El factor de potencia para una fase monofásica en un circuito de corriente alterna se define como una medida de la eficiencia energética. Por lo general, se expresa como un número que va de 0 a 1. Es la relación entre la potencia de trabajo (o potencia real) y la potencia aparente. La potencia real se expresa en vatios, mientras que la potencia aparente se expresa en voltios-amperios. El concepto más importante aquí es que el factor de potencia solo es aplicable a los circuitos de corriente alterna. Como no hay diferencia de frecuencia o ángulo de fase entre la corriente y el voltaje, el circuito de CC no puede tener un factor de potencia. El factor de potencia de un circuito se denota con el símbolo P. Es una cantidad sin unidad que no tiene fórmula dimensional. El valor del factor de potencia para una monofásica siempre es menor a 1. Mientras que para un circuito de resistencia pura, su valor es 1.
Fórmula
P = W/A
dónde,
P es el factor de potencia,
W es la potencia de trabajo,
A es la potencia aparente.
El factor de potencia también viene dado por el coseno del ángulo entre la tensión y la corriente.
cos θ = P/VI
dónde,
cos θ es el factor de potencia,
P es la potencia del circuito,
V es el voltaje,
I es el valor actual.
El factor de potencia también se puede expresar como la relación entre la resistencia y la impedancia.
cos θ = R/Z
o
porque θ = R/√[R 2 + (X L + X C ) 2 ]
dónde,
R es la resistencia del circuito,
Z = √[R 2 + (X L + X C ) 2 ] es la impedancia de la corriente,
XL es la reactancia inductiva,
X C es la reactancia capacitiva.
Problemas de muestra
Problema 1. Calcule el factor de potencia de un circuito de CA para una potencia de trabajo de 20 W y una potencia aparente de 40 W.
Solución:
Tenemos,
W = 20
A = 40
Usando la fórmula que obtenemos,
P = W/A
= 20/40
= 1/2
= 0,5
Problema 2. Calcule el factor de potencia de un circuito de CA para una potencia de trabajo de 50 W y una potencia aparente de 200 W.
Solución:
Tenemos,
ancho = 50
A = 200
Usando la fórmula que obtenemos,
P = W/A
= 50/200
= 1/4
= 0,25
Problema 3. Calcular la potencia de trabajo de un circuito AC para factor de potencia 0,6 y potencia aparente de 150 W.
Solución:
Tenemos,
P = 0,6
A = 150
Usando la fórmula que obtenemos,
P = W/A
=> W = PA
=> W = 0,6 (150)
=> W = 90 W
Problema 4. Calcular el factor de potencia de un circuito AC para la potencia de 100 W, corriente de 4 A y tensión de 200 V.
Solución:
Tenemos,
P = 100
yo = 4
V = 200
Usando la fórmula que obtenemos,
cos θ = P/VI
= 100/(200 × 4)
= 100/800
= 1/8
= 0,125
Problema 5. Calcular la potencia de un circuito AC para factor de potencia 0,2, corriente 5 A y tensión 100 V.
Solución:
Tenemos,
cos θ = 0.2
yo = 5
V = 100
Usando la fórmula que obtenemos,
cos θ = P/VI
=> P = VI cos θ
=> P = 100 (5) (0,2)
=> P = 250 W
Problema 6. Calcule el factor de potencia de un circuito de CA para una resistencia de 10 ohmios y una impedancia de 40 ohmios.
Solución:
Tenemos,
R = 10
Z = 40
Usando la fórmula que obtenemos,
cos θ = R/Z
= 10/40
= 1/4
= 0,25
Problema 7. Calcular la resistencia de un circuito AC para un factor de potencia de 0,4 y una impedancia de 60 ohmios.
Solución:
Tenemos,
cos θ = 0,4
Z = 60
Usando la fórmula que obtenemos,
cos θ = R/Z
=> R = Z cos θ
=> R = 60 (0,4)
=> R = 24 ohmios