1 Introdução e fundamentos Parte 5

Prévia do material em texto

Potências em c.a. senoidal 
• Em corrente alternada, as cargas têm comportamentos diferenciados, 
uma vez que a indutancia e a capacitancia produzem desfasagens entre 
tensão e corrente, as quais produzem alterações no conceito que 
tínhamos (em corrente contínua) da potência elétrica. Na verdade, em 
corrente alternada existem, não uma, mas três potências: 
 
– potência ativa (P) 
– potência reativa (Q) 
– potência aparente (S) 
 
PRODUÇÃO E UTILIZAÇÃO DA ENERGIA ELÉTRICA 
Potências ativa, reativa e aparente 
• Observe a figura. Nela representamos o triângulo 
de tensões obtido durante o estudo do circuito com 
RLC série, considerando (neste caso) que o circuito 
é predominantemente indutivo, isto é, UL> UC. 
• O produto URI é a potência absorvida pela 
resistência R. Esta potência absorvida pelas 
resistências, que se transforma totalmente em outra 
potência (neste caso, calorífica), tem o nome de 
potência ativa P (tal como a potência P estudada 
em corrente contínua). O triângulo de potência ao 
lado mostra as potências ativa P, Reativa Q e 
Aparente S. 
PRODUÇÃO E UTILIZAÇÃO DA ENERGIA ELÉTRICA 
• O produto (UL — UC) I = UL I — UC I é a soma 
algébrica de duas potências, na indutância (UL I) e no 
capacitor (-UC I). 
• A potência absorvida pela indutância (considerada 
pura) tem o nome de potência reativa QL = UL I. 
• A potência absorvida pelo capacitor (considerado 
puro) tem o nome de potência reativa QC = — UCI 
(esta potência é negativa). 
• A soma algébrica das potências reativas é a potência 
reativa total do circuito QT = QL + QC (em que QC é 
negativo). 
• O produto U I, ou seja, o produto da tensão total do 
circuito pela corrente do circuito, tem o nome, por 
definição, de potência aparente S = U I. 
PRODUÇÃO E UTILIZAÇÃO DA ENERGIA ELÉTRICA 
Potências ativa, reativa e aparente 
• Aplicando o teorema de Pitágoras ao triângulo das potências, 
obtemos: 
 
 
 
onde: 
– S — potência aparente (voltampere — VA) 
– P — potência ativa (watt — W) 
– Q — potência reativa total (voltmpere-reactivo — var) 
 
2 2 2
2 2 2 2
( )
( )
L C
L C T
S P Q Q
S P Q Q S P Q
  
     
PRODUÇÃO E UTILIZAÇÃO DA ENERGIA ELÉTRICA 
Potências ativa, reativa e aparente 
• A potência ativa é, em suma, a potência que produz trabalho. 
• A potência reativa é uma potência que é exigida pelo funcionamento 
de indutancias e capacitancias, sem a qual não teriam o funcionamento 
e comportamento que têm, mas que provoca um aumento de 
corrente na rede, pois, ao ‘somar-se fasorialmente’ à potência ativa, 
produz a potência aparente S, que é mais elevada do que P; a 
corrente I, que é calculada por I = S / U, também será mais elevada. 
 
PRODUÇÃO E UTILIZAÇÃO DA ENERGIA ELÉTRICA 
Potências ativa, reativa e aparente 
Fator de potência 
• Define-se fator de potência de uma carga ou de um circuito como o quociente 
entre a potência ativa P e a potência aparente S. FP = P/S. 
 
• O fator de potência é uma grandeza sem unidades, isto é, adimensional. Visto 
que temos sempre P ≤ S, então teremos sempre menor que 1. 
 
• Se observarmos o triângulo das potências, verificamos facilmente que, 
aplicando a função co-seno ao ângulo , obtemos: 
 
PRODUÇÃO E UTILIZAÇÃO DA ENERGIA ELÉTRICA 
• O fator de potência de uma dada carga ou de um circuito pode ser obtido 
calculando o co-seno do ângulo . 
 
• O cos  pode ser obtido por outras vias: a partir do triângulo das tensões e do 
triângulo das impedâncias. Temos portanto: 
 
 
 
• Portanto, calculando cos  por qualquer destas vias, fica calculado o fator de 
potência do circuito respectivo. 
PRODUÇÃO E UTILIZAÇÃO DA ENERGIA ELÉTRICA 
Fator de potência 
Compensação do fator de potência 
• As cargas indutivas provocam um atraso da corrente em relação à tensão, 
absorvendo assim potência reativa da rede. A absorção da potência reativa é um 
inconveniente destas cargas, pois torna mais elevado o consumo global da 
potência e, portanto, da energia. Na figura, representamos o esquema elétrico de 
um circuito indutivo (pode ser, por exemplo, um motor elétrico). 
 
PRODUÇÃO E UTILIZAÇÃO DA ENERGIA ELÉTRICA 
• Por análise do diagrama, verifica-se que: 
 
 
• A carga RL representada absorve, como 
sabemos, as potências ativa e reativa da fonte. 
• À componente Ia dá-se o nome de 
componente ativa da corrente I, pois é 
proporcional à potência ativa. 
• À componente Ir dá-se o nome de componente 
reativa da corrente I, pois é proporcional à 
potência reativa. 
• Concluímos, portanto, que, para reduzir a 
potência reativa, temos de reduzir a 
componente reativa da corrente Ir. 
PRODUÇÃO E UTILIZAÇÃO DA ENERGIA ELÉTRICA 
Compensação do fator de potência 
• Para reduzir a componente reativa indutiva 
instala-se capacitores em paralelo com a carga, 
tal como representamos na figura. 
• Ao ligarmos um ou mais capacitores em 
paralelo com a carga indutiva, a intensidade IC 
absorvida pelos capacitores vai reduzir ou, 
mesmo, anular a componente reativa Ir da 
intensidade IL da carga indutiva, reduzindo o 
ângulo  e aumentando o fator de potência (cos 
), para perto de 1. 
PRODUÇÃO E UTILIZAÇÃO DA ENERGIA ELÉTRICA 
Compensação do fator de potência