Como calcular o tamanho adequado do capacitor em µ-Farads e kVAR para melhoria de P.F

Como encontrar o valor do banco de capacitores de tamanho certo em kVAR e microfarads para correção do fator de potência – 3 métodos

Como recebemos muitos e-mails e mensagens do público para fazer um tutorial passo a passo que mostra como calcular o tamanho adequado de um banco de capacitores em kVAR e micro-farads para correção do fator de potência e melhoria em circuitos monofásicos e trifásicos.

Este artigo mostrará como encontrar o banco de capacitores de tamanho certo tanto em Microfarads quanto em kVAR para melhorar o “i.e. atrasado” P.F para o alvo “ou seja, desejado”, pois o fator de potência corrigido tem múltiplas vantagens. Abaixo, mostramos três métodos diferentes com exemplos resolvidos para determinar o valor exato da capacitância de um capacitor para correção de P.F.

Agora vamos começar e considerar os seguintes exemplos…

Como calcular o valor do capacitor em kVAR?

Exemplo:1

Um motor de indução trifásico de 5 kW tem um P.F (fator de potência) de 0,75 atrasado. Que tamanho de capacitor em kVAR é necessário para melhorar o P.F (fator de potência) para 0,90?

Solução nº 1 (Método simples usando o multiplicador de tabela)

Entrada do Motor =5kW

Da tabela, o multiplicador para melhorar o PF de 0,75 para 0,90 é 0,398

O capacitor kVAR necessário para melhorar o P.F de 0,75 para 0,90

Condensador Necessário kVAR =kW x Tabela 1 Multiplicador de 0,75 e 0,90

=5kW x 0,398

=1,99 kVAR

E Classificação dos Capacitores conectados em cada Fase

=1,99kVAR / 3

=0,663 kVAR

Solução nº 2 (Método de cálculo clássico)

Entrada do motor =P =5 kW

P.F original =Cosθ₁ =0,75

P.F final =Cosθ₂ =0,90

θ₁ =Cos ^-1 =(0,75) =41°,41; Tan θ₁ =Bronzeado (41°,41) =0,8819

θ₂ =Cos ^-1 =(0,90) =25°,84; Tan θ₂ =Bronzeado (25°,50) =0,4843

O capacitor kVAR necessário para melhorar o P.F de 0,75 para 0,90

Condensador Necessário kVAR =P (Tan θ₁ – Tan θ₂ )

=5kW (0,8819 – 0,4843)

=1,99 kVAR

E Classificação dos Capacitores conectados em cada Fase

1,99 kVAR / 3 =0,663 kVAR

Observação:Tabelas para dimensionamento de capacitores em kVAr e microfarads para correção de PF

As tabelas a seguir (fornecidas no final deste post) foram preparadas para simplificar o cálculo de kVAR para melhoria do fator de potência. O tamanho do capacitor em kVAR é o kW multiplicado pelo fator na tabela para melhorar do fator de potência existente para o fator de potência proposto. Confira os outros exemplos resolvidos abaixo.

Exemplo 2:

Um alternador está fornecendo uma carga de 650 kW a um P.F (fator de potência) de 0,65. Que tamanho de capacitor em kVAR é necessário para elevar o P.F (fator de potência) para a unidade (1)? E quantos kW a mais o alternador pode fornecer para a mesma carga de kVA quando o P.F melhorou.

Solução nº 1 (Método de Tabela Simples usando Tabela Vários )

Fornecimento de kW =650 kW

Na Tabela 1, o multiplicador para melhorar o PF de 0,65 para a unidade (1) é 1,169

Condensador kVAR necessário para melhorar P.F de 0,65 para unidade (1).

Condensador Necessário kVAR =kW x Tabela 1 Multiplicador de 0,65 e 1,0

=650kW x 1,169

=759,85 kVAR

Sabemos que P.F =Cosθ =kW/kVA . . .ou

kVA =kW / Cosθ

=650/0,65 =1000 kVA

Quando o fator de potência é elevado à unidade (1)

Nº de kW =kVA x Cosθ

=1000 x 1 =1000kW

Assim, o aumento da potência fornecida pelo alternador

1000kW – 650kW =350kW

Solução nº 2 (Método de cálculo clássico)

Fornecimento de kW =650 kW

P.F original =Cosθ₁ =0,65

P.F final =Cosθ₂ =1

θ₁ =Cos ^-1 =(0,65) =49°,45; Tan θ₁ =Bronzeado (41°.24) =1,169

θ₂ =Cos ^-1 =(1) =0°; Tan θ₂ =Bronzeado (0°) =0

O capacitor kVAR necessário para melhorar o P.F de 0,75 para 0,90

Condensador Necessário kVAR =P (Tan θ₁ – Tan θ₂ )

=650kW (1,169– 0)

=759,85 kVAR

Como calcular o valor do capacitor em microfarad e kVAR?

Os métodos a seguir mostram que como determinar o valor do banco de capacitores necessário em kVAR e Micro-Farads . Além disso, os exemplos resolvidos também mostram que como converter a capacidade de um capacitor em microfarad para kVAR e kVAR para microfarad para P.F. Desta forma, um banco de capacitores de tamanho certo pode ser instalado em paralelo a cada lado da carga de fase para obter o fator de potência desejado.

Exemplo:3

Um motor monofásico de 500 volts 60 c/s recebe uma corrente de carga total de 50 amp com P.F 0,86 atrasado. O fator de potência do motor deve ser melhorado para 0,94 conectando o banco de capacitores através dele. Calcule a capacidade necessária do capacitor em kVAR e μ-Farads?

Solução:

(1) Para encontrar a capacidade necessária de Capacitância em kVAR para melhorar o P.F de 0,86 para 0,94 (Dois Métodos)

Solução nº 1 (Método de tabela)

Entrada do Motor =P =V x I x Cosθ

                              =500V x 50A x 0,86

                              =21,5 kW

Da tabela, o multiplicador para melhorar o PF de 0,86 para 0,94 é 0,230

Condensador kVAR necessário para melhorar P.F de 0,86 para 0,94

Condensador Necessário kVAR =kW x Multiplicador de Tabela de 0,86 e 0,94

=21,5 kW x 0,230

=4,9 kVAR

Solução nº 2 (Método de cálculo)

Entrada do Motor =P =V x I x Cosθ

                              =500V x 50A x 0,86

                              =21,5 kW

P.F real ou existente =Cosθ₁ =0,86

Obrigatório ou alvo P.F =Cosθ₂ =0,94

θ₁ =Cos ^-1 =(0,86) =30,68°; Tan θ₁ =Bronzeado (30,68°) =0,593

θ₂ =Cos ^-1 =(0,95) =19,94°; Tan θ₂ =Bronzeado (19,94°) =0,363

Condensador kVAR necessário para melhorar o P.F de 0,86 para 0,95

Condensador Necessário kVAR =P em kW (Tan θ₁ – Tan θ₂ )

=21,5kW (0,593 – 0,363)

=4,954 kVAR

(2) Para encontrar a capacidade necessária de Capacitância em Farads para melhorar o P.F de 0,86 para 0,97 (Dois Métodos)

Solução nº 1 (Método de tabela)

Já calculamos a capacidade necessária do capacitor em kVAR, para que possamos convertê-la facilmente em Farads usando esta fórmula simples

Capacidade Necessária do Capacitor em Farads/Microfarads

• C =kVAR / (2π x f x V ² ) em Farad
• C =kVAR  x 10 ⁹ / (2π  x f  x V ² ) em microfarad

Colocando os valores na fórmula acima

=(4,954 kVAR) / (2 x π x 60Hz x 500 ² V)

=52,56 μF

Solução nº 2 (Método de cálculo)

kVAR =4,954 … (i)

Nós sabemos disso;

I_C =V / X_C

Enquanto X_C =1 / 2π x f x C

I_C =V / (1 / 2π x f xC)

I_C =V x 2π x f x C

=(500V) x 2π x (60Hz) x C

I_C =188495,5 x C

E,

kVAR =(V x I_C ) / 1000 … [kVAR =( V x I) / 1000 ]

=500 V x 188495,5 x C

I_C =94247750 x C … (ii)

Equacionando a Equação (i) &(ii), obtemos,

94247750 x C =4,954 kVAR x C

C =4,954 kVAR / 94247750

C =78,2 μF

Exemplo 4

Qual ​​valor de Capacitância deve ser conectado em paralelo com uma carga de 1kW a 70% do fator de potência atrasado de uma fonte de 208V, 60Hz para aumentar o fator de potência geral para 91%.

Solução:

Você pode usar o método de tabela ou o método de cálculo simples para encontrar o valor necessário de capacitância em farads ou kVAR para melhorar o fator de potência de 0,71 para 0,97. Então, usamos o método da tabela neste caso.

P =1000W

Fator de potência real =Cosθ₁ =0,71

Fator de potência desejado =Cosθ₂ =0,97

Da tabela, o multiplicador para melhorar o PF de 0,71 para 0,97 é 0,741

O capacitor kVAR necessário para melhorar o P.F de 0,71 para 0,97

Condensador Necessário kVAR =kW x Multiplicador de Tabela de 0,71 e 0,97

=1kW x 0,741

=741 VAR ou 0,741 kVAR (Valor de Capacitância necessário em kVAR)

Corrente no Capacitor =

Eu_C =Q_C /V

=741kVAR / 208V

=3,56A

E

X_C =V / I_C

=208V / 3,76 =58,42Ω

C =1/ (2π x f x X_C )

C =1 (2π x 60Hz x 58,42Ω)

C =45,4 μF (Valor de Capacitância necessário em Farads)

Conversão de capacitor kVAR para μ-Farad e μ-Farad para kVAR

As fórmulas a seguir são usadas para calcular e converter o capacitor kVAR para farads  e vice versa.

Capacitador necessário em kVAR

Converta Farads e Microfarads de Capacitor em VAR, kVAR e MVAR.

• VAR =C x 2π  x f  x V ² x 10 ^-6 …     VAR
• VAR =C em μF  x f x V ² / (159.155  x 10 ³ )          …     no VAR
• kVAR =C x 2π  x f  x V ² x 10 ^-9 …     em kVAR
• kVAR =C em μF  x f  x V ² ÷ (159.155  x 10 ⁶ )        …     em kVAR
• MVAR =C x 2π  x f  x V ² x 10 ^-12 …     em MVAR
• MVAR =C em μF  x f  x V ² ÷ (159.155  x 10 ⁹ )        …     em MVAR

Capacitor necessário em Farads/Microfarads.

Converter kVAR do capacitor em farads e microfarads

• C =kVAR x 10 ³ / 2π x f  x V ² …     em Farad
• C =159,155  x Q em kVAR / f  x V ² …     em Farad
• C =kVAR  x 10 ⁹ / (2π  x f  x V ² )                       …     em microfarad
• C =159,155  x 10 ⁶ x Q em kVAR / f  x V ² …     em microfarad

Onde:

• C =Capacitância em Microfarad
• Q = Potência reativa em Volt-Amp-Reativo
• f =Frequência em Hertz
• V = Tensão em Volts

É bom saber:

A seguir estão as fórmulas elétricas importantes usadas no cálculo de melhoria do fator de potência.

Potência ativa (P) em Watts:

• kW =kVA x Cosθ
• kW =HP x 0,746 ou (HP x 0,746) / Eficiência … (HP =Potência do motor)
• kW =√ ( kVA ² – kVAR ² )
• kW =P =V x I Cosθ … (Monofásico)
• kW =P =√3x V x I Cosθ … (trifásico linha a linha)
• kW =P =3x V x I Cosθ … (linha trifásica para fase)

Potência aparente (S) em VA:

• kVA =√(kW ² + kVAR ² )
• kVA =kW / Cosθ

Potência reativa (Q) em VA:

• kVAR =√(kVA ² – kW ² )
• kVAR =C x (2π x f x V ² )

Fator de potência (de 0,1 a 1)

• Fator de Potência =Cosθ =P / V I … (Monofásico)
• Fator de potência =Cosθ =  P / (√3x V x I) … (trifásico linha a linha)
• Fator de potência =Cosθ =  P / (3x V x I) … (Linha trifásica para neutro)
• Fator de potência =Cosθ =kW / kVA  … (monofásico e trifásico)
• Fator de Potência =Cosθ =R/Z … (Resistência / Impedância)

E

• X_C =1 / (2π x f x C) … (X_C =reatância capacitiva)
• I_C =V / X_C … (I =V / R)

Postagens relacionadas:

• Poder ativo, reativo, aparente e complexo

Dimensionamento do banco de capacitores e calculadoras de correção de PF

Se os dois métodos acima parecerem um pouco complicados (o que não deve pelo menos), você pode usar as seguintes calculadoras on-line de fator de potência kVAR e microfarads feitas por nossa equipe para você .

• Calculadora de μ-Farad para kVAR
• kVAR para calculadora Farad
• Banco de capacitores na calculadora kVAR &µF
• Calculadora de correção do fator de potência – Como encontrar o capacitor P.F em µF e kVAR?
• Como converter μ-Farads do capacitor para kVAR e vice-versa? Para correção de P.F

Tabela e tabela de dimensionamento de capacitores para correção do fator de potência

O gráfico de correção do fator de potência a seguir pode ser usado para encontrar facilmente o tamanho certo do banco de capacitores para a melhoria desejada do fator de potência. Por exemplo, se você precisa melhorar o fator de potência existente de 0,6 para 0,98, basta olhar para o multiplicador de ambos os valores na tabela que é 1,030. Multiplique este número pela potência ativa existente em kW. Você pode encontrar a potência real multiplicando a tensão pela corrente e o fator de potência atrasado existente, ou seja, P em Watts =Tensão em volts x Corrente em Amps x Cosθ₁ . Desta forma fácil, você encontrará o valor necessário de capacitância em kVAR que é necessário para obter o fator de potência desejado.

Aqui está a tabela inteira se você precisar baixe como referência.

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