Factor de potència avançat vs retardat | Explicació de la diferència de fase

Els factors de potència avançat i retardat són dos conceptes clau relacionats amb el factor de potència en sistemes elèctrics AC. La principal diferència es troba en la relació de fase entre corrent i tensió: en un factor de potència avançat, la corrent va per davant de la tensió, mentre que en un factor de potència retardat, la corrent va per darrere de la tensió. Aquest comportament depèn de la naturalesa de la càrrega en el circuit.

Què és el Factor de Potència?

El factor de potència és un paràmetre crucial, adimensional, en els sistemes elèctrics AC, aplicable tant a circuits monofàsics com trifàsics. Es defineix com la raó entre la potència real (o activa) i la potència aparent.

En circuits DC, la potència es pot determinar directament multiplicant les lectures de tensió i corrent. Tanmateix, en circuits AC, aquest producte dona la potència aparent, no la potència real consumida. Això és degut al fet que la potència total suministrada (potència aparent) no s'utilitza totalment; la part que realitza treball útil s'anomena potència real.

Dit de manera simple, el factor de potència és el cosinus de l'angle de fase entre la tensió (V) i la corrent (I). Per a càrregues lineals en circuits AC, el factor de potència varia d'entre -1 i 1. Un valor proper a 1 indica un sistema més eficient i estable.

Definició del Factor de Potència Avançat

Un factor de potència avançat ocorre quan hi ha una càrrega capacitiva en el circuit. En càrregues purament capacitivament o resistivo-capacitives (RC), la corrent va per davant de la tensió d'aportació, resultant en un factor de potència avançat.

Com que el factor de potència és la raó entre la potència real i la potència aparent—i per a formes d'ona sinusoidals, el cosinus de l'angle de fase entre la tensió i la corrent—la corrent avançada crea un angle de fase positiu, donant un factor de potència avançat.

Com es veu en la figura superior, la corrent $I$ creua l'eix de temps a zero en una fase anterior a la tensió $V$. Aquesta condició es coneix com a factor de potència avançat. La figura següent il·lustra el triangle de potència per a un factor de potència avançat.

Definició del Factor de Potència Retardat

Un factor de potència retardat en un circuit AC ocorre quan la càrrega és inductiva per natura. Això és degut al fet que, en la presència d'una càrrega purament inductiva o resistivo-inductiva, existeix una diferència de fase entre la tensió i la corrent tal que la corrent va per darrere de la tensió. Com a resultat, el factor de potència d'aquests circuits es diu que és retardat.

Considerem les formes d'ona de la tensió d'aportació i la corrent a través d'una càrrega purament inductiva:

Aquí, la corrent creua el punt zero de l'eix de temps en una fase posterior a la tensió, resultant en un factor de potència retardat. El triangle de potència per a un factor de potència retardat es mostra a continuació:

Conclusió

Després de la discussió anterior, es pot concluir que idealment, la tensió i la corrent s'assumeixen que estan en fase, resultant en un angle de fase de 0° entre elles. No obstant això, en la pràctica, existeix una diferència de fase, i això es representa pel factor de potència del circuit.