Potência elétrica

Triângulo de potência

Em sistemas elétricos, a potência instantânea desenvolvida por um dispositivo de dois terminais é o produto da diferença de potencial entre os terminais e a corrente que passa através do dispositivo.

Isto é,

$P=I\cdot U$

onde $I$ é o valor instantâneo da corrente e $U$ é o valor instantâneo da tensão. Se $I$ está em ampères e $U$ em volts, $P$ estará em watts. É bastante comum encontrar em dispositivos a potência em unidades directas, VA.

Potência elétrica pode ser definida também como o trabalho realizado pela corrente elétrica em um determinado intervalo de tempo.

Num sistema de corrente contínua em que $I$ e $U$ se mantenham invariantes durante um dado período, a potência transmitida é também constante e igual ao produto $I\cdot U$.

Nos sistemas em que $I$ ou $U$ são variáveis temporais, é possível determinar a potência média desenvolvida durante um intervalo de tempo a partir da integração temporal da potência instantânea:

$P_{\mathrm {med} }={\frac {1}{T}}\cdot \int _{0}^{T}I(t)\cdot U(t)\cdot \,\mathrm {d} t$

onde $I(t)$ é o valor da corrente no instante $t$ e $U(t)$ o valor da tensão no mesmo instante.

Potência ativa

No caso da corrente alternada (CA) sinusoidal, a média de potência elétrica desenvolvida por um dispositivo de dois terminais pode ser determinada pela resolução da integral anterior, de onde resulta o produto dos valores quadrados médios (ou RMS, em inglês) ou eficazes da diferença de potencial entre os terminais e da corrente que passa através do dispositivo com o cosseno do seu ângulo de desfasamento.

Isto é,

$P=U_{\mathrm {e} }\cdot I_{\mathrm {e} }\cdot \cos \phi$

onde $I_{e}$ é o valor eficaz da intensidade de corrente alternada senoidal, $U_{e}$ é o valor eficaz da tensão senoidal e $\phi$ é o ângulo de fase ou defasagem entre a tensão e a corrente. O termo $\cos \phi$ é denominado Fator de potência.

Se $I_{e}$ está em ampères e $U_{e}$ em volts, $P$ estará em watts. Este valor também se chama potência ativa.

A energia transferida num determinado intervalo de tempo corresponde à integral temporal da potência ativa. É esta a integração realizada pelos contadores de energia utilizados na faturação de consumos energéticos de instalações.

Resumindo: A potência ativa é a energia gasta em determinado intervalo de tempo.

Potência aparente

Se não se inclui o termo $\cos \phi$ que haveria que contemplar, devido ao fato de que a corrente e a tensão estejam defasados entre si, obtemos o valor do que se denomina potência aparente ou teórica $S$ que se expressa em volt ampères (VA):

$S=V_{\mathrm {e} }\cdot I_{\mathrm {e} }^{*}$

No qual $I_{\mathrm {e} }^{*}$ entende-se como o conjugado do número complexo $I_{\mathrm {e} }$.

É com base no valor desta potência (ou das correntes respectivas) que se faz o dimensionamento dos cabos e sistemas de proteção das instalações elétricas. Na contratação de fornecimento de energia eléctrica é normalmente especificada a taxa de potência que depende da potência aparente máxima a ser disponibilizada pelo fornecedor.Mas essa não é a potência trifásica e sim a monofásica.Para calcular a potência trifásica basta na mesma fórmula multiplicar também o resultado por raiz de três.

Potência reativa

Existe também em CA outra potência, que é a chamada potência reativa, cuja unidade é var (e não VAr) e é igual a:

$Q=I_{\mathrm {e} }\cdot U_{\mathrm {e} }\cdot \sin \phi$

Numa instalação elétrica que apenas possua potência reativa, a potência ativa média tem um valor nulo, pelo que não é produzido nenhum trabalho útil. Diz-se portanto que a potência reativa é uma potência devatada (não produz watts ativos).

Na indústria elétrica recomenda-se que todas as instalações tenham um fator de potência ($\cos \phi \,$) máximo, com o qual $\sin \phi \,$ será mínimo e portanto a potência reativa ou não útil será também mínima.

A integração temporal da potência reativa resulta numa energia reativa, que representa a energia que circula de forma oscilante nas instalações mas não é consumida por nenhum receptor. Em casos de consumidores especiais de energia eléctrica (grandes consumidores), esta energia pode ser contabilizada em VAr-hora, e faturada adicionalmente à energia ativa consumida.

Ver também

• Fator de potência
• Potencial elétrico
• Triângulo de potências