GUIA DE APLICAÇÃO DE Neste guia você tem um resumo detalhado dos aspectos mais importantes sobre aplicação de capacitores de baixa tensão para correção do fator de potência. Apresentando desde conceitos fundamentais, definidos de maneira clara e simples, até tabelas específicas para aplicação em motores e transformadores, este guia traz ainda uma série de perguntas e respostas com informações que vão facilitar seu trabalho. Se você quiser saber mais sobre a linha de capacitores de baixa tensão da IESA, entre em contato e solicite catálogos através de nossos telefones de atendimento. DEFINIÇÕES Potência É a capacidade de produzir trabalho na unidade de tempo. Potência Ativa É aquela que, efetivamente, produz trabalho útil, normalmente expressa em quilowatt (kw). Potência Reativa É aquela utilizada para criar o fluxo magnético necessário ao funcionamento dos equipamentos, como motores, transformadores e reatores. É normalmente expressa em quilovoltampérereativo (kvar). Potência Aparente É a potência total absorvida por uma instalação elétrica, usualmente expressa em quilovoltampére (kva). Energia É a utilização da potência num intervalo de tempo. Energia Ativa É a utilização da potência ativa durante qualquer período de tempo, usualmente expressa em quilowatthora (kwh). Na conta de energia elétrica, a energia ativa aparece sob a denominação de consumo (kwh). Energia Reativa É a utilização de potência reativa durante qualquer período de tempo, usualmente expressa em quilovoltampérereativohora (kvarh). Demanda É a utilização de potência ativa durante um determinado intervalo de tempo, mensurada por um aparelho integrador (medidor de demanda), durante um intervalo de tempo de minutos. É expressa em quilovoltampére (kva).
COMO ESPECIFICAR O CAPACITOR 1. QUANDO E COMO OCORRE A NECESSIDADE DE ENERGIA REATIVA? Sabese que todos os motores, transformadores e reatores dependem do magnetismo para sua operação. O magnetismo é uma força, portanto, não pode ser consumida no sentido físico. Nos motores de corrente alternada, transformadores e reatores, existe a necessidade periódica da força magnética. A energia elétrica necessária para produzir esta força magnética é chamada de ENERGIA REATIVA, que, apesar de não necessária para a produção do trabalho útil, impõe uma carga ao sistema elétricode distribuição e à fonte de suprimento de energia elétrica.. O QUE SIGNIFICA FATOR DE POTÊNCIA? A POTÊNCIA REATIVA, bem como a POTÊNCIA ATIVA, flui através de motores, transformadores e reatores. A adição geométrica dessas duas potências determinao que chamamos de POTÊNCIA APARENTE. A divisão de POTÊNCIA ATIVA pela POTÊNCIA APARENTE determina o que chamamos de FATOR DE POTÊNCIA (figura 1). FATOR DE POTÊNCIA = cosφ = kwh = kw kvah kva. QUAIS AS CAUSAS DE UM BAIXO FATOR DE POTÊNCIA? Muitos equipamentos que necessitam de energia elétrica para o seu funcionamento consomem também energia reativa. Quanto maior o consumo de energia reativa, menor será o FATOR DE POTÊNCIA do equipamento e, consequentemente, do sistema elétrico em questão. Abaixo, as principais causas de um BAIXO FATOR DE POTÊNCIA :.1 Motores operando em vazio O consumo de energia reativa necessário à geração do campo magnético de um motor elétrico é o mesmo, tanto para operação em vazio quanto à plena carga. Porém, a energia ativa é diretamente proporcional à carga mecânica aplicada no eixo do motor. Assim, quanto menor a carga mecânica aplicada, menor a energia consumida, portanto, menor será o fator de potência.. Motores superdimensionados As consequências da aplicação de um motor de potência nominal acima da que for submetida sao as mesmas do caso anterior, resultando em um baixo fator de potência.. Transformadores operando em vazio ou com carga reduzida Quando há superdimensionamento dos transformadores para as cargas a que estão ligados, há m maior consumo de energia reativa em relação à energia ativa, acarretando assim um baixo fator de potência.. Lâmpadas de descarga com reatores de baixo fator de potência Os reatores utilizados em lâmpadas de descarga consomem energia reativa para seu funcionamento, provocando baixo fator de potência. Nesse caso, recomendase a utilização de reatores com alto fator de potência, aos quais são associados capacitores para a compensação de reativos.. Nível de Tensão da instalação acima da nominal Quanto maior a tensão aplicada (além da nominal) às cargas indutivas, maior será o consumo de energia reativa menor o fator de potência.. Grande número de motores de Energia Total (kvah) ou Potência Aparente (kva) pequena potência Devido à oscilação de cargas e à dificuldade de um correto dimensionamento dos motores em Energia Ativa (kwh) ou Potência Ativa (kw) função das cargas a eles ligadas, há grande probabilidade de um consumo significativo e reativos, resultando um fator baixo de potência. Energia Reativa (kvarh) ou Potência Reativa (kvar)
COMO ESPECIFICAR O CAPACITOR. QUAIS OS EFEITOS QUE O BAIXO FATOR DE POTÊNCIA PROVOCA EM INSTALAÇÕES ELÉTRICAS? O baixo FATOR DE POTÊNCIA em instalações elétricas geralmente provoca: sobretaxa na conta de energia elétrica; redução da capacidade do sistema elétrico; quedas de tensão em circuitos de distribuição de energia elétrica; aumento das perdas elétricas nas linhas de distribuição.. O QUE SIGNIFICA FATOR DE POTÊNCIA? Instalandose capacitores junto aos motores ou transformadores limitase o fluxo de energia reativa através dos circuitos elétricos. A energia reativa necessária à magnetização de motores, transformadores e reatores passa a ser fornecida pelos capacitores em vez de ficar fluindo através dos circuitos de alimentação das referidas cargas.. PARA QUAL VALOR DE FATOR DE POTÊNCIA DEVE SER DIMENSIONADA A NECESSIDADE DE CAPACITORES? As companhias fornecedoras de energia elétrica exigem que o FATOR DE POTÊNCIA tenha valor mínimo conforme a legislação. Contudo aconselhase trabalhar com valores próximos a 0, (%) para um melhor aproveitamento da energia elétrica disponibilizada e eliminar riscos de multa..onde DEVEM SER LOCALIZADOS OS CAPACITORES? O consumo de energia reativa necessário à geração do campo magnético de um motor elétrico é o mesmo, tanto para operação em vazio quanto à plena carga. Porém, a energia ativa é diretamente proporcional à carga mecânica aplicada no eixo do motor. Assim, quanto menor a carga mecânica aplicada, menor a energia consumida, portanto, menor será o fator de potência..1 Capacitores instalados junto a motores de indução A potência do capacitor (em kvar) deve ser, aproximadamente, a potência aparente (em kva) do motor trabalhando em vazio. A tabela I sugere os valores em kvar dos capacitores que devemos aplicar junto aos motores de indução para obter FP>= 0,.. Capacitores instalados junto a transformadores Esses valores dependem das características intrísecas dos transformadores, visto que os capacitores, neste caso, são indicados para suprir a potência reativa indutiva dos mesmos operando em vazio. A tabela possui valores orientativos.. Capacitores instalados junto a agrupamentos de cargas Com o método de correção centralizado, todos os motores e transformadores são corrigidos em conjunto. O valor da POTÊNCIA REATIVA a ser fornecida pelos capacitores pode ser determinado utilizandose dados mencionados nas contas de energia elétrica. É aconselhável utilizar a média dos dados obtidos em contas de energia de vários meses (ver exemplo na tabela ).. Correção aplicandose bancos automáticos de capacitores Quando todas as alternativas anteriores forem insuficientes para a correção adequada do fator de potência, ou mesmo por razão de comodidade e confiabilidade, a utilização de bancos de capacitores controlados automaticamente pode ser a solução mais prática.. Correção geral aplicandose capacitores em um sistema industrial A correção geral envolve os diversos tipos de aplicação citados nos itens anteriores. NOTA IMPORTANTE: Alguns cuidados importantes devem ser observados quando da aplicação de capacitores em sistemas industriais, pois os mesmos não devem operar com valores excessivos de tensão e corrente, conforme especificado na norma IEC.
Sabese que os capacitores produzem um aumento de tensão no ponto onde se encontram instalados. Como consequência, os capacitores podem ser levados a funcionar numa tensão superior àquela medida antes da ligação dos mesmos. A tensão nos terminais do capacitor pode ser particularmente elevada nos períodos de baixa carga. Neste caso, uma parte ou a totalidade dos capacitores deve ser colocada fora de funcionamento, de modo a evitar que os mesmos sejam submetidos a esforços excessivos e que apareçam sobretensões anormais no circuito. ATENÇÃO Os capacitores não devem, jamais, funcionar com correntes superiores ao valor máximo especificado na IEC. As correntes de sobrecarga podem ser produzidas por uma tensão excessiva na frequência fundamental ou por harmônicos, ou por ambos. As principais fontes de harmônicos são os variadores de velocidade tiristorizados para motores, retificadores, núcleos ferromagnéticos dos transformadores, reatores e outros equipamentos., principalmente quando saturados. Sempre que necessário, consulte o fabricante para o dimensionamento correto dos capacitores em seu sistema industrial. Em sistemas com problemas de harmônicos, é aconselhada a instalação de capacitor tipo MP. APLICAÇÃO EM MOTORES Motores de 0 Hz com rotor em curtocircuito (motores de gaiola) Tabela 1 Potência do motor HP RPM Pólos, 0 0 0 0 0 0 00 0 0 00 kvar 1,, 1, 0, 0, 00 1,, 1 1 0,, 0,, 0 ΔI(%) 1,,,, 1 0,, 0, 0, 00 1,, 1 1,,,,,, 00 1 1 1,,, 1,, 0 0 0, 0, 0 1 1 1,,,, 1,, 0 0 0, 1 kvar Potência do Capacitor I% Redução percentual da corrente de linha Notas : 1. Para motores de 0 Hz, multiplicar os valores d tabela por 1.. Para motores de anéis, multiplicar os valores por 1.1. Para motores de corrente de partida elevada, multiplicar os valores da tabela por 1. 00 1 1 1 1 1 1 1 PARA APLICAÇÃO EM TRANSFORMADORES Tabela Potência do Transformador (kva) Potência do Capacitor (kvar), 0,, 00 00 0 00 0 00 00 0
CORREÇÃO DO FATOR DE POTÊNCIA Tabela Fator de Potência Inicial 0,0 0,1 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,0 0,1 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,0 0,1 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,0 Fator de Potência Desejado 0,0 0,1 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,0 0,1 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1,00 0, 1,00 1,0 1,00 1,0 1, 1, 1,1 1, 1, 1, 1, 1,0 1, 1, 1, 1, 1,1 1, 1,0 1, 0, 0, 0, 1,0 1,01 1,0 1,0 1,0 1, 1,1 1, 1,1 1,1 1,1 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 0, 0,1 0, 0,1 0, 1,0 1,0 1,0 1, 1,0 1, 1,1 1,1 1, 1, 1, 1,1 1, 1, 1,00 1, 0,0 0, 0,0 0, 0, 0,0 1,00 1,0 1,00 1,0 1, 1, 1,1 1, 1, 1,1 1,0 1, 1, 1, 1,00 0,0 0, 0,1 0, 0, 0, 0, 0, 1,01 1,0 1,0 1, 1, 1, 1,1 1,0 1, 1,0 1, 1,1 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1,00 1,0 1,0 1,0 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1,1 0, 0, 0,1 0,0 0, 0,0 0, 0, 0, 0, 0, 1,0 1,0 1,0 1, 1,1 1,1 1, 1, 1, 1, 0,1 0,1 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,0 0, 0, 0, 1,0 1,0 1,0 1, 1,0 1, 1, 1, 1,1 0, 0,1 0,0 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1,00 1,0 1,0 1, 1, 1,1 1, 1, 0,1 0, 0,0 0, 0, 0, 0, 0,0 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1,00 1,0 1,0 1, 1,1 1, 1, 0, 0,0 0, 0,1 0, 0, 0, 0, 0, 0,1 0, 0, 0,0 0, 0,0 1,00 1,0 1,0 1,0 1, 1, 0, 0, 0,01 0, 0, 0, 0,0 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,0 0, 0,0 1,00 1,0 1,0 1, 1, 0, 0,1 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,1 0, 0, 0,0 0,0 0, 0, 1,0 1,0 1, 1, 0, 0,0 0, 0,1 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,0 0, 0,0 0,0 0,1 0, 1,00 1,00 1, 0,1 0, 0,0 0, 0, 0,1 0,0 0, 0,1 0, 0,1 0, 0, 0,0 0, 0, 0,0 0,0 0, 1,0 1,1 0,1 0, 0,1 0, 0, 0, 0, 0,0 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,0 0, 0, 0,1 0, 1,0 1,1 0, 0, 0, 0, 0, 0,1 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,1 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,1 0, 0,0 0, 1, 0, 0, 0,0 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,0 0, 0, 0, 0, 1,0 0, 0, 0,1 0, 0, 0, 0, 0, 0,0 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,0 1,0 0,0 0, 0, 0, 0, 0,0 0, 0, 0, 0,0 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,0 0,1 0, 1,0 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,0 0, 0, 0, 0, 0, 0,00 0,1 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,1 0, 0,0 0, 0, 0, 0, 0,0 0, 0, 0,01 0, 0, 0, 0,1 0,1 0, 0,1 0, 0, 0, 0, 0,1 0, 0,0 0, 0, 0, 0,1 0, 0,1 0, 0,0 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,1 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,0 0,1 0, 0,0 0, 0,0 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,0 0, 0, 0, 0, 0,1 0, 0,0 0,1 0, 0, 0, 0, 0,1 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,1 0,0 0, 0, 0, 0, 0, 0,0 0, 0, 0, 0,0 0, 0,1 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,1 0, 0, 0, 0, 0, 0,00 0, 0, 0, 0, 0, 0,0 0,0 0, 0,0 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,1 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0, 0,0 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,0 0,1 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,0 0,0 0,0 0, 0,0 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,1 0, 0, 0, 0,0 0,0 0,1 0, 0, 0, 0, 0,0 0,0 0,0 0, 0,1 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,1 0, 0, 0, 0,1 0,1 0, 0,0 0,0 0,0 0, 0,1 0, 0,1 0, 0, 0, 0,0 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,0 0,0 0,0 0, 0, 0,10 0,1 0,1 0, 0, 0,0 0, 0,0 0,1 0, 0,0 0, 0,0 0,0 0,0 0, 0, 0,1 0, 0, 0,1 0, 0,1 0, 0, 0, 0,0 0, 0,0 0,0 0,00 0, 0, 0,1 0, 0, 0, 0,1 0, 0, 0,1 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,0 0,0 0,0 0,01 0, 0, 0,1 0,1 0,0 0, 0,0 0, 0,0 0,1 0, 0,0 0,0 0,0 0,1 0,1 0,1 0, 0, 0, 0,1 0, 0, 0, 0,0 0,0 0,0 0, 0, 0,1 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,0 0,0 0,0 0, 0, 0, 0,1 0, 0,0 0,0 0, 0,0 0,0 0,0 0,1 0, 0, 0, 0,1 0, 0, 0,1 0, 0, 0, 0, 0,00 0,00 0,0 0, 0,1 0, 0, 0, 0, 0,01 0,0 0,0 0, 0,1 0, 0, 0, 0,0 0,0 0, 0, 0, 0, 0, 0,0 0,01 0, 0,10 0, 0, 0,0 0,0 0, 0,1 0, 0, 0, 0, 0, 1,00 Ex.:Assuma uma carga de 0 kw com o fator de potência de %.O fator de potência desejado é de %. Na intersecção da linha 0, com a coluna de 0, obtémse o valor de 0,0, que, multiplicado pela potência ativa (0 kw), resulta no valor da potência reativa necessária para elevarse o fator de potência de 0, para 0, ( % para %). kvar necessários = 0 x 0,0 = kvar. IESA PROJETOS, EQUIPAMENTOS E MONTAGENS S.A Rodovia Manoel de Abreu, s/n, km. CEP.000 Araraquara SP Central de Vendas e Enga. de Aplicação BRASIL Araraquara / SP Tel.: (1) 0 1 ; Fax.: (1) 0 1 email: reativos@iesa.com.br www.iesa.com.br 0,01 0,0 0, 0, 0,0 0, 0,1 0,01 0, 0, As características e/ou dimensões dos produtos poderão ser alteradas sem aviso prévio.