Factor de potencia avanzado vs atrasado | Explicación da diferenza de fase

O factor de potencia adiantado e o factor de potencia atrasado son dous conceptos clave relacionados co factor de potencia nos sistemas eléctricos AC. A diferenza principal reside na relación de fase entre a corrente e a tensión: nun factor de potencia adiantado, a corrente adianta á tensión, mentres que nun factor de potencia atrasado, a corrente atrasa respecto á tensión. Este comportamento depende da natureza da carga no circuito.

Qué é o Factor de Potencia?

O factor de potencia é un parámetro crucial, adimensional, nos sistemas eléctricos AC, aplicable tanto a circuitos monofásicos como trifásicos. Está definido como a relación entre a potencia real (ou activa) e a potencia aparente.

Nos circuitos DC, a potencia pode determinarse directamente multiplicando as lecturas de tensión e corrente. No entanto, nos circuitos AC, este produto dá a potencia aparente, non a potencia consumida efectivamente. Isto é porque non toda a potencia suministrada (potencia aparente) se utiliza; a parte que realiza traballo útil chámase potencia real.

En resumo, o factor de potencia é o coseno do ángulo de fase entre a tensión (V) e a corrente (I). Para cargas lineares en circuitos AC, o factor de potencia varía entre -1 e 1. Un valor máis próximo a 1 indica un sistema máis eficiente e estable.

Definición de Factor de Potencia Adiantado

Un factor de potencia adiantado ocorre cando hai unha carga capacitiva no circuito. En cargas puramente capacitivas ou resistivo-capacitivas (RC), a corrente adianta á tensión de alimentación, resultando nun factor de potencia adiantado.

Xa que o factor de potencia é a relación entre a potencia real e a potencia aparente — e para formas de onda sinusoidais, o coseno do ángulo de fase entre a tensión e a corrente — a corrente adiantada crea un ángulo de fase positivo, dando lugar a un factor de potencia adiantado.

Como é evidente na figura superior, a corrente $I$ cruza o eixo de tempo en cero antes, en fase, que a tensión $V$. Esta condición denomínase factor de potencia adiantado. A figura inferior ilustra o triángulo de potencia para un factor de potencia adiantado.

Definición de Factor de Potencia Atrasado

Un factor de potencia atrasado nun circuito AC ocorre cando a carga é inductiva por natureza. Isto é debido a que, na presenza dunha carga puramente inductiva ou resistivo-inductiva, existe unha diferenza de fase entre a tensión e a corrente, de maneira que a corrente atrasa respecto á tensión. Como resultado, o factor de potencia de tais circuitos dícese que está atrasado.

Considérense as formas de onda da tensión de alimentación e a corrente a través dunha carga puramente inductiva:

Aquí, a corrente cruza o punto cero do eixo de tempo en unha fase posterior comparada coa tensión, resultando nun factor de potencia atrasado. O triángulo de potencia para un factor de potencia atrasado amóstrase abaixo:

Conclusión

A partir da discusión anterior, pódese concluir que idealmente, a tensión e a corrente supóñense estar en fase, resultando nun ángulo de fase de 0º entre eles. No entanto, na práctica, existe unha diferenza de fase, e isto representa polo factor de potencia do circuito.