O Fator de Potência

...

Perdas na instalação

As perdas de energia elétrica são em forma de calor (Efeito Joule) e são proporcionais ao quadro da corrente total. Como essa corrente sobe proporcionalmente com o excesso de energia reativa, é estabelecida uma relação diretamente proporcional entre o incremento de perdas e baixo fator de potência, provocando o aumento do aquecimento dos condutores.

A queda de tensão num circuito elétrico também é diretamente proporcional a corrente elétrica consumida. O aumento da corrente, que é devido a o excesso de energia reativa pode levar a quedas de tensão geralmente acentuadas, que podem ocasionar uma instabilidade e até interrupção do fornecimento de energia elétrica e sobrecarga em certos equipamentos da rede. Esse risco é acentuado durante o período que a rede é fortemente solicitada. As quedas de tensão também podem provocar a diminuição da intensidade luminosa das lâmpadas e um aumento da corrente dos motores elétricos.

Subutilização do sistema instalado

A energia reativa, quando sobrecarrega uma instalação, inviabiliza sua plena utilização, acabando condicionando a instalação de novas cargas a investimentos que com certeza seriam evitados se o fator de potência apresentasse valores mais altos. O espaço a ser utilizado pela energia reativa pode ser utilizado para o atendimento de novas cargas, pois teríamos uma maior disponibilidade de energia ativa. A seguir são apresentados como consequências ocorridas subutilização da capacidade instalada em alguns equipamentos.

Reatores são instrumentos essenciais para que as lâmpadas de descargas, ou seja, lâmpadas fluorescentes, vapor de mercúrio, vapor de sódio entrem em operação. Os reatores possuem bobinas que consomem altas potencia do sistema elétrico. A grande quantidade de reatores destes tipos (baixo fator de potência cosφ 04-05) causa considerável queda no fator de potência degradando a qualidade da energia elétrica. Lâmpadas fluorescentes compactas são fabricadas com circuitos eletrônicos inseridos em seu próprio corpo. Nestes circuitos contem indutores para gerar alta tensão e os mesmos quando são polarizados com tensão alternada consomem alta energia reativa. Motores de indução operando em vazio durante um longo período de operação ou superdimensionados para maquinas a ele acopladas consomem a mesma energia reativa quer operando a vazio quer operando a plena carga. Na partida a rede de alimentação fornece uma corrente de valor elevado na ordem de seis a oito vezes a sua corrente nominal e como a instalação é projetada para transportar a potência requerida pelo motor neste período de tempo a instalação é submetida a corrente de acionamento. Em consequência há uma queda de tensão no sistema podendo provocar sérios distúrbios operacionais no sistema de comando, proteção e equipamentos sensíveis. Motores de indução quando polarizados com tensão acima de nominal consomem alta energia reativa, pois o consumo de potencia ativa depende da carga mecânica aplicada ao eixo do motor e a potencia reativa é proporcional ao quadrado da tensão aplicada resultando na queda do fator de potência.

Transformadores geralmente trabalham com seu núcleo próximo a saturação proporcionando de fuga na ordem 100mA nas suas proximidades.

A emissão de campo magnético é muito significativa em condutores de baixa tensão, pois normalmente conduzem altas correntes, que dispostos nas imediações de equipamentos eletrônicos sensíveis podem resultar num mau funcionamento. Em escritórios o campo eletromagnético podem até deslocar a imagem das estações de trabalho provocando uma perturbação para o usuário. O baixo fator não só aumenta a corrente de saturação como distorce a onda senoidal, que é normalmente associado com uma crescente quantidade de acionamento estáticos, fontes chaveadas e outros dispositivos eletrônicos. Fenômeno conhecido como distorção harmônica. Os transformadores superdimensionados e os que operam a vazio ou em carga leve geram um baixo fator de potência, pois a potência ativa consumida quando comparada com a potência é relativamente pequena. Fornos a arcos normalmente utilizados normalmente por siderúrgicas são fontes permanentes de distúrbios para o sistema elétrico. Estes distúrbios ocorridos na operação do forno pela variação da tensão eficaz da rede provocam a variação da luminosidade das lâmpadas principalmente quando as lâmpadas são incandescentes, irritando a visão do observador até podendo provocar lesões no olho humano. Fenômeno conhecido como flicker. O baixo fator de potência significa sobrecarga em todo sistema elétrico, desde a concessionária até a parte interna da instalação. Uma vez constatado fator de potência de valor inferior a um valor prefixado as concessionárias se veem na contingência de cobrar uma sobre taxa para quem não atingir este valor pré-fixado de acordo com a legislação em vigor. Representando para quem está com instalações inadequadas uma despesa extra, além de sobrecarga nos transformadores alimentadores e uma considerável queda no rendimento útil dos equipamentos elétricos.

De acordo com a equação da potência a corrente é diretamente proporcional à potência aparente consumida pela carga e o fator de potência é uma parcela da potencia aparente que é transformada em potência útil, quanto mais distante da unidade o fator de potência estiver mais corrente será consumida para executar o mesmo trabalho sobrecarregando os alimentadores.

No caso de ampliações no sistema elétrico na indústria existe forte relação entre os transformadores e os condutores. O transformador não deve atender somente a potência ativa da instalação como também a potência reativa, pois como mencionado anteriormente os equipamentos industriais consomem tanto energia ativa como energia reativa. A correção do fator de potência, se executada corretamente, por si só libera capacidade para a instalação de novos equipamentos sem a necessidade de investimento em transformadores ou substituição dos condutores para este fim.

Vantagens da correção do fator de potência

As vantagens da empresa: Liberação da capacidade do sistema permitindo a liberação de cargas adicionais; Redução significativa do custo de energia elétrica; Aumento da eficiência energética da empresa; Melhoria da tensão; Aumento da capacidade dos equipamentos de manobra; Redução das perdas por efeito (Joule); Redução da corrente reativa na rede elétrica.

As vantagens da concessionária: O bloco da potencia reativa deixa de circula no sistema de distribuição;