fbpx

Elétrica

Como corrigir fator de potência de um motor na prática

Mardey Costa
Escrito por Mardey Costa em 31/05/2022
Junte-se a mais de 20.000 pessoas

Cadastre seu email e receba conteúdos exclusivos e com prioridade

Você sabe como corrigir fator de potência de um motor elétrico na prática?

Neste artigo, vamos explicar como corrigir o fator de potência de 0,75 de motor elétrico para 0 fator de potência de 0,92.

E também vamos determinar a potência reativa e qual o tamanho ideal do capacitor para este motor.

Portanto, se você quer aprender mais sobre esse assunto, então continue lendo esse artigo.

Mas antes de ler este artigo completo, você precisa baixar agora o Novo Kit 9 eBooks para Eletricistas e Engenheiros, confira.

Clique no botão abaixo para conhecer todos os 9 eBooks e baixar agora.

Curso de Projeto Elétrico na Prática

Curso de projeto elétrico na prática com engenheiro eletricista Anderson Campos

Acesse o botão verde abaixo e descubra finalmente como elaborar projetos elétricos da teoria a prática.

Curso de Eletricista Instalador

Curso de eletricista instalador com Ricardo Serpa

Acesse o botão verde abaixo para descobrir como se tornar ser um eletricista instalador muito bem remunerado.

Escolha um dos cursos acima para saber mais e faça a sua inscrição hoje com até 50% desconto em 12x no cartão, PIX ou boleto a vista e ainda ganhe bônus exclusivos.

Como corrigir fator de potência de um motor

No artigo anterior nós já explicamos para que serve a correção do fator de potência.

E quais são os principais riscos principalmente para a indústria, caso ele não seja monitorado e corrigido corretamente.

Agora o nosso próximo passo é ensinar como calcular e corrigir o fator de potência.

Então se você tiver interesse então acesse o artigo acima para saber mais.

Por isso, vamos conferir o seguinte exemplo abaixo.

Como corrigir o fator de potência

Neste caso, vamos usar o exemplo abaixo onde temos um um motor elétrico de 10 CV de potência mecânica.

Sendo que este motor está com um fator de potência de 0,75.

E está apresentando um rendimento de 90% sendo alimentado com uma tensão elétrica a partir da rede de 220 Vef.

Mas qual seria o capacitor ideal que deve ser conectado em paralelo ao motor para corrigir o fator de potência para 0,92, segundo as normas brasileiras.

Como calcular e corrigir o fator de potência

Neste caso, vamos definir três objetivos principais para este artigo, que será:

  • Corrigir o fator de potência para 0,92.
  • Determinar a potência reativa.
  • Calcular o tamanho do capacitor.

Por isso, o nosso primeiro passo será começar a calcular a potência ativa, a potência reativa e aparente do motor, confira abaixo.

Como corrigir fator de potência de um motor elétrico

Por isso, o nosso primeiro passo será começar a calcular a potência ativa, a potência reativa e aparente do motor do motor antes da correção do fator de potência, confira abaixo.

Passo 1: Potência ativa do motor

Para calcular a potência ativa do motor é importante destacar que foi informado acima que o motor possui 10 CV de potência mecânica.

Neste caso, é importante destacar que 1 CV equivale a 736 W de potência, então confira os cálculos abaixo:

  • Pmec = 736 * 10
  • Pmec = 7360 W

No cálculo acima é possível verificar que 10 CV de potência mecânica será igual a 7360 W.

Mas conforme indicado acima, o nosso motor está operando com rendimento máximo de 90%.

Por isso, vamos calcular a potência elétrica com base nesse rendimento do motor, então confira o cálculo abaixo.

  • η(%) = (Pmec / Pelétrica) * 100
  • Pelétrica = (Pmec / η(%) * 100
  • Pelétrica = (7360 / 90) * 100
  • Pelétrica = 8177,8 W

No cálculo acima, é possível  destacar que o valor da potência ativa do motor será de 8177,8 W.

Mas agora o nosso próximo passo é encontrar o valor da potência aparente do motor, confira abaixo.

Passo 2: Potência aparente do motor

No passo anterior, nós encontramos o valor da potência ativa do motor.

E agora estamos em busca do valor da potência aparente e da potência reativa do motor.

Neste caso, como já sabemos o valor da potência ativa do motor é de 8177,8 W e o fator de potência atual é de 0,75.

Então basta usar a fórmula do fator de potência abaixo para encontrar a potência aparente, confira.

  • FP = P / S
  • S = 8177,8 / 0,75
  • S = 10903,7 VA

Depois de fazer o cálculo acima, é possível visualizar que a potência aparente do motor elétrico é de 10903,7 VA.

Agora nosso próximo passo é encontrar o valor da potência reativa nesse motor, confira.

Passo 3:  Potência reativa do motor

Nos passa a passo anterior, nós já encontramos o valor da potência ativa do motor que é de 8177, 8 W.

E também descobrimos que a potência aparente é de 10903,7 VA.

Então basta usar a fórmula do fator de potência abaixo para encontrar a potência reativa, confira.

  • Q = S * senφ

Mas antes de calcular a fórmula acima, é importante calcular o ângulo do fator de potência (0,75), que foi dado no enunciado da questão, confira abaixo.

  • φ =  cos-1(0,75)
  • φ = 41,41°

Para encontrar o ângulo acima do fator de potência, basta calcular o inverso do cosseno do fator de potência que é 0,75.

Então depois de encontrarmos o ângulo de 41,41°, vamos continuar o cálculo abaixo, confira.

  • Q = S * senφ
  • Q = 10903,7 * sen(41,41°)
  • Q = 10903,7 * 0,66144277433
  • Q = 7212,1 VAr

Depois de calcular o ângulo, basta inserir os valores na fórmula usada para calcular o fator de potência.

E fazendo a substituição dos valores na fórmula, encontramos o valor da potência reativa do motor no valor de 7212,1 VAr.

Confira abaixo como ficou o triângulo das potências do motor antes de corrigir o fator de potência.

Passo 4: Triângulo das potências antes de corrigir fator de potência

Na imagem abaixo é possível visualizar o triângulo das potências do motor antes de aplicar a correção do fator de potência, confira abaixo.

Triângulo das potências antes de corrigir fator de potência

Na imagem acima temos o triângulo de potências do motor com fator de potência de 0,75.

Agora o nosso próximo passo é corrigir o fator de potência de 0,75 para o fator de potência desejado que é 0,92, confira abaixo.

Como corrigir fator de potência para 0,92

Para corrigir o fator de potência atual de 0,75 para o fator desejado que é 0,92.

Nós também vamos calcular a potência ativa, a potência reativa e a potência aparente corrigida.

E nosso primeiro passo será calcular o valor da potência aparente, confira abaixo.

Passo 1: Potência aparente corrigida

No início desse artigo, nós calculamos que para alimentar uma carga de  8177,8 W com um fator de potência de 0,75 são necessários 10903,7 VA.

Neste caso, para a mesma carga de 8177,8 W, mas com fator de potência igual a 0,92, qual será o valor da potência aparente.

Então basta usar a fórmula do fator de potência abaixo para encontrar a potência aparente, confira.

  • FP = P / S
  • S = 8177,8 / 0,92
  • S = 8888,9 VA

Na fórmula acima, foi feita a substituição do valor da potência ativa de 8177,8 W, e do fator de potência desejado de 0,92.

Depois de fazer o cálculo acima, é possível visualizar que para alimentar uma carga de 8177,8 W com fator de potência a 0,92 são necessários 8888,9 VA.

Agora nosso próximo passo é encontrar o valor da potência reativa com base no novo fator de potência desejado.

Passo 2: Potência reativa corrigida

No passo a passo anterior é possível visualizar que para alimentar uma carga de 8177,8 W com fator de potência a 0,92 são necessários 8888,9 VA.

Agora que já temos o valor da potência aparente, nos resta agora calcular o valor da potência reativa.

Neste caso, basta usar a fórmula do fator de potência abaixo para encontrar a potência reativa que usamos anteriormente, confira.

  • Q = S * senφ

Mas antes de calcular a fórmula acima, é importante calcular o ângulo do fator de potência (0,92), que foi dado no enunciado da questão, confira abaixo.

  • φ =  cos-1(0,92)
  • φ = 23,07°

Para encontrar o ângulo acima do fator de potência, basta calcular o inverso do cosseno do fator de potência que é 0,92 como também já fizemos nos exemplos anteriores.

Então depois de encontrarmos o ângulo de 23,07°, vamos continuar o cálculo abaixo, confira.

  • Q = S * senφ
  • Q = 8888,9 * sen(23,07°)
  • Q = 8888,9 * 0,39185544543
  • Q = 3483,2 VAr

Observe que usando a fórmula da potência reativa, foi realizada a substituição dos valores da potência aparente e o seno do ângulo.

E neste caso, descobrimos que a potência reativa do motor corrigida para 0,92 será de  valor de 3483,2 VAr.

Para facilitar o entendimento, confira a comparação entre o triângulo de potências antes e depois de corrigir o fator de potência.

Passo 3: Triângulo de potências antes e depois de corrigir fator de potência

Confira abaixo como ficou o triângulo das potências antes e depois da correção do fator de potência.

Antes e depois de corrigir fator de potência

Se você observar mais atentamente é possível notar que houve uma redução significativa nos valores da potência reativa e aparente.

Ou seja, quando o fator de potência é corrigido conforme a legislação brasileira.

Então a empresa passa a utilizar energia da forma mais eficiente e econômica. 

Mas antes de finalizar este artigo sobre corrigir fator de potência.

Qual seria o tamanho do capacitor ideal a ser usado para corrigir o fator de potência, é o que vamos explicar agora.

Como calcular a potência reativa armazenada no capacitor e corrigir fator de potência

Ao calcular e corrigir fator de potência, é importante destacar que o nosso objetivo principal é reduzir a quantidade de potência reativa gerada pelo motor.

Neste caso, uma das formas mais utilizadas para resolver esse tipo de problema e corrigir o fator de potência, será armazenando parte da potência reativa do motor.

Ou seja, para corrigir o problema do nosso motor, o ideal seria instalar capacitores para correção do fator de potência.

Quantidade de potência reativa

Ao observar o triângulo das potências acima, podemos verificar que sem a correção ou com fator de potência de 0,75 a potência reativa é igual a 7212,1 VAr.

Mas após corrigir fator de potência para 0,92, então a potência reativa será reduzida para 3483,2 VAr.

Mas qual seria o valor da potência reativa excedente que será armazenada no capacitor, é o que vamos aprender agora.

Como calcular a potência reativa excedente

Fazendo o seguinte cálculo abaixo através da diminuição entre a potência reativa anterior e a potência reativa desejada.

É possível encontrar o valor excedente de potência reativa que deve ser eliminado, confira.

  • Qc = Qt – Qf
  • Qc = 7212,1 VAr – 3483,2 VAr
  • Qc = 3728,9 VAr

Isso significa que devemos armazenar 3728,9 VAr de potência reativa para conseguir manter um fator desejado de 0,92.

Desta forma, podemos elevar o fator de potência atual de 75% para 92% de eficiência.

E em conformidade com as leis brasileiras, para evitar multas pesadas.

Mas qual seria o tamanho do capacitor ideal para armazenar essa potência reativa e corrigir o fator de potência, é o que vamos entender agora.

Como dimensionar o capacitor ideal para corrigir fator de potência

No passo anterior você já aprendeu como calcular a potência reativa que será armazenada no capacitor do nosso motor.

E neste caso, o nosso capacitor deve ser dimensionado para armazenar 3728,9 VAr de potência reativa.

Além disso, ele possui uma Vef de 220 V e frequência de 60 Hz conforme o enunciado no início deste artigo.

Mas qual a fórmula usada para determinar o tamanho do capacitor, é o que vamos descobrir agora.

Fórmula para calcular capacitor e corrigir fator de potência

Para dimensionar o tamanho ideal do capacitor e corrigir para o fator de potência desejado de 0,92, vamos usar a fórmula abaixo.

Na imagem abaixo é possível entender como encontramos a fórmula usada para determinar o tamanho do capacitor.

Fórmula para calcular capacitor e corrigir fator de potência

Onde:

  • C é a capacitância;
  • Q é a potência reativa;
  • f é a frequência;
  • V é a tensão elétrica;

É importante destacar que a fórmula acima pode ser um pouco confusa.

Mas para facilitar o aprendizado, a expressão ficará da seguinte forma abaixo.

Como calcular o capacitor ideal para corrigir fator de potência

Na imagem abaixo é possível visualizar como fizemos para calcular o capacitor ideal, confira.

Como calcular capacitor e corrigir fator de potência

De posse dos valores obtidos, fiz a substituição dos seguintes valores na fórmula conforme calculado anteriormente.

Então, ao fazer os cálculos acima, podemos concluir que o capacitor ideal para armazenar 3728,9 VAr de potência reativa, deve ter um tamanho ideal de 204 μF.

Antes de finalizar este artigo, confira o resumo abaixo sobre corrigir fator de potência elétrica.

Resumo sobre corrigir fator de potência do motor

De maneira resumida, nós calculamos que para alimentar uma carga de 8177,8 W com fator de potência de 0,75 são necessários 10903,7 VA.

E para a mesma carga de 8177,8 W, mas com o fator corrigido igual a 0,92, são necessários apenas 8888,9 VA.

Além disso, também calculamos que sem a correção ou com fator de potência de 0,75 a potência reativa é igual a 7212,1 VAr.

Mas após corrigir fator de potência para 0,92, então a potência reativa será reduzida para 3483,2 VAr.

Neste caso, será necessário armazenar 3728,9 VAr de potência reativa para manter o fator de potência desejado de 92%.

E para armazenar essa potência reativa será necessário um capacitor que tenha um tamanho ideal de 204 μF.

Sobre fator de potência

Neste caso, é importante destacar que nós já fizemos um artigo completo explicando tudo sobre o fator de potência.

E neste artigo nós também explicamos sobre a relação entre os tipos de potência.

Além disso, também explicamos como calcular e corrigir o fator de potência elétrica.

Então se você tiver interesse em aprofundar neste assunto, então acesse o artigo acima para saber mais.