Comprender el desfase de fase en CA: cómo las formas de onda adelantan y atrasan

Cuando dos o más voltajes o corrientes alternos (CA) no están sincronizados —lo que significa que sus picos y cruces por cero no coinciden— decimos que están fuera de fase. Este fenómeno, conocido como desfase de fase, es un concepto fundamental en análisis de circuitos CA.

Dos formas de onda que no están sincronizadas.

Las dos curvas en la figura anterior (Onda A y Onda B) tienen amplitud y frecuencia idénticas, sin embargo están desplazadas en el tiempo. Usando la representación estándar de onda seno —0° en amplitud cero, 90° en pico positivo, 180° de vuelta a cero, 270° en pico negativo, y 360° retornando a cero— podemos cuantificar este desplazamiento con un ángulo medido en grados.

Onda A adelanta a Onda B en 45°.

Ejemplos adicionales ilustran cómo variar el ángulo cambia la sincronización relativa entre dos formas de onda de frecuencia idéntica:

Ilustraciones de diferentes desfases de fase.

Como la frecuencia es la misma, la diferencia de fase permanece constante a lo largo de la señal. Por tanto describimos una relación como «Voltaje A está 45° fuera de fase con Voltaje B». La forma de onda que llega primero se dice que está adelantada (leading), mientras que la que sigue está atrasada (lagging).

El desfase de fase es inherentemente una medida relativa; ninguna forma de onda posee una fase absoluta sin una referencia. En la práctica, el voltaje de alimentación de un sistema CA sirve como punto de referencia, definido como «0°». Todos los demás voltajes y corrientes se expresan relativos a esta referencia.

A diferencia del análisis de corriente continua (CC), los cálculos CA deben tener en cuenta tanto magnitud como fase. Operaciones como suma, resta, multiplicación y división se realizan sobre números complejos, que codifican naturalmente información de amplitud y fase. El dominio de números complejos es, por tanto, esencial para análisis preciso de circuitos CA.

Para una inmersión más profunda en las matemáticas que sustentan este tema, vea el próximo capítulo, dedicado enteramente a números complejos.

Conclusiones clave

• El desfase de fase se refiere a la diferencia de tiempo relativa entre dos o más formas de onda.
• Se expresa en grados, basado en el eje de fase estándar de onda seno.
• Una forma de onda adelantada está por delante de otra; una atrasada está detrás.
• El análisis CA requiere tanto amplitud como fase, y se realiza usando números complejos.

Hoja de trabajo relacionada

• Hoja de trabajo: Trigonometría para circuitos CA