O que é Fator de Potência: Correção, Fórmula e Definição
Em geral, poder é a capacidade de realizar trabalho. No domínio elétrico, a energia elétrica é a quantidade de energia elétrica que pode ser transferida para alguma outra forma (calor, luz, etc.) por unidade de tempo. Matematicamente é o produto da queda de tensão no elemento e da corrente que passa por ele. Considerando primeiramente os circuitos CC, tendo apenas fontes de tensão CC, os indutores e capacitores se comportam como curto-circuito e circuito aberto, respectivamente, em regime permanente.
Portanto, todo o circuito se comporta como um circuito resistivo e toda a energia elétrica é dissipada na forma de calor. Aqui a tensão e corrente estão em
Agora chegando ao circuito AC, aqui tanto o indutor quanto o capacitor oferecem uma certa quantidade de impedância dada por:
O indutor armazena energia elétrica na formade energia magnética e capacitor armazena energia elétrica na forma de energia eletrostática. Nenhum deles dissipa isso. Além disso, há uma mudança de fase entre tensão e corrente.
Portanto, quando consideramos todo o circuito consistindo de um resistor, indutor e capacitor, existe alguma diferença de fase entre a tensão e a corrente da fonte.
O cosseno desta diferença de fase é chamado fator de potência elétrica. Este fator (-1 <cosφ <1) representa ofração do poder total que é usado para fazer o trabalho útil. A outra fração da energia elétrica é armazenada na forma de energia magnética ou energia eletrostática no indutor e no capacitor, respectivamente.
O poder total neste caso é:
Isso é chamado de potência aparente e sua unidade é VA (Volt Amp) e denotada por "S". Uma fração dessa energia elétrica total que faz nosso trabalho útil é chamada de energia ativa. Nós denotamos isso como "P".
P = Potência ativa = Potência elétrica total.cosφ e sua unidade é watt.
A outra fração de energia é chamada de energia reativa. O poder reativo não faz nenhum trabalho útil, mas é necessário para que o trabalho ativo seja realizado. Nós denotamos com "Q" e matematicamente é dado por:
Q = Potência reativa = Potência elétrica total.sinφ e sua unidade é VAR (Volt Amp reativa). Esta potência reativa oscila entre a fonte e a carga. Para ajudar a entender isso melhor, todo esse poder é representado na forma de um
Matematicamente, S2 = P2 + Q2 e fator de potência elétrica é energia ativa / potência aparente.
Melhoria do fator de potência
O termo fator de potência entra em cena emApenas circuitos CA Matematicamente é o cosseno da diferença de fase entre a tensão e a corrente da fonte. Refere-se à fração de potência total (potência aparente) que é utilizada para fazer o trabalho útil chamado potência ativa.
Necessidade de Melhoria do Fator de Potência
- O poder real é dado por P = VIcosφ. A corrente elétrica é inversamente proporcional ao cosφ para transferir uma determinada quantidade de energia a uma determinada voltagem. Por isso, quanto maior o pf menor será a corrente fluindo. Um pequeno fluxo de corrente requer menos área de seção transversal dos condutores e, portanto, economiza condutores e dinheiro.
- Da relação acima, vemos ter fraco podero fator aumenta a corrente que flui em um condutor e, portanto, a perda de cobre aumenta. Uma grande queda de tensão ocorre no alternador, transformador elétrico e transmissão
e linhas de distribuição - o que dá regulação de tensão muito fraca. - A classificação KVA das máquinas também é reduzida por ter maior fator de potência, conforme a fórmula:
Assim, o tamanho e o custo da máquina
Isso é por que
Métodos de Melhoria do Fator de Potência
Existem três maneiras principais de melhorar o fator de potência:
- Bancos de Capacitores
- Condensadores Síncronos
- Avanços de Fase
Bancos de Capacitores
Melhorar o fator de potência significa reduzir a fasediferença entre tensão e corrente. Como a maioria das cargas é de natureza indutiva, elas requerem uma certa quantidade de energia reativa para funcionar.
Um capacitor ou banco de capacitores instalados paralelamente à carga fornece essa potência reativa. Eles atuam como uma fonte de energia reativa local e, assim, a energia menos reativa flui através da linha.
Os bancos de capacitores reduzem a diferença de fase entre a tensão e
Condensadores Síncronos
Condensadores síncronos são motores síncronos trifásicos sem carga no seu eixo.
O motor síncrono tem as características deoperando sob qualquer fator de potência, atraso ou unidade dependendo da excitação. Para cargas indutivas, um condensador síncrono é conectado ao lado da carga e é superexcitado.
Condensadores síncronos fazem com que ele se comporte como um capacitor. Ele extrai a corrente de atraso da fonte ou fornece a energia reativa.
Avanços de Fase
Este é um excitador AC usado principalmente para melhorar o PF de um motor de indução.
Eles são montados no eixo do motor eestão conectados ao circuito do rotor do motor. Ele melhora o fator de potência fornecendo as amperagens excitantes para produzir o fluxo necessário na freqüência de escorregamento fornecida.
Além disso, se as voltas-amperagem aumentarem, isso pode ser feito para operar no fator de potência principal.
Cálculo do fator de potência
Em cálculo do fator de potência, medimos a tensão da fonte e a corrente consumida usando um voltímetro e um amperímetro, respectivamente. Um wattímetro é usado para obter a energia ativa.
Agora, sabemos que P = VIcosφ watt
Assim, podemos obter o fator de energia elétrica.
Agora podemos calcular a potência reativa Q = VIsinφ VAR
Esta energia reativa pode agora ser fornecida a partir do capacitor instalado em paralelo com a carga no local. A potência reativa de um capacitor pode ser calculada usando a seguinte fórmula:
IMPORTANTE: Em melhoria do fator de potência, a exigência de potência reativa pela carga não muda. É apenas fornecido por outros dispositivos, reduzindo assim a carga na fonte para fornecer a energia reativa necessária.