Tensao, Corrente e Potencia CA
Tensão, Corrente e Potência CA
A referência [1] possui excelente material com fundamentos sobre potência CA e foi a principal obra utilizada para a construção desta página.
O estudo da Potência CA na referência citada tem como foco a medição do consumo de energia elétrica no âmbito residencial e o entendimento de como os equipamentos elétricos residenciais interagem com o sistema de distribuição da energia elétrica.
Cargas Resistivas
Cargas resistivas, como ferros de passar, fornos e chuveiros elétricos, alimentadas com tensão alternada drenam corrente alternada com o valor dado pela Lei de Ohm e com a mesma forma de onda da tensão, conforme ilustra a figura abaixo:
A curva amarela é a potência instantânea, que é igual ao produto da tensão pela corrente em um dado instante de tempo. Note que a potência é sempre positiva, que significa que a energia está fluindo para a carga.
Cargas Parcialmente Reativas
Equipamentos como geladeiras, máquinas de lavar, motores e soldadores elétricos, são cargas que combinam componentes resistivos e reativos. Estes equipamentos consomem energia resistiva e também devolvem energia reativa de volta a rede. A energia devolvida é devido as cargas elétricas armazenadas em componentes internos dos equipamentos, como indutores (presentes em motores) e capacitores (presente nos soldadores por exemplo).
As cargas parcialmente reativas provocam defasagem entre as formas de onda da tensão e corrente, conforme ilustra a figura abaixo:
Note que a curva amarela da potência instantânea tem parte positiva e parte negativa, o que significa que a energia ora flui para a carga e ora flui para de volta para a fonte.
Para entender o que acontece, considere um circuito formado por um capacitor em série com um resistor e alimentado por uma fonte de tensão alternada. Suponha que o capacitor esteja inicialmente descarregado. Quando a tensão na fonte cresce positivamente a energia flui para a carga (resistor em série com capacitor) e o capacitor vai sendo carregado até a tensão da fonte atingir o valor de pico. Quando a tensão da fonte começa a cair, a tesão sobre o capacitor estará maior que a da fonte e, portanto, a energia fluirá em sentido contrário.
Potência Ativa, Potência Reativa e Potência Aparente
As formas de onda da tensão, corrente e potência, mostradas anteriormente, são alternadas e oscilam com frequência de 60 Hz (no Brasil).
- Potência Ativa ou Potência Real
- É a média da potência instantânea.
- A potência ativa é a potência utilizada pela carga para produzir trabalho útil. Olhando para os gráficos acima, quando a potência é positiva a energia flui da rede de distribuição para a carga e quando a potência é negativa a energia flui em sentido contrário. Portanto, a potência que foi realmente usada pela carga é a parte positiva menos a parte negativa da potência.
- Potência Reativa ou Potência Imaginária
- É a potência que flui da carga para a fonte, a qual não é utilizada para produzir trabalho útil.
- Potência Aparente
- É o produto da tensão RMS pela corrente RMS.
- RMS (Root Mean Square) é a raiz do valor médio quadrático das formas de onda.
- Para cargas resistivas o valor da potência ativa é igual ao valor da potência aparente. Para cargas parcialmente reativas, o valor da potência ativa é menor que a potência aparente.
Relação entre a potência ativa, potência reativa e potência aparente para cargas senoidais ideais:
Potência Ativa = Potência Aparente * cos Φ
Potência Reativa = Potência Aparente * sen Φ
O ângulo Φ é a defasagem entre as formas de onda da tensão e da corrente.
O cos Φ é conhecido como fator de potência:
Fator de Potência = Potência Ativa / Potência Aparente
Referências
--Evandro.cantu (discussão) 11h40min de 10 de novembro de 2018 (BRST)
