P: Como Q é definido, calculado e otimizado para testes de campo?
A: Q=X_L / R=energia armazenada/energia dissipada × 2π. Determina a amplificação de tensão e a economia de energia de entrada.
Componentes da resistência total R:
• Cobre do reator: 40–60%. Perdas principais: 15–25%. Resistência ao chumbo: 5–10%.
• Dielétrico de carga (tanδ): 10–25%. Corona/PD: 0–5%.
Valores típicos de Q por carga:
|
Tipo de carga |
Capacitância |
Q típico |
|
Transformador de potência |
5–20 nF |
30–60 |
|
GIS/subestação |
1–50 nF |
40–100 |
|
Cabo MT (< 1 km) |
0.1–0.5 μF |
30–50 |
|
HV cable (>5 km) |
1–5 μF |
15–30 |
|
Estator do gerador |
0.5–5 μF |
20–50 |
|
Banco de capacitores |
10–100 μF |
10–20 |
Q vs. Potência de entrada (para saída de 500 kVA):
Q=10 → 50 kW (diesel grande)|Q=30 → 16,7 kW (geração média)
Q=50 → 10 kW (pequena geração)|Q=80 → 6,25 kW (rede)|Q=100 → 5 kW (rede elétrica)
Fatores que afetam Q:
• Reator: maior entreferro → menor Q. Use aço de grão-orientado. Fio Litz > 200 Hz.
• Frequência: f maior → Q menor (efeito de pele).
• Carga: maior C → menor Q. Tensão: maior V → menor Q (perda corona).
Estimativa de campo: Q_est ≈ 1/(tanδ_amostra + tanδ_reator).
Se tanδ_specimen=0.005 e tanδ_reactor=0.02 → Q ≈ 40.
⚠ Sempre assuma Q 20% menor que o nominal para dimensionamento do gerador.