factor potencia, Notas de estudo de Engenharia Civil

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 Em corrente alternada devemos considerar

três potências distintas: a potência activa P, a

potência reactiva Q, e a potência aparente S.

 Potência activa (P), no sistema monofásico

◦ P = U x I x cosϕ U(V) ; I(A); P(W)

◦ Mede-se utilizando o wattímetro.

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 Potência reactiva (Q), no sistema

monofásico

◦ Q = U x I x senϕ U(V) ; I(A); Q(VAr)

◦ Mede-se utilizando o varímetro.

◦ A unidade é o Volt – Ampére reactivo (VAr).

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 Desfasamento num:

◦ Circuito resistivo puro:

◦ Circuito indutivo puro:

◦ Circuito capacitivo puro:

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 O que é factor de potência (cosϕ)?

 O factor de potência (cosϕ) é a relação entre

potência activa (P) e potência aparente (S).

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 O factor de potência indica a eficiência com que a energia

está a ser usada. Um alto factor de potência indica uma

eficiência alta e um baixo factor de potência indica uma

eficiência baixa.

 A maioria das cargas dos sistemas de distribuição de energia

é indutiva. Como motores, transformadores, balastros de

iluminação entre vários outros.

 A principal característica das cargas indutivas é que elas

necessitam de um campo electromagnético para trabalharem.

Por este motivo, elas consomem dois tipos de potência

eléctrica:

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 Potência reactiva (Q) para manter o campo electromagnético.

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 A potência activa é medida em Watt (W) ou kilowatt

(kW). A potência reactiva não produz trabalho útil,

mas circula entre o gerador e a carga, exigindo do

gerador e do sistema de distribuição uma corrente

adicional. A potência reactiva é medida em

kiloVolt-Ampere reativo (kVAr).

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 Principais causas de um baixo factor de potência numa instalação industrial:

 Nível de tensão da instalação acima da nominal.

 Motores a trabalhar em vazio durante grande parte do tempo.

 Motores superdimensionados para as respectivas cargas.

 Grandes transformadores a alimentar pequenas cargas, por muito tempo.

 Transformadores ligados em vazio (sem carga) por muito tempo.

 Lâmpadas de descarga (vapor de mercúrio, fluorescente, etc. ) sem correcção

 Grande quantidade de motores de pequena potência.

 Número elevado de aparelhos de ar condicionado.

 Aumento das Perdas na Rede

As perdas na rede são proporcionais ao

quadrado da corrente total (I) e não apenas à

componente activa da corrente (Ia).

 Redução da vida útil dos equipamentos

A ocorrência de sobrecargas frequentes

provoca aquecimento excessivo nos

dispositivos de comando e protecção das redes

eléctricas, encurtando a sua duração e

comprometendo a segurança das instalações.

 Subutilização da capacidade instalada

A energia reactiva, ao sobrecarregar uma instalação eléctrica de baixo factor de potência inviabiliza a sua plena utilização, condicionando futuras ampliações. A entrada em funcionamento de novos equipamentos pode implicar investimentos vultuosos, que seriam certamente evitáveis se o factor de potência apresentasse valores suficientemente altos para reduzir significativamente o pedido de energia reactiva à rede. Os investimentos referidos reportam-se normalmente à utilização de transformadores de maior potência que o necessário (veja-se o exemplo da tabela abaixo), ou a aparelhagem sobredimensionada.

 Exemplo:

◦ Uma Instalação onde o consumo é de 950kW

(potência activa) e o valor da potência fornecida

pelo distribuidor é de 1000kVA (potência

aparente), teremos um factor de potência igual a

cos 95 %

cos 0 , 95

cos

cos

S

P

 Porque nos devemos preocupar com o factor de

potência?

 Principalmente para reduzir o valor das contas de

energia eléctrica. A distribuidora de energia eléctrica fornece a potência activa (kW) e a potência reactiva (kVAr) para a instalação na forma de potência aparente (kVA). Daí a necessidade da instalação de dois contadores de energia eléctrica, um para potência activa e outro para a reactiva. O sistema de transporte e distribuição da concessionária precisa de ser capaz de disponibilizar esta potência adicional. Obviamente as concessionárias reflectem aos consumidores o custo de instalação e manutenção de maiores geradores, transformadores, cabos, interruptores, etc.