Todos os equipamentos que tenham motores e transformadores – como é o caso da fonte de alimentação – consomem dois tipos de energia: ativa (medida em kWh) e reativa (medida em kVArh). Energia ativa é aquela que produz trabalho, por exemplo, a rotação do eixo de um motor. Energia reativa (também chamada energia magnetizante) é aquela que não produz trabalho mas é necessária para produzir o fluxo magnético necessário ao funcionamento dos motores, transformadores, etc. A composição dessas duas energias consumidas é chamada energia aparente e é medida em kVAh. Para clientes industriais, a concessionária de energia elétrica mede e cobra a energia aparente, mas para clientes residenciais e comerciais, a energia medida e cobrada é a energia ativa.
O problema é que a energia reativa, apesar de necessária para motores e transformadores, ela "ocupa espaço" no sistema que poderia ser usado por mais energia ativa.
Fator de potência é a relação entre energia ativa e a energia aparente de um circuito (fator de potência = energia ativa / energia aparente). Esta relação está compreendia entre 0 (0%) e 1 (100%) e quanto mais próximo de 1 este fator, melhor, pois significa que o circuito está consumindo pouca energia reativa.
De forma a otimizar o consumo de energia reativa, vários países – inclusive o Brasil – possuem em sua legislação o percentual máximo de energia reativa que usuários podem consumir. Para você ter uma idéia de valores, a resolução 456 da ANEEL (Agência Nacional de Energia Elétrica), publicada no ano 2000, determina em seu artigo 49, alínea III, que clientes industriais tenham um fator de potência de, no mínimo, 0,92 (92%). Se o cliente tiver um fator de potência inferior a este valor (ou seja, está consumindo energia reativa acima do permitido pela lei), paga-se multa. Esta multa é calculada de forma simples: multa = valor da conta de eletricidade x (0,92 / fator de potência - 1). Por exemplo, se o fator de potência apurado em um determinado mês por uma indústria for de 0,85 (85%), ela pagará 8,235% de multa sobre o valor da conta de eletricidade. Para mais informações sobre a legislação brasileira: http://www.aneel.gov.br/cedoc/res2000456.pdf
A idéia da multa é fazer com que as indústrias melhorem seus fatores de potência, de forma a não usarem muita energia reativa, já que como já foi dito, este tipo de energia sobrecarrega o sistema com um tipo de energia que não é usada de fato mas é necessária para fazer motores e transformadores funcionarem.
Essa melhoria em geral envolve a verificação se não há motores e transformadores operando "em vazio" ou superdimensionados. A energia reativa necessária para operar em "carga total" é praticamente a mesma necessária para operar em menor carga. Ou seja, se um motor opera com uma carga menor, ele consome menos energia ativa, mas o seu consumo de energia reativa é quase o mesmo que se ele estivesse operando em carga máxima, fazendo com que o fator de potência seja baixo. Outros pontos normalmente verificados são se o nível de tensão da rede está acima das especificações e se as lâmpadas fluorescentes (que necessitam de um reator, que é um tipo de transformador) usam circuitos de correção de potência e ainda a instalação de bancos de capacitores para corrigir o fator de potência (circuitos de correção de potência, nosso próximo assunto) do sistema elétrico.
A questão toda é que vários países estão começando a adotar legislações que obrigam fabricantes de equipamentos eletro-eletrônicos voltados para o usuário final a também respeitarem o fator de potência, assim como é exigido a clientes industriais. A partir de janeiro de 2001 a União Européia passou a exigir que todos os equipamentos eletro-eletrônicos vendidos naquela região com potência superior a 70 W passassem a ter circuitos de correção de potência, de forma a consumirem o menos possível energia reativa do sistema elétrico. É esperado que outros países comecem a adotar medidas semelhantes.
Por este motivo, os fabricantes de fontes de alimentação que quisessem vender para a Europa a partir do ano 2001 tiveram que passar a construir fontes de alimentação com circuitos de correção de potência, que em inglês é chamado power factor correction ou simplesmente PFC.
Existem dois tipos de circuito de correção de potência: passivo e ativo. O circuito passivo usa componentes que não necessitam de alimentação (tais como bobinas com núcleo de ferrite) e faz com que o fator de potência fique entre 0,60 (60%) a 0,80 (80%). Já o circuito ativo utiliza componentes eletrônicos tais como circuitos integrados, transistores e diodos e, de acordo com os fabricantes, faz com que o fator de potência fique na faixa de 0,95 (95%). Fontes de alimentação sem qualquer circuito de correção de potência têm um fator de potência inferior a 0,60 (60%).
A correção de potência não está relacionada com eficiência e este é o equívoco mais comum que vemos no mercado. Este circuito não faz com que o seu micro consuma menos eletricidade do tipo que nós pagamos. Como explicamos, o circuito de correção de potência serve para fazer com que a fonte consuma menos energia reativa do sistema elétrico e, com isso, otimizar a rede elétrica (permitindo que a concessionária forneça mais energia ativa). A inclusão deste tipo de circuito foi feita somente para atender às legislações sobre consumo elétrico, em particular a européia. Como a tendência é que outros países comecem a adotar legislações similares, os fabricantes já estão se preparando, fabricando fontes com este tipo de circuito.
Honestamente, não há qualquer vantagem para o usuário final ter ou não ter uma fonte com correção do fator de potência (PFC). Dizer que uma fonte com este circuito é melhor para o usuário é uma jogada de marketing dos fabricantes de fonte de alimentação para te convencer a comprar uma fonte de alimentação mais cara. Na realidade este tipo de fonte é melhor para a concessionária de energia elétrica, que precisará fornecer menos energia reativa, que sobrecarrega o sistema, mas para o usuário final não faz diferença, já que, pelo menos por enquanto, não somos sobretaxados caso o nosso consumo de energia reativa supere um determinado nível, como ocorre com clientes industriais. Nem tampouco as concessionárias cobram dos usuários não-industriais pelo uso deste tipo de energia.
Para mostrar na prática o que estamos explicando, veja na Figura 13 a nossa conta de luz. Por motivos de segurança apagamos nossos dados pessoais, mas gostaríamos que você percebesse algumas coisas. Para a cobrança da energia consumida há duas áreas na conta, "energia ativa" e "energia reativa". O campo "energia reativa" está em branco. Como explicamos, o circuito de correção do fator de potência (PFC) faz com que a fonte consuma menos energia reativa – que não é cobrada na conta dos consumidores comuns! Outro ponto, a unidade da energia cobrada é kWh, que é unidade de energia ativa. Se a concessionária estivesse cobrando energia reativa, teria de haver alguma discriminação listando o consumo em kVArh (unidade de energia reativa) ou ainda em kVAh (unidade de energia aparente, que embute a energia reativa). Como explicamos, a energia reativa é cobrada somente de clientes industriais.
Figura 32: Exemplo de conta de luz.
Em termos práticos, uma fonte de alimentação com PFC basicamente significa que o fabricante pode vendê-la na Europa.
Como mencionamos anteriormente, a vantagem de ter fontes de alimentação com PFC ativo é que elas são “bivolt”, e você não precisa selecionar a tensão de entrada através de uma chave 110 V/220 V.
