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Entenda o fator de potência (ART726)

O controle do fator de potência é tema de grande importância para todos os profissionais da automação e controle. Além do melhor aproveitamento da energia, menor consumo, com o impacto que isso possa ter nas contas de energia, temos ainda a procupação atual com meio ambiente. O que é o fator de potência é o que analisaremos nesse artigo atualizado em 2012, numa versão definitiva com alguns acréscimos em  relação à anterior.

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.

 

Corrente e tensão em fase.
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.

 

Defasagem
Defasagem

 

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

 

Alteração de potência
Alteração de potência

 

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.

 

Variação com o ângulo f.
Variação com o ângulo f.

 

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 esses 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.

 

Banco de capacitores
Banco de capacitores

 

O uso desses capacitores é obrigatório por lei e, as empresas que tiverem altos consumos 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, cabo 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. No site, o leitor encontrará muiito mais sobre fator de potência, com circuitos de contole e aplicações importantes para este item.

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