A Potência e energia CA

UEMG -Campus de Passos – Curso de Engenharia Civil

Notas de aula de Projetos de Instalações Elétricas

Tópico: Potência e Energia em CA

1- Conceituação – Potência, em eletricidade, è a capacidade de uma fonte de fornecer energia elétrica ou a capacidade de uma carga em transformar energia elétrica em outro tipo de energia. A potência elétrica é o produto da tensão multiplicada pela corrente. Em CA, como a tensão (v) e a corrente (i) variam no tempo, teremos uma potência variável p=vi. A média aritmética dos valores de p em um ciclo é utilizada para exprimir a potencia elétrica em CA, chamada Potência Ativa, com Símbolo P e unidade Watt (W).

2- Potência Ativa, Energia Ativa – Em circuitos puramente resistivos (tensão eficaz Vr em fase com corrente eficaz Ir) o valor médio da potência (fig. 1)  vale P = Vmax.Imax/2, ou P = Vr . Ir. (W), sendo usados os múltiplos kW e MW. O produto de P pelo tempo em segundos è a energia ativa dada em Joules, mas a unidade prática usada é o kiloWatthora (kWh) que equivale a dissipação de 1.000W durante uma hora.  1kWh = 3,6.10³ kiloJoule

3– Potência Reativa, Energia Reativa – Em circuitos puramente capacitivos ou indutivos, o valor médio da potencia a cada ciclo (fig.2) vale P = 0, pois a energia é armazenada no circuito e devolvida à fonte a cada ciclo. Neste caso o produto = Vc . Ic ou Vl . Il é chamado Potência Reativa, o seu símbolo é Q sua unidade o volt-ampere-reativo VAR, convencionando-se que a potência reativa indutiva  Q = Vl . Il é positiva e Q = Vc . Ic é negativa.  O produto da Potência Reativa pelo tempo é chamada Energia Reativa, cuja unidade prática é kiloVARhora (kVARh)

4- Potência Aparente- Em um circuito RLC qualquer, como os circuitos típicos de instalações prediais, a corrente fica defasada da tensão de um ângulo φ compreendido entre 0º de 90º.  Neste caso podemos decompor a corrente I  em duas parcelas: uma em fase com a tensão ( Ip ), valendo  Ip=Icosφ, outra defasada de 90º da tensão ( IQ ), valendo IQ= Isenφ (fig. 3). Isto equivale a decompor o circuito em duas parcelas: uma resistiva com Potência Ativa P = V.Icosφ, outra reativa (capacitiva ou indutiva) com Potência Reativa Q = V.Isenφ. O produto da tensão V pela corrente I é denominado Potência Aparente, com símbolo S, unidade o Volt-Ampere (VA), valendo S= V.I  (VA)

5- Triângulo de Potências – Pode-se associar P, Q e S a um triângulo retângulo (fig. 4)onde S é a hipotenusa, P o cateto adjacente e Q o cateto oposto. Assim para cálculo com potências valem todas as relações trigonométricas.

6- Importância de P, Q e S - A potência Ativa P é o que interessa ao consumidor, a Potência Reativa Q é um efeito colateral indesejável, interessa que tenha o menor valor possível. A Potência Aparente S não é uma grandeza física, mas é utilizada para definir os máximos valores suportáveis por equipamentos como transformadores e alternadores. São usados seus múltiplos kilo-Volt-Ampere (kVA) e mega-Volt-Ampere (MVA).

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