Correção de fator de potência com microcontrolador e TRIAC

Abstract

RESUMO: O crescente uso de equipamentos de característica indutiva nos processos de produção, como motores, eleva o consumo de potência reativa indutiva. Ainda, essas cargas não costumam atuar todas em tempo integral, sendo conectadas e desconectadas da rede a todo momento dependendo do processo de produção, fazendo com que os níveis de reativos absorvidos pelo sistema variem muito durante o ciclo de produção. Essa variação pode acarretar em perdas para o consumidor, perturbações na rede elétrica e eventuais multas devido ao Decreto Federal Nº479 criado em 20 de março de 1992 e regulado pela Agência Nacional de Energia Elétrica, que estabeleceu um fator de potência mínimo de 0,92. A principal solução empregada para corrigir fator de potência, e o manter dentro dos limites estabelecidos, é o uso de banco de capacitores. Acrescentar capacitores em paralelo à carga, devidamente dimensionados, servem como alimentadores de energia reativa para os motores sem que haja uso dessa energia proveniente da rede e seu transporte por grandes distâncias, reduzindo custos operacionais, diminuindo a seção de condutores necessária para transportar essa energia e evitando multa, a qual acresce consideravelmente no valor da fatura final, e, consequentemente, reduz custos. Como há variação das cargas a todo momento, se faz necessário um sistema com banco de capacitores automático, injetando reativos no sistema de acordo com a demanda solicitada a cada instante. Com isso, o presente trabalho aborda os conceitos sobre o fator de potência, importância do seu controle baseado na legislação vigente, causas e consequências do baixo fator de potência nas instalações elétricas, os métodos existentes para sua correção. Tem ainda por objetivo implementar um sistema de controle para correção de fator de potência utilizando um microcontrolador, no caso, uma ESP32, para verificar as cargas conectadas ao sistema e com isso controlar a injeção de potência reativa de um capacitor por meio de um triodo de corrente alternada e analisar sua viabilidade em meio aos métodos tradicionais.

ABSTRACT: The growing use of inductive equipment in production processes, such as motors, increases the consumption of inductive reactive power. Yet these loads do not usually act all full-time, being connected and disconnected network at all times depending on the production process, making the levels of reactives absorbed by the system vary greatly during the production cycle. This variation can lead to losses for the consumer, disturbances in the network electricity and possible fines due to Federal Decree Nº479 created on March 20, 1992 and regulated by the National Agency of Electric Energy, which established a minimum power factor of 0.92. The main solution used for correcting power factor, and keeping it within established limits, is the use of capacitors bank. Add capacitors in parallel to the load, properly dimensioned, they serve as feeders of reactive energy for the motors without that there is use of this energy from the grid and its transport over large distances,reducing operating costs, reducing the section of conductors needed to transport this energy and avoiding fines, which add considerably to the value of the final invoice, and, consequently, reduces costs. As there is variation of loads at all times, a system with a capacitor bank is necessary automatic, injecting reagents into the system according to the demand requested at each instant. With this, the present work approaches the concepts about the power factor, the importance of its control based on the current legislation, causes and consequences. It also aims to implement a control system for power factor correction using a microcontroller, in this case, an ESP32, to check the loads connected to the system and thereby control the reactive power injection of a capacitor through an triode of alternating current and analyze its feasibility amid traditional methods.