Aula 15 - Correção de fator de potência

Centro Federal de Educação
C
ç Tecnológica
g de Santa
S
C
Catarina
Departamento de Eletrônica
Retificadores
Correção de Fator de Potência
Prof. Clóvis Antônio Petry.
Florianópolis, agosto de 2007.
Nesta aula
Capítulo 19
19:: Potência (CA)
1. Revisão;
2. Correção de fator de potência.
www.cefetsc.edu.br/~petry
Triângulo de Potências
Na forma vetorial:
S = P+Q
P = P 0o
Na forma complexa:
S = P + jQL
S = P − jQC
QL = QL 90o
QC = QC −90o
Triângulo de Potências
Em módulo:
S 2 = P2 + Q2
Forma vetorial da potência aparente:
S = V ⋅ I*
I*
Complexo conjugado da corrente
P,
P Q e S totais
As potências totais podem ser determinadas seguindo:
1. Determine a potência real (média) e a potência imaginária (reativa)
para todos os ramos do circuito;
2. A potência real total do sistema (PT) é a soma das potências médias
fornecidas a todos os ramos;
3. A potência reativa total (QT) é a diferença entre as potências reativas
das cargas indutivas e a das cargas capacitivas;
4 A potência
4.
tê i ttotal
t l aparente
t é dada
d d por:
ST = PT 2 + QT 2
5 O fator de potência total é igual a PT/ST.
5.
Correção do Fator de Potência
Material de apoio
apoio, disponível em:
www.cefetsc.edu.br/~petry
Correção do Fator de Potência
Correção do Fator de Potência
Carga indutiva sem correção.
Correção do fator de potência usando capacitores
capacitores.
Correção do Fator de Potência
I s = IC + I L
I s = − jI C + I L + jI L
I s = I L + j [ IC − I L ]
Se:
IC = I L
I s = I L + j0
Imaginária
R l
Real
Correção do Fator de Potência
Exemplo 19.5: Um motor de 5 hp com um fator de potência atrasado de 0,6 e
cuja eficiência é 92 por cento está conectado a uma fonte de 208 V e 60 Hz.
a) Construa o triângulo de potência para a carga;
b) Determine o valor do capacitor que deve ser ligado em paralelo com
a carga de modo a aumentar o fator de potência para 1;
c) Determine a diferença na corrente fornecida pela fonte no circuito
compensado e a corrente no circuito não-compensado;
d) D
Determine
t
i o circuito
i it equivalente
i l t para o circuito
i it acima
i
e verifique
ifi
as conclusões.
a)
1 hp = 746W
Po = 5 hpp = 5 ⋅ 746 = 3730W
Po
3730
Pi = =
= 4054,35W
η 0,92
0 92
θ = cos −1 ( FP ) = cos −1 ( 0,
0 6 ) = 53,13
53 13o
Correção do Fator de Potência
a)
P = S ⋅ cos (θ )
Pi
4054,35
Si =
=
= 6757, 25VA
cos (θ )
0, 6
QL = S ⋅ sen (θ ) = 6757, 25 ⋅ sen ( 53,13) = 5405,8VAr
Correção do Fator de Potência
b)
QC = QL = 5405,8
5405 8VAr
VA
V2
QC =
XC
V2
2082
XC =
=
= 8Ω
QC 5405,8
1
1
C=
=
= 331, 6 μ F
2π ⋅ f ⋅ X C 2π ⋅ 60 ⋅ 8
c)
Para FP=0,6:
S = V ⋅ I = 6757,, 25VA
S 6757, 25
I= =
= 32, 49 A
208
V
Correção do Fator de Potência
c)
Para FP=1,0:
FP=1 0:
S = V ⋅ I = 4054,35VA
S 4054,35
4054 35
I= =
= 19, 49 A
V
208
d)
Para FP=0,6:
θ = cos −1 ( FP ) = cos −1 ( 0,, 6 ) = 53,13
, o
S = V ⋅ I = 6757, 25VA
Circuito indutivo.
S 6757,
6757 25
I = 32,
32 49 −53,13
3 13o A
I= =
= 32, 49 A
V
208
E
208 0o
o
Z motor = =
6
6,
4
53,13
53
13
3 84 + j 5,12
5 12 Ω
=
= 3,84
o
I 32, 49 −53,13
Correção do Fator de Potência
d)
Z motor
E
208 0o
o
6
6,
4
53,13
53
13
3 84 + j 5,12
5 12 Ω
= =
=
= 3,84
o
I 32, 49 −53,13
Formas de correção de fator de potência
Correção
ç p
passiva de fator de p
potência::
potência
• Introduzir elementos passivos (resistores, capacitores,
indutores) para aumentar o fator de potência;
• Se o fator de potência da carga mudar, o circuito
compensador projetado ser tornará ineficiente;
• Circuitos passivos são robustos, mas são volumosos e
pesados.
pesados
Correção ativa de fator de potência:
potência:
• Introduzir elementos ativos (conversores) para aumentar
o fator de potência;
• Se o fator de potência da carga mudar, o circuito
compensador poderá se ajustar e continuar eficiente;
• Circuitos ativos são menos robustos, mas são mais leves
e menos volumosos.
Correção passiva e ativa
Material de apoio
apoio, disponível em:
http://www.dsce.fee.unicamp.br/%7Eantenor/pfp.html
Correção passiva e ativa,
ativa a necessidade
Carga não-linear (fontes lineares e fontes chaveadas):
Correção passiva
Inserção de um filtro LC na saída do retificador:
Correção passiva
Inserção de um filtro LC na entrada do retificador
retificador, sintonizado em 180 Hz:
Correção passiva
Retificador de múltiplos pulsos:
http://www.tede.ufsc.br/teses/PEEL1007.pdf
Correção ativa
Inserção de um conversor operando em baixa freqüência:
Correção ativa
Uso de um conversor elevador de tensão (Boost):
Correção ativa
Uso de um conversor elevador de tensão (Boost):
Correção ativa
Uso de um conversor elevador de tensão (Boost):
Correção ativa
Conversores trifásicos:
http://www.tede.ufsc.br/teses/PEEL1007.pdf
Simulação usando PSIM
Na próxima aula
Laboratório – Sinais Senoidais
1. Gráfico de uma forma de onda;
2. Defasagem entre tensão e corrente para R, L e C;
3 Potência nos elementos passivos;
3.
4. Correção de fator de potência.