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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:

 
Ф1 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
      
                                    ( a)                                                                                                   ( b )
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
    
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


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:


O circuito corrigido é mostrado na Figura 4.

Figura 4 - Circuito apos a correção
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
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.

Igerador=_______________     Icarga(R+L)=____________   Potencia ativa=___________    FP=___________


Figura 5 - Correção do FP

2.2. Repita o item anterior com a chave em B.

Igerador=_______________     Icarga(R+L)=____________   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.

Para  maiores esclarecimentos consultar o Livro  Analise de Circuitos em Corrente Alternada Capitulo 7.3
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