Correção de Fator de Potência Guia para o Engenheiro de Fábrica

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1 Correção de Fator de Potência Guia para o Engenheiro de Fábrica Engecomp Sprague Capacitores Ltda.

2 O que é fator de potência? Características especiais das cargas indutivas A maioria das cargas dos modernos sistemas de distribuição de energia elétrica são indutivas. Exemplos incluem motores, transformadores, reatores de iluminação e fornos de indução, dentre inúmeros outros. A principal característica das cargas indutivas é que elas necessitam de um campo eletromagnético para operar. Por esta razão, elas consomem dois tipos de potência elétrica: 1) Potência ativa (kw) para realizar o trabalho de gerar calor, luz, movimento, etc. 2) Potência reativa (kvar) para manter o campo eletromagnético. A potência ativa é medida em Watts (W) ou kilowatts (kw) e pode ser medida num kilowattímetro. A potência reativa não produz trabalho útil, mas circula entre o gerador e a carga, exigindo do gerador e do sistema de distribuição uma corrente adicional. A potência reativa é medida em kilovolt-amperes-reativos (kvar). A potência ativa e a potência reativa, juntas, formam a potência aparente. A potência aparente é medida em kilovolt-amperes (kva). Um triângulo retângulo é freqüentemente utilizado para representar as relações entre kw, kvar, e kva. Nota: Para uma discussão sobre fator de potência em cargas não senoidais, veja a página 11. ϕ Cosϕ = KW = FP KVA Fundamentos do fator de potência KW KVA Figura 4 Triângulo Retângulo de Potência KVAR O fator de potência é a relação entre potência ativa e potência reativa. Ele indica a eficiência com a qual a energia está sendo usada. Um alto fator de potência indica uma eficiência alta e inversamente um fator de potência baixo indica baixa eficiência. Para determinar o fator de potência (FP) divida a potência ativa (kw) pela potência aparente (kva): G Aquecedor Lâmpada Carga Resistiva kw FP = kva Figura 1 Potência Ativa G M Campo Magnético do Motor Por exemplo, se uma máquina operatriz está trabalhando com kw e a energia aparente consumida é 125 kva, divida por 125 você chegará a um fator de potência de 0,80. Nota: O fator de potência num sistema não-linear não respeita as fórmulas acima se não forem instalados filtros ou indutores nos equipamentos que geram harmônicas. G Figura 2 Potência Reativa Figura 3 Potência Aparente. Componente Resistivo = = Trabalho Efetuado Componente Circulante = = Não Trabalha Por que preocupar-se com o fator de potência? Um baixo fator de potência indica que você não está utilizando plenamente a energia paga. No exemplo acima, com um fator de potência de 80%, a sua máquina está aproveitando apenas 80% da energia fornecida pela concessionária. Isto quer dizer que apenas 80% da corrente 2

3 que entra na máquina está produzindo trabalho útil. Na figura 5, os triângulos demonstram como os kva diminuem com a melhoria do fator de potência. Com um fator de potência de 70%, precisamos de 142 kva para produzir kw. Com um fator de potência de 95%, apenas 105 kva são usados. Um outro modo de ver o problema é que, com um fator de potência de 70%, precisamos 35% a mais de corrente para fazer o mesmo trabalho. A figura 6 mostra os efeitos de vários valores de fator de potência sobre um sistema elétrico com uma demanda de kw em 480 Volts. Nº 1/0 Corrente (Amperes) Transformador Bitola dos cabos 0.375" Nº 4/ kva 125 kva 1/0 1/ kva 2/ " kva 200 kva 2/0 4/0 KW 150 ϕ 142 KVA KVAR FP = = 70% KW ϕ FP = = 95 % KVA 33 KVAR 0 0 kw kvar kva kw kvar kva kw kvar kva 142 kw kvar kva kw kvar kva % 90% 80% 70% 60% Figura 5 Típicos Triângulos de Potência Fator de Potência A tabela mostra que com um fator de potência de %, a bitola dos cabos necessários é de 1/0. O mesmo sistema, com um fator de potência de 60%, necessita de cabos com bitola 4/0. O que fazer para melhorar o fator de potência? Você pode melhorar o fator de potência adicionando capacitores de potência ao seu sistema de distribuição de energia Quando a potência aparente (kva) é maior que a potência ativa (kw), a concessionária precisa fornecer, Figura 6 Características do Fator de Potência em cargas de kw além da corrente util (ativa), uma corrente reativa. Os capacitores atuam como geradores de corrente reativa (figura 7) e, fornecendo a corrente reativa, reduzem a corrente que o seu sistema retira da rede da concessionária. Um fator de potência de 95% oferece o máximo retorno Teoricamente, os capacitores poderiam suprir % das necessidades de potência reativa. Na prática porém, a correção do fator de potência para aproximadamente 95% traz o maior retorno. A figura 8 mostra a demanda de potência aparente num sistema antes e depois de colocar capacitores. Instalando capacitores e melhorando o fator de potência para 95%, a potência aparente é reduzida de 142 kva para 105 kva - uma redução de 35%. 3

4 18 Amperes Motor de 10HP, 480V e Fator de Potência de 84% 16 Amperes M M Redução nas contas de energia elétrica Sua concessionária de energia elétrica fornece potência ativa (kw) e potência reativa (kvar) para a sua instalação na forma de potência aparente (kva). Apesar da potência reativa (kvar) não ser registrada no seu medidor de potência ativa, o sistema de transmissão e distribuição da concessionária precisa ser grande o suficiente para forncecê-la. As concessionárias são obrigadas a repassar aos consumidores, evidentemente, o custo de ter de instalar maiores geradores, transformadores, cabos, chaves, etc. Você verá, a seguir, que capacitores podem economizar dinheiro para você, independentemente do seu enquadramento tarifário. 3 KVAR Capacitor 3.6 Amperes Fator de Potência corrigido para 95% ocasiona redução de corrente de 11% Figura 7 Capacitores como geradores de kvar Tarifa Binômia ou Convencional Neste sistema tarifário, a concessionária cobra a demanda de potência ativa (kw), o consumo de energia ativa (kwh) e adiciona uma cobrança extra a título de ajuste de fator de potência. O ajuste é um índice multiplicador que é aplicado sobre os faturamentos de demanda e consumo. A fórmula abaixo mostra como as concessionárias calculam o ajuste de fator de potência: 142 KVA antes Cosϕ 1 = = 70% FP 142 Cosϕ 2 = 105 ϕ 2 ϕ 1 = 95% FP KW 105 KVA depois 95% FP depois 70% FP antes 33 KVAR depois 67 KVAR Capacitores Instalados KVAR FP ref $ fp = ($ demanda + $ consumo ). ( - 1) FP onde: $ demanda = Faturamento relativo à demanda $ consumo = Faturamento relativo ao consumo FPref = 0,92 de acordo com a última Portaria em vigor FP = Fator de Potência registrado Assim, se seu fator de potência for de 0,83, sua concessionária cobrará um ajuste de fator de potência que elevará o valor de sua conta de energia em 11%, conforme fórmula abaixo: Figura 8 Potência Aparente exigida antes e depois da instalação de capacitores Quanto é possível economizar instalando capacitores? Capacitores de potência oferecem vários benefícios: Redução nas contas de energia elétrica Aumento na capacidade elétrica do sistema Melhoria nos níveis de tensão Diminuição de perdas elétricas 0,92 $ fp = ($ demanda + $ consumo ). ( - 1) 0,83 $ fp = ($ demanda + $ consumo ). ( 0,11) É importante lembrar que as concessionárias somente cobram o ajuste quando seu fator de potência é medido abaixo do nível de referência 0,92. Isto significa que sua empresa não receberá qualquer bônus se registrar fator de potência acima de 0,92. Tarifas Horo-Sazonais Nas tarifas horo-sazonais, cada dia é dividido em um período de ponta e outro fora de ponta, e cada ano é dividido em meses úmidos ou secos. Os períodos de pon- 4

5 ta, determinados por cada concessionária, são três horas consecutivas entre as 17 e 22 horas. A grande maioria das concessionárias brasileiras determina o horário de ponta como o intervalo das 17:30 às 20:30 horas, ou das 18 às 21 horas. Os meses secos são os meses de maio a novembro, e os meses úmidos são de dezembro a abril. Tarifa horo-sazonal com fator de potência mensal Se sua empresa é tarifada horo-sazonalmente e tem fator de potência apurado pelo total de energia ativa e reativa consumido ao longo do mês, a concessionária aplicará, para cada posto tarifário (ponta e fora-de-ponta), o mesmo critério já discutido anteriormente para o caso de tarifa binômia ou convencional. Portanto, se sua empresa registrar 0,83 de fator de potência no horário de ponta, pagará ajuste de fator de potência no valor de 11% dos faturamentos de demanda e consumo para o horário de ponta. Como as regras são análogas para o período fora-de-ponta, se o fator de potência registrado for de 0,83 em ambos os postos tarifários, a concessionária cobrará ajustes de fator de potência equivalentes a um acréscimo de 11% no total da fatura. Tarifa horo-sazonal com fator de potência horário Nos casos de apuração do fator de potência pelo pior valor medido de hora em hora, ao longo do mês, as cobranças de ajustes são significativamente maiores. A determinação precisa destes valores, entretanto, depende das aproximadamente 730 medições de fator de potência feitas no mês. A experiência que obtivemos após a análise de casos similares em diversos consumidores, nos permite afirmar que a apuração do fator de potência pelo critério horário, ao invés de mensal, implica num aumento de 20 a 40% no valor dos ajustes de fator de potência. Assim, se seu fator de potência médio mensal se situa em torno de 0,83, sua concessionária cobrará ajustes de fator de potência que significarão um aumento de 13 a 15% em sua conta de eletricidade. Aumento na capacidade elétrica do sistema Capacitores de potência aumentam a capacidade do sistema de carregar potência. Melhorando o fator de potência de uma carga, automaticamente se reduz os kva. Portanto, você pode, adicionando capacitores, aumentar a potência útil (kw) do seu sistema, sem aumentar os kva. O mesmo princípio se aplica para reduzir as correntes em instalações sobrecarregadas. Corrigir o fator de potência de 75% para 95% resulta em corrente 21% menor para os mesmos kw de potência útil. Em outras Uma fábrica tem um transformador de 500 kva operando perto de sua capacidade máxima. Ele consome 480 kva ou 578 Amperes em 480 Volts. O fator de potência é de 75%, e a potência útil disponível é de 360 kw. Existe uma necessidade de aumentar a produção em 25%, o que significa obter, do mesmo transformador, 450 kw. Como é que podemos resolver este problema? Uma das soluçães seria comprar um novo transformador. Para uma potência util de 450 kw, e fator de potência de 75%, o novo transformador deveria ter potência de 600 kva. Provavelmente, o tamanho padrão de transformador mais próximo seria de 750 kva. Uma solução certamente melhor seria corrigir o fator de potência das cargas de maneira a liberar capacidade e satisfazer o aumento de produção com o transformador existente. Para corrigir o fator de potência dos 450 kw de 75% para 95% é necessária a instalação de capacitores com potência total de 250 kvar. Pela tabela 3 : 450 x 0,553 = 248,8 kvar Condição inicial: FP = 75% Fator de Potência corrigido para 95% 480 KVA 578 Amperes ϕ ϕ 360 KW 450 KW 474 KVA 570 Amperes 317 KVAR 148 KVAR Figura 9 Corrigindo o fator de potência aumenta-se a potência do transformador palavras: para operar uma carga com fator de potência de 75%, precisamos de 26,7% mais corrente, e com um fator de potência de 65%, precisamos de mais 46,2%. Indústrias com baixo fator de potência são as mais beneficiadas pelos capacitores O fator de potência baixo é resultado da operação de motores com pouca carga. Isto ocorre com frequência em processos nos quais a carga varia muito, e para os quais o motor escolhido atende a carga máxima, como por exemplo: serras circulares, moedores, transportadores, compressores, retíficas, prensas, etc. Exemplos de situações onde ocorre baixo fator de potência (30% a 50%) incluem uma retífica de superfície fazendo um corte leve, um compressor em alívio, e uma serra circular esperando pelo material a cortar. 5

6 As seguintes indústrias costumam apresentar baixo fator de potência: Serrarias 45-60% Plásticos (especialmente extrusoras) 55-70% Maquinas operatrizes e prensas 60-70% Galvanização, texteis, químicas, cervejarias 65-75% Hospitais, silagens, fundiçães 70-80% Ao incluir capacitores nos seus planos de construção e expansão, você poderá reduzir o tamanho dos transformadores, barramentos, chaves, etc., e conseguir uma redução significativa no investimento necessário. A figura 10 mostra o quanto de kva pode ser liberado pela melhoria do fator de potência. Aumentando o fator de potência de 70% para 90%, você ganha 0,32 kva por kw. Numa carga de 400 kw, 128 kva são liberados. Fator de Potência Original Fator de Potência Corrigido Potência em kva do sistema liberada por kw de carga Figura 10 Fator de Potência corrigido libera kva do sistema Melhoria nos níveis de tensão A queda de voltagem provocada pela excessiva demanda de corrente, causa sobreaquecimento e torna os motores mais fracos. Com diminuição no fator de potência, a corrente da linha aumenta agravando a queda de tensão. Adicionando capacitores ao seu sistema, e obtendo melhores níveis de tensão, você aumenta a eficiência, a performance e a vida útil de seus motores. Diminuição de perdas elétricas As perdas causadas pelo baixo fator de potência são devidas a corrente reativa que flui no sistema, e que pode ser eliminada pela correção do fator de potência. As perdas de potência em Watts num sistema de distribuição são calculadas pelo quadrado da corrente multiplicado pela resistência do circuito (I 2 R). Para calcular a redução de perdas elétricas: FP Original Redução de Perdas (%) = - x ( ) FP Corrigido Como escolher os capacitores certos para a minha aplicação? Depois de decidir que a correção do fator de potência pode trazer-lhe beneficios, você precisa escolher o tipo, o tamanho e a quantidade de capacitores para a sua instalação. Há dois tipos básicos de instalações com capacitores: instalações com capacitores individuais ligados em cargas senoidais ou lineares, e instalações com bancos de capacitores fixos ou automáticos ligados na subestação de entrada de energia ou de distribuição. Instalação individual versus instalação em bancos As vantagens que resultam da ligação individual dos capacitores junto às cargas são: Controle completo. Os capacitores não causam problemas quando muitas cargas estão desligadas. Não requer comutação separada. O motor sempre trabalha junto com o capacitor. Maior eficiência dos motores devido a melhor utilização da potência e redução nas quedas de voltagem. Motores e capacitores, em conjunto, podem ser relocados mais facilmente. Facilidade de escolha do capacitor correto para cada carga. Menores perdas na linha. Aumento da capacidade de amperagem do sistema. As vantagens da instalação de bancos de capacitores ligados na substação de entrada são: Menor custo por kvar. Menor custo de instalação. Melhoria do fator de potência geral da instalação, eliminando quaisquer tipos de cobranças pelo uso de kvar. O controle automático assegura a dosagem exata da potência de capacitores ligada a qualquer momento, e eliminando possíveis sobretensões. Resumo das vantagens e desvantagens com capacitores individuais, bancos fixos, bancos automaticos, e combinação. Método Vantagens Desvantagens Capacitores Tecnicamente Custo de individuais eficiente e flexível instalação alto Bancos fixos Mais econômico, Menos flexível, poucas instalações requer chaves ou contatores 6

7 Método Vantagens Desvantagens Bancos Melhor para cargas Custo mais alto do automáticos variáveis, previne equipamento sobretensões, baixo custo de instalação Combinação O mais prático Menos flexível para grande número de motores Considere as necessidades específicas da sua instalação Para decidir qual é o tipo de instalação de capacitores que melhor atende as necessidades do seu sistema, você terá que pesar as vantagens e desvantagens de cada opção, e considerar as variáveis de operação, incluindo tipo, tamanho, capacidade e regularidade da carga, métodos de partida dos motores e tipo de tarifação de energia elétrica. Tipo de carga Se a sua instalação tem um muitos motores acima de 25 HP, normalmente é vantajoso instalar um capacitor por motor e comandar o motor e o capacitor juntos. Se a sua instalação tem um grande número de pequenos motores, menores que 10 HP, você pode instalar os capacitores no barramento de um grupo de motores. Freqüentemente, a melhor solução para plantas com motores grandes e pequenos, é utilizar ambos os tipos de instalação. Tamanho da carga Instalações com grandes cargas podem se beneficiar de todos os tipos de instalação combinados: capacitores individuais, em grupos, em bancos fixos, e em bancos automáticos. Uma instalação pequena, por outro lado, poderá necessitar de apenas um capacitor na entrada de energia. Chave de segurança com fusíveis ou disjuntor Barramento de energia Banco de capacitores Figura 11 Instalação de capacitores no barramento de energia As vezes, a correção com capacitores é necessária apenas em pontos isolados. Este pode ser o seu caso se você tem máquinas de solda, aquecimento indutivo, ou acionamentos em corrente contínua. Se um transformador que alimenta uma carga de baixo fator de potência tem seu fator de potência corrigido, o fator de potência geral da instalação poderá subir a ponto de dispensar capacitores adicionais. Regularidade da carga Se a sua planta opera 24 horas por dia e tem uma demanda constante, capacitores fixos são a solução mais econômica. Se a demanda é determinada por turnos de oito horas, cinco dias por semana, você vai precisar de bancos automáticos para reduzir a capacitância durante as horas de demanda baixa. Capacidade de carga Se os seus transformadores estão sobrecarregados, ou se você deseja adicionar carga em linhas já carregadas, os capacitores devem ser ligados às cargas. Se o seu sistema tem capacidade de amperagem sobrando, você pode instalar os capacitores junto aos transformadores de entrada. Se a carga da sua instalação varia muito, a melhor solução é a instalação de bancos automáticos. Quantos kvar eu preciso? A unidade utilizada para dimensionar a aplicação de capacitores é o kvar, que corresponde a 0 Volt- Amperes de energia reativa. O valor nominal do capacitor indica quantos kvar ele fornece. Dimensionando capacitores para cargas individuais Para escolher a potência do capacitor aplicável a motores individuais, use a tabela 1, mostrada na página 7 desta publicação. Simplesmente escolha a coluna da rotação e a linha da potência em HP. A tabela indica o valor do capacitor para atingir um fator de potência de 95%. A tabela também indica a porcentagem de redução da corrente após a instalação do capacitor. Dimensionando capacitores para instalações inteiras Se você sabe o total de kw demandado pela sua instalação, o fator de potência atual e fator de potência desejado, você pode utilizar a tabela 2 para selecionar a potência dos capacitores. 7

8 Tabela 1 Valores máximos recomendados para capacitores* Número de pólos e rotação do motor (RPM) Potência do motor (HP) RPM 1800 RPM 1200 RPM 900 RPM 720 RPM 600 RPM Capacitor Redução de Capacitor Redução de Capacitor Redução de Capacitor Redução de Capacitor Redução de Capacitor Redução de kvar corrente % kvar corrente % kvar corrente % kvar corrente % kvar corrente % kvar corrente % * Para uso em motores a 60 Hz, NEMA tipo B, para aumentar o fator de potência para aproximadamente 95% Como utilizar a tabela 2 (página 8) 1. Encontre o fator de potência atual na coluna da esquerda. 2. Procure horizontalmente o valor de fator de potência desejado. 3. Multiplique o valor encontrado pela demanda ativa em kw. Exemplo: Sua instalação consome 410 kw, tem fator de potência de 73%, que você deseja aumentar para 95%. Neste caso: 1. Encontre 0,73 na coluna da esquerda. 2. Movimente-se horizontalmente até a coluna 0, Multiplique 0,607 por 410 = 249 Conclusão: Você precisa em torno de 250 kvar para corrigir o fator de potência para 95%. Se você não souber o seu fator de potência atual, você deverá calculá-lo antes de usar esta tabela, usando a fórmula abaixo: kw FP = kva 8

9 Tabela 2 Índices para determinar a potência de capacitores para correção de fator de potência FP atual Fator de potência corrigido

10 Tabela 3 Cabos, chaves e fusíveis recomendados para capacitores trifásicos em 60 Hz 220 Volts 380 Volts 440 Volts 480 Volts kvar Corrente Bitola Fusível Chave Corrente Bitola Fusível Chave Corrente Bitola Fusível Chave Corrente Bitola Fusível Chave Amps do cabo Amps Amps Amps do cabo Amps Amps Amps do cabo Amps Amps Amps do cabo Amps Amps x x x x x x x x x Fusíveis fornecidos no interior dos Capacitores podem ter capacidade maior que as mostradas nesta tabela. Esta tabela é correta para instalações em campo e reflete as recomendações do fabricante para proteção contra sobrecorrente de acordo com padrões internacionais. 10

11 Barramento de energia C B Proteção térmica A Motor Chave de segurança com fusíveis ou disjuntor Contator Capacitor C Capacitor B Capacitor A Onde devo instalar os capacitores? Junto à carga Como os capacitores são geradores de kvar, o melhor lugar para instalá-los é junto aos motores, onde os kvar estão sendo consumidos. Existem três opções para instalar capacitores junto a um motor. Com a ajuda das figuras 11,12 e 13, e do texto que segue, determine qual é a melhor opção para cada motor. Figura 12 Instalação de capacitores junto a motores Partida: Feche Transferência: Abra 6 7 Operação: Feche 1 5 Linha A B C Figura 13a Partida com autotransformador 7 6 Estator do motor Local A - Entre o motor e o relé térmico. Nas instalações novas onde a faixa de ajuste do relé térmico pode ser escolhida em função da corrente reduzida. Motores já instalados que não necessitarão de mudanças no ajuste de sobrecarga. Local B - Entre o contator e o relé térmico. Motores já instalados com ajustes de sobrecarga acima da especificação de corrente para os capacitores. Partida: Feche Transferência: Abra Operação: Feche Linha 3 A 2 B 1 C Estator do motor Local C - Na linha, antes do contator. Motores que são pulsados ou sofrem reversão. Motores de velocidade variável. Chaves que desligam e religam durante o ciclo. Motores sujeitos a partidas frequentes. Motores de grande inércia, onde o conjunto motor/capacitor, mesmo desligado, pode tornar-se um gerador com auto-excitação. Junto ao transformador de entrada Para corrigir o fator de potência total de uma instalação, os bancos de capacitores podem ser instalados na entrada de energia, desde que as condições de carga e o tamanho do transformador permitam. Se o total de kvar é muito grande, alguns capacitores podem ser instalados junto a motores ou barramentos secundários. Partida: Feche Operação: Feche Linha Figura 13b Partida com resistência em série A B C Figura 13c Partida com enrolamentos divididos Estator do motor 11

12 Partida (estrela): Feche Operação (triângulo): Feche Partida: Feche Operação: Feche Linha 3 A 2 B 1 C 1 2 Linha 3 A B C Quando os capacitores são ligados a barramentos, a centros de controle de motores (CCMs), ou a painéis de controle, é imperativa a instalação de uma chave e de uma proteção contra sobre-corrente. Instalação de capacitores em motores de velocidade variável e tensão reduzida Figura 13d Partida estrela-triángulo Figura 13e Partida com reator A seqüência de figuras 13 mostra esquematicamente cinco situações encontradas freqüentemente na indústria e apresenta soluções de como deve ser feita a instalação dos capacitores. Como utilizar capacitores em circuitos com ambiente não-linear, não senoidal (com harmônicas)? Estator do motor Estator do motor Até bem pouco tempo atrás, todas as cargas eram lineares, com a corrente acompanhando a curva senoidal da tensão. Ultimamente, o número de cargas não lineares, que utilizam pulsos de corrente numa frequência diferente de 60 Hz, tem aumentado significativamente. Exemplos de equipamentos lineares e não-lineares: Cargas Lineares Motores Lâmpadas incandescentes Cargas resistivas Cargas não-lineares Acionamentos em corrente contínua Acionamentos com inversores de freqüência. Controladores programáveis, fornos de indução, iluminação a arco, computadores, no-breaks (UPS), etc. O aumento das cargas não lineares provocou distorções harmônicas nos sistemas de distribuição elétrica. Embora os capacitores não sejam geradores de harmônicas, eles podem agravar o problema. A existência de correntes harmônicas é um problema específico de cada instalação. Ela resulta de relações complexas entre todos os equipamentos eletro-eletrônicos da instalação e portanto é muito dificil de prever e modelar. Uma discussão sobre Acionamentos de Frequência Variavel (AFV) poderá ajudar a explicar o problema das harmônicas. Um AFV utiliza uma fonte chaveada para controlar a saída de potência. Num AFV de seis pulsos, o controle liga seis vezes por ciclo tentando simular uma onda senoidal. A medida que o tempo entre pulsos muda, o motor recebe uma frequência aparente variável e muda sua velocidade de acordo. Essas mudanças na freqüência aparente levam a dois problemas: grandes picos de tensão, e formas de onda de corrente distorcidas. Os picos de tensão são geralmente muito rápidos e não afetam equipamentos que não utilizam a passagem por zero da tensão para sincronismo. A onda senoidal distorcida é a geradora de harmônicas. As harmônicas causam um ruído adicional na linha, e esse ruído gera calor. O aumento de temperatura pode provocar falhas em disjuntores. Os capacitores de potência sofrem o mesmo problema. A sobrecarga térmica faz queimar os fusíveis dos capacitores. Portanto, os fusíveis fornecem um aviso que há problemas de harmônicas na instalação. Bancos de capacitores e transformadores podem criar ressonância Bancos de capacitores instalados na entrada de energia podem criar perigosas condições de ressonância. Nessas condições, as harmônicas geradas por equipamentos não lineares podem ser amplificadas para valores absurdos. 12

13 Você pode estimar a frequência de ressonância utilizando a seguinte fórmula: kva sys h = ( ) kvar kvasys = Capacidade de curto-circuito do sistema. kvar = Soma das potências kvar dos capacitores instalados na rede. h = o número da harmônica em relação à fundamental de 60Hz. Quando h está próximo dos valores das harmônicas mais fortes presentes no sistema e geradas pelos equipamentos não lineares, por exemplo 3, 5, 7, 11,..., então a ressonância do circuito aumenta consideravelmente a distorção harmônica. Por exemplo, se o sistema tem um transformador de 1500 kva com impedância de 5,5% e a capacidade de curto-circuito do sistema é de kva, então kvasys seria igual a kva. Se neste caso forem instalados capacitores totalizando 350 kvar, h seria: h = ( ) = 7,0 350 Pelo fato de h cair justamente na sétima harmônica, esses capacitores poderiam criar uma condição de ressonância que seria perigosa se houvesse equipamentos não lineares ligados ao sistema. Neste caso, os capacitores só poderiam ser instalados em conjunto com filtros de harmônicas. Para maiores informações, solicitenos publicações específicas sobre este assunto. Reduzindo a distorção harmônica A co-existência de equipamentos não lineares e capacitores é possível. Você não precisa abdicar dos benefícios da melhoria do seu fator de potência quando há muitos controles eletronicos de potência e computadores. Para reduzir as harmônicas: Evite as harmônicas impares: 5, 7, 11 e 13. Dimensione reatores para filtrar localmente certos problemas de harmônicas. Utilize filtros e reatores apropriados. Nossa empresa oferece serviços de análise de harmônicas para identificar indesejáveis correntes harmônicas e suas fontes em sua instalação. Nós trabalharemos com você para lhe assegurar que seus capacitores de potência lhe trarão benefícios por muitos anos, apesar das harmônicas geradas pelos equipamentos eletrônicos. Quais são as exigências de manutenção dos capacitores? Os capacitores não tem partes móveis que possam se desgastar e não exigem manutenção, exceto a verificação periódica dos fusíveis. Se existem condições de sobretensão, harmônicas, surtos de chaveamento, ou vibrações, os fusíveis devem ser verificados mais freqüentemente. Nossos capacitores em operação normal apresentam um leve aquecimento perceptível com o toque. Se a caixa estiver fria, verifique se os fusíveis estão queimados ou se alguma chave está desligada. Verifique também se há caixas abauladas pela pressão interna ou tampas abauladas que assinalam que o interruptor de segurança foi acionado. Especificações para capacitores: Potência de placa kvar: Tolerância +15, -0% Resistores de descarga: Os capacitores para 600 V ou menos devem ter sua tensão reduzida abaixo de 50 V em 1 minuto depois de desligados. Capacitores acima de 600 V, devem reduzir a carga em 5 minutos. Operação contínua: Até 135% da potência nominal (placa) kvar, incluindo os efeitos da voltagem em 110% (=121% em kvar), 15% de tolerância na capacitância e tensões harmônicas acima da frequência fundamental (60 Hz). Teste de rigidez dielétrica: O dobro da tensão nominal em CA, ou uma tensão CC 4,3 vezes a tensão CA nominal para sistemas não metalizados. Proteção contra sobrecorrentes: Fusíveis entre 1,65 e 2,5 vezes a corrente nominal, para evitar a ruptura da caixa. Não elimina a exigência de proteção contra sobrecorrente nos três condutores não aterrados. Exceção: Quando o capacitor é ligado entre o motor e o relé térmico, não é obrigatório o uso de chaves com fusíveis ou disjuntores. Entretanto, recomendamos firmemente a utilização de fusíveis quando de instalações em recintos fechados, e na possibilidade da existência de trabalhadores ao redor da instalação. 13

14 A tecnologia resultante de mais de 50 anos de experiência em correção de fator de potência e comprovada pela liderança no mercado americano agora está disponível no Brasil. Representantes no Brasil Belo Horizonte Campina Grande Curitiba Florianópolis Fortaleza Goiânia Manaus Porto Alegre Recife Rio de Janeiro Salvador São Paulo Vitória Engecomp Sprague Capacitores Ltda. R. Caminha de Amorim, 556 CEP São Paulo SP Brasil Fone (11) Fax (11) vendas@engecomp.com.br