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CORREÇÃO ATIVA DE FATOR DE POTÊNCIA TRIFÁSICO USANDO 
MICROCONTROLADOR 
 
Valdir Noll – 1Carlos Fassheber Jr. - Nelso Gauze Bonacorso 
Ingo Schmidt - Alberto Assink de souza 
Centro Federal de Educação Tecnológica de Santa Catarina – CEFET/SC 
Av. Mauro Ramos, 950 - Centro 
Fone: ( 048 ) 221-0600 - Fax: ( 048 ) 224 - 0727 
CEP 88020-310 - Florianópolis - SC - Brasil 
vnoll@cefetsc.edu.br 
 
 
 
1 Engenheiro Eletricista pertencente à CELESC/SC 
Resumo - Este trabalho descreve um sistema de 
controle microprocessado que mede o ângulo de 
defasagem entre a tensão e a corrente da rede elétrica 
trifásica, mostra em display o fator de potência e 
aciona bancos de capacitores com o objetivo de 
corrigir automaticamente o fator de potência. 
Conforme a demanda em tempo real, ele mantém o 
fator de potência dentro dos limites estabelecidos pela 
concessionária de energia elétrica ou pelo usuário. Este 
sistema apresenta um equipamento didático com 
comunicação de dados via porta serial e um programa 
didático “for Windows”. 
 
Abstract - This work describes the Microprocessor 
Control System which measures the displacement angle 
between voltage and current across the tree phase line, 
show in display the Power Factor, and fires capacitors 
banks with the objective of automatic correction. 
According to demand in real time, it maintains the 
Power Factor within the limits established by Electric 
Energy Concessionary or by the user. This system is 
composed of didactic equipment with serial 
communication and one programm for Windows. 
 
I. INTRODUÇÃO 
 
De acordo com a portaria 1.569 de 23/12/93 do 
DNAEE, o fator de potência mínimo exigido é de 0,92 (a 
partir de março/96), medidos de acordo com a média 
horária, impondo multas para os usuários que não 
estiverem de acordo com esta portaria. Portanto, torna-se 
necessário um sistema que realize a correção do fator de 
potência em tempo real, de acordo com o consumo de 
energia elétrica. 
Para isso foi desenvolvido um sistema de controle 
microcontrolado de fator de potência que resolvesse este 
problema. Este sistema realiza a medida em tempo real do 
fator de potência da rede trifásica, exibe este valor em 
display, a cada ciclo, e controla o acionamento de bancos 
de capacitores, de tal forma, que mantenha o fator de 
potência entre um valor indutivo e um valor capacitivo 
definido pelo usuário (que pode variar desde 0 até 1) e 
executa um algoritmo de acionamento tal que mantenha o 
fator de potência dentro desses limites e ainda 
proporcione um aumento da vida útil dos bancos de 
capacitores. 
Optou-se por usar a designação de “fator de 
potência”, porque se considera que as cargas são lineares. 
Caso isso não seja verdadeiro, o que será medidos e 
controlado é o “fator de deslocamento”. 
 
II . DESCRIÇÃO DO SISTEMA 
 
O projeto consiste de um sistema de controle 
microprocessado, sensores de corrente e tensão, display, 
circuitos de disparo e circuito de potência. Os sensores 
enviam sinais para um circuito que contém 3 contadores 
de 9 bits, disparados pela subida da tensão, na passagem 
por zero, e os contadores param de contar quando a 
corrente passa por zero na transição de subida. Esse 
circuito externo ao microcontrolador tem ainda a função 
de determinar se o fator de potência é capacitivo ou 
indutivo, determinar a ausência de tensão e ausência de 
corrente (sem carga). Esse circuito complexo foi 
implementado usando um PLD da Altera. O 
microcontrolador (mc 8031, da Intel) é interrompido para 
ler os valores dos contadores e calcular o co-seno 
determinando o fator de potência, mostrando este valor 
em um display. Com o valor calculado, o microcontrolador 
decide se conecta ou desconecta o próximo banco 
capacitivo na rede trifásica. 
O sistema permanece monitorando o fator de 
potência a cada passagem por zero da tensão da rede, e 
corrigindo-o cada vez que for necessário. Admite, porém, 
um tempo de estabilização em ciclos da rede, evitando a 
entrada ou a saída de bancos capacitivos em transitórios da 
carga (valor esse configurável pelo usuário). 
Além disso, o sistema tem comunicação serial de 
dados, armazenamento de dados em memória não-volátil e 
um relógio de tempo real, com bateria própria, para 
armazenar as datas e horário em que ocorreram eventos 
principais, com o objetivo de realizar uma monitoração 
posterior de todo o comportamento do sistema. 
Na figura 1, vemos o diagrama de blocos do sistema 
completo. 
 
 
 
Figura 1 - Diagrama de blocos do Sistema de Correção de 
Fator de Potência Trifásico 
 
O circuito de acionamento dos bancos capacitivos é 
feito por meio de relés de estado sólido (SCRs), garantindo 
a entrada dos bancos em zero de rede . Aumenta-se com 
isso a vida útil dos SCR's e também dos capacitores, 
evitando uma corrente elevada no acionamento. O 
desligamento dos bancos é feito em zero de corrente, pois 
o SCR desliga naturalmente em zero de corrente. Com isso 
a comutação nos SCR's é ZVS na partida e ZCS no 
bloqueio. 
 
O circuito detector de zero de tensão e zero de 
corrente é mostrado na figura 2a e 2b. 
 
a) Detector de zero de corrente 
 
b) Detector de zero de tensão. 
 
Figura 2 – Circuito detector de zero de tensão e de corrente. 
 
A cada término de contagem (por fase) o PLD 
gera um sinal de interrupção ao microcontrolador, 
avisando-o de que está pronto mais uma aquisição. O 
Microcontrolador lê a saída do contador e calcula o co-
seno do tempo, a fim de determinar o fator de potência. As 
formas de onda principais deste sistema são mostradas na 
figura 4, destacando-se que o sinais Vr e Ir que atuam na 
borda de subida a cada vez que ocorre um zero de tensão 
ou corrente (inclinação positiva). 
 
 
 
Figura 4 - Formas de onda do circuito detector de Cosjj 
 
O circuito microprocessado é o principal componente 
do sistema, sendo o responsável pelo cálculo do fator de 
potência, pelo envio do resultado ao display, pela 
comunicação serial, pelo controle e pelo disparo dos 
SCR’s por zero de tensão. Além disso ele é o responsável 
pela lógica de disparo, pela verificação da estabilização do 
sinal e pela monitoração dos bancos capacitivos e SCR’s, 
podendo detectar qual banco ou SCR está com defeito. 
Mostra-se na figura 5 o diagrama esquemático do sistema 
microcontrolado. 
 
 
 
Figura 5 - Diagrama esquemático do sistema de controle 
 
A rotina de controle é simples. No inicio é 
recomendado ao usuário inicializar a rotina de check-up 
dos bancos capacitivos para ver se todos os bancos estão 
funcionando adequadamente. Caso algum banco não 
funcione, será marcado como “banco em falha”. O usuário 
determina os limites de controle do fator de potência e se 
quer que o sistema funcione no modo de controle 
automático ou no modo de controle manual. Então o 
sistema de controle se preocupa em corrigir o fator de 
potência nas três fases em tempo real, de acordo com a 
necessidade. 
Além de corrigir o fator de potência, o sistema de 
controle se preocupa com a taxa de utilização de cada 
banco capacitivo. Para isso, utiliza a lógica de controle 
conhecida como FIFO - First In First Out - fazendo com 
que o primeiro banco a entrar em ação seja também o 
primeiro banco a ser desligado. Este sistema possibilita a 
rotação do banco capacitivo, distribuindo a taxa de 
utilização entre todos os bancos, aumentando desta forma 
a vida útil e evitando o uso excessivo dos primeiros bancos 
do sistema. A rotina de estabilização do sinal só comanda 
a entrada de um banco se e somente se o valor da medição 
estabilizou-se por um certo tempo, estabelecido em ciclos 
de rede pelo usuário, evitando a entrada do banco 
capacitivo quando houver transitórios na rede. O diagrama 
de blocosbásico do software é mostrado na 
figura 6. 
INICIO
MEDE A
DEFASAGEM
NAS 3 FASES
FILTRO DIGITAL
A 1Hz
FP DENTRO
DOS LIMITES
COMUTA BANCO
ATUALIZA
DADOS
SERIAL/DISPLAY
ESTABELECE
COMUNICAÇÃO
SERIAL
S
ATUALIZAR
DADOS
ATUALIZA
DADOS
SERIAL/DISPLAY
 
 
 
Figura 6 - Diagrama de Blocos do Controle 
 
 
III. RESULTADOS EXPERIMENTAIS 
 Foi montado um protótipo trifásico, com 8 bancos 
capacitivos, sendo 6 em Delta e 2 em Y, com 3 motores 
monofásicos de 1/3 CV, 3 motores trifásicos de 1 CV e 3 
cargas resistivas de 600W. Neste protótipo podemos variar 
a fase em que a carga será colocada. para verificar os 
resultados experimentais. Procurou-se desenvolver um 
protótipo que mostrasse que, à medida que a carga fosse 
ligada por meio de chaves, os bancos capacitivos fossem 
sendo acionados, mantendo o Fator de Potência dentro dos 
limites impostos pelo usuário Apresentamos a foto da 
montagem prática experimental na figuras 7 e 8, onde 
vemos as cargas, os bancos de capacitores e os relés de 
estado sólido. 
 
 
 
Figura 7 – Equipamento desenvolvido como Corretor 
Automático de fator de Potência. 
 
 
 
Figura 8 - Foto interna do equipamento. 
 
 Correção do fator de potência sem que ocorram 
picos de corrente na entrada dos bancos capacitivos, 
conhecido como “entrada em ZVS”, pois o chaveamento 
do banco se dá no exato momento em que a rede elétrica 
passa por zero de tensão, mesmo em sistemas trifásicos 
(tem que se detectar a diferença de potencial entre duas 
fases). A figura 9 mostra a tensão e a corrente num dos 
ramos de um banco capacitivo conectado em Y entrando 
em zero de tensão e na figura 10 mostra a saída em zero de 
corrente. 
 
 
Figura 9 - Tensão de fase (Ch 1:75V/Div) e corrente de carga 
no capacitor( Ch2: 1A/Div) 
 
 
Figura 10 – Saída do banco em zero de corrente (CH1 
:75V/div ; CH2: 1A/div ) 
 
A seguir, as figuras 11 e 12 mostram a ação do 
controle para as carga máxima colocada. Observe que o 
sistema de controle mantém o fator de potência entre os 
limites estabelecidos pelo controle (neste caso 0,92 
indutivo e 0,92 capacitivo) 
 
 
Figura 11 – Comportamento com carga máxima no 
barramento. O Cosff é 0,0 indutivo. (CH1 :75V/div ; CH2: 
5A/div ). 
 
Figura 12- Correção com a colocação automática dos bancos 
capacitivos. O Cosff é 0,96 capacitivo. (CH1 :75V/div ; CH2: 
5A/div). 
 
Além disso, vemos na figura 13 os gráficos gerados pelo 
programa “for Windows” desenvolvido para receber os 
dados vindos do microcontrolador, mostrando em tempo 
de atualização de 1 segundo o comportamento do fator de 
potência do sistema trifásico, de três maneiras distintas. 
 
 
Figura 13- Formas de visualização do fator de potência em 
tempo real. 
 
Nas figuras 14 e 15 temos uma visão geral da interface 
entre o usuário e o equipamento, permitindo-o configurar,, 
armazenar e visualizar os principais dados do sistema de 
controle. 
 
Figura 14 – Tela Principal do Programa 
 
 
Figura 15 – Menu de configurações do equipamento 
 
Na figura 16 vemos o sistema mecânico inovador de 
variação de carga mecânica nos motores de indução. O 
Sistema de Frenagem é um conjunto para simulação de 
carga nos motores elétricos. Projetado exclusivamente para 
esta aplicação, tem como características a robustez e 
rigidez do conjunto devido à simplicidade das peças, 
conferindo pouca vibração, baixo ruído, vida longa dos 
componentes, baixa manutenção, ajuste manual de carga 
de forma gradativa, com precisão e pequeno esforço. 
 
Consta de um sistema operado manualmente, onde o 
usuário, por meio do giro do Manipulo (08) transmite a 
carga para a mola interna (10). Esta empurra o Eixo (09) 
e a Pastilha Móvel (04), pressionando o Disco (02) contra 
a Pastilha Fixa (03), presa ao corpo do Motor Elétrico 
(01). O conjunto Pastilha Móvel (04), Eixo (09) e Mola 
(10) estão apoiados na Bucha (06), e esta fixa ao corpo do 
Motor Elétrico (01) junto com o espaçador (05). 
 
 
Figura 16 – Sistema de frenagem de motores com a 
numeração dos principais elementos 
 
IV. CONCLUSÃO 
 
Este sistema permite a correção automática do fator 
de potência de uma instalação trifásica industrial, 
mantendo o fator de potência dentro da faixa especificada 
pelo DNAEE, proporcionando também o aumento da vida 
útil dos capacitores, pela melhor taxa da utilização de cada 
banco e pelo acionamento em zero de tensão, o que lhe 
confere uma característica de menor corrente de partida do 
que os sistemas convencionais (usando contactoras) 
O uso de microcontroladores para o controle torna o 
sistema flexível, de baixo custo, configurável por software, 
permitindo monitorar a falha de algum banco, sinalizando 
qual o banco que está com problemas. Além disso, é 
possível conectá-lo a um sistema de controle industrial que 
se comunique com o microcontrolador, informando a 
qualquer momento as condições do sistema de potência. 
As vantagens inerentes de se ter um fator de potência 
unitário são incorporadas a este projeto e não são aqui 
salientadas. 
Maiores informações podem ser obtidas por e-mail: 
vnoll@cefetsc.edu.br. 
 
V. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
 
[1] - Barbi, I. Power Eletronics - UFSC, 1981. 
[2] - Lander, Cyril W. - Industrial Eletronics: Therys and 
Aplications - Mc. Graw Hill, 1988. 
[3] - MCS-51 Family of Single Chip Microcomputers 
User’s Manual - Intel Corporation, 1981. 
[4] - Wood, P. Switching Power Converters - Van 
Nostrand, 1981. 
[5] - Reis, L.O.Matos. Switching Capacitor Banks without 
Inrush Current - COBEP’95. 
[6] - Semikron Semiconductors - User’s Guide. 
[7] - WEG- Catalog of the Automatic Bank for Corretion 
of Power Factor. Jaraguá do Sul - Brasil. 
[8] - BELUK Gmbh - Catalog of the BLC-MC Regulation 
of Power Factor. Munich - Germany. 
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[9] - Noll, V. Monitoring and Control System of the 
Battery Banks by Microcontroller. INEP-UFSC,Jun 1993. 
[10] - Bonacorso, N.G.; Microcontrolled Didactic Module 
of Power Electronics.- COBEP’95. 
[11] – Noll, v., Bonacorso n. g., Bosco, g. t., 
Scheunemann, l. jr., Silveira, e Santos, M. P. Corretor 
Instantâneo de Fator de Potência usando 
Microcontrolador . IV Congresso Brasileiro de Eletrônica 
de Potência – COBEP’97, p.461-465, Belo Horizonte, 
Minas Gerais, Dezembro, 1997. 
[12] - MANUAL de Correção do Fator de Potência. 
Empresa WEG. 
[13] - MANUAL de Relês de Estado Sólido. JONFRA – 
Automação Industrial. 
[14] - NORMA para Instalação de Capacitores. Centrais 
Elétricas de Santa Catarina – CELESC. 
[15] - Protocolo MODBUS em http://ww.modbus.org.