O controlador de fator de potência é um equipamento que mede o fator de potência a partir de sinais elétricos (tensão e corrente), calcula a necessidade de inserção ou retirada de potência reativa através de capacitores conectados a(s) sua(s) saídas, e mantém seu índice dentro de limites ajustáveis. São diversos os tipos de entradas, saídas, parâmetros e funcionalidades. Abaixo, destacamos os principais tipos.
Controle de FP a partir das grandezas elétricas tensão e corrente
O equipamento é conectado a um ponto comum com um grupo de cargas em baixa tensão. A corrente é medida através de dispositivos intermediários como transformadores de corrente, e bobinas de rogowski.
O diagrama acima, demonstra a entrada de 3 sinais de tensão + Neutro, e 3 sinais de corrente, o que implica em um controle trifásico em um sistema estrela. Este tipo de ligação é o mais comum, uma vez que é o recomendado em sistemas desbalanceados.
Existem ainda, modelos de controladores monofásicos que recebem um sinal de tensão, um sinal de corrente e a partir disso, inserem os capacitores. É importante salientar que o controle monofásico implica em diversas ressalvas e cuidados, uma vez que não é incomum o desbalanço entre fases.
Para a escolha do tipo de sensor, da quantidade de fases monitoradas, entre outros aspectos, é sempre recomendável uma análise de energia, uma vez que este tipo de estudo revela a dinâmica de corrente, incidência de harmônicas, quantos e quais capacitores colocar, e demais informações importantes no dimensionamento do controle.
Controle de fator de potência a partir de sinais padronizados
Existem controladores que acionam os capacitores em função de um sinal de entrada padronizado, como o ABNT CODI, previsto na NBR 14522. Este tipo de ligação é pouco recorrente, uma vez que possui uma série de ressalvas para ser possível.
As boas práticas de controle implicam em correção do Fator de Potência o mais próximo possível de uma carga, ou grupos de cargas. Este tipo de controle permite o aumento de corrente, e do reativo circulante, uma vez que este tipo de ligação fica mais próxima a entrada de energia, no medidor da concessionária, e mais longe dos pontos que de fato, causam variação no fator de potência.
Tipos de Controladores de Fator de Potência
O controle de Fator de Potência pode ser realizado de diversas formas, sendo as principais:
Fixo e Individual: Dimensionando capacitores conectados ao ponto de ajuste, sem controle intermediário.
Automático em grupos de carga: Utilizando de controladores de fator de potência ou controle horário.
Híbrido: Utilizando de bancos de capacitores fixos, e controle automático simultaneamente.
Para cada aplicação um tipo de controle será mais adequado, avaliando a real necessidade de ajuste, e é neste momento que surgem as dúvidas em termos de aplicação.
Uso de capacitores e bancos fixos – transformador a vazio e motores
Partimos do princípio de que controladores de fator de potência atuam para corrigir excedentes reativos, então aplicamos a correção em pontos onde possam existir tal variação. Capacitores ou bancos de capacitores fixos tem por objetivo ajustar a fase em motores, ou ainda, o Fator de potência em um transformador a vazio. Note que os capacitores estão conectados diretamente ao ponto de correção, uma vez que se trata de uma necessidade inerente à “carga”.
Uso de controladores de fator de potência automáticos
É natural dentro de grandes consumidores de energia, termos uma dinâmica de funcionamento variante, ou seja, motores partindo e parando simultaneamente, alternadamente ou aleatoriamente. Máquinas funcionando a plena carga com altas correntes, ou baixas cargas quando em períodos menos produtivos.
Abaixo, vemos um gráfico do Fator de Potência corrigido, medido por um analisador de energia. Note que se trata de uma grandeza elétrica que varia constantemente ao longo do tempo.
Estamos falando de um ponto mais acima no diagrama unifilar, e avaliando o Fator de potência em ponto a comum a diversas cargas. Neste caso, utilizamos de controladores automáticos, uma vez que estes acompanham as variações do fator de potência, medindo-o constantemente, agindo quando necessário, na inserção/retirada de capacitores conforme a necessidade momentânea.
Uso de controladores de fator de potência automáticos e inteligentes
Existem períodos (noturno, paradas, e etc.) onde a corrente e potência tendem a valores muito pequenos, em direção ao zero. Neste caso, temos que tomar cuidado. Controladores de fator de potência, em sua grande maioria, necessitam das grandezas elétricas tensão e corrente para poder calcular o fator de potência.
Mas tendo em vista que nossa corrente está tendendo a zero, nosso controlador pode ficar sem corrente para avaliar. E então, o que fazemos?
Partimos para uma solução híbrida! Neste momento, ficamos com a nossa solução inicial fixa e automática ao mesmo tempo.
Existem equipamentos capazes de manter bancos fixos e ter controle simultaneamente. Estes mesmos controladores são capazes de diagnosticar anomalias, mau funcionamento e inclusive insuficiência de controle.
Qual controlador de Fator de Potência utilizar?
Para uma adequada aplicação de um Controlador de Fator de Potência é de extrema importância a realização de estudos e medições obtidas em uma análise de energia.
Saber os níveis de tensão/corrente sob plena carga e a vazio, ter conhecimento da presença de harmônicos, avaliar os prejuízos financeiros na conta de energia elétrica, através dos excedentes reativos, ou multas, são alguns dos aspectos que devemos tomar cuidado, pois isto garante um controle efetivo e acima de tudo, seguro!
A EMBRASUL, incorpora conceitos que vão desde o design da caixa, onde são empregados modernos materiais, até os conectores, que oferecem grande segurança de operação, seguindo recomendações de normas internacionais.
Através do conjunto teclado/display, oferecem ao usuário a leituras do sistema de forma prática, assim como uma fácil interface de parametrização, permitindo a configuração de acordo com o perfil de carga.
Os atuais modelos oferecem controle inteligente, com sistemas de alarme para casos de insuficiência, queima, e também mantém históricos de medição e controle dos capacitores, que podem ser enviados a sistemas supervisórios e gestão de energia. É controlador e medidor de grandezas elétricas ao mesmo tempo!
Gostou do artigo? Então, baixe-o em PDF para consulta-lo quando desejar: O que é um controlador de Fator de Potência?