Fator de Potência Leading vs Lagging | Diferença de Fase Explicada

Fator de potência líder e fator de potência atrasado são dois conceitos-chave relacionados ao fator de potência em sistemas elétricos CA. A principal diferença reside na relação de fase entre corrente e tensão: no fator de potência líder, a corrente antecipa a tensão, enquanto no fator de potência atrasado, a corrente fica atrás da tensão. Este comportamento depende da natureza da carga no circuito.

O que é Fator de Potência?

O fator de potência é um parâmetro crucial e adimensional em sistemas elétricos CA, aplicável tanto a circuitos monofásicos quanto trifásicos. É definido como a razão entre a potência real (ou ativa) e a potência aparente.

Em circuitos CC, a potência pode ser determinada diretamente multiplicando as leituras de tensão e corrente. No entanto, em circuitos CA, esse produto resulta na potência aparente, não na potência efetivamente consumida. Isso ocorre porque a potência total fornecida (potência aparente) não é totalmente utilizada; a parte que realiza trabalho útil é chamada de potência real.

De forma simplificada, o fator de potência é o cosseno do ângulo de fase entre a tensão (V) e a corrente (I). Para cargas lineares em circuitos CA, o fator de potência varia de -1 a 1. Um valor mais próximo de 1 indica um sistema mais eficiente e estável.

Definição de Fator de Potência Líder

Um fator de potência líder ocorre quando há uma carga capacitiva no circuito. Em cargas puramente capacitivas ou resistivo-capacitivas (RC), a corrente antecipa a tensão de alimentação, resultando em um fator de potência líder.

Como o fator de potência é a razão entre a potência real e a potência aparente — e para formas de onda senoidais, o cosseno do ângulo de fase entre a tensão e a corrente — a corrente líder cria um ângulo de fase positivo, gerando um fator de potência líder.

Como evidenciado na figura acima, a corrente $I$ cruza o eixo do tempo em zero em uma fase anterior à tensão $V$. Esta condição é conhecida como fator de potência líder. A figura abaixo ilustra o triângulo de potência para um fator de potência líder.

Definição de Fator de Potência Atrasado

Um fator de potência atrasado em um circuito CA ocorre quando a carga é indutiva. Isto ocorre porque, na presença de uma carga puramente indutiva ou resistivo-indutiva, existe uma diferença de fase entre a tensão e a corrente, de modo que a corrente fica atrás da tensão. Como resultado, o fator de potência desses circuitos é dito ser atrasado.

Considere as formas de onda da tensão de alimentação e da corrente através de uma carga puramente indutiva:

Aqui, a corrente cruza o ponto zero do eixo do tempo em uma fase posterior à tensão, resultando em um fator de potência atrasado. O triângulo de potência para um fator de potência atrasado é mostrado abaixo:

Conclusão

A partir da discussão acima, pode-se concluir que, idealmente, a tensão e a corrente são assumidas como estando em fase, resultando em um ângulo de fase de 0° entre elas. No entanto, na prática, existe uma diferença de fase, e isso é representado pelo fator de potência do circuito.