Baixe banco de capacitores e outras Notas de estudo em PDF para Engenharia Elétrica, somente na Docsity! BOLETIM TÉCNICO 19/07 Rua Princesa Isabel, 129 - 89160-000 Rio do Sul SC Fone/fax: (47) 3521 2986 - Email/MSN: cca@cca.ind.br Skype: cca_materiais_eletricos Site: www.cca.ind.br 1 1. POR QUE CORRIGIR O FATOR DE POTÊNCIA? A correção de fator de potência é importante, em primeiro lugar, porque melhora o sistema elétri- co como um todo. O excesso de reativo na rede produz perdas desnecessárias e aumenta o cus- to do próprio sistema, pois é necessária a instalação de condutores com bitola maior e, em con- seqüência, a estrutura física também deve ser reforçada. Em segundo lugar há o fato de que a legislação permite às concessionárias a cobrarem do consumidor pesadas multas devidas ao rea- tivo excessivo. 2. O QUE É O FATOR DE POTÊNCIA? O fator de potência é um fenômeno produzido pelas cargas que possuem indutâncias (todas a- quelas que possuem enrolamentos, tais como, transformadores, motores, lâmpadas fluorescen- tes, etc.). Fisicamente trata-se de um problema de defasagem entre a tensão e a corrente que produz picos negativos de potência. Essa potência negativa é gerada pelas cargas do consumi- dor e enviada à rede da concessionária. O problema é que essa potência é prejudicial ao siste- ma, motivo pelo qual é necessário fazer uma “filtragem”. Essa “filtragem” é feita com o uso de capacitores. Para visualizar o problema, imagine a água limpa que sai de um cano e é utilizada para lavar roupas. Imagine que essa água, depois de usada volta para a rede de água limpa. Se isso acontecesse à água da rede sujaria e haveria um prejuízo coletivo. É mais ou menos isso que acontece quando a potência produzida pelas cargas indutivas, denominada de potência rea- tiva, é devolvida à rede elétrica. 3. ESCOLHA DO MODO DE CORREÇÃO A correção de fator de potência pode ser feita, no mínimo, de duas maneiras: correção manual nas cargas ou em banco automático. A correção manual só é viável em pequenas instalações ou onde as cargas são muito concentra- das, tipo uma instalação com apenas alguns motores elétricos. O ideal é a utilização de bancos automáticos, até porque as medições de fator de potência da concessionária são rigorosas e o não cumprimento dos parâmetros mínimos gera pesadas multas. Neste trabalho abordaremos apenas a correção com banco automático. Sempre que se fala no controlador automático de fator de potência, toma-se como base o CFP12 da CCA Materiais Elétricos. TÉCNICAS DE PROJETO DE BANCOS AUTOMÁTICOS PARA CORREÇÃO DE FATOR DE POTÊNCIA BOLETIM TÉCNICO 19/07 Rua Princesa Isabel, 129 - 89160-000 Rio do Sul SC Fone/fax: (47) 3521 2986 - Email/MSN: cca@cca.ind.br Skype: cca_materiais_eletricos Site: www.cca.ind.br 2 4. DETERMINAÇÃO DA QUANTIDADE DE KVAR NECESSÁRIOS: Para determinar a quantidade de KVAR necessários no banco é necessário levar em conta as médias da demanda e do fator de potência atuais. Esses dados, geralmente, são conseguidos nas faturas de energia elétrica. Para determinar as médias pode-se, por exemplo, tomar as 3 úl- timas faturas e fazer a determinação das médias aritméticas de cada um dos dois itens envolvi- dos. Muito cuidado na determinação dessas médias com relação a questões do tipo sazonalida- de ou com projetos de expansão já definidos e que possam produzir aumento do consumo de energia elétrica. Há instalações onde durante certos meses do ano o consumo é bem maior, o que pode conduzir a cálculos errôneos das médias. Outro detalhe que deve ser considerado é a presença de grandes motores na instalação. Nesse caso é interessante, porém, não obrigatório, corrigir esses motores fora do banco, ou seja, colo- car capacitores que ligam e desligam sempre junto com o motor. Esse procedimento evita um aumento no tamanho do banco e também grandes variações na demanda. Exemplo: suponhamos que as três ultimas faturas de uma certa empresa apresentaram os se- guintes números referentes à demanda e ao fator de potência: Para a situação acima as médias aritméticas são: - Fator de potência: 75,3% = 0,753 - Demanda: 115 KVA O fator de potência mínimo a ser atingido é 92% (0,92). Para calcular a quantidade de KVAR ne- cessários pode-se utilizar tabelas, que é bem mais simples, ou uma calculadora científica. Veja em seguida como utilizar uma tabela padrão (veja a nossa tabela abaixo) e uma calculadora científica: Na tabela, trace uma linha horizontal partindo do fator de potência atual: 0,75 Trace uma outra linha vertical partindo do fator de potência de desejado: 0,92 Anote o número onde as duas linhas se encontram: 0,456. Utilizando-se uma calculadora científica poderíamos chegar ao mesmo valor da seguinte manei- ra: 0,46 dor Multiplica X2-X1 dor Multiplica 0,42X2 0,88 X1 Cos(0,92)) tg(Arc X2 Cos(0,75)) tg(Arc X1 = = = = = = De posse deste multiplicador a seqüência do trabalho é igual em qualquer uma das duas situa- ções. Multiplique a demanda atual pelo número encontrado no cruzamento das duas linhas traçadas sobre a tabela: 115 x 0,456 = 52,44 KVAR. Esse é o valor mínimo teórico que o banco precisaria para manter o fator de potência em 0,92 (92%). Último mês Penúltimo mês Antepenúltimo mês Fator de potência (%) 75% 79% 72% Demanda (KVA) 120 115 110 Arc Cos = função arco cosseno da calculadora; tg = função tangente da cal- culadora. Note que o multiplicador aqui calculado é 0,46 enquanto que o valor encon- trado na tabela é 0,456. A diferença são simplesmente arredondamentos. BOLETIM TÉCNICO 19/07 Rua Princesa Isabel, 129 - 89160-000 Rio do Sul SC Fone/fax: (47) 3521 2986 - Email/MSN: cca@cca.ind.br Skype: cca_materiais_eletricos Site: www.cca.ind.br 5 Ficamos com 8 estágios e um total de 67,5 KVAR. O segundo projeto se mostra mais adequado porque proporciona um número maior de combina- ções de capacitores e o banco máximo é de 10 KVAR, o que torna o seu chaveamento mais ba- rato, porém precisa de um controlador de12 estágios. Bancos com controlador automático de apenas 6 estágios são altamente problemáticos em insta- lações horo-sazonais, porque não permitem muitas combinações e nem permitem muitas altera- ções. O ideal é pensar sempre em um controlador com 12 estágios e deixar alguns de reserva para futuras expansões. Determinação da relação do TC: Escolher corretamente a relação do TC é de suma importância para o correto funcionamento do banco automático. A escolha de um TC cuja relação esteja abaixo da corrente máxima da insta- lação pode produzir leituras erradas nos momentos de pico de demanda. Por outro lado, a esco- lha de um TC com relação muito acima da corrente máxima da instalação faz com que o contro- lador não tenha sensibilidade suficiente para sentir pequenas mudanças na corrente elétrica. O modo mais correto para determinar a relação do TC é determinar a corrente máxima da insta- lação, utilizando-se para isso a demanda máxima medida em um período de tempo usando as seguintes fórmulas: Caso 1: para redes 220VCA entre fases I = Demanda/380 Caso 2: para redes 380VCA entre fases I = Demanda/660 Para ambas as situações, escolher um TC, no mínimo 25% acima do valor da corrente calculada pelas fórmulas. Exemplo: Determinar a relação do TC para uma instalação em 220V entre fases com demanda de 115kW. I = 115.000/380 = 302A Escolher o TC 400/5A. Exemplo: Determinar a relação do TC para uma instalação em 380V entre fases com demanda de 115kW. I = 115.000/660 = 174A Escolher o TC 200/5A ou 300/5A. Suponhamos que no primeiro caso tivéssemos escolhido um TC com relação 1000/5A. Isso iria trazer uma grande problema quando a instalação estivesse com uma demanda baixa, pois o con- trolador não iria receber corrente suficiente para ativar os bancos. Se ao invés tivéssemos esco- lhido 300A, haveria saturação do núcleo do TC quando a demanda estivesse passando por um máximo. 6. DICAS DE INSTALAÇÃO DO CONTROLADOR AUTOMÁTICO DE FATOR DE POTÊNCIA CFP12 DA CCA. O controlador de fator de potência CCA, modelo CFP12, foi projetado para ser o mais eficiente controlador do mercado. O primeiro fator que foi levado em conta durante o pro- jeto foi a modernidade do circuito eletrônico. Este circuito é totalmente gerenciado por um micro- BOLETIM TÉCNICO 19/07 Rua Princesa Isabel, 129 - 89160-000 Rio do Sul SC Fone/fax: (47) 3521 2986 - Email/MSN: cca@cca.ind.br Skype: cca_materiais_eletricos Site: www.cca.ind.br 6 processador de última geração, o que possibilita grande flexibilidade no controle de fator de po- tência. O segundo importante item foi a facilidade de programação. Desde o início do projeto a idéia foi levar ao cliente um controlador com programação extremamente fácil, o que foi ampla- mente conseguido. Existem dois modelos diferentes de controlador: - Alimentação fase-neutro 220V - Alimentação fase-fase 220V (para instalações que não possuem o neutro). Para a instalação do modelo fase-neutro é importante notar que a fase utilizada para a alimenta- ção deve ser a mesma da utilizada para o TC. No caso do modelo fase-fase, a fase do TC deve ser diferente das duas fases da alimentação, ou seja, serão necessárias as três fases. Depois de feita a instalação, se o controlador estiver indicando valores negativos é porque o TC está invertido. Neste caso troque de posição os dois condutores que vem do TC. Outra situação que pode ocorrer: se na medida em que os bancos forem ligados, o fator de po- tência diminuir, ao invés de aumentar, como seria o lógico, então a fase de alimentação e do TC não estão corretas ou o modelo fase-fase está sendo utilizado em uma rede fase-neutro. Se, após a instalação o controlador se recusa a ligar os capacitores, verifique se um dos dois leds localizados a direita com o nome de “Over Voltage, Under voltage, Over Vthd” e “Over or under compensation” estão acesos. Se algum desses Leds estiver aceso o controlador não opera por- que nessas condições pode haver queima de capacitores. O primeiro led está indicando que a tensão está acima ou abaixo da permitida ou que a distorção da tensão está acima da parametri- zada, o segundo indica que o controlador não está conseguindo chegar ao valor parametrizado de fator de potência. Esta condição pode ocorrer se o primeiro capacitor possui um valor de KVAR muito elevado, que, se ligado torna a instalação capacitiva ou que todos os capacitores do banco estão ligados e mesmo assim não foi atingido o fator de potência parametrizado. O controlador de fator de potência CFP12 possui uma saída de alarme. O alarme dispara sempre que ocorrer uma condição em que o controlador não consegue atingir o fator de potência mínimo para evitar multas, por isso é muito importante que seja instalado um buzzer ou uma corneta para poder ouvir quando ocorre uma anormalidade deste tipo. BOLETIM TÉCNICO 19/07 Rua Princesa Isabel, 129 - 89160-000 Rio do Sul SC Fone/fax: (47) 3521 2986 - Email/MSN: cca@cca.ind.br Skype: cca_materiais_eletricos Site: www.cca.ind.br 7 .