O documento discute a correção do fator de potência em instalações elétricas para melhorar a eficiência energética e reduzir custos. A correção envolve ligar condensadores para fornecer potência reativa e melhorar o fator de potência, levando a economias significativas principalmente em instalações com alto consumo de energia. O documento também explica como calcular o fator de potência de uma instalação e dimensionar equipamentos de correção.

1. CORRECÇÃO DO FACTOR DE POTÊNCIA DE UMA
INSTALAÇÃO ELÉCTRICA
Sobre o custo da energia eléctrica inside, consideravelmente, a penalização por baixo factor
de potência (Cos φ) de acordo com o contrato com o fornecedor de energia eléctrica.
Principalmente por isto, mas também por outras importantes razões, surge a necessidade de
corrigir o Cos φ da instalação.
A correcção é uma técnica que, melhorando o factor de potência da máquina, permite a
utilização racional da energia, realizando importantes poupanças económicas e importantes
melhoramentos técnicos.
As vantagens económicas são tanto mais importantes quanto maior é o consumo de energia
eléctrica.
O BAIXO FACTOR DE POTÊNCIA
O factor de potência envolve a relação de dois tipos de potência: a potência activa e a potência
reactiva.
A maior parte das cargas, no actual sistema eléctrico de distribuição, são indutivas. Isto significa
que, para funcionarem, necessitam de um campo electromagnético e de receber da rede dois tipos
de potência:
Potência Activa : responsável pelo trabalho, calor, força, movimento, etc..
Potência Reactiva: produz apenas o campo electromagnético necessário ao funcionamento da
máquina.
A potência activa mede-se em KW enquanto a potência reactiva mede-se em KVARh (Kilovolt -
ampere - reactivos).
A potência activa e a potência reactiva somadas vectorialmente compõem a potência aparente, que
se mede em KVA.
O factor de potência, que se designa por Cos φ, é a relação entre a potência activa e a potência
aparente referida à fundamental; esta relação pode variar entre 0 e 1.
cos φ =
A figura 1 representa estas formas de potência e a figura 2 exemplifica como a potência reactiva
pode não ser fornecida pelo distribuidor de energia eléctrica, mas sim por equipamentos com
condensadores.

2. Fig. 1 Fig. 2
No caso de carga indutiva verifica-se um desfasamento entre a curva da tensão e a de intensidade
em que a intensidade está em atraso relativamente à tensão, atingindo os seus valores máximos e os
valores zero mais tarde do que a tensão.
Este fenómeno está representado na figura A, enquanto a figura B representa as sinusoides da
tensão e da intensidade de uma carga resistiva, perfeitamente em fase e a figura C com uma carga
capacitiva com a sinusoide da intensidade avançada relativamente à tensão.
Figura A - Carga indutiva intensidade em atraso

3. Figura B - Carga Ohmica (resistiva) intensidade em fase
Figura C - Carga capacitiva intensidade em avanço
Se o factor de potência médio mensal é inferior a 0,93 indutivo (ou 0,96 em determinados casos) o
fornecedor de energia incluirá na factura a penalização por baixo factor de potência.
Atenção
No caso da instalação ficar, nas horas de vazio (22 h ás 8 h do dia seguinte) o fornecedor de energia
debitará, como penalização, toda a energia reactiva fornecida à rede.
COMO CORRIGIR O COS φ DE UMA INSTALAÇÃO ELÉCTRICA
O modo mais simples e económico de resolver o problema do baixo factor de potência de uma
instalação eléctrica é o de ligar condensadores em paralelo com a carga.
Os condensadores funcionam como geradores de energia reactiva, fornecendo ás máquinas
eléctricas toda a energia reactiva necessária para manter o campo electromagnético.

4. Na prática, os condensadores têm a propriedade de "absorver" uma intensidade que está em
antecipação de 90º relativamente à tensão, comportando-se como um verdadeiro gerador de energia
reactiva a qual se encontra em oposição à do fornecedor de energia eléctrica.
Esta potência "fornecida" pelo condensador deixa de ser fornecida pela rede pelo que diminui a
intensidade da corrente de entrada, melhora o Cos φ e anula a penalização na factura, do excedente
de energia reactiva consumida.
Pelo diagrama verificamos, por exemplo, que uma máquina ou um quadro eléctrico que esteja com
Cos φ = 0,7, a intensidade é 43 % superior à intensidade que seria necessária com o Cos φ = 1.
Variação de intensidade que percorre o cabo de
alimentação de uma máquina ou quadro em função do Cos φ da carga
VANTAGENS DA CORRECÇÃO DO COS φ
Numa instalação devidamente corrigida, o utilizador paga apenas a energia que efectivamente
utiliza.
Por exemplo: Numa instalação com o Cos φ = 0,7 indutivo, apenas 70 % da potência fornecida
pelo transformador do P.T., é utilizada para produzir trabalho útil, enquanto o restante é energia
reactiva solicitada pela máquina para criar campos electromagnéticos.
Com a carga perfeitamente corrigida Cos φ = 1, portanto com a energia reactiva fornecida por
condensadores, o transformador pode fornecer até cerca de 98 % da sua potência.
A instalação de condensadores permite também outros benefícios:

5. • Redução do valor da factura, em alguns casos considerável, permitindo a amortização do
valor do equipamento de correcção em menos de 1 ano.
• Redução das perdas de energia por efeito de Joule (aquecimento nos cabos).
• Maior potencialidade da instalação.
• Maior disponibilidade de potência e menor aquecimento do transformador.
• Redução das intervenções intempestivas do limitador de intensidade, as quais interrompem
o ciclo produtivo.
ONDE CORRIGIR UMA INSTALAÇÃO
Os condensadores podem ser instalados em qualquer ponto da rede eléctrica que possua máquinas
eléctricas com baixo factor de potência, porém, o local exacto deverá ser devidamente ponderado
em função de razões técnicas e razões económicas.
Numa industria o n.º de motores eléctricos ou máquinas de carga indutiva pode ser elevado e cada
uma necessita de 1 condensador de potência adequada com o respectivo cabo de ligação, protecção
e aparelho de corte.
Por outro lado não é permitido, por normas de segurança, a instalação de condensadores fixos, isto
é permanentemente ligados à rede, excepto os colocados para a correcção do transformador de
potência, a montante do interruptor geral de B.T., quando devidamente dimensionados.
Esta solução de correcção, motor a motor, obriga a que o condensador só possa estar em tensão
quando o motor está em funcionamento e é uma solução economicamente desfavorável.
Os condensadores só podem ser ligados à rede na presença de carga indutiva e esta não deve ser
corrigida além do Cos φ = 1, para evitar sobrecompensação, os quais podem dar origem a graves
desequilíbrios na rede, tais como, perigosos aumentos de tensão, sobrecargas de intensidade na
linha e nos aparelhos de distribuição.
Todos estes problemas são resolvidos com a correcção centralizada, que consiste na montagem de
1 equipamento único no quadro geral de baixa tensão a jusante do interruptor geral.
Este equipamento, dotado de um sofisticado sistema a microprocessador, gere a potência reactiva
dos condensadores (dividida em diversos escalões) segundo o andamento da carga, para obter, em
cada momento, uma perfeita correcção do factor de potência.
Terminada a actividade da carga (fim da laboração) o equipamento desliga os escalões ainda em
serviço e aguarda um novo ciclo de trabalho.
Esta solução designada por correcção centralizada, é a mais económica, mas, tecnicamente a menos
correcta.
A solução que preconizamos é uma solução mista:
• Corrigindo pontualmente os motores de maior potência, actuando, preferencialmente, nos
quadros eléctricos que os alimentam.
• Corrigindo os quadros parciais de maiores cargas e/ou os quadros mais distantes, e os mais
subdimensionados relativamente aos cabos que os alimentam.
• Correcção no quadro geral para ajuste final do Cos φ.

6. COMO SE CALCULA O FACTOR DE POTÊNCIA
DE UMA INSTALAÇÃO
O Cos φ médio de uma instalação a corrigir é um parâmetro fundamental para calcular a potência
do equipamento automático de correcção do Cos φ a instalar.
O método mais simples consiste em calcular a média dos últimos 4 ou 5 meses dos valores do Cos
φ indicados nas facturas do fornecedor de energia. Se este valor não estiver disponível, será
suficiente aplicar a fórmula a seguir indicada, a qual permite encontrar o Cos φ conhecendo o
consumo de energia activa (Kwh) (horas cheias + horas de ponta) e o consumo de energia reactiva
(Kvarh) (horas fora do vazio).
Estes valores estão sempre disponíveis na factura mas também é possível utilizar as leituras dos
contadores durante um período suficiente (1 mês), conhecendo eventuais factores de multiplicação
dessas leituras.
Em que: Energia Activa = Energia Activa (Horas Cheias + Horas de Ponta)
Exemplo:
Energia Activa Horas Cheias = 14.140 kWh
Energia Activa Horas Ponta = 5.660 kWh
Energia Activa Total = 19.800 Kwh
Energia Reactiva Fora do Vazio = 20.770 Kvarh
Consultando a tabela anexa, pode-se calcular facilmente a potência dos condensadores ou do
equipamento necessário para corrigir a instalação.
Em correspondência ao valor do Cos φ da instalação e do valor do Cos φ que queremos atingir,
encontramos um coeficiente (F), o qual multiplicado pela potência máxima da instalação em Kw,
dá-nos o valor da potência dos condensadores em Kvar.
Façamos um exemplo de um utilizador que tem uma potência máxima de 110 Kw, um Cos φ de
0,69 e calculemos não só a potência do equipamento necessário mas também a poupança que se
obtém com esta correcção.
Dados retirados da factura:
Potência máxima Kw = 110

7. Factor de potência Cos φ = 0,69
Energia activa consumida Kwh = 19.800
Energia Reactiva consumida Kvarh = 20.770
Energia Reactiva paga Kvarh = 12.850
Penalização por baixo Cos φ € = 159,34
Cálculos:
Potência necessária para corrigir para 0,95
Cos φ da instalação = 0,69
Cos φ pretendido = 0,95
Factor F (da tabela) = 0,72
Potência do Equipamento = 0,72 x 110 = 79,2 Kvar = 80 Kvar
Penalização Anual estimada = 12 x 159,34 € = 1.912,08 €
Custo de um equipamento de 80 Kvar previsto para THC < 40 %
CAM H 80 KVAr 1.720,00 €
O cálculo efectuado demonstra como o custo do equipamento é amortizado em menos de 1 ano.
CORRECÇÃO EM PRESENÇA DE HARMÓNICOS
Antes de escolher o equipamento automático de correcção, é necessário certificar-se da existência
ou não, de harmónicos para evitar a sobrecarga da bateria de condensadores.
Portanto é indispensável verificar a existência, na instalação, de certos equipamentos que possam
gerar este fenómeno, como por exemplo U.P.S., fornos a arco, motores de velocidade variável,
trefiladoras, transformadores saturados.
Um equipamento não dimensionado adequadamente, numa instalação com carga deste tipo, ficara
danificada e rapidamente fora de serviço ou completamente destruída.
ESCOLHA DO EQUIPAMENTO
A vida dos condensadores depende da opção tomada no momento da compra e deve atender às
seguintes condições de trabalho:
Existência de harmónicos na instalação provocados por variadores de velocidade, UPS, iluminação
de potência significativa e outras máquinas, que provocam sobrecargas de intensidade nos
condensadores (THC).
• Temperatura ambiente

8. • Tensões elevadas na rede mesmo nas horas de vazio ou fins-de-semana
• Picos de tensão
• Microcortes
• Regime de laboração
Existem condensadores previstos para:
• Nenhuma sobrecarga harmónica THC < 15%
• Baixa sobrecarga harmónica THC < 25%
• Moderada sobrecarga harmónica THC < 40%
• Média sobrecarga harmónica THC < 60%
Para THC > 60% apenas com filtros harmónicos.
Classes de temperatura:
• -25/A temperatura máxima 40 ºC
• -25/B temperatura máxima 45 ºC
• -25/C temperatura máxima 50 ºC
• -25/D temperatura máxima 55 ºC
Este catálogo apresenta diversos modelos que divergem fundamentalmente pela sobrecarga
harmónica suportada pelos condensadores.
Equipamentos Automáticos
RAM 415 THC < 25%
CAM H THC < 40%
CAM HC THC < 60%
CAM HA THC > 60%
Equipamentos Fixos (Compensação de transformadores)
CFT HC THC < 60%
Equipamentos Semi fixo (Compensação de motores)
CFM HC THC < 60%
CARACTERÍSTICAS PARTICULARES DESTES
EQUIPAMENTOS AUTOMÁTICOS:
• Corte Geral
• Protecção dos escalões:
Por disjuntores: série CAM H e CAM HC até 160 A
Por fusíveis: restantes modelos

9. • Sistema de précarga
• Ventilação forçada a partir de CAM H 120
• Comando electrónico SUPERTEC (série RAM)
• Condensadores classe de temperatura -25/D
• Regulador electrónico digital com indicação:
• Cos φ Instantâneo
• Tensão da rede
• Intensidade da carga
• THC
• KVAr
• Alarmes de:
• Temperatura - Desliga o equipamento
• Tensão - Desliga o equipamento
• THC - Desliga o equipamento
• Microcortes (>20 ms.) - Desliga o equipamento
Cos φ irregular - Só sinal de alarme
COMO SE CALCULA A POTÊNCIA DOS CONDENSADORES
PARA CORRIGIR UM MOTOR ASSÍNCRONO
A potência do condensador não deve superar a potência reactiva em vazio, do motor, devido ao
risco de fenómenos de auto excitação e de ressonância entre o condensador e a indutância do
motor.
A potência reactiva absorvida por um motor depende de vários factores, tais como: potência
nominal, carga do motor, frequência, velocidade de rotação, tensão, etc..
Geralmente, para evitar um factor de potência capacitivo, determina-se a corrente reactiva do
condensador para 90 % da corrente em vazio do motor.
Se este dado não estiver disponível, podemos corrigir, correctamente, com um condensador de
potência de 25 % da potência aparente do motor (potência em KVA).
Os equipamentos da série CFM foram expressamente concebidos para esta aplicação.
COMO SE CALCULA A POTÊNCIA DOS CONDENSADORES
PARA CORRIGIR UM TRANSFORMADOR DE POTÊNCIA
A potência reactiva de um transformador, relativamente à sua potência nominal, é muito inferior à
de um motor assíncrono, porque a indutância de um transformador é elevada devido ao circuito
electromagnético.
O Condensador tem como objectivo corrigir a intensidade magnetizante do transformador que
serve para criar uma campo magnético ao seu funcionamento. Em geral, porque o
condensador deve compensar unicamente a corrente em vazio fortemente desfasada, deverá ser
utilizado um condensador com uma intensidade de cerca de 90 % da intensidade em vazio do
transformador.

10. Se este dado não estiver disponível, pode-se compensar, correctamente, com um condensador de
potência com 3 a 5 % da potência aparente do transformador.
Os equipamentos da série CFT foram concebidos especialmente para esta aplicação.
COMO CORRIGIR CORRECTAMENTE O FACTOR DE POTÊNCIA
DE UMA MÁQUINA DE SOLDAR POR PONTOS
As máquinas de soldar estáticas são constituídas por um transformador de forte dispersão de fluxo
magnético e cujo o factor de potência tem um valor altamente variável, geralmente entre Cos φ
0,25 e Cos φ 0,50.
Valores assim baixos são devidos à forte reactância do braço do porta eléctrodos e à distorção da
forma de onda.
O primário do transformador permanece sempre em tensão e a carga é fortemente variável. Por esta
razão estamos na presença de um transformador que geralmente trabalha em vazio ou a baixa carga
com consequente factor de potência muito baixo.
Um notável melhoramento das condições de trabalho destas máquinas, consegue-se com a
instalação de um condensador, cuja potência será correspondente a 30 a 40 % da potência
aparente da máquina de soldar
.

11. ESQUEMA DE LIGAÇÃO DE UM TRANSFORMADOR DE INTENSIDADE