Laboratório Virtual: Triângulo de Potências CA, Oscilograma p(t) e Correção do Fator de Potência

Dimensionamento de bancos de capacitores trifásicos em Triângulo (Δ), redução de perdas Joule e análise da potência instantânea p(t) a 120 Hz (PRODIST Módulo 8 / ANEEL).

⚙️ Parâmetros da Instalação Industrial
Manobra do Banco de Capacitores:
Potência Ativa da Planta (P): 100 kW
10 kW Potência Útil (Trabalho) 500 kW
Fator de Potência Original (cos φ₁): 0.72 ind
0.50 (Crítico) Motores de Indução 1.00 (Resistivo)
Fator de Potência Alvo (cos φ₂): 0.92 ind
0.85 0.92 (Limite ANEEL) 1.00 (Unitário)
Tensão de Linha Trifásica (V_L / 60 Hz): 380 V
✅ CONFORMIDADE ANEEL (FP ≥ 0,92): Banco capacitivo compensando reativos localmente. Isento de faturamento de ERE/UFER!
Reativo Original (Q₁) 96.4 kVAr
Banco Exigido (Q_C) 53.8 kVAr
Pot. Aparente (S₁ → S₂) 138.9 → 108.7 kVA
Capacitância Fase (C_Δ) 329.5 µF
Corrente Linha (I_L1 → I_L2) 211.0 → 165.1 A
Redução Perdas Joule -38.8% nos cabos
Triângulo de Potências + Fasores & Oscilograma de Potência Instantânea p(t) ■ S₁ / Q₁ (Sem Correção)  |  ■ -Q_C (Capacitor)  |  ■ S₂ / p(t) Operante
Física da Potência Instantânea e Correção de FP: Em regime permanente senoidal (60 Hz), a potência instantânea p(t) = v(t)·i(t) = P[1 - cos(2ωt)] + Q·sin(2ωt) pulsa a 120 Hz. A parcela ativa P = V·I·cos φ é sempre positiva (fluxo unidirecional realizando trabalho útil), enquanto a parcela reativa Q = V·I·sin φ tem média nula e troca energia magneticamente entre gerador e carga. Quando cos φ < 1, surgem lóbulos negativos em p(t) (destacados em vermelho), nos quais o campo magnético dos motores devolve energia à concessionária, elevando a corrente nos alimentadores (I_L = P / (√3·V_L·cos φ)) e as perdas térmicas por efeito Joule (ΔP_perdas = 1 - (cos φ₁ / cos φ₂)²).