Triângulo de potência – Tudo em Clima

As potências ativas e reativas possuem uma relação natural entre elas. Na verdade, a potência reativa depende linearmente da potência ativa através do fator de potência (cosseno do ângulo entre elas). A potência aparente é representada pela soma fatorial dessas. O conjunto forma o que se denomina de Triângulo de Potência.

Os aparelhos elétricos indutivos, tais como motores e transformadores, desenvolvem um campo magnético interno necessário para o seu funcionamento. Este campo é formado pela passagem da corrente nos enrolamentos. Quando os equipamentos são alimentados em corrente alternada, a energia armazenada em forma de campo magnético tende a se opor à variação da intensidade da corrente, causando um atraso da corrente em relação à tensão.

Como conseqüência uma parcela da corrente não realiza trabalho útil, produzindo o que se chama de energia reativa.

Para melhor compreender a ocorrência de energia reativa em um sistema, visualize a figura 1, onde um vagão é tracionado para se deslocar sobre os trilhos por ação de uma força não paralela à direção do deslocamento.

Figura 1 – Triângulo de potência.

O esforço de tração representa a potência aparente do sistema (kVA), simbolizada por S.
A componente de força paralela aos trilhos é a que realiza trabalho útil, representando a potência ativa (P) do sistema em kW.
A componente ortogonal a esta última não realiza trabalho, causando um aumento da potência aparente para se obter a mesma potência ativa que seria necessária à locomoção do vagão caso a força de tração fosse aplicada em direção paralela aos trilhos.
Esta representa a potência reativa (Q) em kVAr.

Seja o circuito monofásico representado na Figura 2, no qual foi adotada a convenção de carga paratensão e corrente.

A potência instantânea $p(t)$ absorvida pelo bipolo é dada por:

$p(t) = v(t) . i(t)$ Eq. 2.4

A adoção da convenção de carga para tensão e corrente implica que a potência instantânea $p(t)$ , definida pela Eq. (2.4), é a potência instantânea absorvida pelo circuito monofásico. Assim, o circuito absorverá potência sempre que o produto $v(t) . i(t)$ for positivo, e fornecerá potência sempre que o mesmo produto for negativo.

Admitindo-se que a tensão e a corrente no circuito da Figura 2 sejam grandezas senoidais dadas por:

$v(t) = Vmax * cos (wt + \varphi u)$

$i(t) = Vmax * cos (wt + \varphi i)$

Onde:
$Vmax$ = valor máximo da tensão (V)
$\varphi u$ = fase inicial da tensão (rad)
$Imax$ = valor máximo da corrente (A)
$\varphi i$ = fase inicial da corrente (rad)
$\omega$ = frequencia angular da rede (rad/s)

Experimente selecionar a seta do fasor e modificar o angulo entre tensão e corrente.
Clique em Mostrar Potência para ver que a curva tem a metade do período da tensão – ou corrente.
Clique em Mostrar Área e veja que para pequenos ângulos $\varphi$ a área sob a curva é maior, indicando potência reativa menor , enquanto que para ângulos próximos à $pi/2$ a área total se aproxima de zero, indicando que quase inexiste potência útil.

That’s all folks!

Fontes:
https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/7622/7622_4.PDF
https://edisciplinas.usp.br/pluginfile.php/5552522/mod_resource/content/1/teo_energia_potencia_fator.pdf
https://www.geogebra.org/m/redhu5m5