Conversor de watts para amperes

I = P / (V × FP) em corrente alternada monofásica, I = P / (√3 × V × FP) em trifásica e I = P / V em corrente contínua

P

A potência ativa que a carga realmente converte, em watts — o número da etiqueta do aparelho, o que faz trabalho ou calor. Ela não é a mesma coisa que os volt-ampères que a fonte precisa entregar: com fator de potência 0,9 a fonte carrega cerca de 11% mais volt-ampères do que watts, e essa diferença é a potência aparente, que vai e volta sem fazer nada. Esta página pede a potência ativa, que é o que a etiqueta informa, e calcula a corrente a partir dela

V

A tensão da alimentação e, num circuito trifásico, a tensão entre fases — os 380 V medidos entre duas fases, e não os 220 V medidos entre uma fase e o neutro. Este é o segundo lugar em que a página pode errar sem parecer errada: informe a tensão de fase numa alimentação trifásica e a corrente sai muito maior do que deveria. A raiz de três já responde pela relação entre as duas, então só uma delas entra na expressão

FP

O fator de potência, o cosseno do ângulo pelo qual a corrente fica atrasada ou adiantada em relação à tensão, entre 0 e 1. É ele que faz a corrente ser maior do que a potência sozinha sugere: em 0,9 a corrente é 1/0,9 = 1,111 vez o que uma carga puramente resistiva de mesma potência puxaria, e em 0,5 ela dobra. Motores, transformadores e qualquer coisa com fonte chaveada têm fator de potência abaixo de 1. Em corrente contínua não existe ângulo de defasagem, então o campo é ignorado — veja as limitações

2

O expoente da raiz de três, e o número mais importante da página. Num circuito trifásico equilibrado as três correntes de fase compartilham o caminho de volta, então a potência é raiz de três vezes a tensão de linha vezes a corrente, e não três vezes a tensão de fase vezes a corrente de fase. Dividir por 1,732 em vez de não dividir deixa a resposta 42% menor — ou, olhando pelo outro lado, esquecer o fator deixa a corrente 73% maior do que ela é, que é a direção que queima cabo

Use quando um aparelho é especificado em watts e você precisa saber o que ele vai puxar: escolher um disjuntor, dimensionar um cabo, decidir se um aparelho pode entrar num circuito que já existe ou entender por que o gerador desarma com uma carga que deveria caber na potência dele. É também a página que responde à pergunta que a calculadora de fator de potência manda para cá: informando a potência ativa e o fator de potência juntos, a corrente de linha sai direto. A única coisa a decidir antes de digitar é em que tipo de alimentação você está, porque essa escolha muda a resposta mais do que qualquer outra entrada, e errar nela produz um número perfeitamente plausível.

1. Os padrões: um aparelho de 2 kW numa alimentação monofásica de 230 V

   1. Potência ativa de 2.000 W em 230 V com fator de potência 0,9
   2. O denominador é 230 × 0,9 = 207 V de tensão efetiva de acionamento
   3. A corrente é 2.000 / 207 = 9,662 A
   4. A potência aparente é a tensão vezes a corrente: 230 × 9,662 = 2.222,2 VA

   As duas últimas linhas do painel discordam uma da outra de propósito, e entender por que é o caminho mais rápido para compreender o fator de potência. A carga converte 2.000 W, mas a fonte precisa entregar mais volt-ampères do que isso, e a diferença é corrente que circula sem fazer trabalho. É essa a razão de o fator de potência existir como uma entrada separada: em 0,9 é preciso cerca de 11% mais corrente do que a potência sozinha implica, e o cabo, o disjuntor e o gerador veem todos esse número maior.

2. Uma máquina de 15 kW numa linha trifásica de 400 V

   1. Potência ativa de 15.000 W numa alimentação trifásica de 400 V, fator de potência 0,85
   2. O denominador é √3 × 400 × 0,85 = 1,7320508 × 400 × 0,85 = 588,90
   3. A corrente é 15.000 / 588,90 = 25,471 A
   4. A potência aparente é √3 × 400 × 25,471 = 17.647,1 VA

   A resposta errada fica perto o bastante para ser perigosa. Tire a raiz de três e a mesma carga lê 44,118 A — que é exatamente o que esta máquina puxaria se fosse monofásica, e nada nesse número parece errado se você não soubesse em que alimentação estava. Um técnico que dimensiona a partir de 44 A instala um disjuntor maior do que o circuito precisa, e um disjuntor grande demais é um dispositivo de proteção que deixou de proteger. É por isso que o tipo de alimentação é um campo obrigatório e não um padrão.

3. Uma fita de LED de 24 W numa bateria de 12 V

   1. Corrente contínua, então nem a raiz de três nem o fator de potência se aplicam
   2. A corrente é simplesmente 24 / 12 = 2 A
   3. Em miliamperes isso dá 2.000 mA, que é a linha a ler em trabalho de baixa tensão
   4. A potência aparente é igual à potência ativa, 12 × 2 = 24 VA, porque não há ângulo de defasagem

   Em corrente contínua as duas linhas de potência viram um número só, e isso não é coincidência: a potência aparente é maior do que a ativa apenas por causa da defasagem entre tensão e corrente, e aqui não há nenhuma. O campo do fator de potência não faz diferença nesta alimentação, e a página diz isso em vez de deixar você adivinhar — informar 0,8 aqui devolve os mesmos 2 A de informar 1, e um cálculo que ignorasse em silêncio uma entrada visível seria pior do que um que explica o que faz.

4. Uma carga resistiva: 2.300 W com fator de potência 1

   1. Um aquecedor ou uma lâmpada incandescente: corrente em fase com a tensão, fator de potência 1
   2. O denominador é 230 × 1 = 230, então a expressão se reduz a 2.300 / 230
   3. A corrente é 10 A, e a linha dos miliamperes traz 10.000
   4. A potência aparente é 230 × 10 = 2.300 VA, o mesmo número dos watts

   Fator de potência 1 é o teto e não um valor típico, e vale ver o que ele rende: os mesmos 2.300 W com fator de potência 0,9 puxariam 11,111 A em vez de 10. Aquecimento resistivo é o caso comum em que os dois números coincidem, e é por isso que uma chaleira ou um aquecedor pode ser especificado em watts e em amperes de forma intercambiável, enquanto um motor não pode. O campo não aceita nada acima de 1, porque fator de potência maior que um não é um problema de precisão: é uma definição que não existe.

O fator de potência é tratado como um número fixo que você informa, mas o fator de potência de um motor real cai conforme a carga dele cai, então um motor rodando com meia carga puxa mais corrente por watt do que a etiqueta dele sugere. Em corrente contínua o campo do fator de potência é ignorado por completo, porque a corrente contínua não tem ângulo de defasagem para ele descrever. Circuitos trifásicos são considerados equilibrados, com correntes iguais nas três fases; uma alimentação desequilibrada ou com falta de fase precisa de outro tratamento. As correntes de partida, que nos motores chegam a várias vezes a corrente nominal por uma fração de segundo, não são modeladas de forma alguma. Nada aqui considera a temperatura ambiente nem o método de instalação, e são justamente esses dois que decidem o que um cabo pode conduzir.

A corrente que sai aqui é a real ou a aparente?

É a corrente de linha propriamente dita, a que um amperímetro leria e a que um disjuntor precisa suportar. A entrada é a potência ativa, em watts, e o fator de potência é um campo separado na mesma tela, então a divisão pelo fator de potência já está dentro da expressão. Se você informasse a potência aparente no lugar dela — os volt-ampères da etiqueta — obteria a corrente real de uma carga com fator de potência 1, que é um número diferente e menor. O painel de resultados mostra a corrente e a potência aparente justamente para que as duas possam ser conferidas uma contra a outra.

Por que o trifásico muda tanto a resposta?

Porque num circuito trifásico equilibrado as três fases compartilham o caminho de volta, e a potência é a raiz de três vezes a tensão de linha vezes a corrente de linha, e não três vezes a tensão de fase vezes a corrente de fase. Dividir por 1,732 em vez de dividir por 1 deixa a corrente trifásica 42% menor para a mesma potência. Omitir o fator é o erro mais caro que esta página permite: a corrente sai 73% maior do que deveria, o número parece inteiramente razoável, e o disjuntor escolhido a partir dele fica superdimensionado — ou seja, deixa de proteger o circuito.

O que acontece com o fator de potência em corrente contínua?

Ele é ignorado, e a página diz isso em vez de fingir o contrário. O fator de potência mede a defasagem entre tensão e corrente, e a corrente contínua não tem defasagem nenhuma, então a corrente é simplesmente a potência dividida pela tensão. Informar 0,8 ou 1 com a alimentação em corrente contínua devolve a mesma resposta, e a potência aparente sai igual à potência ativa. O campo continua visível porque um controle que aparece numa alimentação e desaparece em outra é mais difícil de confiar do que um que está documentado como inativo.

Numa alimentação trifásica eu informo a tensão de fase ou a de linha?

A tensão entre fases, que no Brasil é 380 V na rede industrial cuja fase e neutro dão 220 V, ou 220 V na rede residencial cuja fase e neutro dão 127 V. É a tensão entre duas fases, e não a que aparece entre uma fase e o neutro. A raiz de três na expressão já carrega a relação entre as duas, então informar também a tensão de fase conta essa relação duas vezes e a corrente sai cerca de 1,7 vez maior do que deveria. Se o único dado que você tem é a tensão de fase, multiplique-a pela raiz de três antes de digitar.

Por que a corrente é maior do que watts dividido por volts?

Por causa do fator de potência. A potência ativa é tensão vezes corrente vezes o fator de potência, então a corrente é a potência dividida pelo produto da tensão com o fator de potência; em 0,9 a corrente fica 11% acima da divisão ingênua, e em 0,5 ela fica duas vezes maior. Motores, transformadores, reatores de lâmpada fluorescente e fontes chaveadas têm todos fator de potência abaixo de 1, e é por isso que instalações industriais são faturadas em potência aparente e que uma fábrica pode ser penalizada por um fator de potência baixo.

Posso usar isto para a corrente de partida de um motor?

Não. Um motor de indução puxa várias vezes a corrente nominal por uma fração de segundo enquanto acelera, e é essa corrente de partida que desarma disjuntores e faz as luzes piscarem. Ela depende do projeto do motor e da carga que ele está girando, e não é função dos números de regime permanente desta página. Dimensione a corrente de regime aqui para o cabo, e confira a de partida contra a curva de atuação do disjuntor separadamente — as duas perguntas têm respostas diferentes e fontes diferentes.

O cabo precisa suportar esta corrente?

Precisa, e o cabo é a próxima página: este número é a corrente de entrada da calculadora de bitola, que o transforma no menor condutor que mantém a queda de tensão dentro de um limite que você define. A corrente daqui não depende do cabo, ela é definida pela carga e pela alimentação; o que o cabo suporta continuamente depende da isolação, da seção e do modo de instalação, e é por isso que as duas perguntas são feitas separadamente.

• AC power — the relationship between real power, apparent power and power factor, and why the line current is larger than the watts alone imply — Wikipedia
• Three-phase electric power — the line-to-line and line-to-neutral voltages, and where the square root of three comes from in a balanced system — Wikipedia
• OpenStax College Physics 2e, section 20.5, Alternating Current versus Direct Current — the comparison between the two supply types used on this page, including the domestic supply voltages — OpenStax
• Corrente elétrica: o que é, tipos, fórmula, efeitos — Brasil Escola