A correção do Fator de potência em redes com alto conteúdo harmônico, ou seja, com nível elevado deformações nas formas de onda da tensão e/ou Corrente, apresenta uma complexidade maior em razão da possibilidade de interação entre os bancos de capacitores e as formas de onda harmônicas em um fenômeno denominado ressonância eletromagnética, o qual potencializa os surtos de corrente e de tensão no circuito. Como procuramos explicar em nossa última postagem, as formas de onda harmônicas apresentam freqüências múltiplas da freqüência fundamental e são resultado da presença das chamadas cargas não-lineares nas instalações. Porém, na prática, apenas uma única forma de onda distorcida é observada.
As cargas não-lineares são classificadas em três categorias de acordo com a natureza da deformação verificada, como segue:
a) Categoria 1 – Nesta Categoria encontram-se os equipamentos com característica operativa de arcos voltaicos, tais como: fornos elétricos à arco, máquinas de solda, lâmpadas de descarga, entre outros. A natureza da deformação da forma de onda da corrente é resultado da não-linearidade do arco voltaico.
b) Categoria 2 - Nesta categoria encontram-se os equipamentos de núcleo magnético saturado, tais como: reatores e transformadores de núcleo saturados. A natureza da deformação da corrente é oriunda da não-linearidade do circuito magnético.
c) Categoria 3 - Nesta categoria encontram-se os equipamentos eletrônicos, tais como: inversores, retificadores, UPS, televisores, microondas, computadores e outros. A natureza da deformação da corrente é oriunda da não linearidade dos componentes eletrônicos.
A presença da distorção harmônica em uma instalação elétrica resulta no aparecimento de uma componente de 3ª dimensão provocada pela potência aparente necessária para sustentar a distorção da freqüência fundamental (60 Hz), alterando o triângulo de potências convencional. O fator de potência real deve, portanto, levar em consideração o ângulo entre a corrente e a tensão, os ângulos de defasagem de cada componente harmônica e a potência reativa necessária para produzi-las. Assim, o fator de potência real será sempre inferior ao fator de potência oriundo da simples relação dada pelo triângulo de potências bidimensional. As figuras abaixo apresentam cada uma das situações.
a) Triângulo de Potências Convencional
b) Paralepípedo de Potências
No triângulo de potências, o fator de potência considera apenas o ângulo de defasamento das formas de onda de tensão e corrente na freqüência fundamental e, em regime permanente senoidal, é compreendido como o percentual da potência disponibilizada pela concessionária (potência aparente) que é convertida em trabalho (potência ativa). No paralepípedo de potências, o fator de potência considera a taxa de distorção harmônica total (DHT), passando sua expressão a ser: FP = 1/[(1+DHT)^(1/2)] , sendo: DHT = [(G2^2+G3^2+...+Gn^2)^(1/2)]/G1, onde G é o valor eficaz de cada componente harmônica da tensão ou da corrente.
