figura Repita os itens à Relatório 5.1 Fazer o cálculo teórico o fator e potência (consierano R e L meios). 5.2 Repetir o item 5.1 consierano a resistência própria o reator. 5.3 omparar e comentar os resultaos os itens 5.1, 5.2 e o valor encontrao no item omparar o valor o fator e potência esejao (0,95) com o fator e potência calculao após a instalação o capacitor; 5.5 Faça comentários sobre a importância a correção o fator e potência em uma instalação elétrica inustrial. 5.6 O que ocorreu, após a correção o fator e potência, com a potência ativa, com a corrente e linha e com a potência aparente. rof. Fábio rof. Malange Ailson Técnico Everalo Técnico 5

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