Capacitores de Potência

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Capacitores de PotnciaOs Capacitores, de maneira geral, so equipamentos capazes de acumular eletricidade. So constitudos basicamente de duas placas condutoras postadas uma frente outra e separadas por um meio isolante qualquer. O gerador que vai criar uma diferena de potencial entre as placas, que pode ser uma bateria, pode ser de origem contnua de tenso ou alternada. A energia eletrosttica fica armazenada entre as placas e de menor intensidade na vizinhana. Uma caracterstica importante de todo Capacitor a quantidade de carga eltrica que ele capaz de armazenar em seu campo. dada pela frmula: C = Q (Farad) V Onde C a capacidade do Capacitor. Estando portanto um Capacitor submetido uma tenso nos seus terminais, passa a circular no seu interior uma corrente de carga, o que faz com que uma determinada quantidade de energia se acumule no seu campo eltrico. Esta energia pode ser expressada matematicamente atravs da frmula: E=0.5CVm2 (J) Onde C a capacidade do Capacitor e Vm tenso aplicada, em volts, valor de pico. Quanto maior a tenso dos terminais do Capacitor eleva-se a carga acumulada. Se considerarmos uma corrente I correspondente a uma carga mdia do Capacitor e circulando durante um perodo de tempo t, para uma variao v tem-se a frmula: I=Cv t OBS: Uma observao interessante e importante que, quando um Capacitor energizado atravs de uma corrente contnua, estando inicialmente descarregado, a corrente elevadssima comportando-se como se enxergasse um curto-circuito, cuja corrente s limitada pela impedncia do circuito de alimentao. Mas, aps um tempo expresso pela constante de tempo do Capacitor, a sua corrente chega a zero, conforme a seguir:

Ic=Ixe-T/CtOnde I a corrente inicial de carga no instante de energizao; Ct a constante de tempo; T tempo em segundos e Ic a corrente do Capacitor no instante T.

Os Capacitores de PotnciaOs Capacitores de Potncia so usados em sistemas de Transmisso e Distribuio para produzir: Potncia Reativa, no caso dos Capacitores-AC, e para armazenar energia, no caso dos Capacitores-DC. Os Capacitores de Potncia melhoram a qualidade da potncia fornecida como Capacitores Shunt, Capacitores-Srie, Filtros Harmnicos, Compensadores e em plantas de corrente direta de Alta Tenso. de alta qualidade para no acarretar perdas dieltricas. 4)Lquido de Impregnao Antes utilizado um lquido chamado ascarel. Mas este era no Bio-degravvel, hoje j proibido pelo Governo Brasileiro. Os remanescentes que ainda esto em uso e ficam inutilizados so sucateados, quando imprestveis para o servio. Hoje utilizado um lquido impregnante que bio-degravvel de estrutura molecular constituda por carbono e hidrognio. 5)Resistor de Carga Quando a tenso retirada dos terminais de um capacitor, a Caractersticas Construtivas: carga eltrica armazenada necessita ser drenada, para que a tenso resultante seja 1)Caixa ou Carcaa o invlucro da eliminada, evitando situaes perigosas parte ativa do Capacitor, confeccionada de contato com os referidos terminais. em chapa de ao com espessura adequada Este resistor transforma em perdas por ao volume da unidade e compreende Joule a energia armazenada no dieltrico. placa de identificao, Isoladores ( os colocado entre os terminais e pode ser terminais externos das unidades instalado tanto interna quanto capacitivas), Olhais para levantamento e externamente, sendo mais comum o Alas de fixao. primeiro caso. 2)Armadura - So folhas de Alumnio enroladas com dieltrico, e mantm baixos nveis de perdas dieltricas, com seu alto padro de pureza. 3) Dieltrico Formado por uma fina camada de filme de polipropileno especial, muitas vezes com papel dieltrico, tudo constitudo por matrias

Os Capacitores de Potncia tm um desempenho fundamental no que diz respeito regulao ou administrao do Fator de Potncia de uma rede, com a finalidade de deixar o Fator de Potncia alto. Na tica empresarial, a correo do fator de potncia um investimento necessrio com retorno garantido. No que diz respeito tica fiscal, pode-se relatar que o Decreto n 479, de 20 de Maro de 1992, reiterou a obrigatoriedade de se manter o fator de potncia o mais prximo possvel da unidade (1,00), tanto pelas concessionrias quanto pelos consumidores, recomendando, ainda, ao Departamento Nacional de guas e Energia Eltrica (DNAEE) o estabelecimento de um limite de referncia para o fator de potncia indutivo e capacitivo, bem como a forma de avaliao e de critrio de faturamento da energia reativa excedente. A abordagem do ajuste do baixo fator de potncia tomou-se por decreto: Limite de FPmin= 0,92 , e nova forma de como efetuar o faturamento da energia reativa capacitiva excedente. o seguinte: Ao invs de ser cobrado um ajuste por baixo fator de potncia como se fazia, as concessionrias passam a faturar a quantidade de energia ativa que poderia ser transportado no espao ocupado por este consumo de reativo. Este o motivo pelo qual as tarifas aplicadas serem as de demanda de consumo de ativos. A seguir o fator de potncia de referncia para alguns pases:

Por que regular o fator de potncia?Um baixo fator de potncia pode acarretar: Perdas na Instalao: As perdas de energia eltrica ocorrem na forma de calor e so proporcionais ao quadrado da corrente total. Como esta corrente cresce com o excesso de energia reativa, estabelece-se uma relao entre o incremento das perdas e o baixo fator de potncia, provocando o aumento do aquecimento de condutores e equipamentos. Quedas de tenso: O aumento da corrente devido ao excesso de energia reativa leva a quedas de tenso acentuadas, podendo ocasionar a interrupo do fornecimento de energia eltrica e a sobrecarga em certos elementos da rede. Este risco , sobretudo acentuado durante os perodos nos quais a rede fortemente solicitada. As quedas de tenso podem provocar ainda, a diminuio da intensidade luminosa das lmpadas e o aumento da corrente nos motores.

Inviabilidade de Plena Utilizao: A energia reativa, ao sobrecarregar uma instalao eltrica, inviabiliza sua plena utilizao condicionando a instalao de novas cargas e investimentos que seriam evitados se o fator de potncia apresentasse valores bem mais altos. O espao ocupado pela energia reativa poderia ser ento utilizado para o atendimento de novas cargas. Os investimentos em aplicao das instalaes esto relacionados principalmente aos transformadores e condutores necessrios. O transformador a ser instalado deve atender potncia total dos equipamentos utilizados, mas, devido presena da potncia reativa a sua capacidade deve ser calculada com base na potncia aparente das instalaes. A tabela abaixo ilustra a potncia total que deve ter o transformador, para atender uma carga til de 1000KW para fatores de potncia crescentes que mostra o quanto se exige de um transformador quando o fator de potncia baixo.

Tambm o custo dos sistemas de comando, proteo e controle dos equipamentos, cresce com o aumento da energia reativa. Da mesma forma, para transportar a mesma potncia ativa, sem o aumento de perdas, a seo dos condutores deve aumentar medida que o fator de potncia diminui. A tabela abaixo ilustra a variao da seo de um condutor em funo do fator de potncia. ( Nota-se que a seo necessria, supondo um fator de potncia de 0,70 o dobro da seo para um fator de potncia de valor 1,00 )

A correo do fator de potncia, por si s j libera capacidade para instalao de novos equipamentos, sem a necessidade de investimentos em transformador ou substituio de condutores para este fim especfico.

Custo financeiro (taxa adicional) pelo baixo fator de potncia:Agora vamos expressar matematicamente o quanto se perde economicamente com um baixo fator de potncia. Sabemos que a potncia reativa no produz trabalho til, porm deva ser transportada desde a gerao at a unidade consumidora. As empresas concessionrias, porm, no devem transformar esta energia em receita, o Departamento Nacional de guas e Energia Eltrica DNAEE, como j frisado estabeleceu um novo valor de 0,92 para o fator de potncia das cargas destas unidades consumidoras. Para valores inferiores a este ser cobrado do consumidor um adicional na sua fatura de energia eltrica, correspondente equao a segui: C = ( Dkw X Td +Ckwh X Tc ) ( 0,92 -1) Fp Onde: C custo adicional ao qual a fatura estar sujeita, em R$ ou US$; Dkw demanda registrada no ms correspondente, em KW; Td tarifa da demanda, em R$/KW, ou US$/KW; Ckwh - consumo de energia registrada no ms correspondente, emKWh; Tc - tarifa de consumo, em R$/KWh, US$/KWh; Fp fator de potncia indutivo do ms, verificado por medio. OBS: A potncia Reativa no produz trabalho til. Porm, importante dizer que determinados equipamentos, como motores eltricos, fornos a arco, transformadores, etc, necessitam, sim, para sua operao, de uma certa quantidade de potncia reativa, que pode ser suprida por diversas fontes ligadas ao sistema eltrico, funcionando individual, ou simultaneamente. Estas fontes so, por exemplo: geradores, motores sncronos, e os nossos capacitores de potncia, que tambm podem desempenhar esta funo! OBS2: A rigor, podemos considerar as prprias linhas de transmisso e de distribuio de energia eltrica como fontes de energia reativa, devido sua reatncia. Esta energia pode ser de duas parcelas diferentes: energia reativa indutiva ou capacitiva. OBS3: Para evitar o transporte de energia reativa de terminais distantes da carga consumidora necessrio que se instalem nas proximidades destes terminais consumidores as referidas fontes de energia reativa. Dessa forma, reduzem-se as perdas na transmisso deste bloco de energia, resultando num melhor rendimento do sistema eltrico. OBS4: Fontes de energia indutiva podem ser: aparelhos consumidores normalmente dotados de bobinas como motores de induo, reatores, transformadores, etc. J fontes de energia reativa capacitiva podemos exemplificar os motores sncronos superexcitados (compensadores sncronos) e os capacitores ( ou capacitores de potncia).

A instalao de capacitores tem sid