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¿Es lo mismo el concepto coseno de phi y factor de potencia de un dispositivo?

El coseno de phi se define como el ángulo (temporal) de desplazamiento existente entre la onda de corriente de una carga y su onda de tensión. En términos fasoriales se definiría como el ángulo formado entre la potencia activa (P) y la potencia aparente (S) de una carga:

Por su lado el factor de potencia define el factor existente entre potencia activa (P) y potencia aparente (S).  Expresado en fórmula tendríamos la siguiente relación:


Tanto matemáticamente como conceptualmente se desprende que el factor de potencia posee el mismo valor que el coseno de phi.

Sin embargo, esto sólo es cierto para cargas lineales. Cuando se trabaja con cargas no lineales (variadores de velocidad, fuentes de alimentación conmutadas, etc.) aparece una componente de corrientes no senoidales (armónicas) que provocan que no exista una relación matemática lineal entre la corriente y la tensión.

Estos componentes armónicos inciden directamente en la potencia aparente de la carga y por tanto deben tenerse en cuenta a la hora de calcularla. A nivel fasorial obtendríamos un gráfico de este estilo:

Siendo D el vector producido por las corrientes armónicas de la carga


A nivel de fórmulas observaríamos que la potencia aparecente (S) pasa a ser:

La corriente en este caso comprende la suma cuadrática de la componente fundamental y de las componentes armónicas

En el caso de la potencia activa sólo contribuye la onda fundamental de corriente y por tanto su cálculo es:


Así, para cargas no lineales el coseno de phi no coincide con el resultado final del factor de potencia, sino que éste último siempre será inferior al primero por culpa de las corrientes armónicas:


Aun así, los cálculos demuestran que en muchos casos, y más disponiendo de cargas que cumplen con las normas más exigentes de emisión EMC (como los dispositivos de clase A) el valor teórico del factor de potencia y coseno de phi es muy similar, pudiendo considerarlos idénticos en muchos casos.
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