Sistemas Trifásicos em Circuitos Elétricos

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<p>CIRCUITOS ELETRICOS II</p><p>Atividade 3 - Unidade 4</p><p>1. “Nikola Tesla (1856-1943) foi engenheiro croata-americano cujas invenções - entre as quais o motor de indução e o primeiro sistema de energia polifásico - influenciaram muito na definição do debate CA versus CC a favor da CA. Ele foi responsável pela adoção de 60 Hz como a frequência-padrão para sistemas de energia elétrica CA nos Estados Unidos.”</p><p>Fonte: ALEXANDER, C. K.; SADIKU, M. N. O. Fundamentos de Circuitos Elétricos. 5. ed. São Paulo: Editora Bookman, 2013. p. 447.</p><p>Tesla teve uma grande influência histórica nos sistemas polifásicos. Considerando essas informações e conteúdo estudado sobre os sistemas monofásicos e trifásicos, analise as afirmativas a seguir e assinale V para a(s) verdadeira(s) e F para a(s) falsa(s).</p><p>I. ( ) Nos circuitos trifásicos equilibrados, as fontes têm a mesma magnitude, operam na mesma frequência e estão defasadas em 120°.</p><p>II. ( ) Um sistema trifilar com duas fontes idênticas em magnitude e fase é um sistema trifásico.</p><p>III. ( ) Os sistemas trifásicos, em relação à quantidade de fios, são mais econômicos que os monofásicos.</p><p>IV. ( ) As entradas monofásicas operam em um sistema com um fio.</p><p>Agora, assinale a alternativa que apresenta a sequência correta:</p><p>· V, V, F, V.</p><p>· V, F, V, F.</p><p>· F, V, F, V.</p><p>· V, V, F, F.</p><p>· F, F, V, V.</p><p>Correto! Nos sistemas trifásicos, temos uma fase adiantada em 120° e outra atrasada em 120°, em fontes de mesma magnitude e frequência. Os sistemas monofásicos podem ter mais de uma fonte, mas com a mesma fase, podendo ser um sistema trifilar. Os sistemas trifásicos utilizam menos fios que os monofásicos, portanto, são mais econômicos. Os sistemas trifásicos são versáteis, por permitirem extrair entradas monofásicas deles.</p><p>2. “O gerador trifásico utiliza três enrolamentos posicionados a 120° graus um do outro, em torno do estator. Como os três enrolamentos possuem o mesmo número de espiras e giram com a mesma velocidade angular, as tensões induzidas nesses enrolamentos têm a mesma amplitude, forma de onda e frequência.”</p><p>Fonte: ALEXANDER, C. K.; SADIKU, M. N. O. Fundamentos de Circuitos Elétricos. 5. ed. São Paulo: Editora Bookman, 2013. p 437.</p><p>Considerando essas informações e o conteúdo estudado sobre as condições para um sistema trifásico em equilíbrio, analise as afirmativas a seguir e assinale V para a(s) verdadeira(s) e F para a(s) falsa(s).</p><p>I. ( ) A soma dos valores RMS de corrente de fase devem ser diferentes de 0.</p><p>II. ( ) As tensões de fonte devem estar defasadas em 120°.</p><p>III. ( )  A soma das tensões complexas de fase deve ser igual a 0.</p><p>IV. ( ) As impedâncias de carga para as três fases devem ser iguais.</p><p>Agora, assinale a alternativa que apresenta a sequência correta:</p><p>· F, F, V, V.</p><p>· V, V, F, V.</p><p>· V, F, V, F.</p><p>· F, V, F, V.</p><p>· V, V, F, F.</p><p>Resposta correta! A soma dos valores RMS são zero na condição de equilíbrio, entretanto, a soma fasorial (complexa) não é zero.</p><p>3. Os níveis de tensão obtidos nos sistemas trifásicos dependem da forma que eles são conectados. Para cada conexão, temos diferentes relações de tensões de linha e tensão de fase. A tensão de fase é a tensão no enrolamento, podendo ser entre fase e neutro, quando há um neutro. Já a tensão de linha é a tensão entre duas fases (fase-fase).</p><p>Fonte: ALEXANDER, C. K.; SADIKU, M. N. O. Fundamentos de Circuitos Elétricos. 5. ed. São Paulo: Editora Bookman, 2013.</p><p>Suponha um sistema trifásico conectado em delta-delta. Considerando uma tensão de fase de 127 V, analise as asserções a seguir e a relação proposta entre elas.</p><p>I. A tensão de linha equivale a .</p><p>Porque:</p><p>II. Na configuração delta-delta, a tensão de linha é a tensão de fase multiplicada por √3.</p><p>· A asserção I é uma proposição verdadeira, e a II é uma proposição falsa.</p><p>· A asserção I é uma proposição falsa, e a II é uma proposição verdadeira.</p><p>· As asserções I e II são proposições verdadeiras, e a II é uma justificativa correta da I.</p><p>· As asserções I e II são proposições verdadeiras, mas a II não é uma justificativa correta da I.</p><p>· As asserções I e II são proposições falsas.</p><p>Correto! No sistema delta-delta, o módulo da tensão de linha é o mesmo da tensão de fase. Portanto, para uma tensão de fase de 127 V, teremos uma tensão de linha de 127 V.</p><p>4. Os circuitos trifásicos equilibrados possuem três fontes de igual amplitude e com uma diferença de fase igual entre elas. Eles podem estar em diversas configurações. Analise agora o sistema trifásico equilibrado a seguir:</p><p>Fonte: ALEXANDER, C. K.; SADIKU, M. N. O. Fundamentos de Circuitos Elétricos. 5. ed. São Paulo: Editora Bookman, 2013, p. 485.</p><p>Considerando essas informações e conteúdo estudado sobre sistemas trifásicos, encontre a potência média liberada para a carga.</p><p>· 2.764 W.</p><p>· 3.220,34 W.</p><p>· 1.532 W.</p><p>· 3.755,66 W.</p><p>· 8.787,55 W.</p><p>Correto! O primeiro passo é identificar que temos uma configuração estrela-delta e fazer a conversão da carga em delta para estrela:</p><p>Calculamos o módulo da corrente de linha (agora, no sistema estrela-estrela as impedâncias estão em série):</p><p>Depois, calculamos a corrente de fase retornando para a configuração delta:</p><p>A potência média liberada para a carga é a soma da potência liberada pelos resistores na conexão delta:</p><p>5. Analise o circuito a seguir:</p><p>Fonte: ALEXANDER, C. K.; SADIKU, M. N. O. Fundamentos de Circuitos Elétricos. 5. ed. São Paulo: Editora Bookman, 2013, p. 486.</p><p>Considerando que a tensão é  vale  e a sequência de fases é abc, determine as correntes de linha.</p><p>· ( ;  A.</p><p>· ( ;  A.</p><p>· ( ;  A.</p><p>· ( ;  A.</p><p>· (  A.</p><p>Resposta correta! Começamos convertendo as fontes conectadas em delta, para a formação estrela, e calculamos as correntes de linha.</p><p>A tensão será defasada em 30° e dividida em módulo por:</p><p>A impedância será:</p><p>Portanto:</p><p>Como temos a sequência positiva:</p><p>6. O fator de potência traz informações valiosas para os sistemas elétricos, especialmente para os sistemas trifásicos. Com a correção do fator de potência, os sistemas trifásicos ficam mais eficientes e estáveis, evitando assim problemas na geração e na distribuição de energia elétrica residencial, por exemplo. Afora, suponha que uma carga conectada em triângulo equilibrada é alimentada por uma fonte 60 Hz com tensão de linha de 220 V. Casa fase da carga absorve 8 kW com fator de potência igual a 0,8 (atrasado).</p><p>Considerando essas informações e conteúdo estudado, determine o valor da corrente de linha.</p><p>· .</p><p>· .</p><p>· .</p><p>· .</p><p>· .</p><p>Resposta correta! Começamos calculando a corrente aparente para uma fase:</p><p>O sistema está atrasado, então, calculamos a potência reativa positiva:</p><p>Sabemos que a potência complexa é calculada da seguinte maneira:</p><p>Precisamos encontrar a impedância:</p><p>Por fim, encontramos as correntes de fase e de linha:</p><p>Corrente de linha:</p><p>7. “Um gerador CA projetado para desenvolver uma única tensão senoicdal para cada rotação do eixo (rotor) é denominado gerador de CA monofásico. Se for usado mais de um enrolamento no rotor, posicionados de uma determinada maneira, o resultado será um gerador CA polifásico, que gera mais de uma tensão CA para cada volta completa do rotor.”</p><p>Fonte: BOYLESTAD, R. I. Introdução a análise de circuitos. São Paulo: Pearson, 2012.</p><p>Considerando essas informações e conteúdo estudado sobre as relações de tensão e potência nos sistemas trifásicos, analise as asserções a seguir.</p><p>I. Em uma carga conectada em estrela, as correntes de linha e de fase são iguais.</p><p>II. Em uma carga conectada em triângulo, as correntes de linha e de fase são iguais.</p><p>III. A potência total fornecida a uma carga em delta equilibrada é encontrada de maneira diferente para uma carga em estrela.</p><p>IV. Em um circuito trifásico equilibrado, a potência instantânea total é igual à potência média.</p><p>Está correto apenas o que se afirma em:</p><p>· I e IV.</p><p>· I e III.</p><p>· III e IV.</p><p>· I e II.</p><p>· II e III.</p><p>Correto! As correntes de linha e de fase na carga conectadas em estrela são iguais. Caso estejam conectadas em delta, a corrente de linha é v3 vezes a de fase. Para encontrar</p><p>a potência total em cargas em delta ou estrela, o processo é o mesmo.</p><p>8. O cálculo de potência nos sistemas trifásicos é muito similar ao cálculo nos sistemas monofásicos, afinal, estamos calculando a mesma grandeza. Entretanto, o projetista/estudante precisa, a partir da configuração do sistema trifásico, reduzi-lo para a forma mais simplificada para calcular a potência desejada. Assim, analise o circuito a seguir:</p><p>Fonte: ALEXANDER, C. K.; SADIKU, M. N. O. Fundamentos de Circuitos Elétricos. 5. ed. São Paulo: Editora Bookman, 2013, p. 487.</p><p>Considerando essas informações e conteúdo estudado sobre potência em circuitos trifásicos, responda: qual é a potência média absorvida pela carga conectada em delta com ?</p><p>·</p><p>·</p><p>· .</p><p>·</p><p>·</p><p>Resposta correta! Transformando a carga delta para estrela, temos:</p><p>Calculamos a corrente de linha:</p><p>Calculamos a potência média (real):</p><p>9. Uma fonte conectada em delta está fornecendo energia para uma carga conectada em estrela, em um sistema trifásico balanceado. Sabe-se que a impedância de linha é de 2 +j1Ω por fase e que a impedância de carga é de 6 + j2Ω por fase.</p><p>Assim, e considerando o conteúdo estudado, determine o módulo da tensão de linha na carga, sabendo que a tensão na fonte vale .</p><p>· 91,78 V.</p><p>· 76,56 V</p><p>· 88,89 V.</p><p>· 98,19 V.</p><p>· 220,02 V</p><p>Resposta correta! Transformamos a configuração das fontes em delta para estrela (defasamos em 30° e dividimos o módulo por) e as impedâncias de linha e de carga estão em série,</p><p>portanto:</p><p>A tensão na carga será (calculamos a tensão na impedância de?):</p><p>Calculando o módulo:</p><p>10. “A sequência de fase pode ser determinada pela ordem na qual os fasores que representam as tensões de fase passam por um ponto fixo do diagrama fasorial quando se faz girar todo o diagrama no sentido horário. A sequência de fase é muito importante na conexão dos sistemas de distribuição trifásicos a uma carga.”</p><p>Fonte: BOYLESTAD, R. I. Introdução a análise de circuitos. São Paulo: Pearson, 2012.</p><p>Suponha agora a existência de um sistema trifásico com sequência de fase positiva e  que alimenta uma carga conectada em estrela com .</p><p>Assim, e considerando os conteúdos estudados, determine as correntes de linha nesse circuito ( .</p><p>· ( ;  A.</p><p>· ( ;  A.</p><p>· ( ;  A.</p><p>· ( ;  A.</p><p>· (    A.</p><p>Correto! Inicialmente, calculamos as tensões de fase:</p><p>Portanto:</p><p>Como a carga está conectada em estrela, temos que as correntes de fase são iguais as de linha. E calculamos:</p><p>image6.gif</p><p>image7.jpeg</p><p>image8.gif</p><p>image9.gif</p><p>image10.gif</p><p>image11.gif</p><p>image12.gif</p><p>image13.gif</p><p>image14.gif</p><p>image15.gif</p><p>image16.gif</p><p>image17.gif</p><p>image18.gif</p><p>image19.gif</p><p>image20.gif</p><p>image21.gif</p><p>image22.gif</p><p>image23.gif</p><p>image24.gif</p><p>image25.gif</p><p>image26.gif</p><p>image27.gif</p><p>image28.gif</p><p>image29.gif</p><p>image30.gif</p><p>image31.gif</p><p>image32.gif</p><p>image33.gif</p><p>image34.gif</p><p>image35.gif</p><p>image36.gif</p><p>image37.gif</p><p>image38.jpeg</p><p>image39.gif</p><p>image40.gif</p><p>image41.gif</p><p>image42.gif</p><p>image43.gif</p><p>image44.gif</p><p>image45.gif</p><p>image1.gif</p><p>image46.gif</p><p>image47.gif</p><p>image48.gif</p><p>image49.gif</p><p>image50.gif</p><p>image51.gif</p><p>image52.gif</p><p>image53.gif</p><p>image54.gif</p><p>image55.gif</p><p>image2.jpeg</p><p>image56.gif</p><p>image57.gif</p><p>image58.gif</p><p>image59.gif</p><p>image60.gif</p><p>image61.gif</p><p>image62.gif</p><p>image63.gif</p><p>image64.gif</p><p>image65.gif</p><p>image3.gif</p><p>image66.gif</p><p>image67.gif</p><p>image68.gif</p><p>image69.gif</p><p>image70.gif</p><p>image71.gif</p><p>image72.gif</p><p>image73.gif</p><p>image74.png</p><p>image4.gif</p><p>image5.gif</p>