FUNCEFET Ncleo de Ensino Tecnolgico Matria: Eletricidade Curso: Mecatrnica Prof: Hlio Arantes Aluno: Clio Ricardo de Souza Almeida Trabalhos 1 e 21) Lei de DU FAY e Lei de Coulomb; Eletroscpio e Osciloscpio, princpios de funcionamento e aplicaes prticas."cargas eltricas de mesmo nome (sinal) se repelem e de nome(sinal) contrrios se atraem" F= K. /q1/. /q2/ . 1/r2.

2) Capacitores e Capacitncia,princpio de funcionamento e aplicaes; Capacitores Industriais, princpio de funcionamento e aplicaes.

Aspectos da eletrostticaHistrico O estudo cientfico da eletrosttica dividido em trs partes. So elas: atrito, contato e induo. O fenmeno eletrosttico mais antigo conhecido o que ocorre com o mbar amarelo no momento em que recebe o atrito e atrai corpos leves. Tales de Mileto, no sculo VI a.C., j conhecia o fenmeno e procurava descrever o efeito da eletrosttica no mbar. Tambm os indianos da antiguidade aqueciam certos cristais que atraiam cinzas quentes atribuindo ao fenmeno causas sobrenaturais. O fenmeno porm, permaneceu atravs dos tempos apenas como curiosidade. No sculo XVI, Gilbert utilizou a palavra "eletricidade", esta derivada da palavra grega elektron que era o nome que os gregos davam ao mbar. Gilbert reconheceu que a propriedade eletrosttica no era restrita ao mbar amarelo, mas que diversas outras substncias tambm o manifestavam, entre estas diversas resinas, vidros, o enxofre, entre outros compostos slidos. Atravs do fenmeno da eletrosttica nos slidos, observou-se a propriedade dos materiais isolantes e condutores. Otto von Guericke inventou o primeiro dispositivo gerador de eletricidade esttica, este era constitudo de uma esfera giratria composta de enxofre com o qual foi conseguida a primeira centelha eltrica atravs de mquinas. Gray, em 1727, notou que os condutores eltricos poderiam ser eletrizados desde que estivessem isolados. Du Fay descobriu que existiam dois tipos de eletricidade, a vtrea, e a resinosa, a primeira positiva e a segunda negativa. Petrus Van Musschenbroek em 1745 descobriu a condensao eltrica ao inventar a garrafa de Leyden, o primeiro capacitor, que permitiu aumentar os efeitos das centelhas eltricas. Benjamin Franklin, com sua experincia sobre as descargas atmosfricas, demonstrou o poder das pontas inventando o pra-raios, porm foi Coulomb quem executou o primeiro estudo sistemtico e quantitativo da esttica demonstrando que as repulses e atraes eltricas so inversamente proporcionais ao quadrado da distncia, em 1785. Descobriu ainda o cientista, que a eletrizao ocorrida nos condutores superficial. Os resultados obtidos por Coulomb foram retomados e estudados por Laplace, Poisson, Biot, Gauss e Faraday. Princpios da eletrosttica Princpio da conservao da carga eltrica: Num sistema eletricamente isolado, constante a soma algbrica das cargas eltricas. Princpio da atrao e repulso de cargas: Cargas de mesmos sinais se repelem e cargas de sinais opostos se atraem.

Charles Franois de Cisternay du Fay ( Paris, 14 de Setembro de 1698*-1739 foi um qumico francs, descobridor europeu da eletricidade positiva e negativa, descrevendo pela primeira vez em termos de cargas eltricas a existncia de atrao e repulso (1737). Du Fay descobriu que existiam dois tipos de eletricidade, a vtrea, e a resinosa, a primeira positiva e a segunda negativa. Comprovou a existncia de dois tipos de fora eltrica: uma de atrao, j conhecida, e outra de repulso. Postulando que: "cargas eltricas de mesmo nome (sinal) se repelem e de nome(sinal) contrrios se atraem"(Lei de Dufay). . Suas observaes foram depois organizadas por Benjamin Franklin, que atribuiu sinais - positivo e negativo - para distinguir os dois tipos de carga. Estas contribuies tericas permitiram o desenvolvimento da mquina eletrosttica , cujos rgos essenciais eram um mecanismo de arrastamento, o desmultiplicador e uma manivela, um elemento rotativo deslizante entre almofadas, produzindo eletricidade esttica, e um acumulador de carga.

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A Lei de Coulomb foi descoberta pelo fsico francs Charles Augustin de Coulomb, trata do princpio fundamental da eletricidade. Em particular, diz-nos que o mdulo da fora entre duas cargas eltricas puntiformes (q1 e q2) diretamente proporcional ao produto dos valores absolutos (mdulos) das duas cargas e inversamente proporcional ao quadrado da distncia (r) entre elas. Esta fora pode ser atrativa ou repulsiva dependendo do sinal das cargas. atrativa se as cargas tiverem sinais opostos. repulsiva se as cargas tiverem o mesmo sinal. Aps detalhadas medidas Coulomb concluiu que esta fora completamente descrita pela seguinte expresso: F= K. /q1/. /q2/ . 1/r2. Segundo esta equao possvel encontrarmos a intensidade da FORA de interao eletrosttica entre duas cargas puntiformes. O K uma constante de proporcionalidade caracterstica do meio onde se situam as cargas. Essa a constante dieltrica, por conveno, no vcuo igual a 1 e no ar 1,0006 porm admite-se aproxima-la para 1 neste meio. O valor das cargas deve ser utilizado na equao em mdulo. Lembrando que: "cargas eltricas de mesmo nome (sinal) se repelem e de nome(sinal) contrrios se atraem" (Lei de Dufay). A direo da FORA ser a mesma entre as cargas, porm o sentido mudar... para cargas com mesmo sinal a Fora ter sentido de repulso entre as mesmas.. . e cargas de sinais opostos tero as FORAS com sentido de atrao entre as cargas...

EletroscpioUm eletroscpio um instrumento capaz de "perceber a presena" de cargas eletrizadas. Com um eletroscpio em mos, possvel saber se um corpo se encontra carregado ou neutro, por isso importante na eletrosttica, pois visualmente esse estado de um corpo no pode ser notado. Os eletroscpios mais comuns so o pndulo eletrosttico e o eletroscpio de folhas. O mdulo da carga do corpo no evidenciado em um eletroscpio, mas sua intensidade Pode ser percebida visualmente como se ele funcionasse como um ponteiro de velocmetro. Por exemplo, em um eletroscpio de folhas, quanto mais afastadas estiverem as folhas metlicas, maior a carga do corpo em teste. Um aparelho destes imprescindvel em experincias eletrostticas. Eletroscpio de folhas de ouro, que consiste de duas lminas de ouro, muito finas, suspensas a uma barra metlica, mantidas no interior de um recipiente de vidro, sendo que na extremidade superior da barra metlica h uma pequena esfera metlica, aproximando-se e passando uma flanela, a flanela adquire carga positiva e o eletroscpio , carga negativa. isso ocorre pois voc ver que a flanela(tecido) ficar a esquerda e o metal (cabea do eletroscpio) ficar a direita. Assim, como os que esto a direita perdem eltrons, logo, os da esquerda vo absorver esses mesmos eltrons. assim, as folhas do eletroscpio vo se repelir pois esto eletrizadas com cargas de mesmo sinal e quando isso ocorre, h repulso. O que ocorre com um eletroscpio carregado, quando aproximamos o dedo prximo a esfera eletrizada? As folhas do eletroscpio vo se fechar pelo fato do dedo est funcionando como fio terra... A idia principal de funcionamento do eletroscpio fazer com que as cargas eltricas em excesso no seu interior sejam divididas em duas quantidades aproximadamente iguais, que por sua vez so guiadas a duas partes mveis e prximas do aparelho. Devido mobilidade dessas partes e ao fato delas estarem carregadas com o mesmo tipo de carga, elas se afastaro uma da outra. Isto permite mostrar de forma visvel a repulso entre cargas de mesmo sinal.

OsciloscpioIntroduo O osciloscpio um instrumento (de medio) que permite visualizar graficamente sinais eltricos. Na maioria das aplicaes, o osciloscpio mostra como que um sinal eltrico varia no tempo. Neste caso, o eixo vertical (YY) representa a amplitude do sinal (tenso) e o eixo horizontal (XX) representa o tempo. A intensidade (ou brilho) do cran por vezes chamada de eixo dos ZZ (Figura 1).

Figura 1: Eixos X-Y-Z num osciloscpio

Um grfico deste tipo poder dizer-nos diversas coisas acerca de um sinal, nomeadamente: Permite determinar valores de tenso e temporais de um sinal. Permite determinar a frequncia de um sinal peridico. Permite determinar a componente contnua (CC) e alternada (CA) de um sinal. Permite detectar a interferncia de rudo num sinal e, por vezes, elimin-lo. Permite comparar dois sinais num dado circuito, nomeadamente a entrada e a sada, permitindo tirar as mais variadas concluses, tais como se um dado componente est avariado.

Outras potencialidades surgem na utilizao do modo xy, bem como nos osciloscpios digitais que incorporam muitas funcionalidades adicionais. O osciloscpio tem um aspecto que se assemelha a um televisor, exceptuando a grelha inscrita no cran e a grande quantidade de comandos. O painel frontal do osciloscpio tem os comandos divididos em grupos, organizados segundo a sua funcionalidade. Existe um grupo de comandos para o controle do eixo vertical (amplitude do sinal), outro para o controle do eixo horizontal (tempo) e outro ainda para controlar os parmetros docran (intensidade, focagem, etc.). O osciloscpio utilizado no Laboratrio de Instrumentao e Medidas Elctricas (\ [Hitachi, 1990]), representado na Figura 2, um exemplo clssico de um osciloscpio analgico.

Figura 2:

Relativamente ao mesmo osciloscpio, podem caracterizar-se os seguintes blocos funcionais: Comandos do cran (eixo dos ZZ):

1 - Interruptor de Alimentao 3 - Focagem do feixe 4 - Rotao do trao 5 - Intensidade do feixe Comandos do Sistema Vertical (eixo dos YY): 8 (9) - Terminal de ligao do canal 1 (2) 10 (11) - Acoplamento de entrada do canal 1 (2) (AC, GND, DC) 12 (13) - Ganho vertical do canal 1 (2) 14 (15) - Ganho vertical (ajuste contnuo) e amplificao de 5 X do canal 1(2) 16 (17) - Posicionamento vertical do canal 1 (2) 18 - Modo do sistema vertical (CH1, CH2, ALT, CHOP, ADD) 20 (21) - Balanceamento DC do canal 1 (2) Comandos do Sistema Horizontal (eixo dos XX): 22 - Velocidade de varrimento (Time/Div) 23 - Velocidade de varrimento (ajuste contnuo) 24 - Posicionamento horizontal do sinal e zoom de 10 X Comandos do Sistema de Sincronismo: 25 - Fonte do sistema de sincronismo (INT, LINE, EXT) 26 - Fonte do sistema de sincronismo (CH1, CH2, VERT MODE) 27 - Terminal de ligao da fonte de sincronismo externa 28 - Nvel e inclinao de disparo 29 - Modo do sistema de sincronismo (AUTO, NORM, TV-V, TV-H) 1. Aplicaes O osciloscpio utilizado por diversos profissionais, num sem nmero de aplicaes, to variadas como a reparao de televisores, a anlise do funcionamento das unidades eletrnicas de controle dos automveis, a anlise de vibraes (de um motor, por exemplo), o projeto de circuitos de condicionamento de sinal (para sistemas de instrumentao, por exemplo) ou sistemas biomdicos. Figura 3:

A utilidade do osciloscpio no se limita ao mundo da eletricidade/eletrnica. Com o transdutor apropriado, o osciloscpio poder utilizar-se para visualizar e medir qualquer tipo de grandeza fsica. Um transdutor um dispositivo que cria um sinal eltrico apartir de um estmulo de outro tipo de grandeza, tal como som, luz ou calor (caso da clula fotoeltrica apresentada na Figura 3). Embora os osciloscpios digitais permitam analisar sinais transitrios (que s acontecem um vez), tal como os apresentados na Figura 4 (degrau (step) e impulso (pulse)), o osciloscpio , por princpio, um instrumento de medio adequado a medir (analisar) sinais peridicos. Figura 4:

Os sinais peridicos, tambm denominados de ondas, representam a variao de grandezas que se repetem (periodicamente) no tempo. So exemplos tpicos as ondas senoidais (sine wave) e senoidais amortecidas (damped sine wave), Figura 5:

Ondas senoidaise senoidaisamortecida (\[Tektronics, 1997a]) as ondas quadradas (square wave) e retangulares (retangular wave): Figura 6:

Ondas quadrada e retangular e as ondas triangulares (triangle wave) e de dente de serra (sawtooth wave): Figura 7:

Ondas dente de serra e triangular (\[Tektronics, 1997a]) Quanto provenincia destes tipos de ondas, os exemplos da Figura 8 so elucidativos. Podem ver-se a forma senoidaisda tenso disponvel numa tomada de energia, os

impulsos (digitais) que circulam no interior de um computador, os sinais elctricos do sistema eltrico de um automvel (do sistema de ignio, por exemplo) e a onda em dente de serra utilizada para fazer o varrimento horizontal num televisor. Figura 8:

1.2. Grandezas Eltricas Mensurveis A nvel das grandezas (eltricas) que podem ser medidas atravs de um osciloscpio, as mais comuns so as seguintes: Perodo e Frequncia Se um sinal se repete no tempo, ele tem uma frequncia de repetio. Esta frequncia (f) medida em Hertz (Hz) e igual ao nmero de vezes que o sinal se repete por segundo (nmero de ciclos por segundo). Analogamente, um sinal peridico tem um perodo (T), que o tempo que o sinal leva a completar um ciclo. O perodo e a frequncia so inversos um do outro, isto , f = 1/ T. A Figura 9 serve como exemplo, onde as ondas senoidais tem um perodo de 1/3 de segundo, correspondendo a uma frequncia de 3 Hz.

Figura 9:

Amplitude (de tenso) Com um osciloscpio podem medir-se amplitudes de sinais, nomeadamente amplitudes de pico e pico-a-pico. A forma de onda apresentada na Figura 10 tem uma amplitude (de pico) de 1 V e uma amplitude pico-a-pico de 2 V. Figura 10:

Defasamento Para entender o que o defasamento entre duas ondas, necessrio apreender o conceito de fase. importante salientar que este conceito apenas se aplica a ondas senoidais. Olhando para a Figura 10 pode considerar-se que como o sinal sinusoidal, a cada instante de tempo pode corresponder um ngulo (de 0 a 360). Isto facilita a analise de ondas senoidais, no sentido em que o ngulo de fase no depende da frequncia do sinal. Podemos ento referir-nos a ngulos de fase para descrever em que parte do perodo que o sinal se encontra (20, 60, 180, por exemplo), em vez de nos referirmos a tempo (1,35 ms ou 4,2 s, por exemplo). O desfasamento (ou diferena de fase) representa o atraso (no tempo ou em fase) entre dois sinais da mesma frequncia. Na Figura 11, a tenso diz-se 90 em avano relativamente corrente, dado que a onda de tenso chega ao seu mximo (por exemplo) exatamente 1/4 de perodo antes do mximo da onda da corrente (360 / 4 = 90).

figura 11:

O desfasamento extremamente importante na anlise de certos circuitos eltricos e eletrnicos.

2.OSCILOSCPIO ANALGICO VS . DIGITAL Os equipamentos eletrnicos podem ser divididos em analgicos ou digitais. Enquanto que o equipamento analgico trabalha com tenses continuamente variveis, o equipamento digital apenas distingue dois nveis diferentes de tenso (dois nveis lgicos, 0 e 1) que podem ser combinados sequencialmente (010010...) de modo a representarem o valor de uma amostra de sinal (2, 4, 8, 16 bits cada amostra). Por exemplo, um tocadiscos um aparelho analgico enquanto que um leitor de CDs um aparelho digital. Figura 12;

Os osciloscpios tambm podem ser analgicos ou digitais. Os osciloscpios analgicos funcionam aplicando (quase) diretamente a tenso medida a duas placas (placas horizontais) que criam um campo eltrico, provocando o desvio (vertical, dado que as placas so horizontais) de um feixe de eltrons que se desloca para o cran. Isto permite observar o valor da amplitude do sinal no eixo vertical (Figuras 12). Os osciloscpios digitais retiram amostras do sinal original (Figuras 12), amostras estas que so convertidas para um formato digital (binrio) atravs da utilizao de um conversor analgico/digital. Esta informao digital armazenada numa memria e seguidamente reconstruda e representada no cran (tal como num computador). Em muitas aplicaes, pode utilizar-se tanto um osciloscpio analgico como um digital. Contudo, cada um deles possui caractersticas particulares, tornando-os mais ou menos adequados para uma dada tarefa. Os osciloscpios analgicos so normalmente preferidos quando era necessrio visualizar sinais com variaes muito rpidas (altas frequncias) em tempo-real (ao mesmo tempo que ocorrem). O desenvolvimento dos osciloscpios digitais fez com que os osciloscpios analgicos viessem a ser ultrapassados. Os osciloscpios digitais permitem o armazenamento e posterior visualizao das formas de onda, nomeadamente de acontecimentos que ocorrem apenas uma vez. Eles permitem ainda processar a informao digital do sinal ou enviar esses dados para um computador para serem processados e/ou armazenados. Como processamento entendese por exemplo uma filtragem do sinal ou uma anlise espectral do sinal (no domnio das frequncias).

Figura 13:

um fato que o osciloscpio analgico (Figura 13) est ficando obsoleto. De fato, comeam a aparecer no mercado osciloscpios digitais (Figura 14) com muito mais funcionalidades que os analgicos, por preos cada vez mais competitivos. Mais ainda, a utilizao de software, tanto pelo fabricante, como pelo utilizador, permite personalizar os osciloscpios digitais, munindo-os de funes especficas para cada aplicao. figura 14:

A empresa Fluke tm tambm a marca registada do Combi-scopee (\ [Fluke, 1997d]), um aparelho que combina as funcionalidades de um osciloscpio analgico com um digital.

Capacitores 1o Funo: armazenar cargas eltricas carregando-o e descarregando-o no tempo da freqncia aplicada.(de acordo com o tempo que recebe a carga); um acumulador de cargas eltricas. 2o Caractersticas e propriedades: O capacitor um componente basicamente formado por duas placas metlicas, separadas por um isolante chamado de dieltrico. O material de que feito o dieltrico quem define o nome do capacitor. Ex.: Dieltrico de mica= capacitor de mica; Dieltrico de plstico = capacitor de polister.

Como qualquer componente eletrnico, o s capacitores apresentam caractersticas eltricas e mecnicas, atravs dos quais so especificados Abaixo veremos as mais importantes: 2.1Capacitncia- a propriedade (capacidade)dos capacitores armazenarem cargas eltricas. A unidade de capacitncia o FARAD, representado por F e se define como a capacitncia de reter uma carga de 1 coulomb (1C), quando aplicada a tenso de 1 volt(1V). Para as medidas usuais dos capacitores os valores em Farad, so muito elevados, por isso se utiliza geralmente os seus submltiplos. Os Submltiplos so

a) Milefarad = mF (usado antigamente). 1mF = 1/10 = 10 b) MicroFarad=F = 1/10 =10 Fc) NanoFaraf = nF = 1/10 = 10F d) PicoFarad = pF = 1/10 =10F Fatores que influenciam a capacitncia: a)Dimenses das placas-quanto maior a rea das placas maior a capacidade de armazenamento de carga. b)Distncia entre as placas-quanto menor distncia entre as placas, ou seja, quanto menor a espessura do dieltrico maior a capacidade de armazenamento-Capacitncia. c) Material de que feito o dieltrico 2.2-Tolerncias- A capacitncia real de um capacitor deve ficar dentro dos limites de tolerncia de fabricao, que pode ser to baixa quanto 5% (capacitores de preciso) ou to alta quanto 50%, como acontece com os capacitores eletrolticos. Em alguns casos a tolerncia no simtrica: a tolerncia para menos pode ser menor que a tolerncia para mais; ex: um tipo de capacitor pode ter tolerncia de 10 e + 20%, significando que, se o seu valor nominal for de 100pF, poder ter qualquer valor real entre 90 e 120%pF (at 10pF menos e at 20% mais que o nominal) e ser considerado bom.

2.3- Coeficiente de Temperatura- A capacitncia de um capacitor pode ser influenciada pela temperatura, sendo seu coeficiente de temperatura uma caracterstica importante em algumas aplicaes. O coeficiente de temperatura pode ser negativo (-), positivo ( +), nulo (NPO) sendo normalmente expresso em partes por milho por graus centgrados (ppm/ ).Exemplo: um capacitor de 1F com um coeficiente negativo de 750ppm, se a temperatura passar de 25 (temperatura para a qual se especifica o valor nominal) para 26, a capacitncia ser reduzida em 750pF (750 milionsimos do valor nominal). Clculo: 1F=1 x 1000 x 1000 = 1000000pF (valor nominal em pF) Quando a temperatura passa de 25 para 26 a capacitncia ser reduzida em 750pF, ou seja, o novo valor ser: 1.000.000-750 = 999250pF ou 0,999250F. 2.4-Tenso de Isolao ou de trabalho dada em volts(V) a tenso mxima que pode ser aplicada ao capacitor sem que o mesmo seja danificado; Obs. No se deve submeter um capacitor a uma tenso acima da recomendada pelo fabricante. Sob pena de danificar e at furar o dieltrico e provocar fuga no capacitor. Em caso de substituio de componentes, a isolao do capacitor substituto poder ser maior que a isolao do capacitor original, nunca poder ser menor. 2.5-Resistncia de isolao-refere-se a resistncia hmica do dieltrico.

3o Classificao e tipos:Fixos Quando o valor da sua capacitncia no pode ser mudada. So designados ou classificado de acordo com o dieltrico, a forma fsica ou detalhes construtivos: comum ,

Eletroltico Plate

Cermicos: Disco

Tubulares Pouco usado. Passagem Rdiotelecomunicaes Stiroflex , Polyster (at 2,2F)No-metalizados Vem com a capacitncia ,tolerncia e tenso de trabalho em seu corpo. Metalizados

SchicoCaractersticas: Capacitncia e Tenso mostrados no corpo:

Metalizado laranjaCaractersticas: Capacitncia, Tolerncia e tenso no corpo.

ZebrinhaCaracterstica capacitncia,Tolerncia e tenso.utilizada expressa por Cdigo de cores.

Eletroltico (2,2 a 4700F)Simbologia

Alumnio um capacitor de capacitncia alta e tem polaridade. Utiliza como dieltrico uma camada de xido, formada por eletrodeposio de um produto qumico.

Radiais

Axiais

Tntaloum capacitor eletroltico de alta capacitncia e so usados em CI onde o espao pequeno.

Semi-varivel (ajustvel)So capacitores de ajuste com valores pequenos So especificados pela faixa de valores que podem no ajuste. ex Trimmer Simbologia e aspecto:

VariveisSo usados em sintonia de rdio e podem ser especificados pela capacitncia mxima, ou seja, quando esto com o eixo todo fechado.

Ar, PolysterSimbologia e aspecto:

4o-Identificao do valor e caractersticas dos capacitores fixosComo vimos anteriormente, as caractersticas eltricas dos capacitores so sua capacitncia, tenso de isolao, tolerncia e o coeficiente de temperatura e ainda a faixa de temperaturas em que o capacitor pode ser usado.

Usualmente, referente s unidades da capacitncia (Farad), seguem-se os seguintes critrios:Faixa de Valores 1 a 4700pF Acima de 4700pF-1F(1.000.000pF) Iguais e acima de 1000pF Unidade utilizada Picofarads(pF) MicroFarad(F) e PicoFarad(pF) Ou a expresso kpF(quilo-Farad=1000pF)

4.1-Capacitores eletrolticos- as caractersticas eltricas e a polaridade de seus terminais so impressas no corpo dos mesmos. Assim, obrigatoriamente se indica qual o terminal positivo ou o negativo atravs dos smbolos + e - ou uma pinta vermelha. So impressos ainda nestes capacitores a capacitncia em F e a tenso de isolao. A tolerncia muitas vezes omitida, porm na grande maioria das vezes esta tolerncia de 10 +50. Alm dessas indicaes a polaridade dos eletrolticos tambm indicada da seguinte forma: Axiais- um estreitamento (gargalo) no lado do terminal positivo e uma faixa preta no negativo. Radiais- o terminal mais comprido o positivo. 4.2 Capacitores de polister metalizado zebrinha- tem seu valor , em picofarads, indicados atravs do cdigo de cores com cinco faixas, sendo a primeira no topo do capacitor e a ltima junto aos terminais. Na tabela abaixo, a 1a e a 2a faixa indicam os algarismos significativos. A 3a faixa indica o numero de zeros ou multiplicador, no sendo usadas apenas, as cores : ouro e prata A 4a faixa indica a tolerncia e a 5a faixa a tenso nominal, contnua ou de pico Nos capacitores as faixas no so separadas entre si , de modo que duas faixas contguas aparecero como uma s(mais larga). Isto indica que o valor correspondente quela cor vem repetido. Exemplos :Definir as caractersticas, dos capacitores metalizados zebrinha, que apresentam as seguintes cores: a) Verde + azul + vermelho + branco + vermelho> C=5,6KpF; Tol.= 10 ; E =250V. b) Marrom + preto + laranja + branco +vermelho> C=10kpF; Tol.=10 ; E= 250V. c) Amarelo + vermelho + vermelho preto + azul> C= 4,2kpF; Tol. = 20; E=630V. d) Vermelho + vermelho + amarelo +branco + amarelo> C= 220kpF; Tol. = 10; E =400V.

4.3-Capacitores de polister metalizado-Schico- apresenta a indicao da tenso de trabalho em (VDC) e o valor da capacitncia em nanofarads, indicado apenas pela letra n. As indicaes acima neste capacitor pode se apresentar das seguintes formas: a) 250 e 22n ; b) 250 2.3 nF; 250 2n3; 4.4-Capacitores nugget polister ,polister metalizado laranja:- as indicaes das caracterstica so iguais ao Schico , acrescentando-se o logotipo do fabricante. 4.5 Capacitores cermicos Plate:estes capacitores podem ser de trs tipos. Na tabela abaixo pode-se ver como identifica-lo Tipo Significado Aspecto/Cor Coeficiente Tolerncia Tenso Unidades Capacitncia de de notao Temperatura Isolao Volts TC Coeficiente Cinza com NP0 2% 100V pF ou nF 10pF-10p de uma faixa como p e 2200pf-2n2 temperatura preta no topo n compensado TC Coeficiente Cinza faixa N750 2% 100V idem idem de violeta temperatura compensado GP Aplicaes Ocre com e 10% 100V idem idem gerais faixa amarela GMV Garantido Ocre com -20 +80% 63V idem idem Mnimo faixa verde valor 4.6-Capacitores cermicos Disco- Tem seu valor indicado em pF e/ou nF, de acordo com o fabricante. Recentemente foi introduzida uma nova codificao. Na seqncia vamos explicar este assunto co alguns exemplos: Na nova codificao ao capacitncia dada apenas em picofarads 1o exemplo: Na figura considera-se os dois(2) primeiros algarismos (10) significativos o 3o algarismo o

numero de zeros para ser acrescentado aos 2 primeiros. Sendo o 3 o algarismo 0 (zero) nenhum zero deve ser acrescentado. E a leitura da capacitncia para este capacitor : C = 10pF.

2o Exemplo: Vemos neste capacitor a indicao 104. Os dois primeiros algarismos significativos so 1 e 0. O numero 4 , na 3a casa, significa que devemos acrescentar quatro zeros aos dois primeiros algarismos formando assim 100.000. A indicao da capacitncia de 100000pF (ou 100nF).

Alm da capacitncia , indicada na forma acima a nova codificao indica a tolerncia, a faixa de temperatura de operao, o mximo desvio da capacitncia em funo da variao de temperatura e o coeficiente de temperatura. A tenso de isolao no indicada em alguns casos, subtendendo-se como sendo a normalde uma uma categoria de capacitor.. A tolerncia indicada por uma letra logo aps o valor da capacitncia . Na tabela I abaixo temos as letras e os respectivos significados em trs colunas

.

Vejamos agora um exemplo, com indicaes da capacitncia, tolerncia e tenso de isolao; Exemplo 3:

Analise: 120: Os dois primeiros algarismos 12; o 3o algarismo =0, nenhum zero a acrescentar. A letra K indica na tabela 1 (acima a tolerncia de 10). A tenso de isolao vem diretamente impressa e mostra 2Kv=2000V. Ento a indicao deste capacitor , para capacitnciaa, tolerncia e Tenso : 12pF 10% -2000Volts. Agora vamos tratar da indicao dos coeficientes de temperaturas : eles so indicados como positivo(P), negativo (N) e/ou nulo (NP0) expressos atravs de letras seguida pelo nmero de partes por milho por graus centgrados. Se o coeficiente for negativo de 750ppm/,aparecer a indicao N750. Na prtica, encotramos capacitores P100(positivo,100ppm/), NP0, N075, N150, N220, N330, N470, N750 e N1500.

Na tabela II abaixo podemos ter os valores ligados ao coeficiente de temperatura.

Os coeficientes de temperatura podem tambm serem substitudos por letras , da seguinte forma: Letra Coeficiente de temperatura A P100 C NP0 L N075 P N150 R N220 S N330 TT N470 U N750 V N1500 Vamos agora executar alguns exemplos , para encerrar o assunto: Exemplo 4: 100 nos diz que C=10pF

K = 10%, N750= coeficiente de temperatura negativo de 750ppm/

Exemplo 5:

C indica pela tabela acima NP0, coeficiente de temperatura 0 18(neste caso no foi usado o cdigo de 3 algarismo e a leitura direta) 18pF

J =tolerncia de 5%.

exemplo 6:

390 indica c=39pF , tolerncia M na tabela 20%, tenso de isolao = 3000V e o codigo X5F na tabela indica que o capacitor pode ser usado sob temperaturas de 55 a 85 , (X5) com uma variao mxima de 7,5% (F)de seu valor real em funo da variao de temperatura.

5o Associao de Capacitores;Na associao dos capacitores os terminais destes devem estar submetidos a uma mesma Tenso. 5.1 Associao em paralelo

A frmula abaixo de forma inversa aos resistores nos d o valor do capacitor equivalente Ceq Em uma associao de capacitores em paralelo. Ceq = C1 + C2 + C3 + ... Cn. 5.2 Associao em Srie

5.2.1-Caso 1- n capacitores iguais. Ceq = C/n Onde C = valor comum dos capacitores envolvidos; N = numero de capacitores do esquema.

5.2.2- Caso 2-Para 2 capacitores diferentes: Ceq = C1 x C2/C1+ C2 5.2.3- Caso 3 n capacitores diferentes. 1/Ceq= 1/C1 + 1/C2 +1/C3 + ....+ 1/Cn 5.3 Associao Mista-Srie/Paralelo.

Neste caso resolve-se em primeiro lugar parte da associao em paralelo o Ceq da parte de paralelos passa a compor um novo circuito em srie. No circuito acima ficaria assim. Ex.: Parte paralela Ceq1 =10 +20 = 30pF. O novo circuito ficar assim: Ceqt = 1/C1 + 1/Ceq1 + 1/C4 = 1/20 + 1/30 + 1/6 1/Ceqt= 0,05 + 0,033 + 0,16 = 0,99 Ceqt= 1/0,99= 1,01 pF

6o- Defeitos dos Capacitores.Como todo e qualquer componente ou dispositivo, os capacitores esto sujeitos a apresentarem falhas, que descreveremos a seguir. 6.1 Fuga ocorre quando existe falha no dieltrico permitindo a circulao da corrente entre as placas. 6.2 Curto a) Parcial- o curto parcial a condio em que, ao se medir a resistncia hmica entre as placas do capacitor encontramos um valor qualquer diferente de zero. b) Total- o curto total a condio em que ao se medir a resistncia hmica entre as placas do capacitor encontramos o valor igual a zero.Neste caso teremos uma corrente muito alta entre as placas do capacitor e uma quantidade muito grande de energia passando pelo terra. 6.3-Aberto.- um capacitor se encontra aberto quando ao medirmos sua resistncia hmica o valor encontrado igual a .Este defeito poder ocorrer devido ao desliganento de um dos terminais da placa correspondente. 6.4-Deficiente- um capacitor apresenta este estado de deficincia quando ao ser medido em um capacimetro a sua capacitncia apresenta um valor diferente daquele que vem de fbrica. Obs: Nos testes efetuados com multmetro, deve-se usar as seguintes escalas: Capacitor comum a escala mais indicada a X10K.Quando o capacitor est bom, o ponteiro desloca e volta a origem Para capacitores eletrolticos a escala deve ser a X10K o ponteiro desloca e volta a origem se demorar muito a voltar, utilizar as escalas X10 ou at X1. 7o-Observaes sobre as utilizaes dos capacitores.

7.1- Capacitores tubulares- so utilizados em circuitos de baixa e mdia freqncia. 7.2-Capacitores planos-so utilizados em circuitos de alta freqncia. 7.3-O capacitor comum(sem polaridade)- quando no circuito esto ligados ao terra, funcionam com filtro de alta freqncia (desacoplador) 7.4-O capacitor com polaridade-eletrolticos- quando no circuito esto ligados ao terra, funcionam com filtro de baixa freqncia (desacoplador). 7.5- O capacitor comum (sem polaridade)- quando interliga etapas no circuito, funcionam como acoplador de alta freqncia. 7.6- O capacitor com polaridade-eletrolticos- quando interliga etapas no circuito, funcionam como acoplador de baixa freqncia. Obs.Quem define as etapas em um circuito o Transistor.Os demais componente diodos, resistores, capacitores etc., so componentes auxiliares.

8o Formulas e Smbolos que so teis no estudo dos capacitores:

Capacitores Industriais1. INTRODUO A utilizao de mquinas e equipamentos que utilizam componentes indutivos faz baixar o fator de potncia das instalaes eltricas. Os componentes indutivos solicitam da rede uma parcela de e energia responsvel pela formao do campo magntico. Esta

energia chamada de reativa. A energia reativa no realiza trabalho, portanto no consumida. A cada ciclo da rede ela absorvida e devolvida para o sistema. A energia reativa est em quadratura com a energia ativa e o fator de potncia representa a relao entre elas. Quanto mais baixo for o fator de potncia de uma instalao, pior o aproveitamento da energia eltrica. No Brasil, para otimizar o uso da energia eltrica e reduzir o fornecimento de energia reativa, o Decreto n 75.887 de 20 de junho de 1975 passa a adotar o valor de referncia de 85% para o fator de potncia. O DNAEE, atravs da Portaria 045 do de 22 de abril de 1987, alterou as regras para o fornecimento de energia reativa: aumentou o valor de referncia do fator de potncia para 92% indutivo ou capacitivo; introduziu o faturamento da energia reativa excedente; alterou o perodo de avaliao do fator de potncia de mensal para horrio para as empresas com enquadramento horo sazonal. Com a desregulamentao do setor eltrico brasileiro e a criao da Aneel, os limites do fator de potncia passaram a ser determinados pela Resoluo 456 de 29 de novembro de 2000. Assim os estudos aqui apresentados possibilitam a correta especificao, instalao e manuteno de capacitores, para a efetiva correo do fator de potncia e proporcionado maior qualidade da energia eltrica. 2. DEFINIES Capacitor um dispositivo cujo objetivo primrio introduzir capacitncia num circuito eltrico. Unidade capacitiva cada unidade de capacitor, com dieltrico e eletrodos, num invlucro, com terminais levados ao exterior do invlucro. Capacitor derivao um capacitor ligado em paralelo com o circuito eltrico. Capacitor srie um capacitor ligado em srie com o circuito eltrico. Potncia nominal de um capacitor - a potncia reativa, sob tenso e freqncia nominais, para a qual foi projetado o capacitor. Perdas do capacitor a potncia ativa consumida pelo consumidor operando em suas condies normais. Tangente do ngulo de perdas (tg) - o quociente das perdas do capacitor pela sua potncia real. Normalmente expressa em W/kVAr. Dispositivo de descarga um dispositivo conectado ou entre os terminais do capacitor ou entre os terminais da rede, ou instalado dentro da unidade capacitiva, para reduzir a tenso residual do capacitor aps este ter sido desconectado da rede. Normalmente, se apresenta na forma de um resistor ou enrolamento de descarga. Banco de capacitores o conjunto de unidades capacitivas e seu equipamento de montagem, manobra, proteo e controle. Banco de capacitores automtico banco de capacitores que possui um controlador eletrnico, geralmente microprocessado, que insere ou retira os capacitores do sistema de acordo com a variao do fator de potncia. Banco de capacitores semi-automtico banco de capacitores controlado por timer ou pelo valor da demanda de corrente do sistema. Proporciona um controle menos preciso que o banco automtico. Banco de capacitores fixo o banco que no possui nenhum tipo de controle. Os Capacitores permanecem ligados ao sistema indefinidamente e independente das condies da carga. Carga instalada - soma das potncias nominais dos equipamentos eltricos instalados na unidade consumidora, em condies de entrar em funcionamento, expressa em quilowatts (kW).

Demanda - mdia das potncias eltricas ativas ou reativas, solicitadas ao sistema eltrico pela parcela da carga instalada em operao na unidade consumidora, durante um intervalo de tempo especificado. Energia eltrica ativa - energia eltrica que pode ser convertida em outra forma de energia, expressa em quilowatts-hora (kWh). Energia eltrica reativa - energia eltrica que circula continuamente entre os diversos campos eltricos e magnticos de um sistema de corrente alternada, sem produzir trabalho, expressa em quilovolt-ampre-reativo-hora (kVArh). Estrutura tarifria convencional - estrutura caracterizada pela aplicao de tarifas de consumo de energia eltrica e/ou demanda de potncia independentemente das horas de utilizao do dia e dos perodos do ano. Estrutura tarifria horo sazonal - estrutura caracterizada pela aplicao de tarifas diferenciadas de consumo de energia eltrica e de demanda de potncia de acordo com as horas de utilizao do dia e dos perodos do ano. Fator de potncia - razo entre a energia eltrica ativa e a raiz quadrada da soma dos quadrados das energias ativa e reativa, consumidas num mesmo perodo especificado. Potncia - quantidade de energia eltrica solicitada na unidade de tempo, expressa em quilowatts (kW). Representa a velocidade com que um equipamento emprega ou utiliza energia eltrica. Tenso secundria de distribuio - tenso disponibilizada no sistema eltrico da concessionria com valores padronizados inferiores a 2,3 kV. Tenso primria de distribuio - tenso disponibilizada no sistema eltrico da concessionria com valores padronizados iguais ou superiores a 2,3 kV. 3. SMBOLOS E ABREVIATURAS C = capacitncia, normalmente expressa em microfarads (F). V = tenso entre fases, normalmente expressa em volts (V). Vc = tenso no capacitor, expressa em volts (V). V = queda de tenso (V). R = resistncia em ohms (). X = reatncia em ohms (). f = freqncia do sistema, expressa em hertz (Hz). I = corrente, expressa em ampres (A). kW = quilowatts. kWh = quilowatt-hora. kVA = quilovolt-ampres. kVAr = quilovolt-ampres reativos. FP = fator de potncia. =fi ngulo de defasamento entre tenso e corrente. Xc = reatncia capacitiva, expressa em ohms(). XI = reatncia indutiva, expressa em ohms (). = (+) para fator de potncia atrasado (indutivo), (-) para fator de potncia adiantado (capacitivo).

4.CONSTRUINDO CAPACITORES 4.1 CONSTRUO

Capacitores so, basicamente, dispositivos que armazenam cargas eltricas. So constitudos de duas placas paralelas separadas por um dieltrico. As matriasprimas utilizadas na construo de capacitores so as mais diversas. Para os capacitores de potncia, as principais so eletrodos de alumnio ou zinco, filme de polipropileno e impregnante biodegradvel. Atualmente, o material mais utilizado o filme de polipropileno metalizado, que permite espessuras bastante finas, possibilitando a construo de capacitores de tamanhos bem reduzidos. Para se conseguir capacitores de alta qualidade, necessria uma alta pureza dos componentes internos e que haja compatibilidade entre eles. Todo material utilizado na construo dos capacitores passa por um rigoroso controle de suas caractersticas eltricas e de sua pureza. Cada bobina (ou elemento) do capacitor constituda de dois eletrodos formados por folhas de polipropileno metalizado com uma fina camada de alumnio. As bobinas so montadas em conjunto e realizadas ligaes para obter a capacitncia suficiente para a potncia reativa desejada. As ligaes podem ser em srie, paralelo ou srie-paralelo. Os conjuntos so montados no interior de invlucros de dimenses adequadas e recebem o nome de clula capacitiva ou capacitor propriamente dito. A partir deste ponto, os capacitores so montados de diferentes formas de acordo com a aplicao. Os capacitores para correo do fator de potncia so montados dentro de caixas metlicas, quadros de comando ou armrios. O acionamento poder ser feito de forma automtica, semi-automtica ou manual. As unidades capacitivas so normalmente projetadas para montagem em posio vertical com os terminais voltados para cima, exceto quando outros tipos de montagem forem especificadamente recomendados pelo fabricante. A mxima tenso de trabalho prevista para capacitores derivao de 110% de sua tenso nominal, incluindo eventuais harmnicas, durante um intervalo de tempo de 12 horas em um perodo de 24 horas. Os capacitores podem operar satisfatoriamente a uma potncia de 144% da sua potncia nominal. 4.2 DISPOSITIVO DE SEGURANA Os capacitores auto protegidos possuem um dispositivo interno que interrompe a corrente eltrica em caso de sobrecarga ou sobrepresses internas ao capacitor. O aumento de corrente provoca um aquecimento excessivo dos elementos do capacitor incluindo a resina em seu interior. O aquecimento da resina forma vapores que fazem aumentar a presso interna e causam a expanso da caneca. Com a expanso da caneca, rompem-se os dispositivos de proteo interna, interrompendo a circulao de corrente e evitando, assim, riscos de exploses e propagao de fogo.

Fig. 1. Expanso da caneca do capacitor. 4.3 NVEL DE ISOLAMENTO

Fig. 2. Detalhe do capacitor anti explosivo.

Conforme a tenso nominal do capacitor e seu uso pretendido, ele dever apresentar uma isolao entre terminal e carcaa compatvel com as solicitaes. Em baixa tenso, as unidades so, normalmente, fabricadas para 220 V, 380 V, 440 V e 480 V, monofsico_ sicas ou As unidades trifsicas podem ser ligadas em tringulo, estrela com neutro aterrado, estrela com neutro isolado ou dupla estrela com neutro isolado. Normalmente, os capacitores de baixa tenso so fabricados para uso interno, embora, em casos especiais, possam ser fabricados para uso esterno. 5. FATOR DE POTNCIA 5.1 CONCEITOS BSICOS Todo equipamento eltrico construdo na forma de bobina, como transformadores, motores eltricos e reatores para iluminao, funcionam pelo princpio da induo eletromagntica. Estes equipamentos so chamados de indutivos. Os equipamentos indutivos tm como caracterstica atrasar a corrente em relao tenso. Sendo assim, uma parcela da corrente solicitada da rede estar em fase com a tenso e uma parcela no. A parcela da corrente que est em fase com a tenso responsvel pela energia ativa utilizada pelo equipamento. Energia ativa aquela que o equipamento transforma em trabalho (luz, calor, movimento, som, etc.). A parcela da corrente que est defasada da tenso responsvel pela formao do campo magntico nos equipamentos indutivos. A energia utilizada para isto chamada de reativa e no transformada em trabalho. A cada semiciclo da rede ela solicitada da fonte e depois devolvida. A energia reativa fica, assim, numa espcie de pingue-pongue, circulando entre a fonte e a carga. A energia reativa ocupa, ento, um espao no sistema eltrico que poderia ser utilizado para fornecer mais energia ativa. A soma vetorial da energia ativa com a energia reativa fornece o valor total da energia que circula pelo sistema eltrico. Esta energia recebe o nome de energia aparente. A razo entre a energia ativa, que realmente convertida em trabalho, e a energia aparente chamada de fator de potncia . Ele indica a eficincia no uso da energia. Seu valor varia de 0 a 1 capacitivo ou de 0 a 1 indutivo. Quanto mais perto de 1 maior a eficincia do equipamento ou instalao. As relaes entre as energias ativa, reativa e aparente so representadas por um tringulo retngulo onde a hipotenusa representa a energia aparente (kVA), o cateto adjacente representa a energia ativa (kW) e o cateto oposto representa a energia reativa (kVAr). O ngulo entre a energia aparente e a energia ativa representa o defasamento entre tenso e corrente e o seu cosseno igual ao fator de potncia.

Fig 3. Tringulo de potncias. (fator de potncia= cos= PkW/SkVA)

5.2 CONSEQUNCIAS DO BAIXO FATOR DE POTNCIA 5.2.1 QUEDAS E FLUTUAES DE TENSO O aumento de corrente devido ao excesso de energia reativa leva a diminuio dos nveis de tenso. Isto pode levar a interrupes do fornecimento e a sobrecargas em certos elementos da rede. Esse risco sobretudo acentuado durante os perodos nos quais a rede fortemente solicitada como no caso da partida de motores de induo. As quedas de tenso podem provocar, ainda, a diminuio da intensidade luminosa das lmpadas e aumento da corrente nos motores, podendo vir a causar a sua queima. Uma forma simplificada de calcular a queda de tenso com a frmula abaixo: V= R*I* cos X*I*sen 5.2.2 PERDAS NA INSTALAO

As perdas de energia eltrica ocorrem em forma de calor e so proporcionais ao quadrado da corrente total (I2.R Efeito Joule). Como essa corrente cresce com o excesso de energia reativa, estabelece-se uma relao entre o incremento das perdas e o baixo fator de potncia, provocando o aumento do aquecimento de condutores e equipamentos. Este aquecimento, alm de representar um aumento nos custos com energia eltrica, deteriora o isolamento dos cabos podendo vir a causar interrupes no sistema. Estima-se que as perdas nos sistemas eltricos industriais variam de 2,5 a 7,5% dos kWh da carga. 5.2.3 SUBUTILIZAO DA CAPACIDADE INSTALADA

A energia reativa, ao sobrecarregar uma instalao eltrica, inviabiliza sua plena utilizao, condicionando a instalao de novas cargas a investimentos que seriam evitados se o fator de potncia apresentasse valores mais altos. O "espao" ocupado pela energia reativa poderia ser, ento, utilizado para o atendimento de novas cargas. Os investimentos em ampliao das instalaes esto relacionados principalmente aos transformadores e condutores necessrios. O transformador a ser instalado deve atender potncia total dos equipamentos utilizados, mas devido presena de potncia reativa, a sua capacidade deve ser calculada com base na potncia aparente das instalaes. Tabela 1. Potncia do transformador em funo do fator de potncia. Potncia til absorvida - kW 1.000 Fator de Potncia 0.5 0.7 0.8 Potncia do trafo - kVA 2000 1500 1250

1

1000

Tambm o custo dos sistemas de comando, proteo e controle dos equipamentos cresce com o aumento da energia reativa. 5.2.4 NECESSIDADE DE AUMENTO DA SEO DOS CONDUTORES

Da mesma forma, para transportar a mesma potncia ativa sem o aumento de perdas, a seo dos condutores deve aumentar medida que o fator de potncia diminui. A tabela 2 fornece o aumento relativo da seo dos condutores em funo do aumento da potncia reativa do sistema. Tabela 2. Variao da seo do cabo em funo do fator de potncia. Fator de Potncia Seo relativa 1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 1 1.23 1.56 2.04 2.78 4 6.25 11.1

5.2.5 SOBRECARGA NOS EQUIPAMENTOS DE MANOBRA E PROTEO O aumento da corrente devido ao baixo fator de potncia provoca sobrecarga nos equipamentos de manobra e proteo, diminuindo a sua vida til. Tambm podem ocorrer disparos indesejados dos disjuntores e fusveis. 5.2.6 ACRSCIMOS NA FATURA DE ENERGIA ELTRICA

A Resoluo Aneel 456/2000 prev a cobrana de consumo e demanda de reativo excedente. A ocorrncia de excedente de reativo verificada pela concessionria atravs do fator de potncia mensal ou do fator de potncia horrio. O fator de potncia mensal calculado com base nos valores mensais de energia ativa ("kWh") e energia reativa ("kvarh"). O fator de potncia horrio calculado com base nos valores de energia ativa ("kWh") e de energia reativa ("kvarh") medidos de hora em hora. 6. CAPACITORES DERIVAO A funo de um capacitor derivao suprir ao sistema ao qual est ligado a potncia reativa necessria ao funcionamento de mquinas e equipamentos. Tais capacitores fornecem os kVAr ou a corrente necessria para contrabalanar a

componente defasada ou corrente absorvida pelas cargas indutivas. Os capacitores derivao, quando instalados em sistemas industriais, corrigem o fator de potncia, com suas conseqentes vantagens financeiras, alm de benefcios adicionais de liberao de capacidade, diminuio de perdas e melhoria da tenso. Os benefcios da instalao de capacitores derivao se fazem sentir em todo equipamento eltrico e circuitos sempre a montante do ponto onde forem instalados. 7. LOCALIZAO TPICA DOS CAPACITORES Muitos fatores influem na escolha da localizao dos capacitores, como: os circuitos da instalao, seu comprimento, as variaes da carga, os tipos de motores e a distribuio das cargas. Sempre que possvel, os capacitores devem ser instalados o mais prximo da carga. Porm, nem sempre prtico ou econmico este tipo de ligao. Os capacitores podem ser localizados das seguintes formas: a) Correo na entrada da energia de alta tenso: em vista do custo unitrio (por kVAr) dos capacitores para baixa tenso ser maior que os de alta tenso, pode haver alguma vantagem econmica inicial na instalao de capacitores no lado primrio dos transformadores, embora, neste caso, no haja liberao de capacidade nos transformadores. Normalmente, os bancos de capacitores em alta-tenso so fixos ou de acionamento manual devido ao alto custo dos bancos automticos. b) Correo na entrada da energia de baixa tenso: permite uma correo bastante significativa, normalmente com bancos automticos de capacitores. Utiliza-se este tipo de correo em instalaes eltricas com elevado nmero de cargas com potncias diferentes e regimes de utilizao pouco uniformes. A principal desvantagem consiste em no haver alvio sensvel dos alimentadores de cada equipamento. c) Correo por grupos de cargas: o capacitor instalado de forma a corrigir um setor ou um conjunto de pequenas mquinas. instalado junto ao quadro de distribuio que alimenta esses equipamentos. Tem como desvantagem no diminuir a corrente nos circuitos de alimentao de cada equipamento. Para que se possa aplicar a correo por grupo, necessrio que:

Os capacitores (ou bancos de capacitores) sejam dotados de dispositivos de proteo e manobra, como fusveis e chaves. A carga a corrigir apresente um mnimo de uniformidade.

Fig. 6. Localizao dos capacitores para correo do fator de potncia. d) Correo localizada: tecnicamente, a melhor soluo. Os capacitores devem ser instalados o mais perto possvel das cargas, ou nas extremidades dos circuitos alimentadores, por trs razes principais: Reduo das perdas nos circuitos entre as cargas e os pontos de medio. Elevao da tenso perto da carga, melhorando as condies de trabalho desta. Liberao de capacidade nos transformadores. e) Correo mista: a soluo que atende aspectos tcnicos, prticos e financeiros. Usa-se o seguinte critrio para correo mista: Instala-se um capacitor fixo diretamente no lado secundrio do transformador; Motores de aproximadamente 10 CV ou mais, corrige-se localmente (cuidado com motores de alta inrcia, pois no se deve dispensar o uso de contatores para manobra dos capacitores sempre que a corrente nominal dos mesmos for superior a 90% da corrente de excitao do motor). Para verificar a potncia dos capacitores diretamente junto a motores de induo, a potncia capacitiva (kVAr) a ser instalada no deve ser maior que a potncia consumida em vazio pelo motor, a fim de evitar eventuais inconvenincias de sobretenso por auto-excitao aps a abertura da chave (nos casos em que o banco capacitivo v ser manobrado pela mesma chave que manobra o motor); Motores com menos de 10 CV corrige-se por grupos. Redes prprias para iluminao com lmpadas de descarga, usando-se reatores de baixo fator de potncia, corrige-se na entrada da rede; Na entrada instala-se um banco automtico de pequena potncia para equalizao final. 8. BANCOS DE CAPACITORES NA PRESENA DE HARMNICAS O termo harmnicas se refere s ondas de freqncias mltiplas inteiras de uma determinada freqncia fundamental. Na verdade, no existem vrias ondas de freqncias variadas no mesmo sistema. O que existe uma nica onda resultante das condies da carga deste sistema. Normalmente, a forma da onda de corrente ou tenso nos sistemas eltricos em corrente alternada, praticamente senoidal. Na presena de

cargas no-lineares, esta onda pode se apresentar de forma muito irregular e deformada. Por muito tempo, foi considerado impossvel calcular o valor eficaz de uma onda deste tipo. Fourier apresentou, ento, uma soluo matemtica para o problema demonstrando que toda onda pode ser decomposta em infinitas ondas de freqncias mltiplas inteiras da freqncia tomada como referncia. A equao apresentada por Fourier ficou conhecida como Srie de Fourier e amplamente utilizada por engenheiros para calcular e determinar a taxa de distoro harmnica (THD) de um sistema eltrico. A tarefa de corrigir o fator de potncia em uma rede eltrica com harmnicas mais complexa, pois as harmnicas podem interagir com os capacitores causando fenmenos de ressonncia.

8.1 ORIGEM DAS HARMNICAS As harmnicas so causadas por cargas no-lineares. Cargas no-lineares, geralmente,so aquelas que possuem em sua estrutura algum tipo de retificao ou chaveamento. So exemplos de cargas no-lineares as fontes de alimentao de aparelhos eletrnicos, os conversores de freqncia varivel, e os equipamentos condicionadores de energia (UPSs). Nos transformadores de fora, so conseqncia da relao no linear entre o fluxo de magnetizao e a corrente de excitao correspondente. 9. INSTALAO DE CAPACITORES DERIVAO Ao contrrio da maioria dos equipamentos eltricos, os capacitores ligados em derivao, quando postos em servio, funcionam permanentemente a plena potncia. As sobrecargas e os aquecimentos diminuem a vida til dos capacitores e, em conseqncia, as condies de funcionamento. Deve-se notar que a introduo de uma capacitncia concentrada num sistema pode produzir condies insatisfatrias de funcionamento como, por exemplo, amplificao de harmnicas, auto-excitao das mquinas, sobretenso de manobra, funcionamento insatisfatrio dos equipamentos de telecomando.