Calculadora de Fator de Potência Elétrica

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.

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.

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.

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.

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 🇺🇸.

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! :)

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.