A potência é a taxa de transferência de energia.

Um watt (W) corresponde a um joule de energia transferida por segundo. Um quilowatt (kW) corresponde a 1,000 W. A potência indica a rapidez com que a energia está a ser transferida num determinado momento.

Para DC constante, a potência elétrica é P = V × I. Uma carga de 24 V que consome 0.5 A recebe 12 W.

A energia inclui o tempo.

Uma lâmpada que utiliza 20 W durante cinco horas

20 W × 5 h = 100 Wh = 0.1 kWh. Um quilowatt-hora é uma quantidade de energia, não uma taxa de consumo.

Para potência constante, energia = potência × tempo. Se a potência variar, some a energia dos diferentes períodos em vez de presumir potência máxima o dia inteiro.

Potência em AC: watts, VA e fator de potência.

Com uma alimentação AC, a tensão e a corrente variam ao longo de cada ciclo. Os seus picos não têm de ocorrer em simultâneo. As bobinas e os condensadores podem armazenar energia temporariamente e devolvê-la, pelo que pode circular corrente sem que toda contribua para uma transferência líquida de energia.

Para uma carga monofásica, três grandezas ajudam a compreender a situação. Aqui RMS (raiz quadrada da média dos quadrados) significa uma tensão ou corrente eficaz, baseada no seu efeito térmico equivalente numa resistência.

Potência ativa, P — watts (W)
A taxa média de transferência líquida de energia elétrica. Inclui energia convertida em saída útil e energia perdida como calor.
Potência aparente, S — volt-amperes (VA)
Tensão eficaz (RMS) × corrente eficaz (RMS). Descreve a combinação de tensão e corrente que a alimentação e o equipamento devem suportar.
Fator de potência, PF — sem unidade
Potência ativa ÷ potência aparente. Para uma carga que consome energia, P = S × PF.
Uma carga, dois valores de potência diferentes

Uma carga monofásica absorve 2 A RMS a 230 V RMS, com um fator de potência de 0.80.

  1. Potência aparente: 230 × 2 = 460 VA.
  2. Potência elétrica ativa de entrada: 460 × 0.80 = 368 W.

Um fator de potência de 0.80 não significa que o equipamento tenha um rendimento de 80%. O rendimento compara a saída útil com a entrada ativa. Também 460 − 368 não é um cálculo de watts desperdiçados: VA e W descrevem grandezas diferentes.

Para a mesma potência ativa e tensão, um fator de potência mais baixo significa maior corrente RMS. Isso pode aumentar as perdas na cablagem de alimentação. A explicação da impedância relaciona este fenómeno com a resistência e o armazenamento de energia; a lição sobre eletricidade trifásica aborda uma configuração de alimentação diferente.

Opcional: ângulo de fase, distorção e potência reativa

Para tensão e corrente sinusoidais, PF = cos φ, em que φ é a diferença de fase entre elas. Num circuito consumidor, φ = 0 dá um fator de potência de 1. Com corrente distorcida, o fator de potência também reflete a forma de onda: um ângulo de fase, por si só, não o descreve.

A potência reativa, Q, exprime-se em vars. No caso monofásico sinusoidal, Q = VRMSIRMS sin φ e S² = P² + Q². Descreve a troca alternada de energia associada aos campos, não uma quantidade adicional de calor consumido.

O ponto de partida geral para a potência ativa é a média do produto instantâneo v(t) × i(t). É o produto em instantes correspondentes, não o produto de duas formas de onda cujas médias foram calculadas separadamente.

A potência de entrada e a potência útil de saída são diferentes.

O equipamento não converte toda a energia de entrada no resultado pretendido. Por exemplo, os motores também produzem calor. O rendimento compara a saída útil com a entrada em condições especificadas.

A chapa de características de um motor indica habitualmente a potência mecânica nominal de saída. A potência elétrica real de entrada depende do ponto de funcionamento e das perdas; não é automaticamente igual aos kW indicados.

O consumo de energia de um elevador varia ao longo do dia.

Deslocação, espera, iluminação e equipamento de comando contribuem de modo diferente. Algumas instalações também podem devolver energia à alimentação em funcionamento gerador.

Uma comparação significativa exige um período e condições operacionais definidos. Uma potência nominal do motor menor não comprova, por si só, menor consumo do ascensor.

Um olhar mais próximo

Para cargas AC, multiplicar a tensão RMS pela corrente RMS dá a potência aparente em volt-amperes num circuito monofásico. A potência ativa em watts depende também do fator de potência. Não aplique o cálculo simples de DC a todos os circuitos de motor.

Verifique o que aprendeu

Uma carga constante de 2 kW funciona durante meia hora. Quanta energia consome?

Mostrar a explicação

1 kWh: 2 kW × 0.5 h. Utilizar 2 kW durante uma hora consumiria 2 kWh.

Leitura adicional.

Leitura opcional para aprofundar esta lição.

  • EIA: medição da eletricidade

    Uma explicação acessível de watts, quilowatts e quilowatts-hora. Use o exemplo do aparelho para relacionar a potência nominal com a energia usada ao longo do tempo.

  • OpenStax: energia e potência elétricas

    A secção 9.5 acrescenta equações de circuitos e exemplos resolvidos. Use-a para a relação entre potência elétrica, tensão, corrente e aquecimento resistivo.

  • Yokogawa: fundamentos das medições de potência elétrica

    Leia «Triângulo de potências e fator de potência» para conhecer a diferença entre watts e volt-amperes, incluindo a ressalva relativa a formas de onda não sinusoidais. Trata-se de uma explicação de medição, não de um procedimento de ensaio em tensão.

  • OpenStax: troca de energia e potência média em AC

    A Figura 15.16 compara a potência instantânea em resistências, condensadores e bobinas. Ajuda a explicar como a energia pode ser devolvida durante um ciclo; a dedução por integração é opcional.