Eletrotécnica: sistemas polifásicos e trifásicos, Notas de estudo de Engenharia Civil

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ELETROTÉCNICA

ELE-

CURSO TÉCNICO

MÓDULO II

Edição II

SISTEMA TRIFÁSICO

O sistema trifásico foi criado em 1890 por Nikola Tesla, cientista de origem sérvia, e passou a ser utilizado em 1896. Suas vantagens em relação ao sistema monofásico são as seguintes:

 Entre motores e geradores do mesmo tamanho, os trifásicos têm maior potência que os monofásicos.  As linhas de transmissão trifásicas empregam menos material que as monofásicas para transportarem a mesma potência elétrica.  Motores trifásicos podem partir sem meio auxiliar, o que não acontece com os motores monofásicos comuns.  Circuitos trifásicos proporcionam flexibilidade na escolha das tensões e podem ser utilizados para alimentar cargas monofásicas.

No alternador trifásico, as tensões são iguais ( em valor absoluto ) e defasada de 120° entre si, obedecendo a uma SEQÜÊNCIA DE FASE de acordo com a disposição dos enrolamentos ( bobinas ) no induzido e o sentido giratório do indutor.

UTILIZAÇÃO A SEIS, TRÊS E QUATRO CONDUTORES

O sistema trifásico é constituído por três alternadores independentes que são agrupados para um melhor aproveitamento.

Utilização a seis condutores

Esta utilização se torna inviável, pois requer seis condutores na linha. Entretanto, agrupando-se as fases, obtêm-se um sistema como indicado na figura abaixo, onde existe um condutor que transporta as correntes Ica e Iab , outro que transporta as correntes Ibc e Iab e por fim, um que transporta as correntes Ibc e Ica , que como se pode ver, possui apenas três condutores ao invés de seis.

Utilização a quatro condutores

SEQÜÊNCIA DE FASE

Os fasores que representam as tensões e correntes trifásicas giram no sentido anti-horário, como indicam as figuras abaixo.

Seqüência de fase é a ordem de passagem das tensões no sentido de rotação anti-horário a partir de ponto de referência, geralmente o ponto de valor máximo.

DETERMINANDO OS ÂNGULOS DAS TENSÕES

Para determinação dos ângulos das tensões em cada fase se faz necessário conhecer a ordem da seqüência de fase e pelo menos uma das tensões/ângulo no circuito. A partir disto, já é possível determinar os ângulos das tensões restantes.

Vejamos um exemplo prático:

Exemplo 01

Exemplo 02

EXERCÍCIOS

1. Determine as tensões de acordo com o que se pede:

a)

b)

2. Considerando uma seqüência de fase direta e VA a 105° , determine os ângulos restantes das tensões indicadas abaixo:

255°

CONFIGURAÇÃO ESTRELA E TRIÂNGULO

Em um sistema trifásico é possível configurar ( agrupar ) as cargas do circuito e os enrolamentos ( bobinas ) dos geradores de duas maneiras: em estrela ( ípsilon) ou em triângulo ( delta).

AGRUPAMENTO DAS CARGAS NO CIRCUITO

CONFIGURAÇÃO DAS BOBINAS NO GERADOR

CIRCUITO EM TRIÂNGULO

Vale ressaltar que qualquer equipamento trifásico por natureza constitui uma carga equilibrada para o circuito. Enquanto que os dispositivos monofásicos são cargas que podem desequilibrar o circuito e desta forma estas precisam ser distribuídas de maneira que o circuito permaneça balanceado.

CARACTERÍSTICAS DO CIRCUITO EM DELTA (∆)

Nos circuitos trifásicos em triângulo, as tensões de linha ( VL ) são iguais às tensões de fase ( VF ) então, VL = VF. No entanto, a corrente medida na linha é diferente da corrente medida nos ramos das fases que circulam nas cargas.

Da ilustração acima podemos demonstrar que:

ZAB = carga alimentada pelos fios a e b. ZBC = carga alimentada pelos fios b e c. ZCA = carga alimentada pelos fios c e a.

 CORRENTE DE LINHA ( IL ) – é a corrente que percorre os condutores que interligam a fonte de tensão à carga.

IA = corrente de linha que circula no condutor de interligação a. IB = corrente de linha que circula no condutor de interligação b. IC = corrente de linha que circula no condutor de interligação c.

 CORRENTE DE FASE ( IF ) – é a corrente que percorre cada uma das fases da fonte de tensão.

Iab = corrente de fase ( A ) que circula na carga ZAB. Ibc = corrente de fase ( B ) que circula na carga ZBC. Ica = corrente de fase ( C ) que circula na carga ZCA.

EXERCÍCIO 01

Determine as correntes de fase e de linha no circuito DELTA EQUILIBRADO abaixo.

SOLUÇÃO:

if (corrente de fase) IL (corrente de linha)

iab= IA=

ibc= IB= ica= IC=

IL (corrente de linha)

EXERCÍCIO 02

Determine as correntes de fase e de linha no circuito DELTA DESEQUILIBRADO abaixo.

SOLUÇÃO:

if (corrente de fase)

iab=

ibc= ica=

iL (corrente de linha)

IA=

IB= ica=