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Entenda o fator de potência (EL052)

Uma preocupação atual para os projetistas de equipamentos elétricos e eletrônicos é a relacionada com o fator de potência. Melhor aproveitamento da energia, menor consumo é algo que preocupa não só em vista do impacto que isso possa ter nas contas de energia como até mesmo em relação ao meio ambiente e à possibilidade de um apagão se todos não observarem certas regras simples. O que é o fator de potência é o que analisaremos nesse artigo.

Obs: temos uma versão mais antiga deste mesmo artigo com o código ART726. O conteúdo é o mesmo, havendo apenas diferenças em relação Pas figuras.

Quando alimentamos uma carga ideal com uma corrente alternada, a corrente e a tensão variam da mesma forma, ou seja, estão em fase, conforme mostra a figura 1.

 

Figura 1- Corrente e tensão em fase
Figura 1- Corrente e tensão em fase

 

Quando num ciclo a tensão aumenta a corrente também aumenta na mesma proporção, e quando a tensão diminui, a corrente diminui na mesma proporção.

Quando isso ocorre temos a condição ideal de que toda a energia gerada é transferida para a carga que pode ou não aproveitá-la, dependendo apenas da maneira como ela foi projetada. Dizemos que nesse caso, a carga recebe a potência real.

No entanto, no mundo real, as cargas não se comportam dessa forma, pois não são resistivas puras. As cargas podem ter componentes capacitivos ou indutivos que afetam seu comportamento.

Uma carga que tenha uma componente denominada reativa (indutiva ou capacitiva) faz com que a corrente se defase em relação à tensão.

Conforme seu comportamento seja indutivo ou capacitivo, a corrente pode adiantar-se ou atrasar-se em relação à tensão, conforme mostra a figura 2.

 

Figura 2 - Defasagem entre corrente e tensão
Figura 2 - Defasagem entre corrente e tensão

 

O resultado disso, é que a potência nesse circuito se altera, pois apresenta uma componente reativa, conforme mostra a figura 3.

 

Figura 3 - A componente reativa e a potência aparente
Figura 3 - A componente reativa e a potência aparente

 

O circuito passa a consumir então uma potência aparente que é maior do que a potência real que ele usa. Tanto maior a componente reativa, maior será a potência aparente em relação à potência real.

Veja pela figura 3 que, colocando num gráfico a potência real e a potência aparente, obtém-se um ângulo, denominado f (fi). Se levarmos em conta o cosseno desse ângulo, conforme mostra a figura 4, tanto mais próxima da potência real será a potência reativa quanto maior for o cosseno do ângulo, pois tendendo a zero, seu cosseno tende a 1.

 

Figura 4 - Controlando a potência reativa
Figura 4 - Controlando a potência reativa

 

Assim, na condição ideal de melhor aproveitamento da energia, o cosseno de f deve estar o mais próximo de 1 quanto seja possível, ou seja, o fator de potência deve se aproximar de 1.

As empresas de energia elétrica exigem que os equipamentos sejam fabricados com um fator de potência elevado. A antiga legislação exigia um mínimo de 0,92 e agora esse fator deve passar para 0,98.

Com estes valores, a energia gerada e levada até o aparelho tem seu aproveitamento próximo do ideal e um mínimo de energia reativa é desperdiçada.

Veja que um fator de potência baixo significa que energia reativa está sendo gerada e não é aproveitada. Se somarmos toda a energia que desperdiçada dessa forma, por equipamentos que não tenham fatores de potência de acordo com o exigido, o valor obtido pode significar justamente uma possibilidade de apagão, pois estamos no limite.

Por esse motivo, preocupar-se com o fator de potência é algo importante quando se projetada qualquer equipamento.

Nas indústrias e em muitas instalações que podem usar equipamentos cujos fatores de potência tendam a ser inerentemente baixos, devido às suas características, como motores que são altamente indutivos, são usados bancos de capacitores para corrigir o fator de potência, conforme mostra a figura 5.

 

Figura 5 - Correção com um banco de capacitores
Figura 5 - Correção com um banco de capacitores

 

O uso desses capacitores é obrigatório por lei, e as empresas que tiverem alto consumo de energia reativa, as quais aparecem nas contas, são obrigadas a pagar valores elevados ou então investir na sua redução com procedimentos como o uso dos bancos de capacitores.

Para o usuário comum, cabe ao fabricante dos equipamentos elétricos e eletrônicos que usamos garantir que o fator de potência de seu produto esteja dentro das especificações exigidas por lei, para que eles não desperdicem energia que pode fazer tanta falta.

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