Correção do fator de potência de motores de indução

 Por que a correção do fator de potência?

Como grandes cargas indutivas sobrecarregam o sistema de alimentação, recomenda-se corrigir o fator de potência para grandes motores de indução. Portanto, os capacitores são conectados para melhorar o fator de potência (cos φ).

Como funciona a correção de fator de potência?

Correção do fator de potência de motores de indução

Nota:
potência ativa P em kW
potência aparente S em kVA
potência reativa Q em kvar

A potência reativa capacitiva é inversa à potência reativa indutiva do enrolamento do motor. A potência reativa resultante se reduz. A potência ativa permanece igual.
Q₁ = P_zu × tan φ₁ 
Q₂ = P_zu × tan φ₂ 

=> Q_{c total} = P_zu (tan φ₁  -  tan φ₂)   |  φ₁  sem correção do fator de potência;   φ₂  com correção do fator de potência

Ordem de trabalho

Calcule o consumo de energia reativa em operação nominal para o motor apresentado abaixo. Determine a potência reativa capacitiva necessária Q_c para obter o novo fator de potência ativa de 0,98.

Placa do motor Motor de Indução Trifásico

Na prática, você não compensará toda a potência reativa que ocorre na carga nominal. O motivo é: com carga baixa (caso extremo de operação sem carga), tem correntes reativas menores e, portanto, você teria sobrecompensado o motor, o que é indesejável.

Um fator de potência desejado é especificado ou a potência do capacitor pode ser obtida em uma tabela. Em nosso caso: De acordo com a especificação, o motor deve ser compensado para cos φ₂ = 0,98.

Determinar o capacitor para o correção do fator de potência

Determinar o capacitor para o correção do fator de potência

A potência reativa total do nosso motor é Qc_total = 5,889 kvar. Seja em estrela ou delta, 1/3 da potência reativa agora leva um único capacitor:
Q_capacitor = 1/3 Q_{c total} = 1/3 * 5.889 kvar = 1.963 kvar
Para mostrar como a resistência reativa capacitiva está relacionada à potência reativa, fazemos uma comparação com a resistência ôhmica:

P = U²                    comparado com      Q_C  =  U²                      … Eq. (1)
.      R                                                                 X_C

também  X_C  =  1 / 2π f C           … Eq. (2)

… Eq.(2) em …Eq.(1) resulta em:  Q_C =     U²         =   U² 2π f C
.                                                                1 / 2π f C

=>       C =     Q_C      =    Q_C                 …Eq.(3)      | ω = 2π f
                   U² 2π f       U² ω

Da equação ...(3) pode-se ver que para determinar o tamanho do capacitor é importante saber se eles estão conectados em estrela ou delta. Por que? Se os capacitores forem conectados em estrela, a tensão do capacitor (tensão de fase) é reduzida pelo fator √3 para 230 V (tensão de linha de 400 V), ou seja, a capacitância dos capacitores é aumentada três vezes. Verificamos esta afirmação:
Capacitores conectados em delta:

C =     Q_C      =     1963 var             = 3,905 * 10^-5 F  ≈  39 µF
.      U² 2π f      (400V)² 2π50s^-1

Capacitores conectados em estrela:

C =     Q_C       =     1963 var              = 1,181 * 10^-4 F  ≈  118 µF
.      U² 2π f        (230V)² 2π50s^-1