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O fator de potência (também conhecido
como Cos ø) de um sistema elétrico
qualquer, que está operando em corrente
alternada (CA), é definido pela razão da
potência real ou potência ativa
pela potência total ou potência
aparente.
Em circuitos de corrente alternada (CA)
puramente resistivos, as ondas de tensão
e de corrente elétrica estão em fase,
ou seja, mudando a sua polaridade no
mesmo instante em cada ciclo. Quando
cargas reativas estão presentes, tais
como capacitores ou condensadores e
indutores, o armazenamento de energia
nessas cargas resulta em uma diferença
de fase entre as ondas de tensão e
corrente. Uma vez que essa energia
armazenada retorna para a fonte e não
produz trabalho útil, um circuito com
baixo fator de potência terá correntes
elétricas maiores para realizar o mesmo
trabalho do que um circuito com alto
fator de potência.
O fluxo de potência em circuitos de
corrente alternada tem três componentes:
potência ativa (P), medida em watts (W);
potência aparente (S), medida em
volt-ampères (VA); e potência reativa
(Q), medida em volt-ampère-reativo
(Var).
A potência ativa é a capacidade do
circuito de produzir trabalho em um
determinado período de tempo. Devido aos
elementos reativos da carga, a potência
aparente, que é o produto da tensão pela
corrente do circuito, será igual ou
maior do que a potência ativa.
A potência reativa é a medida da energia
armazenada que é devolvida para a fonte
durante cada ciclo de corrente
alternada. É a energia que é utilizada
para produzir os campos elétrico e
magnético necessários para o
funcionamento de certos tipos de cargas
como, por exemplo, retificadores
industriais e motores elétricos.
O fator de potência pode ser expresso
como:
-
No caso de formas de onda perfeitamente
senoidais, P, Q e S podem ser
representados por vetores que formam um
triângulo retângulo, também conhecido
como triângulo de potências, sendo que:
-
 
Se φ é o ângulo de fase entre as de
ondas de corrente e tensão, então o
fator de potência é igual a
 ,
e:
-
Por definição, o fator de potência é um
número adimensional entre 0 e 1. Quando
o fator de potência é igual a zero (0),
o fluxo de energia é inteiramente
reativo, e a energia armazenada é
devolvida totalmente à fonte em cada
ciclo. Quando o fator de potência é 1,
toda a energia fornecida pela fonte é
consumida pela carga. Normalmente o
fator de potência é assinalado como
atrasado ou adiantado para
identificar o sinal do ângulo de fase
entre as ondas de corrente e tensão
elétricas.
O fator de potência é determinado pelo
tipo de carga ligada ao sistema
elétrico, que pode ser:
Se uma carga puramente resistiva é
conectada ao sistema, a corrente e a
tensão mudarão de polaridade em fase,
nesse caso o fator de potência será
unitário (1), e a energia elétrica flui
numa mesma direção através do sistema em
cada ciclo. Cargas indutivas tais como
motores e transformadores (equipamentos
com bobinas) produzem potência reativa
com a onda de corrente atrasada em
relação à tensão. Cargas capacitivas
tais como bancos de capacitores ou cabos
elétricos enterrados produzem potência
reativa com corrente adiantada em
relação à tensão. Ambos os tipos de
carga absorverão energia durante parte
do ciclo de corrente alternada, apenas
para devolver essa energia novamente
para a fonte durante o resto do ciclo.
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