Um dos maiores problemas relacionados com o consumo e transporte de energia elétrica é a eficiência energética. Todo processo de transmissão de energia elétrica está envolto por vários tipos de perdas, desta maneira, ao analisar a energia consumida por um eletrodoméstico é possível notar que ele acaba consumindo menos do que esta sendo fornecido pela rede de alimentação. Como a questão da eficiência energética está relacionada com diversos fatores econômicos, uma vez que existem determinados custos para o processo de transmissão de eletricidade, é de clara importância a atenção que deve ser dada ao consumo de energia elétrica.
Ao analisar a potência consumida por um eletrodoméstico e a potência fornecida a ele pode-se conseguir uma relação que é conhecida como fator de potência. O fator de potência é representado como a energia real que esta sendo consumida por uma carga, ou seja, uma fração da potência fornecida a ele que teve algum tipo de perda. Muitos fatores influenciam nestas perdas de potência, dentre eles um dos mais importantes é a existência de carga reativas. Essas são representações de comportamentos capacitivos e indutivos realizados por componentes em circuitos elétricos.
As redes elétricas alimentam as residências com corrente e tensão alternadas. Estes tipos de sinais são expressos em funções cossenoidais ou senoidais, geralmente representadas por equações como na figura 1, onde w representa a frequência, θ o angulo de fase e Vmáx e Imáx a amplitude máxima dos sinais.
O ângulo de fase é um componente de grande importância em termos de potência, isso porque o fator de potência pode ser representado como o cosseno da diferença entre a fase da tensão e da corrente. Como já conhecido a potência média de um circuito pode ser encontrada através do produto da tensão pela corrente e operando a equação original é possível chegar na equação representada na figura 2.
A partir da análise da figura 2 é possível tirar algumas conclusões importantes acerca do ângulo obtido da subtração da fase da tensão pela corrente, chamado de ângulo do fator de potência. Uma vez que este ângulo para certo circuito se aproxime de 90º ou -90º está implícito a existência de cargas reativas, componentes responsáveis pelas perdas de potência. Quando o ângulo se aproxima de 90º o circuito possui comportamento indutivo e se afirma que a corrente está atrasada em relação a tensão, já quando se aproxima de -90º o circuito possui comportamento capacitivo e se afirma que a corrente está adiantada em relação a tensão, fator de potência atrasado e fator de potência adiantado respectivamente. Para uma transferência de potência ideal fica claro que o valor do fator de potência deve ser igual a 1, com seu ângulo sendo igual a 0. Também é evidente que qualquer variação do ângulo do fator de potencia irá influenciar na potência real consumida pelo circuito, uma vez que fator de potência será reduzido.
Existem outras maneiras de se obter o fator de potência, uma delas é através da razão da potência média e a potência aparente. A potência aparente representa a potência total sem perdas do circuito, ou seja a soma da potência resistiva e reativa. Sendo assim, ao calcular a razão entre essas duas potências é possível encontrar o fator de potência, que irá indicar a eficiência do consumo de energia. Outra maneira de determinar o fator de potência é através da fase da impedância da carga. a figura 3 demonstra como se obter este valor.
As redes elétricas alimentam as residências com corrente e tensão alternadas. Estes tipos de sinais são expressos em funções cossenoidais ou senoidais, geralmente representadas por equações como na figura 1, onde w representa a frequência, θ o angulo de fase e Vmáx e Imáx a amplitude máxima dos sinais.
Fig. 1: Equações para Tensão e Corrente alternadas
O ângulo de fase é um componente de grande importância em termos de potência, isso porque o fator de potência pode ser representado como o cosseno da diferença entre a fase da tensão e da corrente. Como já conhecido a potência média de um circuito pode ser encontrada através do produto da tensão pela corrente e operando a equação original é possível chegar na equação representada na figura 2.
Fig. 2: Equação para potência e fator de potência
A partir da análise da figura 2 é possível tirar algumas conclusões importantes acerca do ângulo obtido da subtração da fase da tensão pela corrente, chamado de ângulo do fator de potência. Uma vez que este ângulo para certo circuito se aproxime de 90º ou -90º está implícito a existência de cargas reativas, componentes responsáveis pelas perdas de potência. Quando o ângulo se aproxima de 90º o circuito possui comportamento indutivo e se afirma que a corrente está atrasada em relação a tensão, já quando se aproxima de -90º o circuito possui comportamento capacitivo e se afirma que a corrente está adiantada em relação a tensão, fator de potência atrasado e fator de potência adiantado respectivamente. Para uma transferência de potência ideal fica claro que o valor do fator de potência deve ser igual a 1, com seu ângulo sendo igual a 0. Também é evidente que qualquer variação do ângulo do fator de potencia irá influenciar na potência real consumida pelo circuito, uma vez que fator de potência será reduzido.
Existem outras maneiras de se obter o fator de potência, uma delas é através da razão da potência média e a potência aparente. A potência aparente representa a potência total sem perdas do circuito, ou seja a soma da potência resistiva e reativa. Sendo assim, ao calcular a razão entre essas duas potências é possível encontrar o fator de potência, que irá indicar a eficiência do consumo de energia. Outra maneira de determinar o fator de potência é através da fase da impedância da carga. a figura 3 demonstra como se obter este valor.
Fig. 3: Fase da impedância
Como observado na figura 3, o ângulo de fase da razão entre a tensão e a corrente, que será a fase da impedância da carga, é o mesmo para o fator de potência. Tal fato se evidencia ao passo que componentes resistivos possuem ângulo de fase igual a 0, componentes capacitivos e indutivos ângulos próximos a -90º e 90º, respectivamente. Estes que influenciam diretamente no fator de potência de um circuito.
Referências Bibliográficas:
ALEXANDER, C. K.; SADIKU, M. N. O.Fundamentos de Circuitos Elétricos. 5ª ed. Porto Alegre: AMGH, 2013. 874 p.
ALEXANDER, C. K.; SADIKU, M. N. O.Fundamentos de Circuitos Elétricos. 5ª ed. Porto Alegre: AMGH, 2013. 874 p.
MANUAL DE CORREÇÃO DE FATOR DE POTÊNCIA. Disponível em: <http://www.engeletrica.com.br/fatordepotencia-manual-fatordepotencia.html>. Acesso em 12 jun 2016
O QUE É EFICIÊNCIA ENERGÉTICA?. Disponível em: <http://www.inee.org.br/eficiencia_o_que_eh.asp?Cat=eficiencia>. Acesso em 07 jun 2106
SAIBA O QUE É POTÊNCIA ATIVA, REATIVA E APARENTE. Disponível em: <http://www.tecnogerageradores.com.br/blog/saiba-o-que-e-potencia-ativa-reativa-e-aparente/>. Acesso em 12 jun 2016
