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- DescriçãoCapacitores de Potência e Filtros de Harmônicos
Este livro está dividido em dez capítulos. Introduz o conceito básico de capacitância, materiais isolantes e dielétricos e mostra a formação de unidades capacitivas e bancos de capacitores com as normas aplicáveis, etc. Conceitua as denominadas Cargas Elétricas Especiais (CEEs) e apresenta de forma didática os conceitos envolvendo as potências ativa, reativa e aparente, bem como do fator de potência. Naturalmente em função das características deste tipo de cargas o livro aborda também a análise dos harmônicos presentes nos sinais de tensão e corrente.
Mostra como definir os bancos de capacitores ou filtros de harmônicos para atenuar as distorções de tensão e corrente bem como para corrigir o fator de potência, apresenta procedimentos, para evitar multas pelo denominado ?Faturamento de Energia Reativa - FER? com as metodologias e as bases teórica e prática aplicáveis, tanto para o sistema elétrico com cargas lineares como para aqueles não lineares (CEEs). Aponta ainda resultados de simulações em exemplos práticos utilizando o software para cálculos de transitório eletromagnéticos - Sobre o Autor
- Especificação
Características
Tipo de Livro Livro Físico Especificações
Sobre o Autor João Roberto Cogo
- Possui especialização em Engenharia de Segurança do Trabalho pela Universidade Federal do Espírito Santo (1998); Doutorado em Engenharia Elétrica (automação) pela Universidade Estadual de Campinas (1987); Mestrado em Engenharia Elétrica (sistemas de potência) pela Universidade Federal de Santa Catarina (1978) e Graduação em Engenharia Elétrica pela Escola Federal de Engenharia de Itajubá (1974). Ministrou cursos nas seguintes instituições: Escola Federal de Engenharia de Itajubá (EFEI); Instituto Nacional de Telecomunicações (INATEL); Fundação de Pesquisa e Assessoramento à Indústria (FUPAI); Universidade Federal do Espírito Santo (UFES); Instituto Federal do Espírito Santo (IFES); Empresa Brasileira de Ensino, Pesquisa e Extensão (UNIVIX) entre outras.
José Batista Siqueira Filho
- Mestre em Engenharia pela Escola Federal de Engenharia de Itajubá (MG); tem MBA em Gestão Empresarial, pela Fundação Getúlio Vargas; e concluiu especialização em tecnologia da informação na Universidade Estadual do Ceará; Professor da faculdade INTA; ex-coordenador de engenharia elétrica da Faculdade do Nordeste (Fanor); lecionou na Universidade de Fortaleza (Unifor) e na Faculdade Metropolitana (Fametro); sócio-diretor da TRIEXE; consultor de empresas; ministra cursos de pós-graduação pela Business School Brasil. Autor do livro “Tecnologia da Informação para Administradores”, possuindo a patente do dispositivo “Disjuntor de tensão”. Ex-perito da Agência Reguladora de Serviços Públicos Delegados do Estado do Ceará no período 2001/2003.Informações Técnicas Sumário
CAPÍTULO I - CAPACITORES - DEFINIÇÕES BÁSICAS 1
1 – introdução - 1
2 - características gerais - 1
2.1 - definição - 1
2.2 - capacidade ou capacitância - 1
2.3 - constante dielétrica - 2
2.4 - energia armazenada - 3
2.5 - capacitores de potência - 3
2.6 - corrente no capacitor - 4
2.7 - condições especiais de funcionamento - 6
2.8 - ligação dos capacitores - 6
2.9 - absorção dielétrica - 7
2.10 - circuito equivalente - 7
2.11 - perdas dielétricas - 8
2.12 - reatância capacitiva - 9
2.13 - potência reativa - 9
3 - características construtivas - 9
3.1 - caixa - 9
3.2 - placa de identificação - 9
3.3 - terminais - 10
3.4 - alças para fixação - 10
3.5 - parte ativa dos capacitores - 10
3.6 - olhais de levantamento - 11
4 - material dielétrico - 12
4.1 - ascarel - 12
4.2 - sólidos e líquidos - 13
5 - resistor de descarga - 14
6 - características elétricas - 14
6.1 - características de longa duração - 14
6.2 - características de curta duração - 25
6.2.1 - sobretensões de curta duração à frequência industrial - 25
6.2.2 - sobretensões transitórias - 26
6.2.3 - sobrecorrentes transitórias 27
7 - capacitores com fusível externo 27
8 - capacitores com fusível interno - 30
9 - ensaios - 36
9.1 - ensaios de rotina - 36
9.1.1 - medição da capacitância - 36
9.1.1.1 - tolerância na capacitância - 37
9.1.1.2 - potência reativa a partir das capacitâncias medidas - 37
9.1.2 - medição da tangente do ângulo de perdas - 37
9.1.3 - ensaio de tensão suportável nominal - 38
9.1.3.1 - ensaio de tensão suportável nominal entre terminais - 38
9.1.3.2 - ensaio de tensão suportável nominal entre terminais e caixa - 38
9.1.4 - ensaio de estanqueidade - 38
9.1.5 - ensaio do dispositivo de descarga - 39
9.2 - ensaios de tipo - 39
9.2.1 - ensaio de estabilidade térmica - 39
9.2.2 - medição do fator de perdas à temperatura elevada - 41
9.2.3 - ensaio de tensão suportável nominal entre terminais e caixa - 41
9.2.4 - ensaio de tensão suportável de impulso atmosférico entre terminais e caixa - 41
9.2.5 - ensaio de descarga de curto-circuito - 41
9.2.6 - ensaio de tensão residual - 42
10 - considerações a respeito das normas citadas - 42
CAPÍTULO II - POTÊNCIA ATIVA, REATIVA, FATOR DE POTÊNCIA E HARMÔNICOS 43
1 - introdução - 43
2 - sistemas puramente senoidais - 43
2.1 - potência ativa - 43
3 - potências aparente e reativa e fator de potência - 49
4 - harmônicos existentes em um sinal de tensão ou de corrente - 51
4.1 - conceituação básica - 53
4.2 - série trigonométrica de fourier - 54
4.3 - decomposição de sinais - 55
4.4 - filtros de harmônicos - 60
5 - fatores de distorção - 61
5.1 – inter-harmônicos - 62
6 - sistemas não senoidais - 63
6.1 - fonte de tensão senoidal com carga não linear - 64
6.2 - fonte de tensão não senoidal suprindo carga não linear - 67
7 - aspectos gerais sobre o fator de potência - 69
7.1- objetivos do alto fator de potência - 71
7.2 - correção do fator de potência - 72
7.3 - localização dos capacitores - 72
7.3.1 - primário do transformador de entrada da indústria - 72
7.3.2 - secundário do transformador de entrada da indústria - 73
7.3.3 - junto à carga - 73
8 - regulamentação do fator de potência - 74
8.1 - fator de potência de referência - 74
9 - cuidados na instalação de capacitores de potência - 77
9.1 - instalação física - 77
9.2 - instalações elétricas - 78
10 - principais consequências da instalação incorreta de capacitores - 78
11 - critérios para inspeção - 79
CAPÍTULO III - ANÁLISE DE CARGAS - 81
1 - introdução - 81
2 - cargas e fator de potência em um sistema elétrico - 81
2.1 - cargas normais - 82
2.2 - cargas elétricas especiais (cee) - 84
3 - interferência da eletrônica de potência no fator de potência - 85
4 - harmônicos presentes em cargas elétricas especiais - 90
4.1 - cargas com alta intensidade de harmônicos - 91
4.1.1 - conversores estáticos de potência - 91
4.1.2 - compensadores estáticos - 95
4.1.3 - transformadores - 97
4.1.4 - motores de indução - 100
4.1.5 - fornos elétricos a arco - 100
4.1.6 - iluminação fluorescente - 105
4.1.7 - computadores - 106
4.1.8 - máquinas de solda - 107
5 - efeitos dos harmônicos - 108
6 - recomendações - 109
6.1 - recomendação do ieee sd 519-1992 - 109
6.2 - recomendação brasileira - 110
6.2.1 - responsabilidade - 111
6.2.2 - responsabilidades das partes envolvidas - 111
6.2.3 - limites prodist - 112
6.2.4 - limites da rede básica - 113
6.2.4.1 - limites globais - 114
6.2.4.2 - limites individuais - 114
6.3 - outras legislações - 115
CAPÍTULO IV - CONEXÕES DOS BANCOS DE CAPACITORES - 117
1 - introdução - 117
2 - fatores que envolvem as conexões - 120
2.1 - fusível - 120
2.2 - classe de isolamento - 123
2.3 - harmônicos e interferência indutiva - 123
2.4 - tensões anormais - 124
2.5 - proteção contra frente-de-onda - 128
2.6 - conexão do sistema (aterrado ou não) - 128
3 - vantagens e desvantagens das conexões dos bancos de capacitores - 129
3.1 - conexão triângulo (delta) - 130
3.2 - conexão em estrela com neutro-aterrado - 131
3.3 - conexão em estrela-isolada - 131
3.4 - conexão em dupla-estrela-isolada - 132
3.5 - conexão dupla-estrela-aterrada - 132
4 - sobretensões devido a perdas de unidades capacitivas - 133
4.1 - conexão triângulo ou estrela-aterrada - 134
4.2 - conexão em estrela-isolada - 136
4.3 - conexão em dupla-estrela-isolada - 137
4.4 - conexão em dupla-estrela-aterrada - 138
5 - conexões em baixa tensão (? 1000 [v]) - 138
6 - conexão em alta tensão (>1000[v]) - 138
CAPÍTULO V - PROTEÇÃO DOS BANCOS DE CAPACITORES - 141
1 - introdução - 141
2 – fusíveis - 141
2.1 - corrente em regime permanente no fusível - 142
2.2 - transitório de corrente - 142
2.3 - correntes de falta - 143
2.4 - coordenação da curva de operação do fusível com a curva de
ruptura da caixa - 148
2.5 - tensão nas unidades restantes após falha em unidades capacitivas - 148
2.6 - descarga de energia das unidades capacitivas em paralelo - 149
2.7 - tipos de fusíveis - 150
2.7.1 - fusíveis para baixa tensão (até 1000 [v]) - 151
2.7.2 - fusíveis para alta tensão (superior a 1000 [v]) - 151
2.7.3 - os fusíveis de expulsão - 151
2.7.4 - fusíveis internos - 156
2.8 - fusíveis de grupo - 156
3 - relés - 157
3.1 - utilização dos relés - 157
3.2 - proteção por relés de sobrecorrente - 157
3.3 - proteção dos capacitores por réle de desequilíbrio - 158
4 - relés térmicos - 159
5 - para-raios para proteção de banco de capacitores - 159
5.1 - para sistemas multiaterrados - 159
5.2 - para sistemas isolados - 159
6 - esquemas de proteção dos bancos de capacitores - 160
7 - recomendações - 163
CAPÍTULO VI - CHAVEAMENTO DE BANCOS DE CAPACITORES - 167
1 - introdução - 167
2 - transitórios causados pela energização de banco de capacitores - 167
2.1 - energização de bancos de capacitores em paralelo - 173
3 - transitórios causados pelo desligamento (desenergização) de bancos de
capacitores - 177
4 - método da redução das correntes de “inrush” - 181
5 - energização de transformadores próximos a banco de capacitores - 184
5.1 - curva de saturação dos transformadores - 184
5.2 - corrente de energização de um transformador (“inrush”) - 186
5.3 - sistema em análise - 186
6 - fenômeno da autoexcitação - 191
6.1 - correção do fator de potência em motores de indução - 191
7 - equipamentos de manobra de bancos de capacitores - 194
7.1 - bancos em baixa tensão (menor que 1000 [v]) - 194
7.1.1 - contator - 194
7.1.2 - chave seccionadora - 195
7.1.3 - disjuntor termomagnético - 195
7.2 - banco de capacitores em alta tensão - 196
7.2.1 - disjuntores com meio de extinção do arco voltaico a óleo - 196
7.2.2 - disjuntores com meio de extinção do arco voltaico a vácuo - 196
7.2.3 - disjuntores com meio de extinção do arco voltaico a gás sf6
(hexafluoreto de enxofre) - 197
7.2.4 - disjuntores com meio de extinção a ar (seco) - 198
7.2.5 - chaves a gás - 198
7.2.6 - chaves a óleo 198
8 - recomendação - 199
CAPÍTULO VII - CORREÇÃO DO FATOR DE POTÊNCIA EM INSTALAÇÕES
CONVENCIONAIS - 201
1 - introdução - 201
2 - causas do baixo fator de potência - 201
3 - medição do fator de potência - 202
3.1 - wattímetro, amperímetro e voltímetro - 202
3.2 - analisador de energia - 202
3.3 - memória de massa - 203
4 - correção do fator de potência - 204
5 - conceituação sobre a redução da potência aparente devido a instalação de bancos de capacitores - 204
5.1 - compensação do fp em motores de indução trifásicos - 211
5.2 - compensação do fp em transformadores - 214
5.3 - compensação do fp por grupos - 215
5.3.1 - grupo de motores de indução - 216
5.3.2 - grupo de lâmpadas - 217
5.4 - liberação de capacidade do sistema - 218
5.5 - melhoria da tensão - 220
5.6 - redução das perdas - 221
6 - controladores de fator de potência - 223
6.1 - bancos automáticos com base em medição - 223
6.2 - bancos automáticos temporizados - 225
7 - determinação da potência necessária para a correção do fator de potência 225
7.1 - utilizando medidores de energia - 226
7.2 - utilizando memória de massa - 227
8 - escolha da tensão nominal dos capacitores - 234
CAPÍTULO VIII - FILTROS DE HARMÔNICOS - CONCEITOS BÁSICOS - 239
1 - introdução - 239
2 - filtros de harmônicos - 240
3 - classificação dos filtros de harmônicos - 240
3.1 - filtros de harmônicos instalados em série - 240
3.2 - filtro de harmônicos em derivação paralelo ou “shunt” - 241
3.2.1 - filtros de harmônicos passivos “shunt” - 242
3.2.2 - filtros de harmônicos com sintonia simples - 243
3.2.3 - filtros de harmônicos com sintonia dupla simples - 243
3.2.4 - filtros de harmônicos passa alta - 243
4 - fator de qualidade - 243
4.1 - filtros de harmônicos de alto fator de qualidade - 244
4.2 - filtros de harmônicos de baixo fator de qualidade - 245
5 - efeito da impedância do sistema - 247
6 - ressonância devido aos harmônicos - 251
6.1 - ressonância série - 252
6.2 - ressonância paralela - 255
7 - efeito da instalação de banco de capacitores - 258
7.1 - comportamento da impedância do sistema devido à instalação de banco de capacitores - 258
7.2 - comportamento da impedância do sistema devido à instalação de filtros de harmônicos - 261
8 - fluxo de corrente após a instalação de filtros de harmônicos - 263
9 - filtros ativos - 265
CAPÍTULO IX - FLUXO HARMÔNICO E RESSONÂNCIA - 267
1 - introdução - 267
2 - estudo de fluxo harmônico - 267
3 - análise do sistema elétrico para fluxo harmônico e determinação de ressonâncias - 268
4 - efeito da instalação dos bancos de capacitores - 271
5 - efeito da instalação de filtros de harmônicos - 275
6 - exemplo de aplicação - 280
6.1 - solução - 280
6.2 - definição do filtro de harmônicos de 11ª ordem - 285
6.3 - definição do filtro de harmônicos padrão - 287
CAPÍTULO X - PROJETO BÁSICO DE FILTROS DE HARMÔNICOS INCLUINDO A CORREÇÃO DO FATOR DE POTÊNCIA - 291
1 - introdução - 291
2 - projeto básico de filtros de harmônicos - 292
2.1 - equações gerais - 292
3 - reatores com taps fixos - 297
4 - filtros de harmônicos para a correção do fator de potência - 298
5 - comentário em relação à solução adotada - 305
6 - comentários em relação à solução adotada - 310
7 - filtros para absorção de harmônicos de corrente - 310
7.1 - procedimento para a especificação - 315
7.2 - comentário em relação à solução adotada - 323
8 - distorções de tensão provocadas pelo filtro de harmônicos na frequência de sintonia - 324
9 - procedimento para determinação do filtro para absorção dos harmônicos de corrente - 328
9.1 - análise da distorção do sistema - 329
9.2 - escolha do filtro de harmônicos de corrente - 329
9.3 - procedimento para calcular filtros de harmônicos de corrente - 329
Referência bibliográfica - 333Informações Técnicas
Nº de páginas: 850,00 Origem: Nacional Editora: Editora Ciência Moderna Idioma: Português Edição: 1ª Edição Ano: 2018 ISBN: 9788539909278 Encadernação: Brochura Autor: João Roberto Cogo, José Batista Siqueira Filho - Informações
Avaliação técnica sobre o livro
