Correo do fator de potncia

Mdulo 9

UEM | CTC Eletrotcnica 7257 | 7772

Rafael Germano Dal Molin Filho

Joo Batista Sarmento dos Santos Neto

Disciplina: 7772 | ELETROTCNICA

Curso de Engenharia Mecnica Curso de Engenharia de Produo

Disciplina: 7257 | ELETROTCNICA

Abordagem da aula:

1. Correo do fp

UEM-DEP 2

Potncia eltrica

Potncia Instantnea;

Potncia Ativa;

Potncia Reativa;

Potncia Aparente;

3

1

2

3

4

Fator de Potncia eltrica

4

kVASkWP

fpCOS

Q

P

S

Potncia ativa

Potncia aparente

Avaliaes sobre o baixo fp

5

O excesso de energia reativa prejudicial ao sistema eltrico; Assim, resulta um controle de energia reativa tal que o fator de potncia da unidade consumidora permanea dentro de uma faixa de fator de potncia.

Avaliaes sobre o baixo fp

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Uma vez que limitado o valor de potncia aparente nas linhas de transmisso, nos transformadores e nos geradores, faz-se necessrio controlar ou reduzir a energia reativa.

Correo do fp pelo uso de Capacitores

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Capacitores tem a funo de equilibrar a corrente magnetizante do sistema. Quando colocado o capacitor em paralelo a bobina ele acaba diminuindo a potencia reativa da bobina e preservando a ativa. Os capacitores devem ser instalados o mais perto possvel das cargas.

1

Correo do fp pelo uso de Capacitores

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Na configurao por esta soluo temos uma situao que apresenta uma alta potncia reativa indutiva (QA).

QA

PA

SA

Tringulo de potncia antes da correo.

A

1

Correo do fp pelo uso de Capacitores

Aps a correo termos um tringulo de potncias formado pela mesma potncia ativa, por uma potncia reativa corrigida e, consequentemente, uma potncia aparente corrigida. QA

PA

SA

Tringulo de potncia antes da correo.

B

SB QB

QC

PA= PB Tringulo de potncia aps correo.

BAC QQQ

Correo do fp pelo uso de Capacitores

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O Valor do CAPACITOR (C) necessrio para corrigir a potncia reativa de QA para QB calculado:

22 fV

QC C

2V

QC C

ou

Correo do fp pelo uso de Capacitores

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Os capacitores podem ser instalados em paralelo com qualquer carga a fim de alterar a caracterstica da carga, que pode ser um simples motor ou uma grande indstria.

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Considere a carga total da instalao de 200kW. O fp de 69%. Calcule a potncia reativa fornecida pelo capacitor (CkVAr) para melhorar o fp para 92%, considerando uma alimentao de 220V e frequencia ngular (velocidade ngular) de 500 rad/s.

1

Correo do fp pelo aumento de P

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Neste processo, faz-se necessrio uma anlise prvia da curva de carga da instalao. Com essas informaes, podemos propor o aumento do consumo de energia ativa por meio da adio de novas cargas com fp praticamente igual a 1, ou, pelo aumento do perodo de utilizao de cargas j existentes que possuem fp praticamente igual a 1.

2

Correo do fp pelo aumento de P

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Desta forma, conseguimos um aumento do fp mdio mensal. A energia ativa ser suficiente para atender s necessidades da indstria, no entanto, devemos tomar cuidado com esta medida para no aumentar demasiadamente a demanda e, consequentemente, a conta de energia eltrica.

Correo do fp pelo aumento de P

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Atualmente, devido a questes relacionadas ao consumo racional de energia, esta medida tem sido descartada. O aumento do consumo de energia ativa para elevar o fp mdio mensal recomendvel apenas quando o consumidor opera fora do perodo de ponta de carga da concessionria local.

Correo do fp pela utilizao de Motores Sncronos

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A ideia que os motores sncronos forneam potncia reativa capacitiva instalao e, portanto, podem ser utilizados para compensao do baixo fp.

Fator de Potncia em Projetos de Instalaes Industriais

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Para a determinao do fp durante a fase de projeto de instalaes eltricas industriais, podemos adotar as seguintes recomendaes:

Realizar um levantamento da carga, inclusive ciclos de operao dirio, semanal, mensal e anual;

Determinar as demandas previstas, ativa e reativa, para cada setor de produo,considerando o perodo provvel para a ocorrncia dessa demanda;

Organizar os valores das potncias em tabelas;

Traar curvas de cargas previstas, considerando as cargas (ativa e reativa).

3

Fator de Potncia em Projetos de Instalaes Industriais

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Determinar atravs das curvas de cargas os consumos mdios mensais em kWh para P e kVArh para Q, multiplicando as demandas ativa e reativa pelo tempo considerado de operao diria e pelo nmero de dias de funcionamento previsto;

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kVAhkWh

kWh

CC

Cfp

Onde: CkWh consumo de energia ativa previsto no ms, em kW e, CkVArh o consumo de energia reativa previsto no ms,em kVAr

Determinao do Fator de Potncia em Instalaes em Operao

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A determinao precisa do fp somente possvel quando a instalao est operando em plena carga.

Um dos mtodos mais simples, que empregado com freqncia pelas concessionrias, denominado mtodo dos consumos mdios mensais.

Tal mtodo consiste em tabular os consumos de energia ativa e reativa fornecidos na conta emitida pela concessionria. conveniente que sejam computadas as contas de energia correspondentes a um perodo igual ou superior a seis meses.

Determinao do Fator de Potncia em Instalaes em Operao

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Caso a indstria apresente sazonalidade de produo, necessrio considerar este fato, aumentando-se o perodo de estudo, para doze meses. Com os valores obtidos pela mdia aritmtica dos valores tabulados, emprega-se:

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kVAhkWh

kWh

CC

Cfp

Determinao do Fator de Potncia em Instalaes em Operao

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A medio das potncias ativa e reativa um outro mtodo eficaz para a determinao do fp.

Atualmente, existem muitos aparelhos eletrnicos que fornecem os vrios parmetros de um circuito eltricos, dentre eles o fp.

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Alguns medidores de potncia e energia

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Os consumos mensais de potncia ativa (P) e reativa (Q) para uma determinada indstria so dados na tabela a seguir. A partir dessas informaes, calcule o consumo mdio mensal e, com isso, determinar o fp.

2

MS consumo

kW kVAr julho 17580 17900

agosto 19410 18720 setembro 20070 19400 outubro 18480 17560

novembro 15320 13200 dezembro 17560 17600

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Corrija o fp para 0,92 para a adequao da Portaria n1569/DNAEE de 23/12/93, para o exerccio anterior, respondendo: a) Qual a potncia reativa a ser implantada para o ajuste do fator de potncia. b) Se fosse utilizar capacitores qual seria o valor de sua capacitncia total? Considere V = 380V e = 375 rad/s.

3

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Considere um projeto em desenvolvimento de uma indstria, cujas cargas so conhecidas, segundo um ciclo de operao dirio tpico: funcionamento de segunda a sexta-feira, no perodo de 6 s 24 horas, 22 dias por ms. As tabelas demonstram, respectivamente, as demandas ativa e reativas por perodo. Pede-se, calcule o fp mdio mensal.

4

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4

setor

Demanda ativa por perodo (kW) 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 s s s s s s s s s s s s 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24

A 147 147 147 147 147 147 147 B 552 552 552 552 552 552 552 552 C 276 276 276 276 276 276 276 276 D 662 662 662 662 662 E 165 165 165 165 165 165 F 182 182 182 182 182 182 182 G 82 82 82 82 82 82 82 82 82

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4

setor

Demanda reativa por perodo (kVAr) 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 s s s s s s s s s s s s 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24

A 91 91 91 91 91 91 91 B 399 399 399 399 399 399 399 399 C 243 243 243 243 243 243 243 243 D 416 416 416 416 416 E 155 155 155 155 155 155 F 155 155 155 155 155 155 155 G 17 17 17 17 17 17 17 17 17

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Corrija o fp para 0,92 para a adequao da Portaria n1569/DNAEE de 23/12/93, para o exerccio anterior, respondendo: a) Qual a potncia reativa a ser implantada para o ajuste do fator de potncia. b) Se fosse utilizar capacitores qual seria o valor de sua capacitncia total? Considere V = 380V e = 375 rad/s.

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Referncias

Samed, M. M. A. Apostila de Eletrotcnica e Automao Industrial. Vol 1. Curso de Engenharia de Produo. Universidade Estadual de Maring, 2006.

CREDER, H. Instalaes Eltricas. 15 Edio. Editora LTC, 2008.

Edminister, J. A., Circuitos Eltricos: Relanamento da Edio Clssica, So Paulo:

Makron, McGraw-Hill (Coleo Schaum), 1991.

Gray, A., Eletrotcnica: princpios e aplicaes. 7a Edio. Rio de Janeiro. Livros Tcnicos e Cientficos S. A., 1977.

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