Triangulo das Potências O triângulo de potências reflecte a relação entre as Potências Aparente, Activa e Reactiva. A Potência Activa (P) é a potência em Watts (W). A Potência Reactiva (Q) é a potência em volt-ampere-reactivo (VAr). A Potência Aparente (S) é a potência total do sistema indicada em volt-ampere ( VA). No caso de formas de onda perfeitamente sinusoidais, P, Q e S podem ser representados por vectores que formam um triângulo rectângulo, também conhecido como triângulo de potências.
Triângulo rectângulo que representa a relação entre potências aparente (S), activa (P) e reactiva (Q). Fórmulas: P = U * I * cos Q = U * I * sen S2 = P2 + Q2 S = é a capacidade do circuito produzir trabalho num determinado período de tempo. Devido aos elementos reactivos da carga, a potência aparente, que é o produto da tensão pela corrente do circuito, será igual ou maior do que a potência activa.
A potência activa
é a energia armazenada que é devolvida para a fonte durante cada ciclo de corrente alternada. É a energia que é utilizada para produzir os campos, eléctrico e magnético, necessários para o funcionamento de certos tipos de cargas como, por exemplo, os motores eléctricos.
A potência reactiva
Entre essas potências existe uma relação conhecida como factor de potência, e a mesma é determinada pelo co-seno do ângulo entre a potência activa e a aparente. Factor de potência
O factor de potência (FP) de um sistema eléctrico qualquer em corrente alternada (CA) é definido pela razão da potência real ou potência activa pela potência total ou potência aparente. Se φ é o ângulo de fase entre as de ondas de corrente e tensão, então o factor de potência é igual a
cos, e P = S*cos
Onda de tensão (U) e onda de corrente (I) em fase (sincronizadas) cujo cos é 1. A carga possui características puramente resistivas. FP = 1
Onda de corrente (I) atrasada em relação à onda de tensão (U). A carga possui característica indutiva. FP <1 (atrasado)
Onda de corrente (I) adiantada em relação à onda de tensão (U). A carga possui característica capacitiva. FP <1 (adiantado) Por definição, o factor de potência é um número entre 0 e 1. Quando o factor de potência é igual a zero (0), o fluxo de energia é inteiramente reactivo, e a energia armazenada é devolvida totalmente à fonte em cada ciclo. Quando o factor de potência é 1, toda a energia fornecida pela fonte é consumida pela carga. Normalmente o factor de potência é assinalado como atrasado ou adiantado para identificar o sinal do ângulo de fase entre as ondas de corrente e tensão eléctricas. O factor de potência é determinado pelo tipo de carga ligada ao sistema eléctrico, que pode ser: Resistiva Indutiva Capacitiva Teoria Em circuitos de corrente alternada (CA), puramente resistivos, as ondas de tensão e de corrente eléctrica estão em fase, ou seja, em cada ciclo mudam a sua polaridade no mesmo instante. Quando cargas reactivas estão presentes, tais como condensadores ou condensadores e indutâncias, o armazenamento de energia nessas cargas resulta numa diferença de fase entre as ondas de tensão e corrente. Uma vez que essa energia armazenada retorna para a fonte e não produz trabalho útil, um circuito com baixo factor de potência terá correntes eléctricas maiores para realizar o mesmo trabalho do que um circuito com um factor de potência alto.
O factor de potência pode ser expresso como: FP
Normalmente os cálculos e avaliações em corrente alternada são feitos com essas unidades, para poder expressar, fisicamente, a existência de resistência, indutância e capacitância num circuito. A unidade de medida de resistência e reactância é o Ohm, símbolo Ω. O conjunto resistência-reatância tem o nome de impedância. Circuitos com resistências e reactâncias têm as sinusóides de tensão e corrente, desfasadas conforme figura 1.
Figura 1 - Sinusóides de tensão e corrente, desfasadas
Ao co-seno do ângu lo de “defasagem” (cos) entre a corrente e a tensão dá-se o nome de factor de potência do circuito. A expressão da potência em corrente contínua é: P = U I (Watt) Em corrente alternada é: P = U I cos (Watt) Exemplo: Lâmpada incandescente comum de 40 W, 230 V só apresenta resistência. A corrente será: = 0,174 A
Uma lâmpada fluorescente de 40 W tem uma indutância (balastro) em série. Se a indutância for de baixa qualidade o seu factor de potência pode ser muito baixo, até da ordem de 0,5. Nessas condições a corrente seria:
= 0,348 A
Isto é, a corrente dobrou em função do factor de potência. Potencia Aparente: É com base no valor desta potência (ou das correntes respectivas) que se faz o dimensionamento das cablagens e sistemas de protecção das instalações eléctricas. Na contratação de fornecimento de energia eléctrica é normalmente especificada a taxa de potência que depende da potência aparente máxima a ser disponibilizada pelo fornecedor. Na indústria eléctrica recomenda-se que todas as instalações tenham um factor de potência (cos) máximo, com o qual o sen será mínimo e portanto a potência reactiva ou não útil será também mínima. Potência Aparente
S
Uef * Ief =
volt ampere
[VA]
Potência Activa
P
S * cos = Uef * Ief * cos
watt
[W]
Potência Reactiva
Q
S * sen = Uef * Ief * sen
volt ampere reactivo
[var]
Factor de Potência
FP
-
-
Tensão Bifásica ou Trifásica Tensão Simples e Tensão Composta Alimentação bifásica ou trifásica tensão simples é 230 V Alimentação bifásica ou trifásica tensão composta é 400 V U composta = √ * U simples √ * 230V
Ex: Um motor trifásico com um consumo de 7,8 A, por fase, gasta num dia x kWh de Energia. W=P*t P = √ * U * I * cos /1000 1,732 * 400 * 7,8 * 0,84 / 1000 = 4,539 kW W = P * t 4,539 * 24 = 108,94 kWh É esta a energia a pagar à EDP. Para fornecer esta energia ao motor temos que ter uma potência contratada mínima: S = √ * U * I 1,732 * 400 * 7,8 / 1000 = 5,4 kVA P = Potência Activa é a potência consumida em Watts (W). S = A Potência Aparente é a potência contratada ou a potência total do sistema indicada em VoltAmpere (VA). Ex: 2 Um motor cuja chapa de características indique: U
P Cos
= 400 V = 0,82 = 50 CV ou 36,75 kW = 0, 80 i Tem uma Potência Activa ou de entrada:
P= I=
= 44,817 kW
√
= 80 A
