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Compensação de Fator de Potência

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Compensação de
Fator de Potência

Histórico
Fator de Potência 0,85 como referência
para limitar o fornecimento de Energia Reativa.

Atualmente
Fator de Potência
Indica qual porcentagem da potência total fornecida (kVA) é efetivamente utilizada como potência ativa (kW).

Mostra o grau de eficiência do uso do sistema elétrico. Valores altos de Fator de Potência, próximos de 1,00, indicam uso eficiente da energia elétrica, enquanto baixos evidenciam seu mau aproveitamento, alem de representar uma sobrecarga para todo o sistema elétrico.
Compensação Através de Capacitadores
Existem várias alternativas para a instalação de capacitores em uma instalação, cada uma delas apresentando vantagens e desvantagens.
Obrigatoriedade de se manter o Fator de Potência o mais próximo possível da unidade 1,00.

• Aumento do limite mínimo do Fator de Potência de 0,85 para 0,92.

• Faturamento de energia reativa capacitiva excedente.

• Redução do período de avaliação do Fator de Potência, mensal para horário.
1996:
1992:
1975:
Potência Ativa e Reativa
Ativa (kW): Potência que efetivamente realiza trabalho, gerando calor, luz e movimento.
Exemplo Numérico
Para chegar ao fator de potência 0,92 é necessária a inejação de um determinado valor de potência reativa capacitiva (negativa).
A Potência Reativa, 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.

A Potência Ativa e a Potência Reativa se juntam e constituem a Potência Aparente, medida em KVA, que é a potência total gerada e transmitida à carga.
Exemplo Numérico
Suponha que uma determinada instalação de 75 kW tenha um fator de potência de 0,82 e deseja-se corrigi-lo para 0,92.

Inicialmente, o triângulo de potência da instalação pode ser obtido através do cálculo das potências aparente e reativa atuais:
Através da fórmula estabelecida pela legislação vigente e dos registros do equipamento de medição instalado.
Baixo Fator de Potência
Compensação do Fator de Potência
Reativa (kvar): Potência usada apenas para criar e manter os campos eletromagnéticos necessários ao funcionamento de motores, transformadores e reatores.
A razão entre a Potência Ativa e a Potência Aparente de qualquer instalação se constitui no Fator de Potência.
Medida adotada pelo DNAEE (Departamento Nacional de Águas e Energia Elétrica):

CONTROLE APURADO DE ENERGIA REATIVA:
Visa estimular o consumidor a melhorar o Fator de Potência de suas instalações elétricas, com benefícios imediatos tanto para o próprio consumidor, através da redução de perdas e melhor desempenho de suas instalações, como também para o setor elétrico nacional, pela melhoria das condições operacionais.
A potência total do capacitor a ser instalado para a compensação desejada será de:
COMPENSAÇÃO INDIVIDUAL
A potência aparente foi reduzida de 91,46 kVA para 81,52 kVA, diminuindo a corrente total da instalação, perdas, etc.
É efetuada instalando os capacitores junto ao equipamento cujo fator de potência se pretende melhorar.
Desvantagens
Vantagens
Gera reativos somente onde é necessario.
Muitos capacitores de pequena potência têm custo maior que capacitores concentrados de potência maior;
Para motores, deve-se compensar no máximo 90% da energia reativa necessária.
Pouca utilização dos capacitores concentrados de potência maior;
Reduz as perdas energéticas em toda a instalação;
Diminui a carga nos cicuitos de alimentação dos equiepamentos compensados;
Melhora os níveis de tensão de toda a instalação;
Pode-se utilizar um sistema único de acionamento para a carga e o capacitor, economizando-se em equipamentos de manobra;
COMPENSAÇÃO POR
GRUPOS DE CARGAS
Um banco de capacitores é instalado de forma a compensar um setor ou um conjuto de máquinas.
Vantagem:
Potência necessária menor que individual, ou seja, instalação mais econômica.
Desvantagem:
Não haver diminuição de
corrente nos alimentadores de
cada equipamento compensado
COMPENSAÇÃO GERAL
Um banco de capacitores é instalado na
saída do transformador.
Vantagens:
Os capacitores instalados são mais utilizados;
Fácil supervisão;
Possibilidade de controle automático;
Melhoria geral do nível de tensão;
Instalações adicionais suplementares relativamente simples.

Desvantagem:
Consiste em não haver alívio sensível dos alimentadores de cada equipamento
Causas
Consequências
Motores trabalhando em vazio (sem carga);

Motores superdimensionados para o trabalho que devem realizar;

Fornos de indução ou arco;

Reatores com baixos fatores de potência no sistema de iluminação;

Máquinas de solda;

Transformadores trabalhando em vazio ou com carga muito abaixo da máxima especificada;

Tensão acima do valor nominal, causando um acréscimo de consumo de energia reativa;

Máquinas de tratamento térmico.
COMPENSAÇÃO NA ENTRADA DA ENERGIA EM ALTA TENSÃO
Esse tipo de compensação só é encontrada nas unidades consumidoras que recebem grandes quantidades de energia elétrica e dispõem de subestações transformadoras
Aumento da conta de energia elétrica;

Flutuações e quedas de tensão em vista da sobrecarga dos circuitos;

Se a instalação usar transformadores eles podem limitar seriamente a potência útil disponível na empresa;

Para manter o nível de consumo é preciso aumentar a espessura dos cabos de distribuição;

As perdas nas linhas de distribuição aumentam pela dissipação de energia na forma de calor (Efeito Joule);

Os dispositivos de proteção devem ter sua capacidade aumentada assim como os equipamentos de manobra.


COMPENSAÇÃO COM
REGULAÇÃO AUTOMÁTICA
A instalação de um relé varimétrico, sensível às variações de energia reativa, comanda automaticamente a operação dos capacitores necessários à obtenção do fator de potência desejado.
Como é calculado o acréscimo referente ao consumo de energia reativa excedente?
O medidor de faturamento instalado na unidade consumidora apura a Energia Reativa Excedente através da medição de seu Fator de Potência. Este valor é armazenado em uma memória interna ao medidor. A cada intervalo de uma hora, se este Fator de Potência medido estiver abaixo de 0,92, indutivo ou capacitivo, o valor da Energia Reativa Excedente será armazenado.
COMPENSAÇÃO COMBINADA
Utilização das diversas formas de compensação
COMPENSAÇÃO POR MOTORES SÍNCRONOS
Vantagem:
A diversidade da demanda entre as subestações pode resultar em economia na quantidade de capacitores a instalar.
Motores síncronos podem ser utilizados para compensação do fator potência por gerarem energia reativa, da mesma forma como um gerador convencional o faz
Do ponto de vista econômico, nem sempre é compensador, pois o equipamento é muito caro.
Desvantagem:
O preço por kVAr dos capacitores é menor para tensões mais elevadas.
Grupo:
Henrique Madeira
Jéssica Maria
Lucas Carvalho
Marcela Araújo
Mariana Franco

Perguntas?

Obrigado!
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