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Analise de Circuitos em Corrente Alternada
Aula 15: Circuitos trifasicos
Bibliografia
Analise de Circuitos em Corrente Alternada - Saraiva/Erica
1 Circuitos trifasicos - Introdução
Circuitos trifasicos devem ser usados quando a potencia começar a aumentar alem dos limites usados em residencias. Exemplo: Uma residencia tem uma sauna de 10 kW/220 V. A corrente consumida sera de aproximadamente 46 A. Se a mesma residencia tivesse usado uma sauna de 10 kW, porem trifasica a corrente seria aproximadamente 27 A, portanto bem menor que no primeiro caso. Isso implica em usar fiação de menor diametro portanto mais barato. Um sistema trifasico consiste basicamente de 3 geradores que geram a mesma tensão, porem defasadas de 120 graus, Figura 1.
( a ) ( b )
Figura 1 - ( a ) Gerador trifasico ( b ) diagrama fasorial das 3 tensões em um gerador trifasico
Na Figura 1a, em cada um dos enrolamentos (I,II,III) será induzida uma tensão que tem o mesmo valor, mas defasadas entre si de 120º, Figura 2.
( a ) ( b )
Figura 2 - ( a ) Os 3 enrolamentos nos quais são induzidas as 3 tensões trifasicas ( b ) as 3 tensões trifasicas
Figura 2 - ( a ) Os 3 enrolamentos nos quais são induzidas as 3 tensões trifasicas ( b ) as 3 tensões trifasicas
A forma como os enrolamentos são interligados e como as tres cargas são dispostos podem conectadas são chamadas de: Ligação Estrela e Ligação Triangulo, cada uma com as sua características
2 Ligação Estrela
Numa ligação estrela os pontos X,Y e Z são interligados entre si, formando um ponto comum chamado de neutro (N), Figura 3.
Figura 3 - Gerador e carga em um sistema trifasico ligados em Estrela
Em relação ao circuito da Figura3 temos:
Tensões de fase (VF), são às tensões entre os pontos A, B e C e o neutro (N) respectivamente VA, VB e VC na Figura 3. É a tensão nos terminais do gerador.
Tensões de linha (VL) às tensões entre duas linhas que ligam o gerador à carga. É a tensão entre dois terminais do gerador VAB, VBC e VCA, na Figura 3.
Corrente de linha (IL) é a corrente que circula na linha que conecta o gerador à carga, IA, IB e IC na Figura 3. .
Corrente de fase (IF) à corrente que circula em cada fase da carga .na Figura 3.
Observar que neste circuito IF=IL.
Tensões de linha (VL) às tensões entre duas linhas que ligam o gerador à carga. É a tensão entre dois terminais do gerador VAB, VBC e VCA, na Figura 3.
Corrente de linha (IL) é a corrente que circula na linha que conecta o gerador à carga, IA, IB e IC na Figura 3. .
Corrente de fase (IF) à corrente que circula em cada fase da carga .na Figura 3.
Observar que neste circuito IF=IL.
A corrente no neutro é a soma vetorial das correntes de fase : IN=IA+IB+IC.
Pode-se mostrar que a relação entre as tensões de fase (VF ) e de linha (VL) na Figura 3 é dada por:
Carga balanceada
A carga é dita balanceada quando as impedâncias de cada fase forem iguais em modulo e fase.
A carga é dita balanceada quando as impedâncias de cada fase forem iguais em modulo e fase.
3. Exercício resolvido
No circuito da Figura 3 considere que as tensões de fase valem 120 V (eficazes !!! ) e que a carga é resistiva e equilibrada valendo 10 Ohms. Calcule: a) Tensão de linha (VL) b) Corrente de fase c) Corrente de linha d) Corrente no neutro
Solução:
a) A tensão de linha será pela expressão acima, isto é:
b) A corrente de fase será igual à corrente de linha : IF=IL =120/10 =12A. Como a carga é resistiva as correntes em cada fase estarão em fase com as respectivas tensões.
Por exemplo se VA=120 V/fase 0º VB=120 V/fase -120º e VC=120 V/fase/120º.
Por exemplo se VA=120 V/fase 0º VB=120 V/fase -120º e VC=120 V/fase/120º.
IA= 120 VFase 0º(V) /10 Fase0º (Ohms) = 12 Fase 0º (A) =12 A
IB= 120 VFase -120º(V) /10 Fase0º(Ohms) = 12Fase-120º(A) = -6 - j10,39 (A)
IC= 120V120º(V) /10Fase0º(Ohms) = 12Fase120º(A) = -6+j10,39 (A)
d) A corrente no neutro é a soma das três correntes acima IN = 12 +(-6-j10,39) +-6+j10,39 =0
4. Experiência: Sistemas Trifásicos - Ligação Estrela
4.1. Abra o arquivo ExpCA26 Circuito trifasico Ligação Estrela e identifique o circuito da Figura 4. Os valores de tensão de linha, corrente de linha, corrente de fase e corrente no neutro já foram calculados no exercício. Anote esses valores na tabela como valores calculados.
Arquivo Multisim Live
Figura 4 - Gerador trifásico em estrela - Carga trifásica em estrela
Tabela 1 - Circuito trifasico carga resistiva em estrela - Valores calculados e medidos
| Valores Calculados | Valores Medidos | ||||||||
IF | IL | IN | VF | VL | IF | IL | IN | VF | VL |
4.2. Escreva as suas conclusões.