FATOR DE POTÊNCIA. Prof. Dr. José Angelo Cagnon Outubro

(1)

FATOR DE POTÊNCIA

Prof. Dr. Jos

Prof. Dr. Joséé Angelo CagnonAngelo Cagnon Outubro

Outubro -- 20072007 P

Q

(2)

DEFINI

DEFINIDEFINIÇÇÇÕESÕESÕES

Ä Ä

p

=

ui

u i p Ä Ä

dt

dw

p

=

(3)

DEFINI

Ä Ä

POTÊNCIA MONOF

POTÊNCIA MONOFÁÁSICASICA

ADMITINDO-SE QUE U e I SEJAM SENOIDAIS

u

= 2 sen( )

U

ω

t

Ä

(4)

DEFINI

Ä Ä

POTÊNCIA INSTANTÂNEA POTÊNCIA INSTANTÂNEA pp

ADMITINDO-SE QUE U e I SEJAM SENOIDAIS

Ä Ä

P

=

UI

cos

φ

Q

=

UI

sen

φ

Ä Ä

_p

₌

_P

₍

₁

₋

_cos

₂

_ω

_t

₎

₋

_Q

_sen

₂

_ω

_t

I II

(5)

DEFINI

(6)

CARGAS EL

(7)

POTENCIA REATIVA

DEFINI

UNIDADE =

Var

POTENCIA APARENTE

UNIDADE = UNIDADE =

VA

POTENCIA ATIVA

UNIDADE = UNIDADE =

W

(8)

DEFINI

POTENCIA TRIFÁSICA

Considerando

Considerando--se as tensões e correntes de fase :se as tensões e correntes de fase :

_u

_a

_{= 2 senω}

_U

_t

u_b = 2Usen(ωt − 120°) u_c = 2Usen(ωt − 240°)

i

_a

=

2 sen(

I

ω φ

t

−

)

i_b = 2Isen(ωt − 120°−φ) i_c = 2Isen(ωt − 240°−φ)

(9)

DEFINI

POTENCIA INSTANTÂNEA ptrif.

Considerando

Considerando--se as tensões e correntes de fase :se as tensões e correntes de fase :

ia ib ic ua ub uc

p

_trif

=

u i

_{a a}

+

u i

_{b b}

+

u i

_{c c}

P

_trif

=

3 P

=

3 UI

cos

φ

(10)

DEFINI

POTENCIA INSTANTÂNEA ptrif.

u_L _u F i_L i_F u_L _u F i_L i_F =

P_trif = 3U I_{f f} cosφ = 3U I_{L L} cosφ

(11)

ENERGIA REATIVA E O FATOR DE POTÊNCIA

ENERGIA REATIVA E O FATOR DE POTÊNCIAENERGIA REATIVA E O FATOR DE POTÊNCIA

9

FATOR DE POTÊNCIAFATOR DE POTÊNCIA

S

P

Q

Cosφ Cos

φ

= FP

9

POTÊNCIA REATIVA : POTÊNCIA REA VAR - KVAR

9

(12)

DEFINI

FATOR POTENCIA

UNIDADE =

sem

unidade

P

= cosφ

S

Q P S φ

Q

= senφ

S

S = P2 + Q2

Q

P

= 1φ

tg

FP

P

S

=

(13)

DEFINI

FATOR POTENCIA

FP

UI

=

cos

φ

=

cos

φ

PARA TENSÕES E CORRENTES SENOIDAIS

(14)

DEFINI

FATOR POTENCIA

PARA TENSÕES E CORRENTES NÃO SENOIDAIS

ângulo de deslocamento entre i₍₁₎ e u

P

=

UI

_{( )}₁

cos

φ

₁

φ

_{( )}₁ ϕ + = .Cos THD 1 1 FP 2

(15)

CORRE

CORRECORREÇÇÇÃO DO FATOR DE POTÊNCIAÃO DO FATOR DE POTÊNCIAÃO DO FATOR DE POTÊNCIA

PROBLEMAS DO BAIXO FATOR DE POTÊNCIA:

9

SOBRECARGA NO SISTEMASOBRECARGA NO SISTEMA

9

MENOR RENDIMENTO E DESGASTE DE MMENOR RENDIMENTO E DESGASTE DE MÁÁQUINASQUINAS

9

(16)

CORRE

(17)

CORRE

CAUSAS DO BAIXO FATOR DE POTÊNCIA:

9

Motores de induMotores de induçção operando a vazio ou ão operando a vazio ou sobrecarregados

sobrecarregados

9

Transformadores de induTransformadores de induçção operando a vazio ão operando a vazio ou com pequenas cargas

ou com pequenas cargas

9

(18)

CORRE

(19)

CORRE

(20)

CORRE

CAUSAS DO BAIXO FATOR DE POTÊNCIA:

9

Grande quantidade de motores de pequena Grande quantidade de motores de pequena potência

potência

9

Tensão acima da nominalTensão acima da nominal

9

Outros equipamentosOutros equipamentos-- fornos de arco em operação transformadores para solda, equipamentos eletrônicos, condicionadores de ar tipo janela._.

(21)

CORRE

PROBLEMAS DO BAIXO FATOR DE POTÊNCIA:

9

SOBRECARGA NO SISTEMASOBRECARGA NO SISTEMA

9

MENOR RENDIMENTO E DESGASTE DE MMENOR RENDIMENTO E DESGASTE DE MÁÁQUINASQUINAS

9

(22)

BENEFÍCIOS DA CORREÇÃO DO FATOR DE POTÊNCIA:

9

RRedueduççãoão das perdas de energia das perdas de energia

9

RRedueduççãoão dos custos de energia eldos custos de energia eléétrica trica

9

LLiberaiberaççãoão da capacidade do sistemada capacidade do sistema Quando o Fator de Potência

Quando o Fator de Potência éé corrigido e corrigido e elevado para

elevado para

0,92

ou maisou mais, a empresa passa a

utilizar energia da forma mais correta e econômica. Veja por quê::

CORRE

(23)

CORRE

SOBRECARGA DO SISTEMA:

¾A redução das perdas com correção do fator de potência;

¾Resulta da ordem de 15%.

CONDUTOR x FATOR DE POTÊNCIA

SEÇÃO RELATIVA FATOR DE POTÊNCIA

1,00 1,00 1,23 0,90 1,56 0,80 2,04 0,70 2,78 0,60 4,00 0,50 6,25 0,40 11,10 0,30

(24)

CORRE

SOBRECARGA DO SISTEMA:

¾As perdas de energia, perdas Joule (RI2t), variam de

2,5% a 7,5%, do consumo da instalação (kWh ∆_P% cos x cos = − ⎛ ⎝ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ 1 1 100 2 2 φ φ

(25)

A legislação brasileira permite às

concessionárias calcular as faturas

em função do:

Ä(a) consumo (kWh) ,

Ä(b) demanda (kW),

Ä(c) fator de potência e

Ä(d)diferentes tipos de tarifas.

REDU

(26)

ÄOs consumidores são classificados pelo nível de tensão:

Consumidores com tensão

<

de 2300V com nível de tensão (220/127):residências, lojas, agências bancárias, pequenas oficinas,

edifícios residências e boa parte dos edifícios comerciais.

GRUPO

B

REDU

(27)

ÄOs consumidores são classificados pelo nível de tensão:

Consumidores com tensão

>

de 2300V com nível de tensão (13,8 kV):indústrias, shopping centers e alguns edifícios comerciais

GRUPO

A

REDU

(28)

CONSUMO

Ä Refere-se ao registro do quanto de energia elétrica foi consumida durante determinado período.

Medido em

kWh

(quilo watts hora).

REDU

(29)

DEMANDA : É a potência instalado em um determinado instante. (medido em 15

minutos).

DEMANDA REGISTRADA: É a maior demanda registrada em inetrvalos de 15 minutos no período de medição.

DEMANDA CONTRATADA: É o valor limite de demanda a ser adotada pela instalação

Medido em

kW

(quilo watts).

REDU

(30)

REDU

REDUREDUÇÇÇÃO DOS CUSTOS DE ENERGIA ELÃO DOS CUSTOS DE ENERGIA ELÃO DOS CUSTOS DE ENERGIA ELÉÉÉTRICATRICATRICA

∆ t t (h) P(kW) P(t) geralmente 1/4 hora ε (kWh) = D. ∆ _t D 0 DEMANDA DEMANDA

(31)

REDU

REDUREDUÇÇÇÃO DOS CUSTOS DE ENERGIA ELÃO DOS CUSTOS DE ENERGIA ELÃO DOS CUSTOS DE ENERGIA ELÉÉÉTRICATRICATRICA CURVA DE CARGA CURVA DE CARGA T D 0 ∆ t DM D = D(t)

(32)

TARIFA MONÔMIA: É cobrado apenas pela

Energia que Consome (GRUPO B)

TARIFA BINÔMIA: É cobrado a Demanda +

Energia que Consome (GRUPO A)

Resolução 456 da Agência Nacional de Energia Elétrica . ANEEL, publicada no Diário Oficial em 29 de novembro de

2000.

TARIFAS DE ENERGIA

REDU

(33)

REDU

GRUPO A

Os consumidores são classificados de acordo com

o n

o níível de tensão em que são atendidos:vel de tensão em que são atendidos:

Consumidores atendidos em

tensão superior a 2300V ou,

inferior a 2300V a partir de

sistema subterrâneo de

distribui

distribuiççãoão

Exemplos: ind

Exemplos: indúústrias, shopping strias, shopping centerscenters, alguns , alguns

edif

(34)

REDU

Subgrupo A1

Ainda de acordo com o n

Ainda de acordo com o níível da tensão de fornecimento, o grupo A vel da tensão de fornecimento, o grupo A divide

divide--se em subgrupos:se em subgrupos:

Tensão igual ou superior a 230kV

Subgrupo A2

Subgrupo A2 _{Tensões entre 88kV e138kV}_{Tensões entre 88kV e138kV}

Subgrupo A3

Subgrupo A3 _{Tensão de 69kV}_{Tensão de 69kV}

Subgrupo A3a

Subgrupo A3a Tensões entre 30kV e 44kVTensões entre 30kV e 44kV

Subgrupo A4 Subgrupo A4 Subgrupo A4 Subgrupo AS Subgrupo AS Subgrupo AS Tensões entre 2,3kV e 25kV Tensões entre 2,3kV e 25kV

Tensão inferior a 2,3kV (subterrâneo)

(35)

REDU

GRUPO B

GRUPO B Consumidores atendidos

em baixa tensão.

(geralmente 127V ou 220V)

Exemplos: residências, lojas, agências

banc

bancáárias, pequenas oficinas, edifrias, pequenas oficinas, edifíícios cios

residenciais e boa parte dos edif

residenciais e boa parte dos edifíícios cios

comerciais.

(36)

REDU

GRUPO B

GRUPO B Consumidores atendidos

em baixa tensão.

(geralmente 127V ou 220V)

Exemplos: residências, lojas, agências

banc

bancáárias, pequenas oficinas, edifrias, pequenas oficinas, edifíícios cios

residenciais e boa parte dos edif

residenciais e boa parte dos edifíícios cios

comerciais.

(37)

REDU

Subgrupo B1

Subgrupo B1 residencial

residencial de baixa renda

Subgrupo B2

Subgrupo B2 rural_{cooperativa de eletrificação rural}

serviço público de irrigação

Subgrupo B3

Subgrupo B3 _{demais classes}

Subgrupo B4

(38)

REDU

(39)

HORÁRIO DE PONTA E FOR A DE PONTA

9

9HorHoráário de Pontario de Ponta: : corresponde ao intervalo de tempo composto de 3 (três)horas consecutivas, definido pela Empresa, exceção feita aos

sábados, domingos, e feriados definidos por lei

federal.

9

9HorHoráário de Fora de Pontario de Fora de Ponta:: período composto pelo conjunto das horas complementares às 3 (três) horas consecutivas definidas no horário de ponta.

REDU

(40)

HORÁRIO DE PONTA E FORA DE PONTA

REDU

(41)

TARIFA CONVENCIONAL

9

DEMANDA CONTRATADA:DEMANDA CONTRATADA independentemente da hora

do dia (ponta ou fora de ponta) ou período do ano (seco ou úmido). _demanda_demanda _contratada_contratada _dever_dever_á_á _ser_ser

≤

_a_a_{300 kW}_{300 kW}

Desde que não tenham ocorrido, nos 11 meses

anteriores, 3 (três) registros consecutivos ou 6 (seis) registros alternados de demanda superior a 300 kW.

REDU

(42)

TARIFA CONVENCIONAL

9

9ULTRAPASSAGEMULTRAPASSAGEM é cobrada apenas quando a demanda

medida ultrapassa em mais de 10% a Demanda Contratada.

REDU

(43)

REDU

TARIFAÇÃO CONVENCIONAL

¾ Nesta modalidade tarifária, a conta de energia

elétrica é composta pela soma das parcelas

referentes ao consumo, demanda e

ultrapassagem : F_T = Faturamento Total (R$) C = Energia Consumida (kWh) T_C = Tarifa de Consumo (R$/kWh) U U M D C T

C

T

D

T

D

T

F

=

x

+

x

+

(

-

)

x

(44)

REDU

TARIFAÇÃO CONVENCIONAL

¾ Nesta modalidade tarifária, a conta de energia

elétrica é composta pela soma das parcelas

referentes ao consumo, demanda e

ultrapassagem : U C M D C T

C

T

D

T

(

D

)

T

F

=

x

+

x

+

-

x

D = Demanda Contratada (kW)

(ou Demanda Registrada, caso esta não ultrapasse 10% da Demanda Contratada)

T_D = Tarifa de

(45)

REDU

TARIFAÇÃO CONVENCIONAL

¾

¾ Nesta modalidade tarifNesta modalidade tarifáária, a conta de energia ria, a conta de energia

el

eléétrica trica éé composta pela soma das parcelas composta pela soma das parcelas

referentes ao consumo,

referentes ao consumo, demandademanda e e

ultrapassagem ultrapassagem :: U C M D C T

C

T

D

T

D

T

F

=

x

+

x

+

(

-

)

x

D

D_C_C = Demanda Contratada = Demanda Contratada

(kW)

T

T_U_U = Tarifa de Ultrapassagem = Tarifa de Ultrapassagem

(R$/kW)

D

D_M_M = Demanda Medida = Demanda Medida

(kW)

(46)

TARIFA VERDE

9

DEMANDA CONTRATADA:DEMANDA CONTRATADA independentemente da hora

do dia (ponta ou fora de ponta) com diferenciação para período do ano (seco ou úmido).

9

CONSUMO:CONSUMO diferenciação para os horários de ponta (p) p

e fora de ponta (fp) e períodos do ano (seco ou úmido).fp

REDU

(47)

TARIFA VERDE

9

9ULTRAPASSAGEMULTRAPASSAGEM é cobrada apenas quando a demanda

medida ultrapassa em mais de 10% a Demanda Contratada.

REDU

(48)

TARIFA VERDE

¾

¾ Nesta modalidade tarifNesta modalidade tarifáária, a conta ria, a conta éé composta composta pela soma das parcelas referentes ao consumo,

pela soma das parcelas referentes ao consumo,

demanda e ultrapassagem : demanda e ultrapassagem : CFP FP CP P D T

D

T

C

T

C

T

F

=

x

+

x

+

x

F

F_T_T = Faturamento Total (R$)= Faturamento Total (R$) T

T_D_D = Tarifa de Demanda (R$/kW)= Tarifa de Demanda (R$/kW) D = Demanda Contratada (kW)

D = Demanda Contratada (kW)

(ou Demanda Registrada, caso esta não

ultrapasse 10% da Demanda Contratada)

(49)

TARIFA VERDE

¾

D

T

C

T

C

T

F

=

x

+

x

+

x

T

T_CP_CP = Tarifa de Consumo no = Tarifa de Consumo no Hor

Horáário de Ponta (R$/kWh)rio de Ponta (R$/kWh) C

C_P_P = Consumo mensal medido no = Consumo mensal medido no Hor

(50)

TARIFA VERDE

¾

D

T

C

T

C

T

F

=

x

+

x

+

x

T

T_CFP_CFP = Tarifa de Consumo no = Tarifa de Consumo no Hor

Horáário Fora de Ponta (R$/kWh)rio Fora de Ponta (R$/kWh) C

C_FP_FP = Consumo mensal = Consumo mensal medido no Hor

(51)

TARIFA VERDE

¾

¾ A Ultrapassagem A Ultrapassagem éé cobrada quando a Demanda cobrada quando a Demanda Registrada supera em mais de 10% a Demanda

Registrada supera em mais de 10% a Demanda

Contratada: Contratada: U C M U

D

T

F

=

(

-

)

x

F

F_U_U = Faturamento de Ultrapassagem (R$)= Faturamento de Ultrapassagem (R$) D

D_C_C = Demanda Contratada (kW)= Demanda Contratada (kW) D

D_M_M = Demanda Medida (kW)= Demanda Medida (kW) T

(52)

TARIFA AZUL

REDU

9

CONSUMO:CONSUMO diferenciação para os horários de ponta (p) p

(53)

REDU

9

DEMANDA CONTRATADA:DEMANDA CONTRATADA contrato específico no

qual se pactua tanto o valor da demanda pretendida pelo consumidor no horário de ponta (Demanda

Contratada na Ponta - p) quanto o valor pretendido nas horas fora de ponta (Demanda Contratada fora de Ponta - fp). Valores diferentes para o período seco e para o período úmido.

(54)

TARIFA AZUL

¾

demanda e ultrapassagem : demanda e ultrapassagem : U C D T

P

F

=

+

F

F_T_T = Faturamento Total (R$)= Faturamento Total (R$) P

P_C_C = Parcela do Consumo (R$)= Parcela do Consumo (R$) P

P_D_D = Parcela da Demanda (R$)= Parcela da Demanda (R$) P

(55)

TARIFA AZUL

¾

¾ A parcela referente A parcela referente àà Demanda Demanda éé assim composta:assim composta:

FP DFP P DP D

T

D

T

D

P

=

x

+

x

Tarifa de Demanda na Ponta (R$/kW)

Tarifa de Demanda

Fora de Ponta (R$/kW)

Demanda Contratada na Ponta (kW)

Demanda Contratada

Fora de Ponta (kW)

(56)

TARIFA AZUL

¾

¾ A parcela referente ao Consumo A parcela referente ao Consumo éé assim composta:assim composta:

FP CFP P CP C

T

C

T

C

P

=

x

+

x

Tarifa de Consumo na Ponta (R$/kWh)

Tarifa de Consumo

Fora de Ponta (R$/kWh)

Consumo Mensal medido na Ponta (kWh)

Consumo Mensal medido

Fora de Ponta (kWh)

(57)

TARIFA AZUL

A Ultrapassagem

A Ultrapassagem éé cobrada quando a Demanda Registrada supera cobrada quando a Demanda Registrada supera em mais de 5% a Demanda Contratada para os consumidores dos

em mais de 5% a Demanda Contratada para os consumidores dos

subgrupos A1, A2 e A3, e quando supera em mais de 10% nos

demais grupos: demais grupos: UFP CFP MFP UP CP MP U D D T D D T F = ( - ) x + ( - ) x F

F_U_U = Faturamento de Ultrapassagem (R$)= Faturamento de Ultrapassagem (R$) D

D_CP_CP = Demanda Contratada na Ponta (kW)= Demanda Contratada na Ponta (kW) D

D_MP_MP = Demanda Medida na Ponta (kW)= Demanda Medida na Ponta (kW) T

T_UP_UP= Tarifa de Ultrapassagem = Tarifa de Ultrapassagem na Ponta (R$/kW)

(58)

TARIFA AZUL

A Ultrapassagem

A Ultrapassagem éé cobrada quando a Demanda Registrada supera cobrada quando a Demanda Registrada supera em mais de 5% a Demanda Contratada para os consumidores dos

em mais de 5% a Demanda Contratada para os consumidores dos

subgrupos A1, A2 e A3, e quando supera em mais de 10% nos

demais grupos: demais grupos: UFP CFP MFP UP CP MP U D D T D D T F = ( - ) x + ( - ) x D

D_CP_CP = Demanda Contratada Fora de Ponta (kW)= Demanda Contratada Fora de Ponta (kW) D

D_MP_MP = Demanda Medida Fora de Ponta = Demanda Medida Fora de Ponta (kW)

(kW)

T

(59)

(60)

Aplicativo para Análise da Melhor

Opção Tarifária

Aplicativo para Análise da Melhor

Opção Tarifária

(61)

Energia Reativa e Fator de Potência

9

FATOR DE POTÊNCIAFATOR DE POTÊNCIA

S

P

Q

Cosφ Cos

φ

= FP

9

POTÊNCIA REATIVA : POTÊNCIA REA VAR - KVAR

9

(62)

Energia Reativa e Fator de Potência

• Os consumidores do Grupo A, tarifa Convencional, pagam tanto o consumo de Energia Reativa (FER) :

UFER

Consumo

de

Tarifa

FER

=

x

quanto a Demanda de Potência Reativa (FDR):

UFDR

Demanda

de

Tarifa

(63)

Energia Reativa e Fator de Potência

9

TARIFATARIFAÇÇÃO DE ENRGIA REATIVA:ÃO DE ENRGIA REATIVA:

Não é cobrado para o Grupo B

É cobrado para o Grupo A , quando o fator de potência for

< 0,92

(reativo ou indutivo)

TARIFA CONVENCIONAL

(64)

Energia Reativa e Fator de Potência

TARIFA VERDE TARIFA VERDE

(65)

Energia Reativa e Fator de Potência

TARIFA AZUL

(66)

Energia Reativa e Fator de Potência

CALCULO DO FER

(67)

Planilha

Planilha dada CPFLCPFL

DIA HORÁRIO PERÍODO kW kVAr FP/15MIN. FP/HORA DMCR 01/05/97 00:00 F 937 296 95 95 0 01/05/97 00:15 F 931 294 95 01/05/97 00:30 F 933 294 95 01/05/97 00:45 F 931 294 95 01/05/97 01:00 F 931 296 95 100 0 01/05/97 01:15 F 933 294 95 01/05/97 01:30 F 975 311 95 01/05/97 01:45 F 977 309 95 01/05/97 02:00 F 977 309 95 100 0 01/05/97 02:15 F 975 307 95 01/05/97 02:30 F 977 309 95 01/05/97 02:45 F 975 307 95 01/05/97 03:00 F 933 298 95 100 0 01/05/97 03:15 F 933 300 95 01/05/97 03:30 F 933 298 95 01/05/97 03:45 F 933 300 95 01/05/97 04:00 F 941 300 95 100 0 01/05/97 04:15 F 943 301 95 01/05/97 04:30 F 933 294 95 01/05/97 04:45 F 931 294 95 01/05/97 05:00 F 931 294 95 100 0 01/05/97 05:15 F 933 294 95 01/05/97 05:30 F 814 246 95 01/05/97 05:45 F 515 113 97 01/05/97 06:00 F 515 113 97 100 0 REDU

(68)

FATOR DE POTÊNCIA

UNIDADE =

sem

unidade

Q P S φ S = P2 + Q2

Q

P

= 1φ

tg

FP

P

S

=

REDU

(69)

Calculo

Calculo do do fatorfator de de PotênciaPotência -- CPFLCPFL

FP

kW h

kVAh

=

k V a r h = 2 k Q h − k W h 3 REDU

(70)

FDR = FATURAMENTO DE DEMANDA REATIVA EXCEDENTE

DMCR

FP

x kW media

=

0 92

,

(

)

FATURADA . DEM DMCR FDR = − REDU

(71)

FER= UNIDADE DE FATURAMENTO DE ENERGIA REATIVA EXCEDENTE

) media ( kWh . FP ) 1 92 , 0 ( FER = −

ATENÇÃO: todas unidades são faturadas na ponta e fora de ponta

REDU

(72)

Calculo

kWh kQh/Kvarh 5567 5086 5446 4844 5581 5098 5337 4787 Total 21.931 19.815 Média 5.482,75 4.953,75 REDU

(73)

Calculo

63 , 2554 3 75 , 5482 ) 75 , 4953 x 2 ( kVarh = − = F P = + = 5 4 8 2 7 5 5 4 8 2 7 5 2 5 5 4 6 2 0 9 0 6 4 2 2 , , , , REDU

(74)

Calculo

D M C R = 0 9 2 x = 0 9 0 6 4 5 4 8 2 7 5 5 5 6 4 7 9 , , , , FATURADA . DEM DMCR FDR = − NEGATIVO 6000 79 , 5564 DER = − = REDU

(75)

Calculo

04 , 82 75 , 5482 x 9064 , 0 ) 1 92 , 0 ( FER = − = REDU

(76)

(77)

(78)

(79)

PREÇOS DA ENERGIA ELÉTRICA – CPFL vigência: 08/04/2004

(80)

(81)

(82)

(83)

CAPACIDADE DE POTÊNCIA LIBERADA, DE UM

TRANSFORMADOR EM FUN

TRANSFORMADOR EM FUNÇÇÃO DA CORREÃO DA CORREÇÇÃO DO ÃO DO FATOR DE POTÊNCIA.

FATOR DE POTÊNCIA.

CAPACIDADE DE POTÊNCIA LIBERADA

CAPACIDADE DE POTÊNCIA LIBERADACAPACIDADE DE POTÊNCIA LIBERADA

9

Aumento do fator de potência de cosAumento do fator de potência de cos₁₁ parapara cos

cos₂₂;;

9

Cargas adicionais podem ter fatores diversosCargas adicionais podem ter fatores diversos e diferentes do valor de potência da carga

e diferentes do valor de potência da carga

original;

9

CCáálculo com aproximalculo com aproximaçção bastante razoão bastante razoáável,vel,

consideremos o fator de potência da carga a ser

adicionada igual ao fator de potência da carga

original

(84)

ϕ 1 ϕ ϕ ₃ 2 ϕ₁ O A Qc P B' E S B SL C D O,A,B,B',C,D,E BC=OF=Qc F

COSϕ1 _{= FATOR DE POTÊNCIA ORIGINAL}

COSϕ2 _{= FATOR DE POTÊNCIA DA CARGA ORIGINAL, CORRIGIDO} COSϕ3 = FATOR DE POTÊNCIA FINAL DAS CARGAS COMBINADAS

(85)

POTÊNCIA LIBERADA EM (kVA)

(

)

S

Q

S

Q

S

L C C

=

⎡

− +

−

⎛

_⎝⎜

⎞

_⎠⎟

⎣

⎢

⎤

⎦

⎥

. sen

cos

.

φ

1 1 2 2

1

(86)

FATOR DE POTÊNCIA FINAL

1 L

P

COS

P

=

9

9POTÊNCIA ATIVA LIBERADA COM FATOR POTÊNCIA INICIALPOTÊNCIA ATIVA LIBERADA COM FATOR POTÊNCIA INICIAL

9

9FATOR DE POTÊNCIA FINALFATOR DE POTÊNCIA FINAL

L L 3

S

P

COS

=

+

(87)

CORRE

CORRECORREÇÇÇÃO DO O FATOR DE POTÊNCIAÃO DO O FATOR DE POTÊNCIAÃO DO O FATOR DE POTÊNCIA

MÉTODOS DE CORREÇÃO DO POTÊNCIA:

9

AATRAVTRAVÉÉS DO AUMENTO DO CONSUMO DE S DO AUMENTO DO CONSUMO DE ENERGIA ATIVA

ENERGIA ATIVA

9

UUTILIZANDO MTILIZANDO MÁÁQUINAS SQUINAS SÍÍNCRONASNCRONAS

9

(88)

CORRE

A

ATRAVTRAVÉÉS DO AUMENTO DO CONSUMO DE S DO AUMENTO DO CONSUMO DE ENERGIA ATIVA

(89)

CORRE

U

UTILIZANDO MTILIZANDO MÁÁQUINAS SQUINAS SÍÍNCRONASNCRONAS

As máquinas síncronas constituem uma das famílias mais importantes de máquinas elétricas.

Os geradores síncronos produzem a maior parte da energia elétrica consumida no mundo.

Os motores síncronos, por sua vez, são muito utilizados, tanto pela característica de possuírem uma velocidade

garantida em função da freqüência, como seu fator de potência ser regulável.

“ Uma máquina síncrona é uma máquina de corrente alterna na qual a freqüência da tensão induzida e a

(90)

CORRE

PARTES CONTRUTIVAS M

PARTES CONTRUTIVAS MÁÁQUINAS QUINAS S

(91)

CORRE

U

(92)

CORRE

Particularidades Construtivas

O induzido da máquina síncrona, normalmente no estator, é idêntico ao da máquina assíncrona, e portanto constituído por um

enrolamento distribuído, normalmente trifásico e com um ou mais pares de pólos.

(93)

CORRE

9O indutor, normalmente no rotor, é constituído por um

enrolamento alimentado por corrente contínua, também

designado enrolamento de campo ou de excitação. Imãs permanentes são utilizados, em substituição desse

enrolamento, nas unidades de menor potência.

9Apresentam-se sob duas formas:

9 Máquinas de rotor cilíndrico, ditas turbo-alternadores

ou turbo-motores. Neste caso o enrolamento rotórico é distribuído.

9 Máquinas de pólos salientes, em que o enrolamento é

constituído por bobinas concentradas em torno de sapatas polares.

(94)

CORRE

Máquinas de rotor cilíndrico:

9Rodam a velocidades elevadas (neste tipo de enrolamento os 2 ou 4 pólos);

9São compostas de peças com grande resistência mecânica, normalmente rotores maciços em aço.

9As restrições mecânicas impõem o limite de 1250 mm para o diâmetro a 3000 rpm, o que provoca a forma alongada para este tipo de máquinas.

9As unidades de potência superior a 125 MVA rodam em hidrogênio para reduzir perdas por ventilação e aumentar a potência específica.

9As potências máximas ultrapassam os 1200 MVA a 3000 rpm e os 1650 MVA a 1500 rpm (valores de 1982).

(95)

CORRE

(96)

CORRE

Máquinas de pólos salientes:

9Este tipo de construção é possível para todas as velocidades de rotação síncrona e toda a gama de potências.

9O nr. mínimo de pólos mínimo é fixado em 4.

9Este tipo de máquina é usado por exemplo em centrais hidro-elétricas, acoplado a turbinas Francis ou Kaplan, devido à

velocidade ser reduzida, segundo a natureza da queda. Por esse motivo, são máquinas com muitos pólos o que as leva a serem maiores em diâmetro do que em profundidade.

(97)

CORRE

(98)

CORRE

(99)

CORRE

(100)

CORRE

Tensão por fase do Motor Síncrono:

Nas máquinas síncronas a armadura possui uma

impedância dada por uma parcela resistiva (resistência elétrica dos enrolamentos) e uma reativa (reatância

indutiva dos enrolamentos), sendo sua equação por fase dada por:

(101)

CORRE

Excitação do Motor Síncrono:

9A f.c.e.m de um motor depende de sua velocidade e da corrente de excitação do campo;

9Nas máquinas síncronas a velocidade é sempre constante;

9Mantendo a excitação constante,

conseqüentemente o valor de sua f.c.e.m. (E’) não mudará dentro da região de operação da máquina.

(102)

CORRE

Mudando o valor da corrente de excitação de campo, a máquina síncrona funcionando com características:

Î

Indutivas (a)

Î

Resistivas (b)

(103)

CORRE

(104)

CORRE

(105)

CORRE

(106)

CORRE

9

9 Equipamento bastante caro;Equipamento bastante caro;

9

9 Consumo de energia;Consumo de energia;

9

9 Competitivo em potência superiores a 200 Cv,Competitivo em potência superiores a 200 Cv,

9

9 Funcionando pôr grandes perFuncionando pôr grandes perííodos (superiores odos (superiores a 8/h pôr dia).

(107)

CORRE

U

UTILIZANDO CAPACITORESTILIZANDO CAPACITORES

9Muito utilizado nas instalações industriais e comerciais;

9Em geral o mais econômico e o que permite maior flexibilidade de aplicação;

9Os capacitores usados (capacitores de potência), são caracterizados pela sua potência nominal;

(108)

CORRE

U

9Unidades monofásicas e trifásicas, para alta e baixa tensão, com valores padronizados de tensão e frequência;

9Ligados internamente em delta e com potências até 50 kVAr.

(109)

CORRE

(110)

CORRE

CALCULO DOS CAPACITORES

Q

_c

=

P tg

(

ϕ

₁

−

tg

ϕ

₂

)

kVA

(

Q

_c Onde:

)

kW

(

P

(111)

(112)

CORRE

U

Temperatura mínima ambiente,

Dados construtivos de caixa de proteção,

Tolerância da capacitância,

Perdas,

Dispositivos de descarga

Testes elétricos de acordo com a norma IEC 831-1.

9Para a escolha dos capacitores é necessário inicialmente verificar as suas características técnicas:

(113)

CORRE

U

(114)

CORRE

U

(115)

CORRE

(116)

CORRE

(117)

CORRE

(118)

CORRE

(119)

CORRE

(120)

CORRE

LOCALIZAÇÃO DOS CAPACITORES

reduzir custos;

evitar problemas técnicos;

atender a legislação.

(121)

CORRE

LOCALIZAÇÃO DOS CAPACITORES

Os circuitos da instalação;

Os comprimento dos circuitos;

A variação de carga;

Fator de potência

Tipos de motores;

Carregamento dos circuitos.

9Com relação aos problemas técnicos que

certamente influenciam na localização dos capacitores podemos citar :

(122)

CORRE

CORRE

CORREÇÇÃO INDIVIDUALÃO INDIVIDUAL

Reduz as perdas energéticas em toda a instalação;

Diminui a carga nos circuitos de alimentação dos equipamentos

Pode-se utilizar um sistema único de acionamento para a carga e o capacitor, economizando um

equipamento de manobra;

Gera potência reativa somente onde é necessário.

9Os capacitores são instalados junto ao equipamento

(123)

CORRE

CORRE

CORREÇÇÃO INDIVIDUALÃO INDIVIDUAL

M 1

CCM Qc

Individual

(124)

Tabela

de

Corre

Correçção ão de de Motores Motores Linha Linha Standart Standart

(125)

Tabela

de

Corre

Correçção ão de de Motores Motores Linha Linha PLUS PLUS

(126)

CORRE

CORRE

CORREÇÇÃO GRUPO DE CARGASÃO GRUPO DE CARGAS

Colocado junto ao quadro de distribuição que alimenta esses equipamentos;

A potência reativa necessária será a menor que no caso da correção individual, o que torna a instalação mais econômica;

Tem como desvantagem não diminuir a corrente nos alimentadores da cada equipamento corrigido.

9Os capacitores são instalados em um setor ou junto

(127)

CORRE

QDF1 Qc

Grupo

(128)

CORRE

Valores de capacitores em fun

Valores de capacitores em funçção da potência do ão da potência do transformador

(129)

CORRE

CORRE

CORREÇÇÃO GRUPO GERALÃO GRUPO GERAL

Colocado junto ao quadro de distribuição que alimenta esses equipamentos;

A potência reativa necessária será a menor que no caso da correção individual, o que torna a instalação mais econômica;

Tem como desvantagem não diminuir a corrente nos alimentadores da cada equipamento corrigido.

9Os capacitores são instalados em um setor ou junto

(130)

CORRE

CORRE

CORREÇÇÃO GRUPO GERALÃO GRUPO GERAL

Qc Grupo MT Medição CPFL CPFL Y TRAFO T 2(Kva) 380/ 220 V

AL1 AL2 AL3

(131)

CORRE

CORRE

CORREÇÇÃO AUTOMÃO AUTOMÁÁTICATICA

Nas formas de correção geral e por grupos de cargas, é usual utilizar capacitores

agrupados em estágios controláveis individualmente;

Um relé varimétrico, sensível às variações de energia reativa, comanda automaticamente a operação dos capacitores necessários à

(132)

CORRE

CONTROLADOR AUTOM

CONTROLADOR AUTOMÁÁTICO DE REATIVOSTICO DE REATIVOS

P1 F2 _F3 K1-K6 C1-C6 F3 K1-K6 C1-C6 CARGAS F1

(133)

CORRE

O capacitor, é inserido no sistema, através de um

contator;

A atuação do controlador depende também da quantidade de VArs que devem ser injetadas no sistema;

A quantidade de estágios bem como a potência de

cada estágio, é de grande importância levar em conta a curva de carga e tipo das cargas de cada indústria.

(134)

CORRE

Î

O chaveamento de capacitores, é sempre acompanhado

de fenômenos transitórios, resultantes do ato de carga e descarga das unidades de capacitor

0 i _v t t v t (a) (b) (c)

(135)

CORRE

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 4000 4500 5000 5500 6000 6500 7000 7500 CAPACITORES FIXOS CAP'S - BANCOS AUTOMÁTICOS

∆ ∆ ∆ ∆ _∆ ∆ ∆ ∆∆ kVAr HORÁRIO

(136)

CORRE

Para o perfeito funcionamento do contolador, os TCs

deverão ser instalados de forma adequada ;

TR1 TC cargas CORRETO TR1 TC cargas ERRADO TR1 TC cargas ERRADO

(137)

CORRE

CARACTER

CARACTERÍÍSTICAS TSTICAS TÉÉCNICAS PARA ESPECIFICACNICAS PARA ESPECIFICAÇÇÃO ÃO DO REGULADOR

DO REGULADOR

ÄMonofásicos ou trifásicos

ÄCorrente de trabalho do circuito principal

Ä Número de estágios

Ä Tipo de acionamento (frontal ou traseiro)

Ä Saída para alarme

Ä Indicação em display dos parâmetros elétricos

Ä Alarme e/ou desligamento em caso de harmônicos

Ä Tempo de segurança no religamento

(138)

CORRE

CORRECORREÇÇÇÃO DO O FATOR DE POTÊNCIAÃO DO O FATOR DE POTÊNCIAÃO DO O FATOR DE POTÊNCIA ALGUNS AJUSTES E CUIDADOS COM O

REGULADOR:

ÄEspecificação do TC: a corrente de •

ÄO número de estágios ativos deverá ser programado

Ä Alguns reguladores admitem duas programações para os valores dos capacitores dos estágios:

Todos os estágios com capacitores de mesmo valor

(139)

CORRE

CORRECORREÇÇÇÃO DO O FATOR DE POTÊNCIAÃO DO O FATOR DE POTÊNCIAÃO DO O FATOR DE POTÊNCIA FATOR DE SENSIBILIDADE

C/K

:

C = corrente do capacitor do primeiro estágio K = relação do TC

Exemplo:

Capacitor de 10 kVAr, 220 V, no primeiro estágio.C=26,3 A

TC de relação 400/5 A, temos . K = 80 logo:

(140)

CORRE

CORRE

CORREÇÇÃO MISTAÃO MISTA

A correção mista consiste em utilizar a

correção geral e por grupos de carga. Esta

correção é vantajosa quando existem cargas de grande porte e conseqüentemente as perdas no sistemas são reduzidas significativamente.

(141)

ENERGIA REATIVA E O FATOR DE POTÊNCIA

ENERGIA REATIVA E O FATOR DE POTÊNCIAENERGIA REATIVA E O FATOR DE POTÊNCIA

CORREÇÃO DO FATOR DE POTÊNCIA:

H REATIVOS kVAr 7 12 17 3 1 2

REATIVOS CARGAS FIXAS C/ PERÍODO FUNCIONAMENTO 7-17 h REATIVOS CARGAS FIXOS INITERRUPTA

(142)

CORRE

TRAFO

CONTROL.

CORREÇÃO INDIVIDUAL GRUPO DE CARGAS

CAP.

AUTOMATICO CORREÇÃO GERAL

M 3 M 3 M 3 ₃M M 3 M 3 M 3

(143)

CORRE

METODOLOGIA PARA A CORRE

METODOLOGIA PARA A CORREÇÇÃO DO ÃO DO FATOR DE POTÊNCIA

FATOR DE POTÊNCIA

Para a execução de estudos de melhoria do fator de potência de uma instalação elétrica, deve ser seguido um roteiro básico, para o levantamento detalhado de informações, conforme segue abaixo:

(144)

CORRE

LEVANTAMENTO DE DADOS

Ä

Diagrama unifilar das instalações elétricas da MT e BT (as biult)

Ä

Medições em pontos estratégicos, devem

ser realizadas criteriosamente para se verificar a real situação e comportamento das instalações. Estas medições são basicamente:

(145)

CORRE

LEVANTAMENTO DE DADOS LEVANTAMENTO DE DADOS Tensão Corrente Potência Ativa Potência Reativa Potência Aparente Fator de Potência Conteúdo de Harmônico

(146)

CORRE

LEVANTAMENTO DE DADOS

(147)

CORRE

LEVANTAMENTO DE

LEVANTAMENTO DE DADOSDADOS--setorsetor 11

ANÁLISE DE POTÊNCIA ATIVA

3,60 3,70 3,80 3,90 4,00 4,10 4,20 4,30 4,40 4,50 4,60 4,70 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 SEGUNDOS kW P (kW)