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Calculadora de Fator de Potência Elétrica

Table of contents

Potência ativa, reativa e aparenteO triângulo de potênciasFórmula do fator de potênciaComo calcular o fator de potência?Resistência, reatância e impedânciaFAQs

A calculadora de fator de potência elétrica da Omni é uma ferramenta útil para você analisar a corrente alternada (CA) que flui em circuitos elétricos. Você provavelmente já sabe que pode modelar a corrente contínua (CC) com a ajuda da lei de Ohm. Não deixe de acessar a nossa calculadora da lei de Ohm para obter mais informações. No caso da corrente alternada, essa tarefa não é tão simples, já que esses circuitos contêm potência ativa e reativa, conforme abordado em nossa calculadora de sistema trifásico.

Esta calculadora ajudará você a descobrir os valores dos diferentes tipos de potência no circuito e fornecerá uma fórmula de fator de potência que expressa a relação entre a potência ativa e a aparente.

Potência ativa, reativa e aparente

Se quiser entender o fator de potência, primeiro você precisa entender melhor seus parâmetros: a potência ativa, reativa e aparente.

  • A potência ativa (também chamada de potência real ou verdadeira), denotada por P, é aquela calculada a partir do trabalho real em um circuito elétrico e é dissipada em resistores. Você pode visitar nossa calculadora de dissipação de potência 🇺🇸 para explorar esse conceito em detalhes. Essa é a única forma de energia que aparece em um circuito CC. Em um circuito CA, não há valores fixos de corrente e voltagem, já que estes dois parâmetros oscilam como uma função seno. Se não houver mudança de fase entre esses dois valores, então, toda a potência transferida é ativa. Lembre-se também que a potência é medida em watts.

  • a potência reativa, denotada por Q, é transferida quando a corrente e a voltagem estão fora de fase por um ângulo de 90 graus. Nesse caso, a energia líquida transferida no circuito CA é igual a zero e não perdemos nenhuma potência ativa. A potência reativa nunca aparece em circuitos CC. Nos circuitos de CA, ela está ligada à reatância produzida por indutores e capacitores. Nós a medimos em volt-amperes-reativo (VAR).

  • A potência aparente, denotada por S, é a combinação das potências ativa e reativa. Ela é o produto dos valores RMS (raiz quadrada média, do inglês root mean square) da voltagem e da corrente no circuito, omitindo a influência do ângulo de fase. Também pode ser pensada como o módulo de uma “soma vetorial” envolvendo P e Q. Medimos a potência aparente em volt-amperes (VA).

Você tem interesse em mais calculadoras de potência? Nossa calculadora de tensão RMS 🇺🇸 da Omni pode ser exatamente o que você está procurando.

O triângulo de potências

Como vimos, você pode determinar a potência aparente por meio da representação de uma soma vetorial envolvendo as potências ativa e reativa. Para isso, você pode usar um método gráfico para visualizar as três diferentes potências na forma de um triângulo chamado triângulo de potências.

triângulo de potências
Triângulo de potência onde Real Power é a Potência Ativa, Reactive Power é a Potência Reativa e Apparent Power é Potência Aparente.

Cada lado do triângulo representa uma das três formas de potência transmitidas em um circuito CA. Os catetos do triângulo retângulo representam as potências ativa e reativa e a hipotenusa a potência aparente.

Uma das consequências do uso do triângulo de potências é que você pode estabelecer facilmente a relação matemática entre os três parâmetros com o uso do teorema de Pitágoras, ou seja:

S² = P² + Q²

Além disso, o ângulo entre a potência ativa e a potência aparente, denotado por φ, é o ângulo de fase da impedância do circuito.

Fórmula do fator de potência

O fator de potência é a relação entre a potência ativa e a potência aparente em um circuito. Se não houver potência reativa, o fator de potência será igual a 1. Se, ao contrário, a potência ativa for igual a zero, a potência aparente também será 0.

A fórmula do fator de potência é:

fator de potência = P / S

Por exemplo, um fator de potência de 0,87 significa que 87% da corrente que você fornece ao circuito está realizando trabalho real. O restante da potência, neste caso, 13%, precisa ser fornecido ao sistema para compensar a potência reativa. Saber como obter o fator de potência pode ser útil, por exemplo, em cálculos relativos a geradores de energia, abordados em nossa calculadora de potência de um gerador 🇺🇸.

Como calcular o fator de potência?

Você pode calcular o fator de potência usando o triângulo de potências. A partir dos princípios da trigonometria, você pode escrever o fator de potência como:

P / S = cos φ

Como o fator de potência é igual à razão entre a potência ativa e a potência aparente, temos:

fator de potência = cos φ

Isso significa que você pode calcular rapidamente os parâmetros que caracterizam um circuito CA conhecendo simplesmente uma das três potências (ativa, reativa ou aparente) e o fator de potência ou o ângulo de fase. Obviamente, você pode usar nossa calculadora de fator de potência elétrica em vez de executar os cálculos à mão! :)

Resistência, reatância e impedância

Os três principais componentes de um circuito CA são resistores, capacitores e indutores. Você pode usar nossa ferramenta não só para obter a potência que é transferida por cada um desses componentes, mas também para estabelecer o que acontece quando uma corrente elétrica passa por eles, ou seja, que resistência, reatância e impedância esses componentes possuem.

  • A resistência, denotada por R e expressa em ohms (Ω), é a medida de quanto um condutor (principalmente um resistor) reduz a corrente elétrica I que passa por ele. Esse valor está diretamente ligado à potência ativa que flui em um circuito CA. Você pode escrever essa relação como P = I²R.

  • Reatância, denotada por X e também medida em ohms (Ω), é a inércia que se opõe ao movimento dos elétrons em um componente do circuito. Ela está presente principalmente em capacitores e indutores. Se você passar uma corrente alternada por um componente com alta reatância, a queda de voltagem estará defasada da corrente por um ângulo de 90 graus. A reatância está ligada à potência reativa a partir da seguinte equação Q = I²X.

  • Impedância, denotada por Z e medida em ohms (Ω), é uma resistência equivalente à CA em circuitos de CC. Ela está presente nos componentes de todos os circuitos elétricos. Você pode calculá-la pela “soma vetorial” da resistência (veja abaixo) e da reatância ou pela fórmula S = I²Z.

A relação entre resistência, reatância e impedância é análoga ao triângulo de potências, ou seja:

Z² = R² + X²

Os resistores perfeitos têm resistência diferente de zero, mas reatância zero, enquanto os indutores ou capacitores perfeitos têm resistência zero, mas reatância diferente de zero. Todos os componentes de um circuito elétrico possuem alguma impedância.

FAQs

Qual é o fator de potência em um circuito CA?

O fator de potência em um circuito CA é definido como a razão entre a potência ativa P e a potência aparente S, pois esta razão é igual a cos ϕ. Geralmente, você pode expressá-lo como um valor decimal, por exemplo, 0,85, ou como uma porcentagem: 85%.

O que é o triângulo de potências?

O triângulo de potências representa graficamente três partes que compõem a potência de um circuito CA:

  • Potência aparente (VA) medida em volt-ampere.
  • Potência ativa (W) relacionada ao trabalho e medida em watts.
  • Potência reativa (VAR) medida em volt-ampere reativo.

ϕ é o ângulo entre a potência ativa e a potência aparente em graus. Quanto maior o ângulo de fase, maior a potência reativa.

Qual é a unidade do fator de potência?

O fator de potência não tem unidade. Você pode calcular o fator de potência como uma razão entre a potência ativa e a potência aparente, portanto, ele não tem unidade.

Qual é o valor de um fator de potência?

Em circuitos CA, o fator de potência pode variar entre 0 e 1,0. Quando o fator de potência é 1,0 (unidade) ou 100%, o ângulo de fase entre a corrente e a voltagem será 0° porque cos⁻¹(1,0) = 0°. Quando o fator de potência é igual a zero (0), o ângulo de fase é de 90° devido à fórmula cos⁻¹(0) = 90°. Quanto maior o fator de potência, mais eficiente será o sistema.

O que significa um fator de potência de 0,75?

Um fator de potência de 0,75 significa que apenas 75% da energia fornecida ao seu dispositivo está sendo usada de forma eficaz e 25% está sendo desperdiçada. A energia desperdiçada é potência reativa. O equipamento sempre exige alguma energia para começar a funcionar, mesmo que não esteja fazendo nenhum trabalho real. Por esse motivo, o fator de potência geralmente será inferior a 1,0 (100%).

Como calcular a correção do fator de potência?

Se você precisar corrigir o fator de potência de um circuito, siga estas instruções:

  1. Meça a potência ativa P usando um wattímetro.

  2. Calcule a potência aparente S multiplicando a voltagem da carga V pela corrente da carga I, ou seja, S = I ⋅ V.

  3. Encontre o fator de potência com a fórmula fator de potência = P / S.

  4. Encontre o ângulo usando cos⁻¹(fator de potência) e desenhe um triângulo de potências.

  5. Calcule a potência reativa Q a partir do teorema de Pitágoras:

    Q = √(S² - P²)

  6. Corrija o fator de potência adicionando um capacitor ou indutor, cujo tamanho equilibrará a potência reativa calculada.

Power triangle

R, X, and Z

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