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Analise de Circuitos em Corrente Alternada
Aula 13: Correção do Fator de Potência
Bibliografia
Analise de Circuitos em Corrente Alternada - Saraiva/Erica
1 Correção do Fator de Potência
Em uma instalação elétrica a adição de cargas indutiva diminui o fator de potência (cosseno fi) o que implica na diminuição da potência real aumentando a potência aparente ou, se a potência real (Watts) se mantiver no mesmo valor a potencia aparente aumenta o que implica em um aumento na corrente da linha sem um aumento de potência real. Para compensar (aumentar o FP) devem ser adicionados capacitores em paralelo com a carga indutiva. A norma atual diz que o fator de potencia deve ser maior ou igual a 0,92.
Seja uma carga Z, indutiva, com fator de potencia cosf1<0,92, Figura 1, para a qual deseja-se aumentar o FP para cosf2=0,92, Figura 2.
( a ) ( b )
Figura 1 - ( a ) Circuito; e ( b) diagrama fasorial indutivo antes da correção e com angulo de defasagem f1
POR QUE CORRIGIR?
- DIMINUIÇÃO DA CORRENTE NA LINHA DE ALIMENTAÇÃO;
- EVITAR A MULTA DA CONCESSIONARIA.
O circuito da Figura 1 está operando de forma irregular, para regularizar, o novo FP deve ser igual a 0,92,Figura 2.
( a ) ( b )
Figura 2 - ( a ) Circuito - ( b ) Diagrama fasorial após correção com FP f2
Observe que adicionando C, a soma da corrente IC com a corrente I1 resulta I2 que é o novo valor da corrente na linha sendo I2<I1.
O valor do capacitor que aumenta o cos f é calculado por:
Onde:
f1 é ângulo de defasagem atual e Ф2 o novo ângulo após a correção;
P é a potencia ativa (Watts) do circuito;
ω é a freqüência angular (rd/s);
V é o valor eficaz da tensão (V).
A dedução dessa expressão se encontra no livro Analise de Circuitos em Corrente Alternada
Exercicio resolvido
Calcular C para que o FP do circuito aumente para 0,92
Figura 3 - Circuito para exercicio resolvido ( a ) sem correção ( b ) com correção do FP
Solução:
Inicialmente é calculado o FP atual. A impedancia complexa atual vale: Z1=10 + jXL A reatância indutiva vale XL=377x0,03=11,3 Ohms, tgf1=11,3/10 =1,13 e logo f1=48º e cos f1 =0,662 = FP atual portanto Z1=10 + j11,3 (Ohms) e na forma polar | |
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Como o novo FP é 0,92 , o novo angulo f2 será: f2=arccoso,92 = 23º tg23º =0,424 A corrente consumida pelo circuito antes da correção é: I1=220 V/15,1 W = 14,56 A A potencia ativa (W) vale: P=V.I.cosf =220V.14,56A.0,662 = 2120 W, A potencia ativa NÃO MUDA!!!!! O valor de C para fazer a correção valerá: | |
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Observar que, a corrente em L e R continua com o mesmo valor, isto é, 14,56 A. pense em L e R como sendo um motor. O regime de funcionamento é o mesmo? Então a corrente é a mesma. A nova corrente de linha muda. Como a potencia ativa (W) não muda, então: P=2120W=220V.I2.0,92 dai que I2=10,47 A, portanto menor que a corrente de linha antes da correção. O valor da corrente no capacitor Ic=220V/Xc Xc=1/377.82mF=32,34 W Ic=220V/32,34W = 6,8 A | |
O circuito corrigido é mostrado na Figura 4. | Arquivo Falstad |
Calculador de Impedancias: https://www.walter-fendt.de.
Figura 4 - Circuito apos correção
Calculador de https://www.walter-fendt.de. Se usar esse calculador, começe mudando a tensão (default 12V), para 220V e frequencia (default 50Hz) para 60Hz., clique em Replace. Depois mude o valor da resistencia (padrão 1000)., para 10 Ohms, clique em Replace. Selecione Add(inserie) ). Selecione o Componente que deseja ligar em serie, Indutor... Clique Replace. Mude o valor para 0.03H. Clique em Add(In parallel). Selecione em Component, capacitor no valor coloque 75uF. Clique Replace. Os resultados aparecem na tabela abaixo e esquerda.
Usando IA para resolver
Copie e cole o texto a seguir na IA do Google ou outra
Um gerador de 220V/60Hz é aplicada a uma resistencia de 10 Ohms em serie com uma indutancia de 30mH. Calcular o fator de potencia do circuito e corrente do gerador. Calcule qual o valor do capacitor que deve ser ligado
a essa immpedancia para que o Fator de potencia resultante seja 0,92. Calcule a a nova corrente do gerador.
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2. Experiência: Correção do Fator de POtencia
2.1. Abra o arquivo ExpCA23 Correção do FP e identifique os circuito da Figura 5. Inicie a simulação com a chave na posição A (circuito sem correção e meça a corrente fornecida pelo gerador, a potência ativa (Wattímetro disponível somente no MultiSIm) e a consumida pela carga (Indutor + Resistor) e anote tambem o FP.
IVgr=_______________ IL=____________ Potencia ativa=___________ FP=___________
Arquivo do Multisim Live
Arquivo Falstad
Figura 5 - Correção do FP
2.2. Repita o item anterior com a chave em B.
IVg=_______________ IL=____________ Potencia ativa=___________ FP=___________
Obs:Experimente outros valores de R e L ,faça a simulação mas não salve com o mesmo nome. Use Salvar Como (Save As) do menu Arquivo (File ).
2..3. Escreva as suas conclusões.
3 Exercicios Propostos
3.1 Para circuito determinar:
a) Impedancia nas formas polar e cartesiana
b) F.P
c) Valores das correntes I1, I2 e I3.
b) F.P
c) Valores das correntes I1, I2 e I3.
Arquivo Falstad
3.2
Para maiores esclarecimentos consultar o Livro Analise de Circuitos em Corrente Alternada Capitulo 7.3