Aprenda como fazer a correção do fator de potência!

Você sabe o que é fator de potência e a importância de corrigi-lo sempre que necessário? No artigo de hoje, falaremos sobre o fator de potência e te daremos dicas de como aumentá-lo. Então, vamos lá pessoal!

Para entendermos o fator de potência e a sua importância, é essencial que alguns conceitos prévios estejam bem definidos para você! Como os conceitos de potência elétrica e as suas variações.

A potência elétrica é a grandeza física que pode ser definida como todo o trabalho desenvolvido por uma corrente elétrica em um determinado período de tempo!

Mas o que muita gente não sabe é que nem toda a energia recebida da rede elétrica é transformada em trabalho! Existe mais de um tipo de potência elétrica, e esses tipos podem ser definidos como:

Em circuitos com cargas indutivas, ao fluir uma corrente alternada, ocorre uma defasagem entre as ondas de tensão e de corrente. Essa defasagem é a razão pela qual a potência reativa surge em um circuito, e ela pode ser medida pelo que chamamos de fator de potência (FP)!

Ou seja, o fator de potência é a medida que representa a relação entre a potência que é entregue pela concessionária de energia, e o quanto ela está sendo convertida em trabalho! O fator de potência é expresso por valores entre 0 e 1, ou 0% e 100%. Assim, quanto mais próximo de 1, maior a eficiência do circuito elétrico!

Não é raro encontrar profissionais incapacitados ao falarmos do cálculo do fator de potência, entretanto, é extremamente importante que o FP seja controlado! Isso porque ele é monitorado pelas concessionárias de energia, e quando excedido, multas são geradas, muitas vezes com valores significativos.

A Resolução Normativa (Nº 414/201), da Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL), exige que os valores do fator de potência sejam de no mínimo 0,92, porém, quanto mais próximo de 1 melhor! Os valores dos fatores de potência são medidos de hora em hora pelas concessionárias e são totalizados ao final de um mês, por isso é importante o controle praticamente em tempo real.

Você pode estar se perguntando: mas como identificar o uso excedente de energia reativa? Isso é possível analisando as faturas de energia, pois quando a cobrança de energia reativa excedente é realizada, há uma indicação, geralmente com siglas como EREX e FER.

Além disso, é importante estar atento às principais causas de consumo excedente de potência reativa, dentre elas podemos citar:

Como aumentar o fator de potência

Uma das maneiras mais utilizadas para aumentar o fator de potência é a neutralização das cargas indutivas usando os bancos de capacitores, dessa forma a carga reativa (indutiva) é compensada com cargas capacitivas. Para isso, é necessário que os capacitores sejam bem dimensionados, para que haja a maior eficiência possível!

As maneiras mais comuns de utilização dos bancos de capacitores são:

Os capacitores são elementos passivos, ou seja, caso o fator de potência mude, o circuito compensador se tornará ineficiente!

Entretanto, também é possível fazer a correção do fator de potência utilizando elementos ativos, como os conversores. Eles são muito vantajosos, pois caso o fator de potência mude, o circuito compensador também se ajustará!

Outra maneira de aumentar o fator de potência é desligando cargas ociosas, ou seja, desligando motores ou transformadores operando em vazio sem produzir nenhum trabalho efetivo, além de verificar e corrigir tanto os motores quanto os transformadores superdimensionados.

Cálculo do fator de potência

O fator de potência pode ser calculado pela razão entre a potência ativa e a potência aparente. Na imagem abaixo, é possível observar algumas fórmulas!

Como calcular o fator de potência.

Fórmulas do fator de potência.

Exemplo de cálculo das potências

Um motor de 5 HP possui um fator de potência atrasado de 0,6 e um rendimento de 92%. Considerando que o motor será alimentado com 220V e 60Hz, calcule as potências ativa, reativa e aparente.

1° passo: calcular o valor da potência ativa de saída do motor.

Como calcular a potência ativa.

Cálculo da potência ativa de saída.

2° passo: encontrar o ângulo de defasagem θ.

Cálculo do ângulo theta.

Calculo do ângulo de defasagem θ.

3° passo: calcular o valor da potência ativa de entrada do motor.

Como calcular a potência ativa.

Cálculo da potência ativa de entrada.

4° passo: calcular a potência aparente de entrada do motor.

Como calcular a potência aparente de saída.

Cálculo da potência aparente.

5° passo: calcular a potência reativa do motor.

Como calcular a potência reativa de entrada.

Cálculo da potência reativa.

Na imagem abaixo, temos a representação do triângulo das potências para o motor descrito acima, com o fator de potência de 0,6.

Potências ativa, reativa e aparente.

Triângulo das potências e fator de potência.

Correção do fator de potência

Considerando o exemplo acima, calcularemos o valor do capacitor que deve ser ligado em paralelo com a carga para que o fator de potência aumente para 1, ou seja, para que a carga seja puramente resistiva.

1º passo: calcular a reatância capacitiva para um fator de potência igual a 1.

Como calcular a reatância.

Cálculo da reatância capacitiva.

2º passo: calcular a capacitância do capacitor.

Como calcular a capacitância para aumentar o fator de potência.

Cálculo da capacitância para bancos de capacitores.

O valor do capacitor achado é o valor exato de capacitância necessário para corrigir o fator de potência, porém, já existem valores definidos de capacitância para capacitores comerciais. O ideal é que se escolha um capacitor com valor superior mais próximo ao valor de capacitância necessário!

Por exemplo, entre os capacitores comerciais de 220μF e 330μF, o ideal seria usar o capacitor de 330μF para a aplicação no exemplo acima, pois ele possui o valor superior mais próximo do valor calculado.

Através de cálculos simples nós calculamos os valores das potências e dimensionamos o capacitor que será usado, de forma que o fator de potência aumente!

Se você deseja aprender mais sobre fator de potência ou se ficou alguma dúvida, recomendamos que assista o vídeo abaixo do canal Mundo da Elétrica!

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