Correção do Fator de Potência

A maioria dos equipamentos eléctricos e electromecânicos existentes na sua instalação eléctrica, para funcionarem necessitam de energia activa e energia reactiva. A energia activa é necessária para produzir trabalho, por exemplo, a rotação do eixo do motor. Já a energia reativa é a componente que não realiza trabalho, mas é necessária para produzir o fluxo magnético indispensável ao funcionamento dos motores, transformadores, etc. 

Apesar de necessária, a utilização de energia reactiva deve ser a menor possível. O excesso de energia reactiva traz os seguintes inconvenientes:

• Perdas nas linhas de transporte de energia e de distribuição;
• Sobredimensionamento das cablagem da instalação e transformadores;
• Diminuição da potência activa (energia que produz trabalho) transmissível aos equipamentos pelos condutores;
• Queda de tensão na linha;
• Penalização pelo consumo excessivo de energia reactiva na factura, que pode representar um acréscimo do valor a pagar até 20% para a totalidade das instalações que não estejam classificadas como BTN-simples (clientes domésticos).

A solução para evitar estes problemas é a compensação do factor de potência. 

Conceito Teórico

Numa instalação eléctrica estão sempre associados três conceitos de potência que são necessários ter em conta: Potência Aparente (S), Potência Activa (P) e Potência Reactiva (Q). Estas três potências caracterizam a instalação em termos energéticos e estão relacionadas da seguinte forma: S² = P² + Q²

Desta relação retiramos o conceito de factor de potência (cos φ), que não é mais que o índice que relaciona a energia activa e reactiva de uma instalação eléctrica, sendo este um dos principais indicadores de eficiência energética.

Quando introduzimos equipamentos indutivos numa instalação, estamos a provocar um desfasamento (aumento do ângulo φ) entre a corrente e a tensão, o que provoca um aumento da energia reactiva.

Na compensação da energia reactiva introduzimos uma carga capacitiva na instalação que irá provocar uma diminuição do ângulo φ. Esta carga irá fornecer a energia reactiva necessária para o funcionamento da carga indutiva (motor eléctrico, etc) e diminuindo assim a energia reactiva pedida à rede.

O factor de potência próximo de 1 (S = P) indica pouco consumo de energia reactiva em relação à energia activa. Uma vez que a energia activa é aquela que efectivamente realiza trabalho, quanto mais próximo de 1 for o factor de potência, maior é a eficiência da instalação eléctrica.

Nas figuras abaixo, podemos ver o efeito que a compensação de potência faz na corrente da instalação.

Antes da compensação

 Depois da compensação

Vantagens da correcção do Factor de Potência:

• Aumento da potência activa disponível no secundário dos transformadores e da potência activa transportada - Para uma determinada potência aparente (S) de um transformador a potência activa fornecida pelo mesmo estará limitada a P= S cos φ. Assim, um baixo factor de potência corresponderá a um mau aproveito da potência aparente disponível. Uma instalação com um cos φ = 0,8, o transformador de 300 kVA apenas fornecerá 80% da sua potência nominal (S), 240 kW, se o cos φ for melhorado 0,98 teremos uma potência disponível de 294 kW.

• Diminuição das perdas na instalação (Perdas por efeito de Joule) - Com a compensação de energia reactiva, leva a uma redução da corrente eléctrica circulante, pois evitamos que parte desta energia, ou a sua totalidade, circule pela rede. Uma vez que as perdas por efeito de Joule (calor) são proporcionais ao quadrado da corrente, podemos facilmente ver a importância desta redução. 

• Optimização dos equipamentos - correntes inferiores levam a equipamentos de protecção com calibre inferior e secções inferiores dos condutores; 

• Redução da factura de energia eléctrica- Supressão da facturação dos consumos excessivos de energia reactiva.

Impacto da Energia Reactiva na Factura Eléctrica - Legislação em Vigor:

Para clientes que tenham fornecimento de energia em MAT, AT, MT e BTE (potência contratada superior a 41,4 kVA) é facturado:

• Energia Reactiva consumida fora das horas de vazio, quando tg φ for superior 0,3.
• Energia Reactiva fornecida à rede nas horas de vazio.

Para cálculo da energia reactiva a facturar utiliza-se o factor tg φ, que se define como o quociente entre a energia reactiva e a energia activa medidas no mesmo período.

O Despacho n.º 7253/2010, de 26 de Abril, aprovou o regime jurídico aplicável à facturação de energia reactiva indutiva e capacitiva, relativas à utilização da rede de transporte e à utilização da rede de distribuição. Este despacho surgiu com o principal objectivo de motivar alterações de comportamento deste tipo de clientes, em relação à compensação do factor de potência.

Neste despacho ficou então definido os escalões e factores multiplicativos que são usados na facturação da energia reactiva:

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