Todos os dias somos todos confrontados com aparelhos eléctricos. Sem eles, as nossas vidas parecem parar. E cada aparelho tem uma classificação de potência na sua folha de dados. Hoje vamos descobrir o que é, os seus tipos e como calculá-lo.
Conteúdos
Potência num circuito AC
Os aparelhos eléctricos ligados à rede eléctrica funcionam em corrente alternada, pelo que é nestas condições que vamos lidar com a energia. Em primeiro lugar, no entanto, vamos dar uma definição geral do termo.
Potência . - Uma quantidade física representando a taxa a que a energia eléctrica é convertida ou transmitida.
Num sentido mais restrito, diz-se que a energia eléctrica é a relação entre o trabalho realizado num período de tempo e esse período de tempo.
Para reformular esta definição de uma forma menos científica, potência é a quantidade de energia consumida por um consumidor num determinado período de tempo. O exemplo mais simples é uma lâmpada vulgar. A velocidade a que uma lâmpada converte a electricidade que consome em calor e luz é a sua potência. Consequentemente, quanto maior for a classificação inicial da lâmpada, mais energia consumirá e mais luz emitirá.
Uma vez que neste caso não só o processo de conversão de electricidade em algum outro processo (luz, calor, etc.) está a ter lugar, mas também o processo de conversão de electricidade em algum outro processo.luz, calor, etc.), mas também o processo de oscilação do campo eléctrico e magnético, aparece uma mudança de fase entre a corrente e a voltagem, e isto deve ser tido em conta em cálculos posteriores.
Ao calcular a potência num circuito de corrente alternada, é habitual distinguir entre componentes activos, reactivos e totais.
O conceito de poder activo
A energia "útil" activa é a parte da energia que é utilizada para converter directamente energia eléctrica em outras formas de energia. É identificado pela letra latina P e medido em Watt (W).
Calculado utilizando a fórmula: P = U⋅I⋅cosφ,
onde U e I são o valor rms da tensão e corrente do circuito, respectivamente, porque φ é o cosseno do ângulo de fase entre a tensão e a corrente.
IMPORTANTE! A fórmula acima descrita é adequada para o cálculo de 220VNo entanto, as máquinas de serviço pesado utilizam normalmente um circuito com 380V. É portanto necessário multiplicar a fórmula pela raiz de três ou 1,73.
O conceito de potência reactiva
A potência "nociva" reactiva é a potência que é gerada durante o funcionamento de aparelhos com cargas indutivas ou capacitivas e que reflecte as oscilações electromagnéticas que ocorrem. Simplificando, é a energia que é transferida da fonte de alimentação para o consumidor e depois alimentada de volta para a rede.
Não é naturalmente adequado para uso no caso deste componente; além disso, é muito prejudicial para a rede de abastecimento de energia, razão pela qual normalmente tentam compensá-la.
Este valor é denotado pela letra latina Q.
LEMBRE-SE! A potência reactiva não é medida em watts convencionais (Wmas em volt-ampere reactivo (GUERRA).
É calculado de acordo com a fórmula:
Q = U⋅I⋅sinφ,
onde U e I são o valor RMS de tensão e corrente respectivamente, sinφ é o seno do ângulo de fase entre tensão e corrente.
IMPORTANTE! No cálculo deste valor pode ser positivo ou negativo, dependendo do movimento de fase.
Cargas capacitivas e indutivas
A principal diferença entre reactivo (capacitivo e indutivo) as cargas são na realidade cargas capacitivas e indutivas que têm a propriedade de armazenar energia e depois alimentá-la de novo na rede.
Uma carga indutiva converte primeiro a energia de uma corrente eléctrica num campo magnético (por meio período de meio período) e depois converte a energia do campo magnético em corrente eléctrica e transmite-a para a rede eléctrica. Exemplos são motores assíncronos, rectificadores, transformadores, electroímanes.
IMPORTANTE! Com cargas indutivas, a curva de corrente atrasa sempre a curva de tensão em meio período.
Uma carga capacitiva converte a energia de uma corrente eléctrica num campo eléctrico e depois converte a energia do campo resultante de novo em corrente eléctrica. Ambos os processos, mais uma vez, decorrem durante meio período cada um. Exemplos são condensadores, baterias, motores síncronos.
IMPORTANTE! Durante o funcionamento de uma carga capacitiva, a curva de corrente está à frente da curva de tensão por meio período de meio período.
Factor de potência cosφ
Factor de potência cosφ (que lê cosine phié uma quantidade física escalar que indica a eficiência do consumo de energia eléctrica. Em termos simples, cosφ mostra a presença da parte reactiva e a magnitude da parte activa resultante em relação à potência total.
O factor cos ϕ encontra-se na relação entre a energia eléctrica activa e a energia eléctrica total.
ATENÇÃO! Para um cálculo mais preciso, as distorções não lineares da forma de onda sinusoidal devem ser tidas em conta, mas são negligenciadas nos cálculos normais.
O valor deste factor pode variar de 0 a 1 (se o cálculo for efectuado como uma percentagem, então de 0% a 100%). É fácil de ver pela fórmula que quanto maior o valor, maior o componente activo e, portanto, melhor o desempenho.
O conceito de potência total Triângulo de poder
A potência aparente é calculada geometricamente como a raiz da soma dos quadrados das potências activa e reactiva, respectivamente. É denotado pela letra S em latim.
Também se pode calcular a potência total multiplicando a voltagem e a corrente, respectivamente.
S = U⋅I
IMPORTANTE! A potência total é medida em volt-amperes (VA).
O triângulo do poder é uma representação conveniente de todos os cálculos e relações anteriormente descritas entre o poder activo, reactivo e aparente.
Os catafuses representam os componentes reactivos e activos, enquanto que a hipotenusa representa a potência total. De acordo com as leis da geometria, o cosseno do ângulo φ é igual à relação entre os componentes activos e totais, ou seja, é o factor de potência.
Como encontrar os poderes activos, reactivos e aparentes. Exemplo de cálculo
Todos os cálculos são baseados nas fórmulas anteriormente mencionadas e no triângulo de poder. Vejamos um problema que é frequentemente encontrado na prática.
Normalmente, os aparelhos são etiquetados com uma classificação de potência activa e um valor cosφ. Com esta informação é fácil calcular os componentes reactivos e totais.
Para tal, dividir a potência activa pelo cosφ e obter o produto da corrente e voltagem. Este será o poder aparente.
Depois, a partir do triângulo de poder, encontrar a potência reactiva igual ao quadrado da diferença entre os quadrados da potência total e da potência activa.
Como cosφ é medido na prática
O valor do cos ϕ é normalmente indicado nas etiquetas dos aparelhos, mas se for necessário medi-lo na prática, um aparelho especializado, um um phasómetro .. Um wattímetro digital também fará facilmente o trabalho.
Se o cosφ resultante for suficientemente baixo, pode ser praticamente compensado. Isto é feito principalmente através da inclusão de instrumentos adicionais no circuito.
- Se for necessário corrigir para o componente reactivo, deve ser adicionado um elemento reactivo ao circuito que actua na direcção oposta à do dispositivo que já está a funcionar. Um condensador é ligado em paralelo para compensar o motor assíncrono, por exemplo, a carga indutiva. Um solenóide é ligado para compensar um motor síncrono.
- Se for necessário corrigir problemas de não-linearidade, é incorporado um corrector passivo cosφ, por exemplo um estrangulador de alta indutância ligado em série com a carga.
Energia - este é um dos indicadores mais importantes dos aparelhos eléctricos, por isso, para saber o que é e como é calculado, é útil não só para as crianças em idade escolar e para as pessoas especializadas em tecnologia, mas também para todos nós.
Artigos relacionados:
