Por que a Capacidade Nominal do Transformador é Expressa em Potência Aparente, Enquanto a Capacidade Nominal do Gerador é Expressa em Potência Ativa?

Recentemente, um técnico de manutenção no local perguntou sobre o fator de potência dos transformadores. Expliquei isso discutindo por que os transformadores usam potência aparente para representar sua capacidade. Abaixo, exploraremos este tópico em duas partes:

parte 1: Relação entre Potência Aparente, Potência Ativa e Suas Unidades

Para aqueles com uma compreensão básica, você pode pular esta seção e ir para a Parte 2.

Primeiro, vamos esclarecer um conceito: W (watt) e VA (volt-ampere) são unidades dimensionalmente iguais, assim como var (volt-ampere reativo).

kW é a unidade de potência ativa (P).

kVA é a unidade de potência aparente (S).

kvar é a unidade de potência reativa (Q).

Em sistemas CA:

O produto escalar da tensão e da corrente representa a potência ativa (P), medida em W.

O produto vetorial da tensão e da corrente representa potência reativa (Q), medida em var.

O produto dos valores RMS da tensão e da corrente representa potência aparente (S), medida em VA, expressa como S = U × I.

A relação entre essas três é dada pela equação: S² = P² + Q².

a potência ativa é convertida, por fim, em várias formas de dissipação de energia, como energia mecânica ou térmica.

a potência reativa é trocada entre indutores e capacitores e não é consumida sob condições ideais.

parte 2: Por que as unidades para transformadores e geradores são diferentes?

​ Transformadores

função: Transformadores alteram a tensão e a corrente, mas não a energia elétrica. Eles têm perdas mínimas de potência ativa (ignorando as perdas de ferro e cobre), o que significa que a capacidade é a mesma em ambos os lados.

características de Carga: As cargas dos transformadores podem ser resistivas, indutivas ou capacitivas, resultando em fatores de potência variáveis. Isso significa que a potência de saída inclui tanto potência ativa quanto potência reativa (usada para estabelecer campos magnéticos ou elétricos).

medida Unificada: Como os transformadores podem se conectar a diferentes tipos de cargas, o fator de potência varia. A potência aparente permanece como um valor constante, não afetado pelas características da carga, tornando-a uma medida unificada da capacidade máxima de transmissão do transformador. Portanto, usar a potência aparente para representar a capacidade nominal do transformador reflete de forma mais precisa sua capacidade de suporte à carga e limites de design.

Alternativamente, se os transformadores fossem rotulados com potência ativa, as características da carga seriam desconhecidas, tornando tal rotulagem imprática.

​ Geradores

função: Os geradores são projetados para produzir potência ativa enquanto também regulam a potência reativa. Portanto, os geradores estão principalmente preocupados com a potência ativa, e sua capacidade nominal é expressa em unidades de potência ativa.

uso Prático: Na maioria das aplicações, os usuários estão interessados em quanto poder ativo um gerador pode fornecer, pois isso determina diretamente a carga real que ele pode impulsionar. Isso é semelhante ao caso dos motores elétricos.

​ Conclusão

Transformadores e geradores usam indicadores de potência diferentes para representar sua capacidade nominal devido aos seus papéis distintos no sistema de energia. Essa abordagem alinha-se melhor com suas aplicações práticas e necessidades de avaliação de desempenho.

transformadores: Usam potência aparente (kVA) para refletir sua capacidade de lidar com características de carga variáveis.

geradores: Usam potência ativa (kW) para indicar sua capacidade de impulsionar cargas reais.

Em aplicações práticas, também é possível converter a capacidade nominal dos geradores para potência aparente ou os transformadores para potência ativa conforme necessário.

Avise-me se forem necessárias mais esclarecimentos ou ajustes!