Cal é o método para calcular o factor de potencia cando hai unha diferenza de fase entre a tensión e a corrente

Definición e Método de Cálculo do Factor de Potencia

O Factor de Potencia (FP) é un parámetro crucial que mide a diferenza de fase entre o voltaxe e a corrente nun circuito AC. Representa a relación entre a potencia activa consumida real e a potencia aparente, reflictiendo a eficiencia da utilización da enerxía eléctrica. Cando hai unha diferenza de fase entre o voltaxe e a corrente, o factor de potencia é xeralmente menor que 1.

1. Definición do Factor de Potencia

O factor de potencia defínese como:

• Potencia Activa (P): A potencia consumida real, medida en vatios (W), representando a parte da potencia que realiza traballo útil.

• Potencia Aparente (S): O produto do voltaxe e a corrente, medida en voltio-amperios (VA), representando o fluxo total de enerxía eléctrica no circuito.

• Potencia Reactiva (Q): A compoñente da potencia que non consume enerxía pero participa no intercambio de enerxía, medida en voltio-amperios reactivos (VAR).

2. Relación Entre a Diferenza de Fase e o Factor de Potencia

Nas cargas puramente resistivas, o voltaxe e a corrente están en fase, resultando nun factor de potencia de 1. No entanto, nas cargas inductivas (como motores e transformadores) ou capacitivas (como condensadores), hai unha diferenza de fase entre o voltaxe e a corrente, levando a un factor de potencia menor que 1.

O factor de potencia pode expresarse utilizando o ángulo de fase ( $\mathrm{<br>}$ϕ) entre o voltaxe e a corrente:

Onde:

• ϕ é o ángulo de fase entre o voltaxe e a corrente, medido en radiáns ou graos.

• cos(ϕ) é o coseno do ángulo de fase, representando o factor de potencia.

3. Triángulo de Potencia

Para entender mellor o factor de potencia, o triángulo de potencia pode utilizarse para ilustrar a relación entre a potencia activa, a potencia reactiva e a potencia aparente:

• Potencia Activa (P): O lado horizontal, representando a potencia consumida real.

• Potencia Reactiva (Q): O lado vertical, representando a compoñente que non consume enerxía pero participa no intercambio de enerxía.

• Potencia Aparente (S): A hipotenusa, representando o produto do voltaxe e a corrente.

Segundo o teorema de Pitágoras, a relación entre estas tres cantidades é:

polo tanto, o factor de potencia tamén pode expresarse como:

4. Fórmula de Cálculo do Factor de Potencia

Cando se coñece o voltaxe V, a corrente I e a súa diferenza de fase ϕ, o factor de potencia pode calcularse usando a seguinte fórmula:

Se se coñece a potencia activa P e a potencia aparente S, o factor de potencia pode calcularse directamente usando:

5. Corrección do Factor de Potencia

Nas aplicacións prácticas, un factor de potencia baixo aumenta as perdas no sistema de enerxía e reduce a súa eficiencia. Para mellorar o factor de potencia, os métodos comúns inclúen:

Instalación de Condensadores en Paralelo: Para cargas inductivas, a instalación de condensadores en paralelo pode compensar a potencia reactiva, reducir a diferenza de fase e, así, aumentar o factor de potencia.

Uso de Dispositivos de Corrección do Factor de Potencia: O equipo moderno adoita incluír dispositivos automáticos de corrección do factor de potencia que axustan dinamicamente a potencia reactiva para manter un alto factor de potencia.

Resumo

Cando hai unha diferenza de fase entre o voltaxe e a corrente, o factor de potencia pode calcularse do seguinte xeito:

• Factor de Potencia (FP) = cos(ϕ), onde ϕ é o ángulo de fase entre o voltaxe e a corrente.

• Factor de Potencia (FP) = P/S, onde P é a potencia activa e S é a potencia aparente.

O factor de potencia reflicte a eficiencia da utilización da enerxía eléctrica, cun factor de potencia ideal de 1, indicando que o voltaxe e a corrente están perfectamente en fase. Mediante a implementación de medidas adecuadas (como a instalación de condensadores ou o uso de dispositivos de corrección do factor de potencia), o factor de potencia pode mellorarse, reducindo as perdas do sistema e mellorando a eficiencia global.