Potência elétrica e cálculo do consumo de energia elétrica

Em circuitos AC, a potência $P = RI^{2}$ é chamada de potência ativa, a que efetivamente realiza trabalho. Existem duas outras, a potência reativa e a aparente, identificadas, respectivamente, pelas letras Q e S. A potência reativa é gerada pela inserção de dispositivos capacitivos (potência reativa capacitiva) e de indutores (potência reativa indutiva) em um circuito elétrico em corrente alternada.

Relembrando a aula anterior, em circuitos de corrente alternada senoidal e puramente resistivos, as formas de tensão e corrente estão em fase, ou seja, os instantes de mudança de ciclo positivo para ciclo negativo são coincidentes, como mostrado no gráfico da Figura 1.

No caso de circuitos com a inclusão de capacitores ou indutores associados a resistores, o armazenamento de energia nas cargas resistivas e reativas (capacitiva ou indutiva) resulta em uma diferença de fase entre as formas de onda da tensão e da corrente, como mostrado nos gráficos da Figura 2 e 3, respectivamente. Como as cargas armazenadas nos capacitores e nos indutores retornam para a fonte, não produzem trabalho.

No caso de formas de onda perfeitamente senoidais, P, Q e S podem ser representados por vetores que formam triângulos retângulos, como os mostrados nas Figuras 4a e 4b, para circuitos reativos capacitivos e indutivos, respectivamente. Esses triângulos são denominados de triângulos de potências, e daí pode-se observar que, pelo Teorema de Pitágoras:

a potência aparente é medida em volt-ampères (VA) e a potência reativa é medida em VAR (Volt-Ampère Reativo). Logo, o ângulo φ representa a diferença de fase entre as formas de onda de tensão e corrente e o cosseno do ângulo φ representa o que chamamos de fator de potência, cujo valor varia de 0 a 1. Em circuito puramente resistivo, não existe diferença de fase e Cos φ = 1, ou seja:

De posse dos conceitos de potência e de energia elétrica, podemos agora conhecer melhor como funcionam, por exemplo, o chuveiro elétrico, tão presente em nossa vida diária, e o medidor de consumo de energia elétrica, que tanto atormenta pais de famílias de baixa e média renda por todo o Brasil. Já escutou a frase: “estamos consumindo muita energia elétrica, precisamos economizar”? Quem diz isso em sua casa?