Centro Federal de Educação Tecnológica de Santa Catarina Departamento de Eletrônica Retificadores. Prof. Clóvis Antônio Petry.

Transcrição

1 Centro Federal de Educação Tecnológica de Santa Catarina Departamento de Eletrônica Retificadores Correção de Fator de Potência Prof. Clóvis Antônio Petry. Florianópolis, agosto de 2007.

2 Nesta aula Capítulo 19: Potência (CA) 1. Revisão; 2. Correção de fator de potência.

3 Triângulo de Potências Na forma vetorial: S = P+ Q P = P 0 o Q = Q 90 o Q = Q 90 o L L C C Na forma complexa: S = P+ jq L S = P jq C

4 Triângulo de Potências Em módulo: S = P + Q Forma vetorial da potência aparente: S = V I * I * Complexo conjugado da corrente

5 P, Q e S totais As potências totais podem ser determinadas seguindo: 1. Determine a potência real (média) e a potência imaginária (reativa) para todos os ramos do circuito; 2. A potência real total do sistema (P T ) é a soma das potências médias fornecidas a todos os ramos; 3. A potência reativa total (Q T ) é a diferença entre as potências reativas das cargas indutivas e a das cargas capacitivas; 4. A potência total t aparente é dada d por: 5. O fator de potência total é igual a P T /S T. S = P + Q 2 2 T T T

6 Correção do Fator de Potência Material de apoio, disponível em:

7 Correção do Fator de Potência

8 Correção do Fator de Potência Carga indutiva sem correção. Correção do fator de potência usando capacitores.

9 Correção do Fator de Potência Is = IC + IL I = ji + I + ji s C L L [ ] I = I + j I I s L C L Se: I C = I L Imaginária I = I + j00 Real s L

10 Correção do Fator de Potência Exemplo 19.5: Um motor de 5 hp com um fator de potência atrasado de 0,6 e cuja eficiência é 92 por cento está conectado a uma fonte de 208 V e 60 Hz. a) Construa o triângulo de potência para a carga; b) Determine o valor do capacitor que deve ser ligado em paralelo com a carga de modo a aumentar o fator de potência para 1; c) Determine a diferença na corrente fornecida pela fonte no circuito compensado e a corrente no circuito não-compensado; d) Determine o circuito it equivalente para o circuito it acima e verifique as conclusões. a) 1 1hp = 746W θ = cos FP = cos 1 0,6 = 53,13 o P = 5hp = = 3730W o Po 3730 P = i 4054,35W η = 092 0,92 = ( ) ( )

11 Correção do Fator de Potência a) ( ) P= S cos θ S i Pi 4054,35 = = = 6757, 25 VA cos θ 0,6 ( ) ( θ ) ( ) Q = S sen = 6757,25 sen 53,13 = 5405,8VAr L

12 Correção do Fator de Potência b) Q = Q = 5405,8 VAr C L V V 208 QC = X C = = = 8 Ω X Q 5405,8 C 1 1 C = 331,6 μf 2π f X = 2π 60 8 = C C c) Para FP=0,6: S = V I = 6757, 25VA S 6757,25 I = = = 32,49 V 208 A

13 Correção do Fator de Potência c) d) Para FP=1,0: S = V I = 4054,35VA S 4054,35 I = = = 19,49 A V 208 Para FP=0,6: ( ) ( ) 1 θ = cos FP = cos 1 0,6 = 53,13 o S = V I = 6757,25VA Circuito indutivo. S 6757, 25 I = = = 32,49 A I = 32, 49 53,13 o A V 208 o E o Zmotor = = = 6, 453,13 = 3,84 + j5,12 Ω o I 32, 49 53,13

14 Correção do Fator de Potência o d) E o Zmotor = = = 6, 453,13 = 3,84 + j5,12 Ω o I 32, 49 53,13

15 Formas de correção de fator de potência Correção passiva de fator de potência: Introduzir elementos passivos (resistores, capacitores, indutores) para aumentar o fator de potência; Se o fator de potência da carga mudar, o circuito compensador projetado ser tornará ineficiente; Circuitos passivos são robustos, mas são volumosos e pesados. Correção ativa de fator de potência: Introduzir elementos ativos (conversores) para aumentar o fator de potência; Se o fator de potência da carga mudar, o circuito compensador poderá se ajustar e continuar eficiente; Circuitos ativos são menos robustos, mas são mais leves e menos volumosos.

16 Correção passiva e ativa Material de apoio, disponível em:

17 Correção passiva e ativa, a necessidade Carga não-linear (fontes lineares e fontes chaveadas):

18 Correção passiva Inserção de um filtro LC na saída do retificador:

19 Correção passiva Inserção de um filtro LC na entrada do retificador, sintonizado em 180 Hz:

20 Correção passiva Retificador de múltiplos pulsos:

21 Correção ativa Inserção de um conversor operando em baixa freqüência:

22 Correção ativa Uso de um conversor elevador de tensão (Boost):

23 Correção ativa Uso de um conversor elevador de tensão (Boost):

24 Correção ativa Uso de um conversor elevador de tensão (Boost):

25 Correção ativa Conversores trifásicos:

26 Simulação usando PSIM

27 Na próxima aula Laboratório Sinais Senoidais 1. Gráfico de uma forma de onda; 2. Defasagem entre tensão e corrente para R, L e C; 3. Potência nos elementos passivos; 4. Correção de fator de potência.