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Factor de potencia coseno de fi
Cuál es la fórmula del factor de potencia
Hemos visto en nuestro tutorial sobre la energía eléctrica que los circuitos de CA que contienen resistencia y capacitancia o resistencia e inductancia, o ambas, también contienen potencia real y potencia reactiva. Por tanto, para poder calcular la potencia total consumida, necesitamos conocer la diferencia de fase entre las formas de onda sinusoidales de la tensión y la corriente.
En un circuito de CA, las formas de onda de la tensión y la corriente son sinusoidales, por lo que sus amplitudes cambian constantemente con el tiempo. Como sabemos que la potencia es el voltaje por la corriente (P = V*I), la máxima potencia se producirá cuando las dos formas de onda de voltaje y corriente estén alineadas entre sí. Es decir, sus picos y puntos de cruce del cero se producen al mismo tiempo. Cuando esto ocurre, se dice que las dos formas de onda están “en fase”.
Los tres componentes principales de un circuito de CA que pueden afectar a la relación entre las formas de onda de tensión y corriente, y por tanto a su diferencia de fase, definiendo la impedancia total del circuito son la resistencia, el condensador y el inductor.
Tipos de factor de potencia
Algunos libros de texto afirman que estas dos magnitudes son iguales. Otros libros de texto afirman que esas dos cantidades no son iguales. Y sólo en un recurso de Internet he leído que el factor de potencia es igual al cos φ más el factor de distorsión no lineal.
El factor de potencia es la relación entre la potencia real y la potencia aparente. Es una generalización del concepto de cos φ. En el caso de una corriente sinusoidal, el factor de potencia es simplemente cos φ, pero en el caso de un consumo de corriente no lineal (que es típico para el control del ángulo de fase y los rectificadores, por lo que un montón de dispositivos electrónicos hoy en día), el factor de potencia se ve afectado por la forma de onda de la corriente también.
Los operadores de la red eléctrica prefieren factores de potencia cercanos a uno, porque la energía se paga (en los hogares) por la potencia real, mientras que las pérdidas de energía en la distribución dependen sobre todo de la potencia aparente, por lo que la compensación del factor de potencia, el acto de conseguir que el factor de potencia se acerque a la unidad, es un gran negocio.
En el caso del cambio de fase, el factor de potencia puede acercarse a uno simplemente añadiendo un inductor o condensador en paralelo a la carga, de modo que sus potencias reactivas se anulen y sólo quede la potencia real como potencia aparente.
Corrección del factor de potencia
En ingeniería eléctrica, el factor de potencia de un sistema de alimentación de CA se define como la relación entre la potencia real absorbida por la carga y la potencia aparente que fluye en el circuito, y es un número adimensional en el intervalo cerrado de -1 a 1. Una magnitud del factor de potencia inferior a uno indica que la tensión y la corriente no están en fase, lo que reduce el producto medio de ambas. La potencia real es el producto instantáneo de la tensión y la corriente y representa la capacidad de la electricidad para realizar trabajo. La potencia aparente es el producto de la corriente y la tensión RMS. Debido a la energía almacenada en la carga y devuelta a la fuente, o debido a una carga no lineal que distorsiona la forma de onda de la corriente extraída de la fuente, la potencia aparente puede ser mayor que la potencia real. Un factor de potencia negativo se produce cuando el dispositivo (que normalmente es la carga) genera energía, que luego fluye de vuelta hacia la fuente.
En un sistema de energía eléctrica, una carga con un factor de potencia bajo consume más corriente que una carga con un factor de potencia alto para la misma cantidad de potencia útil transferida. Las corrientes más altas aumentan la pérdida de energía en el sistema de distribución y requieren cables más grandes y otros equipos. Debido a los costes de los equipos más grandes y de la energía desperdiciada, las compañías eléctricas suelen cobrar un coste más elevado a los clientes industriales o comerciales cuando hay un factor de potencia bajo.
Calculadora del factor de potencia
En ingeniería eléctrica, el factor de potencia de un sistema de alimentación de CA se define como la relación entre la potencia real absorbida por la carga y la potencia aparente que fluye en el circuito, y es un número adimensional en el intervalo cerrado de -1 a 1. Una magnitud del factor de potencia inferior a uno indica que la tensión y la corriente no están en fase, lo que reduce el producto medio de ambas. La potencia real es el producto instantáneo de la tensión y la corriente y representa la capacidad de la electricidad para realizar trabajo. La potencia aparente es el producto de la corriente y la tensión RMS. Debido a la energía almacenada en la carga y devuelta a la fuente, o debido a una carga no lineal que distorsiona la forma de onda de la corriente extraída de la fuente, la potencia aparente puede ser mayor que la potencia real. Un factor de potencia negativo se produce cuando el dispositivo (que normalmente es la carga) genera energía, que luego fluye de vuelta hacia la fuente.
En un sistema de energía eléctrica, una carga con un factor de potencia bajo consume más corriente que una carga con un factor de potencia alto para la misma cantidad de potencia útil transferida. Las corrientes más altas aumentan la pérdida de energía en el sistema de distribución y requieren cables más grandes y otros equipos. Debido a los costes de los equipos más grandes y de la energía desperdiciada, las compañías eléctricas suelen cobrar un coste más elevado a los clientes industriales o comerciales cuando hay un factor de potencia bajo.