Puterea reactivă poate fi descrisă cel mai bine ca fiind cantitatea de energie "neutilizată" dezvoltată de componentele reactive într-un circuit sau sistem de curent alternativ.

Într-un circuit DC, produsul "volți x amperi" dă puterea consumată de circuit în wați. Cu toate acestea, în timp ce această formulă este valabilă și pentru circuitele AC pur rezistive, situația este puțin mai complexă în circuitele AC care conțin componente reactive, deoarece acest produs de volt-amperi poate varia cu frecvența.

Într-un circuit AC, produsul tensiune-curent este exprimat în volți-amperi (VA) sau kilovolt-amper (kVA) și este cunoscut ca putere aparentă, simbolul S. Într-un circuit neinductiv pur rezistiv, cum ar fi încălzitoare, fiare de călcat, becuri cu filament, reactanța lor este practic zero, astfel încât impedanța circuitului este compusă aproape în întregime din rezistență simplă.

Pentru un circuit rezistiv AC, curentul și tensiunea sunt în fază, iar puterea în orice moment poate fi găsită prin înmulțirea tensiunii cu curentul la acel moment și din cauza acestei relații "în fază", valorile rms pot fi folosite pentru a găsi puterea DC echivalentă sau efectul de încălzire.

Dar, dacă circuitul conține componente reactive, formele de undă de tensiune și curent vor fi "defazate" cu o anumită valoare determinată de unghiul de fază al circuitelor. Dacă unghiul de fază dintre tensiune și curent este la maximul său de 90⁰ , produsul volt-amp. va avea valori egale pozitive și negative.

Cu alte cuvinte, circuitul reactiv returnează atât de multă putere alimentării pe cât consumă, rezultând că puterea medie consumată de circuit este zero, deoarece aceeași cantitate de energie continuă să curgă alternativ de la sursă la sarcină și înapoi de la sarcină la sursă.

Deoarece avem o tensiune și un curent, dar nu avem putere disipată, expresia P = IV (rms) nu mai este valabilă și, prin urmare, rezultă că produsul volt-amp într-un circuit AC nu dă neapărat putere consumată. Atunci, pentru a determina "puterea reală", denumită și puterea activă, simbol P, consumată de un circuit AC, trebuie să luăm în calcul nu numai produsul volt-amp, ci și defazajul dintre formele de undă ale tensiunii și curentului date prin ecuația: VI.cosΦ.

Atunci putem scrie relația dintre puterea aparentă și puterea activă sau reală, cum ar fi:

Puterea activă (P) = Puterea aparentă (S) x Factorul de putere (pf)

Factorul de putere (pf) = P (W)/S (volt-amperi)

Rețineți că factorul de putere (PF) este definit ca raportul dintre puterea activă în wați și puterea aparentă în volt-amperi și indică cât de eficient este folosită energia electrică. Într-un circuit AC neinductiv rezistiv, puterea activă va fi egală cu puterea aparentă, deoarece fracția P/S devine egală cu 1.

Un factor de putere al circuitelor poate fi exprimat fie ca valoare zecimală, fie ca procent.

Dar, precum puterile active și aparente în circuitele AC, există și o altă componentă de putere care este prezentă ori de câte ori există un unghi de fază. Această componentă se numește Putere reactivă (uneori denumită putere imaginară) și este exprimată într-o unitate numită "volt-amperi reactivi" (VAr), simbol Q și este dată de ecuația: VI.sinΦ.

Puterea reactivă, sau VAr, nu este deloc putere, ci reprezintă produsul de volți și amperi care sunt defazați. Puterea reactivă este partea de energie electrică care ajută la stabilirea și susținerea câmpurilor electrice și magnetice impuse de echipamentele de curent alternativ. Cantitatea de putere reactivă prezentă într-un circuit AC va depinde de defazajul dintre tensiune și curent și, la fel ca puterea activă, puterea reactivă este pozitivă atunci când este "furnizată" și negativă atunci când este "consumată".

Puterea reactivă este folosită de majoritatea tipurilor de echipamente electrice care utilizează un câmp magnetic, cum ar fi motoare, generatoare și transformatoare. Este necesar, de asemenea, să aprovizioneze pierderile reactive pe liniile aeriene de transmisie a energiei electrice.

Relația dintre cele trei elemente de putere, puterea activă (W), puterea aparentă (VA) și puterea reactivă (VAr) într-un circuit AC poate fi reprezentată de cele trei laturi ale triunghiului dreptunghic. Această reprezentare este denumită Triunghiul de putere după cum se arată:

Puterea într-un circuit AC

Din triunghiul de putere de mai sus putem vedea că circuitele AC furnizează sau consumă două tipuri de putere: puterea activă și puterea reactivă. De asemenea, puterea activă nu este niciodată negativă, în timp ce puterea reactivă poate să fie pozitivă, sau negativă în valoare, astfel că este întotdeauna avantajos să se reducă puterea reactivă pentru a îmbunătăți eficiența sistemului.

Principalul avantaj al utilizării distribuției puterii electrice AC este faptul că nivelul tensiunii de alimentare poate fi modificat cu ajutorul transformatoarelor, însă transformatoarele și motoarele cu inducție ale aparatelor de uz casnic, aparatelor de climatizare și echipamentelor industriale consumă energie reactivă care ocupă spațiu pe liniile de transmisie, iar transformatoarele sunt necesare pentru a face față curenților mai mari, pentru care trebuie să plătiți.

În multe privințe, puterea reactivă poate fi considerată ca și gulerul de spumă pe o halbă sau un pahar de bere. Plătiți barmanului pentru un pahar plin de bere, dar beți doar berea lichidă reală care, în multe situații, este întotdeauna mai puțină decât un pahar plin.

Acest lucru se datorează faptului că gulerul (sau spuma) berei ocupă spațiu suplimentar pierdut în sticlă, lăsând mai puțin spațiu pentru berea reală lichidă pe care o consumați, și aceeași idee este adevărată în multe feluri pentru puterea reactivă.

Dar pentru multe aplicații de putere industrială, puterea reactivă este adesea utilă pentru un circuit electric. În timp ce energia reală sau activă este energia furnizată pentru a conduce un motor, a încălzi o locuință sau a ilumina un bec electric, puterea reactivă asigură funcția importantă de reglare a tensiunii, ajutând astfel la mișcarea eficientă a energiei electrice prin rețeaua de utilități și liniile de transmisie spre sarcini.

În timp ce reducerea puterii reactive pentru a ajuta la îmbunătățirea factorului de putere și eficiența sistemului este un lucru bun, unul dintre dezavantajele puterii reactive este că o cantitate suficientă a acesteia este necesară pentru a controla tensiunea și pentru a depăși pierderile într-o rețea de transmisie. Acest lucru se datorează faptului că, dacă tensiunea rețelei electrice nu este suficient de mare, puterea activă nu poate fi furnizată. Dar, având prea multă putere reactivă care curge în rețea, aceasta poate provoca o încălzire excesivă (pierderi I²R) și căderi de tensiune nedorite și pierderi de putere de-a lungul liniilor de transmisie.

Corectarea factorului de putere al puterii reactive

O modalitate de a evita sarcini reactive, este de a instala condensatoare de corectare a factorului de putere. În mod normal, consumatorii casnici plătesc numai pentru puterea activă consumată în kilowatt-ore (kWh), deoarece aproape toate valorile factorilor de putere casnici și monofazici sunt în esență aceleași datorită condensatoarelor de corecție a factorului de putere, care sunt construite în majoritatea aparatelor de uz casnic de către producător.

Consumatorii industriali, pe de altă parte, care utilizează alimentări cu 3 faze au factori de putere foarte diferiți și, din acest motiv, utilitatea electrică poate lua în considerare factorii de putere ai acestor clienți industriali, punându-i să plătească o penalizare dacă factorul lor de putere scade sub o valoare prescrisă, deoarece costă mai mult companiile de utilități să furnizeze clienților industriali, datorită conductorilor mai mari, transformatoarelor mai mari, comutatoarelor mari, etc, care sunt necesare pentru a face față curenților mai mari.

În general, pentru o sarcină cu un factor de putere mai mică decât 0,95 este necesară mai multă putere reactivă. Pentru o sarcină cu o valoare a factorului de putere mai mare de 0,95 este considerată bună deoarece consumul de energie este mai eficient și o sarcină cu un factor de putere de 1,0 este considerată perfectă și nu utilizează nici o putere reactivă.

Am văzut că "puterea aparentă" este o combinație a "puterii reactive" și a "puterii active". Puterea activă sau reală este rezultatul unui circuit care conține doar componente rezistive, în timp ce puterea reactivă rezultă dintr-un circuit care conține componente capacitive sau inductive. Aproape toate circuitele AC vor conține o combinație a acestor componente R, L și C.

Deoarece puterea reactivă se îndepărtează de puterea activă, trebuie să se țină seama într-un sistem electric pentru a se asigura că energia aparentă furnizată este suficientă pentru alimentarea sarcinii. Acesta este un aspect critic al înțelegerii surselor de alimentare AC, deoarece sursa de alimentare trebuie să fie capabilă să furnizeze energia necesară, volt-amperii (VA), pentru orice sarcină dată.