Exercícios sobre fator de potencia

EXEMPLO:
LOCALIZAÇÃO DE CAPACITORES NA INSTALAÇÃO
INDUSTRIAL
A correção pode ser feita instalando os capacitores
de cinco maneiras diferentes, tendo como objetivo a
conservação de energia e a relação custo/beneficio:
a) Correção na entrada da energia de alta tensão:
corrige o fator de potência visto pela concessionária,
permanecendo internamente todos os inconvenientes citados
pelo baixo fator de potência.
b) Correção na entrada de energia de baixa tensão:
Permite uma correção bastante significativa, normalmente
com bancos automáticos de capacitores. Utiliza-se este tipo
de correção em instalações elétricas com elevado numero de
cargas com potências diferentes e regimes de utilização
pouco uniformes. A principal desvantagem consiste em não
haver alívio sensível dos alimentadores de cada equipamento.
c) Correção por grupos de cargas: o capacitor é instalado
de forma a corrigir um setor ou um conjunto de pequenas
máquinas (<10 cv). É instalado junto ao quadro de
distribuição que alimenta esses equipamentos. Tem como
desvantagem não diminuir a corrente nas alimentadoras de
cada equipamento.
Trafo
Control
M
3~
M
3~
M
3~
M
3~
M
3~
M
3~
M
3~
M
3~
M
3~
M
3~
M
3~
M
3~
LOCALIZAÇÃO DE CAPACITORES NA INSTALAÇÃO
INDUSTRIAL
d) Corrente localizada: é obtida instalando-se os capacitores junto ao
equipamento que se pretende corrigir o fator de potência. Representa, do ponto
de vista técnico, a melhor solução, apresentando as seguintes vantagens:
•
•
•
•
Reduz as perdas energéticas em toda a instalação;
Diminui a carga nos circuitos de alimentação dos equipamentos;
Pode-se utilizar em sistema único de acionamento para a carga e o
capacitor, economizando-se um equipamento de manobra;
Gera potência reativa somente onde é necessário.
e) Correção mista: do ponto de vista de conservação de energia, considerando
aspectos técnicos, práticos e financeiros, torna-se a melhor solução.
Exemplo de critério para correção mista:
Dimensionamento de equipamentos de manobra, controle, proteção e
condutores de ligação para capacitores de potência:
Conforme NBR-5060:
A corrente mínima para dimensionamento (Id) será então 1,43 (1,3x1,1) vezes a
corrente nominal do capacitor (Ic):
Id > 1,43 x Ic
Condutores para ligação do capacitor:
Id condutor > 1,5 x Ic
Disjuntores ou fusíveis (dispositivo de proteção - dp):
Disjuntores: Id dp > 1,5 x Ic
Fusíveis: Id dp > 1,65 x Ic
Contatores
Utilizar contatores próprios para uso com capacitores (categoria AC-6b)
Potência reativa do contator AC-6b > potência do capacitor ou
Ie contator Ac-6b > Ic
Se utilizar contatores na classe AC-3:
Ie contator AC-3 > 1,50 x Ic
TABELA 11.5
Exercício resolvido – banco automático para correção de fator de potência
Uma indústria é alimentada por um transformador de 1000 kVA, 13.800-440/254V. São
disponíveis dois valores de FP: um FP=0,80 para uma demanda de 900 kW e um FP=0,70 para
uma demanda de 200 kW. Pretendemos fazer a correção do FP através de um banco
automático com 6 estágios, com controlador de reativos. Ajustar para um fator de potência 0,94
indutivo. Utilizar módulos de capacitores trifásicos de 30 kVAr.
1) Cálculo:
− Demanda máxima:
Do FP=0,80 para FP=0,94 - ∆tg =0,39.
QBCDEM.MÁX= 900 kW x 0,39= 351 kVAR.
−
Demanda mínima:
Do FP=0,70 para FP=0,94 - ∆tg =0,66.
QBCDEM.MÍN= 200 kW x 0,66= 132 kVAR.
O banco automático será instalado junto ao centro de carga de BT
Capacitor 30kVAR
440V-In = 39,4A
Fusível (F1) – 1,65x39,4 = 65
Contator (K2) para 2 x 30kVAR
NH – 80A
I (AC-3) = 1,5x (2x39,4) = 118,2A (Ie AC-3 > 120A)
Contator para chaveamento de capacitores: na categoria AC-6b a potência do capacitor deve
atender 60 kVAr/440V.
Fusível Geral (FG):
I= 360kVAR x 1,65 = 779A
√3 x 0,44
Fusível NH 800A
473
Interruptor Geral = 800A (IG)
Condutor (C1):
1,50 x 473= 709,5A
Considerando 2 condutores por fase
FA= 0,80 (conduto fechado não embutido, categoria B2 – temperatura ambiente 30°)
FCA = 0,8 / FCT = 1
I= 709,5 = 887
0,80
IP/FASE= 887= 444A (cabo 300mm2 em EPR na cat B2 = 465A)
2
[2x (3#300mm²)] +T# 240mm² – cabo EPR
Exercícios propostos
1) Dado um motor com as seguintes características: P=15 cv / Vn = 380V / FP=0,88 /
rendimento= 0,93 / 1800 rpm / trifásico, corrigir o seu fator de potência para 0,95. Dimensionar
um capacitor para instalação junto ao motor para atender este fator de potência de 0,95.
2) Um painel elétrico (380V) alimenta as seguintes cargas trifásicas:
- 01 banco de resistência de 15 kW
- 2 motores P=10 cv / Vn = 380V / FP=0,87 / rendimento= 0,91
- 10 kVA de iluminação com fator de potência 0,94
Calcule um banco de capacitores para corrigir o fator de potência no painel para unitário.
3) Uma determinada empresa possui tarifa convencial ( grupo A). A fatura do último mês indica
um consumo de 3770 kWh e 1850 kVAr. Calcule o fator de potência da empresa neste mês.
4) Uma instalação é alimentada por um transformador de 500kVA – 13.800/380-220V. A tabela
abaixo mostra um recorte das medições horárias de demanda (ativa e reativa) desta instalação
durante 24h. Tomando como referência estas medições calcule um banco automático de
correção de fator de potência com 8 estágios. Considere a possibilidade de utilização de
módulos trifásicos de capacitores de 5, 10 e 15 kVAr. Ajustar para um FP= 0,96 indutivo.
O banco automático será instalado junto ao QDG da instalação.
DIMENSIONAR CABOS DE FORÇA E COMPONENTES DE COMANDO E PROTEÇÃO. OS
CABOS ENTRE O QDG E O BANCO DE CAPACITORES SERÃO INSTALADOS EM
ELETROCALHA EXCLUSIVA PARA ESTA FINALIDADE.
QBC (FP=0,96)
FP
(kW)
5,51
5,51
5,08
5,62
6,26
8,10
6,48
7,67
11,77
14,90
18,25
6,37
21,28
38,66
34,67
38,02
60,59
245,38
288,04
313,09
243,00
36,50
12,42
9,83
(kVAr)
14,36
12,85
12,31
12,64
12,42
12,20
12,20
11,66
13,50
13,50
13,28
14,15
13,72
15,66
15,23
14,58
34,13
154,22
162,54
167,51
123,12
12,96
14,26
13,61
Horário
01:00:00
02:00:00
03:00:00
04:00:00
05:00:00
06:00:00
07:00:00
08:00:00
09:00:00
10:00:00
11:00:00
12:00:00
13:00:00
14:00:00
15:00:00
16:00:00
17:00:00
18:00:00
19:00:00
20:00:00
21:00:00
22:00:00
23:00:00
00:00:00
QBC = potência do banco de capacitores para correção do fator de potência
5) Para a instalação do exercício anterior, resolver o caso para correção do fator de potência
igual a 1.
QBC (FP=1)
FP
(kW)
5,51
5,51
5,08
5,62
6,26
8,10
6,48
7,67
11,77
14,90
18,25
6,37
21,28
38,66
34,67
38,02
60,59
245,38
288,04
313,09
243,00
36,50
12,42
9,83
(kVAr)
14,36
12,85
12,31
12,64
12,42
12,20
12,20
11,66
13,50
13,50
13,28
14,15
13,72
15,66
15,23
14,58
34,13
154,22
162,54
167,51
123,12
12,96
14,26
13,61
Horário
01:00:00
02:00:00
03:00:00
04:00:00
05:00:00
06:00:00
07:00:00
08:00:00
09:00:00
10:00:00
11:00:00
12:00:00
13:00:00
14:00:00
15:00:00
16:00:00
17:00:00
18:00:00
19:00:00
20:00:00
21:00:00
22:00:00
23:00:00
00:00:00
QBC = potência do banco de capacitores para correção do fator de potência