O que é um fasor
Na corrente alternada, a tensão da tomada não é constante: ela sobe, desce, inverte e volta, 60 vezes por segundo, desenhando uma senoide. Descrever isso ponto a ponto dá trabalho. O fasor é um atalho: uma seta de tamanho fixo que gira em velocidade constante. A altura da ponta da seta, em cada instante, é o valor da onda naquele instante.
É isso que o laboratório mostra: a seta gira no círculo e a linha tracejada leva a altura da ponta até as ondas. Uma volta completa da seta é um ciclo da onda (360°, ou 1/60 de segundo na rede).
Como todas as setas giram juntas, o que importa é o ângulo entre elas. Por isso, no papel, os fasores são desenhados parados.
Valor de pico e valor eficaz
A tensão "220 V" da tomada é o valor eficaz (RMS): o valor contínuo que aqueceria um resistor do mesmo jeito. O pico da onda é maior:
V_pico = √2 × V_eficaz
- 127 V eficazes → 1,414 × 127 = 179,6 V de pico
- 220 V eficazes → 1,414 × 220 = 311,1 V de pico
O mesmo vale para a corrente. Multímetros e as tensões nominais da rede mostram o valor eficaz.
Defasagem: corrente atrasada ou adiantada
Num resistor (chuveiro, aquecedor), a corrente acompanha a tensão: as duas setas giram juntas e as ondas cruzam o zero ao mesmo tempo. É a carga resistiva, com defasagem φ = 0.
Numa bobina (motor, reator, transformador), o campo magnético "segura" a corrente, que fica atrasada: a seta da corrente gira atrás da seta da tensão. É a carga indutiva (φ > 0).
Num capacitor, a corrente vem adiantada: a seta da corrente gira à frente. É a carga capacitiva (φ < 0). Por isso os bancos de capacitores compensam o atraso dos motores.
Potência e fator de potência
Multiplicando tensão e corrente instante a instante, sai a potência instantânea p(t). Ligue "Mostrar a potência instantânea" no laboratório e repare:
- p(t) oscila no dobro da frequência da rede.
- Com carga resistiva, p(t) nunca fica negativa: a energia só vai da rede para a carga.
- Com defasagem, p(t) passa parte do tempo abaixo de zero: a energia vai e volta entre a rede e a carga, sem virar trabalho. Essa é a energia reativa.
- A linha tracejada é a média de p(t): a potência ativa P, a que gira o motor e aparece no medidor.
As fórmulas:
- P = V × I × cos φ (W): potência ativa
- Q = V × I × sen φ (var): potência reativa
- S = V × I (VA): potência aparente
- FP = cos φ: fator de potência
Exemplo resolvido
Motor monofásico em 220 V puxando 10 A, com a corrente 30° atrasada:
- Pico: 1,414 × 220 = 311,1 V e 1,414 × 10 = 14,14 A
- S = 220 × 10 = 2.200 VA
- FP = cos 30° = 0,866
- P = 2.200 × 0,866 = 1.905 W
- Q = 2.200 × sen 30° = 2.200 × 0,5 = 1.100 var
O cabo precisa conduzir os 10 A, mas só 1.905 W viram trabalho. Quanto menor o fator de potência, mais corrente para a mesma potência útil. Veja o efeito na calculadora de fator de potência.
Perguntas frequentes
Qual a diferença entre fasor e vetor? O fasor é desenhado como um vetor, mas representa uma grandeza que varia no tempo (senoidal). O comprimento é o valor (de pico ou eficaz) e o ângulo é a fase em relação a uma referência.
Por que a corrente atrasa num motor? A bobina do motor guarda energia no campo magnético e se opõe a mudanças de corrente. A corrente demora para seguir a tensão: atrasa até 90° numa bobina ideal.
Qual o valor de pico da tensão de 127 V? 127 × √2 ≈ 179,6 V. A tensão vai de +179,6 V a −179,6 V a cada ciclo.
O que é potência reativa? É a energia que vai e volta entre a rede e as bobinas ou capacitores, sem virar trabalho. Ela não gira o motor, mas a corrente dela passa pelos cabos e aquece os condutores.
Para ver três dessas setas juntas, a 120°, veja o sistema trifásico. Para a relação entre tensão, corrente e resistência, veja a lei de Ohm.