Calculadora de correção do fator de potência
com verificação de ressonância harmônica.

Como a calculadora dimensiona o banco de capacitores

O fator de potência é a razão entre a potência ativa (kW, a potência que realiza trabalho) e a potência aparente (kVA, o que cabos e transformador precisam conduzir). Um fator de potência baixo significa que a potência reativa (kVAr) circula de um lado para o outro, carregando a rede sem realizar trabalho. Os capacitores fornecem essa potência reativa localmente, de modo que ela não precisa mais vir pela rede.

A potência reativa que o banco precisa fornecer é:

Q_C = P × (tan φ₁ − tan φ₂)

onde P é a potência ativa em kW, φ₁ = arccos(fator de potência atual) e φ₂ = arccos(fator de potência desejado). Por exemplo, 500 kW com 0,78 corrigidos para 0,95 precisam de cerca de 237 kVAr.

A calculadora também mostra a potência aparente e a corrente de linha antes e depois da correção (I = S ÷ (√3 × V) no trifásico) e a capacitância por fase. Num banco trifásico, cada fase fornece um terço de Q_C; um capacitor ligado em triângulo vê a tensão de linha, um ligado em estrela vê a tensão de fase, então a estrela precisa de três vezes a capacitância para os mesmos kVAr.

Por que a meta costuma ser 0,95, e não 1,0

• As tarifas das concessionárias costumam penalizar fator de potência abaixo de um limite como 0,9 ou 0,95 (no Brasil, a referência é 0,92). Confira a sua tarifa: a meta que se paga é a que a conta recompensa.
• A carga muda ao longo do dia. Um banco fixo dimensionado para plena carga pode levar a instalação a um fator de potência capacitivo à noite, o que eleva a tensão. Bancos automáticos ligam e desligam estágios para acompanhar a carga.
• Retornos decrescentes. Ir de 0,95 para 1,0 exige muitos kVAr extras para uma pequena redução de corrente.

A verificação de ressonância: por que capacitores e harmônicos não combinam

Um banco de capacitores e o transformador de alimentação formam um circuito ressonante paralelo. Seu harmônico de ressonância aproximado é:

h_r ≈ √( kVA_{transformador} ÷ ( Z_pu × kVAr_banco ) )

Se h_r cair perto do 5º, 7º, 11º ou 13º harmônico, que inversores de frequência e retificadores produzem em quantidade, o banco pode amplificar esses harmônicos em vez de absorvê-los. Os sintomas são fusíveis de capacitor queimados, capacitores superaquecidos e distorção de tensão maior depois que o banco é instalado. A resposta usual é um banco dessintonizado: capacitores com reatores em série que deslocam a ressonância para abaixo do 5º harmônico (uma escolha comum é um reator de 7 %, que sintoniza o banco em cerca de 189 Hz num sistema de 50 Hz, o harmônico 3,8).

Antes de instalar, meça o espectro harmônico no barramento. Nossa calculadora de THD e o guia de harmônicos e fator de potência explicam o que procurar.

Fator de potência de deslocamento vs real

A calculadora trabalha com o fator de potência de deslocamento, a parte causada pela defasagem entre tensão e corrente, que os capacitores corrigem. Em instalações com muitos inversores e retificadores, o fator de potência real é menor, porque a corrente harmônica acrescenta potência aparente sem nenhuma defasagem. Capacitores não corrigem essa parte; filtros de harmônicos sim. Um medidor que mostra um único valor de fator de potência pode estar mostrando qualquer um dos dois, então confira qual antes de dimensionar um banco.

Perguntas frequentes

Quantos kVAr preciso por 100 kW?
Depende de onde você parte. De 0,70 para 0,95 são cerca de 69 kVAr por 100 kW; de 0,80 para 0,95, cerca de 42; de 0,90 para 0,95, cerca de 16.

A correção do fator de potência reduz a minha conta de energia?
Reduz as cobranças de energia reativa e de demanda onde a tarifa as tem, e diminui a corrente e as perdas em cabos e transformadores. Não reduz os kWh que as suas máquinas consomem.

Banco fixo ou automático?
Um banco fixo serve para um único motor grande operando com carga constante. Uma instalação cuja carga muda ao longo do dia precisa de um banco automático com vários estágios.

Quer o banco dimensionado com uma semana de dados reais em vez de um único ponto de operação? Fale com um engenheiro do Inspector.