Factor de potencia

Se define factor de potencia, f.d.p., de un circuito de corriente alterna, como la relación entre la potencia activa, P, y la potencia aparente, S.[1]​Da una medida de la capacidad de una carga de absorber potencia activa. Por esta razón, f.d.p = 1 en cargas puramente resistivas; y en elementos inductivos y capacitivos ideales sin resistencia f.d.p = 0.

Definición

Se define el factor de potencia como la relación entre la potencia activa y la potencia aparente :

Es importante distinguir la diferencia entre los términos factor de potencia () y , ya que no son exactamente lo mismo. En cargas lineales, ambos valores coinciden. Sin embargo, en cargas no lineales el y son distintos.

Se dice que:

  • Un factor de potencia adelantado significa que la corriente se adelanta con respecto a la tensión, lo que implica carga capacitiva. Potencia reactiva negativa.[2]
  • Un factor de potencia atrasado significa que la corriente se retrasa con respecto a la tensión, lo que implica carga inductiva. Potencia reactiva positiva.[2]

El dispositivo utilizado para medir el f.d.p. se denomina cosímetro.

Circuitos lineales

Triángulo de potencias activa P y aparente S en un caso de cargas lineales (caso ideal; sin distorsión armónica).

En circuitos lineales, donde las corrientes y tensiones son perfectamente senoidales, se tiene:

El f.d.p es el coseno del ángulo que forman los fasores de la corriente y la tensión. En este caso se puede observar que donde Z es la impedancia equivalente del sistema. A partir de esto se puede entender el como una medida de la habilidad del elemento Z para absorber potencia activa. Para una resistencia:. Para una inductancia y condensador:

Circuitos no lineales

Triángulo de potencias con distorsión armónica.

En circuitos no lineales la forma de la onda no es perfectamente senoidal. Las cargas no lineales crean corrientes armónicas, que pueden ser representadas por la tasa de distorsión armónica (THD). En este caso la potencia aparente no estaría únicamente compuesta por P y Q, sino que aparecería una tercera componente suma de todas las potencias que genera la distorsión. A esta componente de distorsión se le denomina .

En este caso, el factor de potencia es:

Mientras que se calcula tan solo con las componentes fundamentales (sin armónicos):

Si es la tasa de distorsión armónica, es la componente fundamental de la corriente eficaz, es la corriente eficaz total y considerando una fuente ideal de tensión, entonces la relación entre el factor de potencia y es:

El término factor de potencia es una generalización del .

Esto es importante en sistemas reales que albergan cargas no lineales tales como rectificadores, algunas formas de iluminación, fuentes de alimentación conmutadas, hornos de arco eléctrico, instrumentos de soldadura, variadores de velocidad y otros tipos de dispositivos.

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