Potencia AC y el factor de potencia
La potencia también tiene un triángulo rectángulo
Desliza el ángulo de fase θ y observa el triángulo de potencia. La hipotenusa (potencia aparente S) mantiene su longitud, pero al crecer θ la potencia activa P disminuye y la reactiva Q aumenta. Encuentra el factor de potencia unidad, donde todo se vuelve trabajo: es θ = 0.
Aparente, activa y reactiva: tres potencias
Multiplicar la tensión eficaz por la corriente eficaz da la potencia aparente S, en VA. La parte donde tensión y corriente van al mismo compás hace el trabajo real: la potencia activa P, en W. La parte desfasada 90 grados no trabaja y solo va y viene entre fuente y carga: la potencia reactiva Q, en var. Para una misma S, cómo se reparte en P y Q depende de la fase.
La fase forma un triángulo rectángulo
Las potencias activa y reactiva están a 90 grados, así que se encuentran en ángulo recto en el plano complejo. Por eso la potencia aparente no es su suma simple sino la hipotenusa, S² = P² + Q². La activa es P = S cosθ y la reactiva Q = S sinθ, donde θ es justamente el ángulo de fase de la impedancia de carga. Escala el triángulo de impedancia (R, X, |Z|) por la corriente al cuadrado y obtienes este mismo triángulo de potencia.
Un factor bajo exige más corriente para el mismo trabajo
El factor de potencia PF = cosθ = P/S es la fracción de potencia aparente que se volvió trabajo real. Con un factor bajo hay que empujar una potencia aparente mayor —una corriente mayor— para entregar la misma potencia activa, y las pérdidas en la línea crecen con ella. Por eso las fábricas cuelgan condensadores en paralelo para cancelar la potencia reactiva de las bobinas y llevar el factor cerca de uno. Esto es la corrección del factor de potencia.
De vuelta a la primera pantalla
Al deslizar el ángulo de fase, la hipotenusa S mantuvo su longitud mientras la activa P menguaba y la reactiva Q crecía. En θ = 0 el triángulo se aplanó en horizontal, Q desapareció, P igualó a S y el factor de potencia fue uno. La fase de la impedancia pasó directa a la fase de la potencia, y un solo coseno dijo cuán eficientemente trabaja el circuito.