Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
UNIVERSIDADE FEDERAL DE UBERLÂNDIA FACULDADE DE ENGENHARIA ELÉTRICA CURSO DE ENGENHARIA QUÍMICA RESUMO 05 Disciplina: Eletricidade Aplicada Tópico: Introdução aos Circuitos Elétricos Professor: Ivan Nunes Santos INTRODUÇÃO AOS CIRCUITOS ELÉTRICOS TRIFÁSICOS Os circuitos elétricos, em corrente alternada, podem ter diferentes configurações definidas pelos arranjos elétricos de defasamento angulares de suas fontes. Os mesmos, de uma forma geral, podem ser monofásicos, bifásicos, trifásicos ou, ainda, polifásicos. Sendo este último muito pouco comum em sistema elétricos e potência. Gerador monofásico de energia: Até o presente momento, neste curso, trabalhou-se tão somente com circuitos monofásicos, ou seja, circuitos contendo um ou mais fontes monofásicas de energia elétrica. O gerador monofásico (ou fonte monofásica) é aquele em que geração de energia elétrica é realizada com apenas uma fase angular de defasamento da tensão. Exemplo de circuito monofásico: Exemplo de gerador monofásico: UNIVERSIDADE FEDERAL DE UBERLÂNDIA FACULDADE DE ENGENHARIA ELÉTRICA CURSO DE ENGENHARIA QUÍMICA Gerador trifásico de energia: No circuito elétrico trifásico há a presença de uma ou mais fontes de tensão trifásicas. A fonte de tensão trifásica (ou gerador trifásico) é aquela em que a tensão é gerada em 3 fases diferentes. Esquema interno de um gerador trifásico: Portanto, podemos observar que há a geração de força eletromotriz induzida (tensão elétrica) em três momentos da rotação do rotor do gerador, gerando-se: �̇�𝐴, �̇�𝐵 e �̇�𝐶. UNIVERSIDADE FEDERAL DE UBERLÂNDIA FACULDADE DE ENGENHARIA ELÉTRICA CURSO DE ENGENHARIA QUÍMICA Uma primeira consideração a ser feita é o fato da magnitude das tensões geradas em cada fase se iguais, ou seja, o valor RMS de tensão gerada na fase A é mesma gerada na fase B e C. Isto é válido para praticamente todos geradores de energia trifásicos comercialmente encontrados. As desfasagens angulares entre as fontes individuais, assim consideradas para este gerador trifásico, serão: 360° 3 = 120° ou seja, há uma simetria na distribuição física dos enrolamentos de cada fase (A, B e C) do gerador trifásico apresentado. Assim sendo, se �̇�𝐴 = 𝑉∡0° então: �̇�𝐵 = 𝑉∡ − 120° �̇�𝐶 = 𝑉∡ − 240°. onde V é o valor RMS da tensão gerada em cada fase do nosso gerador trifásico. Exemplos de gerador trifásico: UNIVERSIDADE FEDERAL DE UBERLÂNDIA FACULDADE DE ENGENHARIA ELÉTRICA CURSO DE ENGENHARIA QUÍMICA Conexão trifásica dos geradores trifásicos de energia: A conexão dos terminais de cada fase do gerador trifásico acontece, via de regra, da seguinte forma: Nesta figura, o ponto comum de acoplamento, representado pela letra N, é chamado de NEUTRO do circuito trifásico. Esta ligação, neste formato específico, é chamada de ligação ESTRELA ou Y. UNIVERSIDADE FEDERAL DE UBERLÂNDIA FACULDADE DE ENGENHARIA ELÉTRICA CURSO DE ENGENHARIA QUÍMICA Portanto, o gerador trifásico terá 4 terminais de conexão, sendo: 3 terminais para conexão das 3 fases (A, B e C) e 1 terminal para conexão do neutro (N). Em alguns geradores o neutro não é necessário ser conectado, contudo, na prática, na maioria das instalações, o neutro é conectado na terra, ou seja, o neutro é aterrado via estacas ou estruturas de aterramento. As tensões �̇�𝐴, �̇�𝐵 e �̇�𝐶 (ou �̇�𝐴𝑁, �̇�𝐵𝑁 e �̇�𝐶𝑁) são as tensões entre cada fase e o neutro, também chamadas de tensões de fase (simbolizado por 𝑉𝑓 ou ainda 𝑉𝑓𝑛). Pode-se também calcular a diferença de tensão entre as fases do nosso gerador trifásico, então tem-se �̇�𝐴𝐵 = �̇�𝐴 − �̇�𝐵 (diferença de tensão entre a fase A e B) �̇�𝐵𝐶 = �̇�𝐵 − �̇�𝐶 (diferença de tensão entre a fase B e C) �̇�𝐶𝐴 = �̇�𝐶 − �̇�𝐴 (diferença de tensão entre a fase C e A) Esta diferença de tensão entre duas fases do sistema trifásico é também chamada de tensão fase-fase (simbolizado por 𝑉𝑓𝑓). Se, �̇�𝐴 = 𝑉∡0° (assim, �̇�𝐵 = 𝑉∡ − 120° e �̇�𝐶 = 𝑉∡ − 240°), então: �̇�𝐴𝐵 = (𝑉∡0°) − (𝑉∡ − 120°) = (√3 𝑉) ∡30° �̇�𝐵𝐶 = (𝑉∡ − 120°) − (𝑉∡ − 240°) = (√3 𝑉) ∡ − 90° �̇�𝐶𝐴 = (𝑉∡ − 120°) − (𝑉∡0°) = (√3 𝑉) ∡ − 210° Portanto, pode-se afirmar que as magnitudes das tensões fase do sistema trifásico são iguais às tensão fase-fase divididas por √3, ou seja, 𝑉𝑓 = 𝑉𝑓𝑓 √3 Tipos de conexões das unidades consumidoras: Vale ressaltar, que as concessionárias de energia (CEMIG, CELG, LIGHT, ELETROPAULO, CEB, CEMAT, etc) podem disponibilizar para as unidades consumidoras os seguintes tipos de conexão: MONOFÁSICA: é disponibilizado uma fase e o neutro (dois fios); BIFÁSICA: são disponibilizadas duas fases e o neutro (três fios); TRIFÁSICA: são disponibilizadas as três fase e o neutro (totalizando-se, quatro fios). UNIVERSIDADE FEDERAL DE UBERLÂNDIA FACULDADE DE ENGENHARIA ELÉTRICA CURSO DE ENGENHARIA QUÍMICA A escolha da conexão a ser disponibilizada para a unidade consumidora dependerá de diversos fatores, entre os quais: potência total instalada na unidade consumidora, tamanho da mesma em m2, região da cidade (centro, periferia, ou se é zona rural), tipo de cliente (residencial, comercial ou industrial), disponibilidade da rede local, etc. Cargas em sistemas trifásicos: Em circuitos elétricos trifásicos, as cargas podem ser tidas como monofásicas ou trifásicas. As cargas monofásicas são conectadas entre uma fase do sistema (podendo ser fase A, B ou C) e o neutro. Além disso, as cargas tidas como monofásicas podem também ser conectadas entre duas fases quaisquer do nosso sistema trifásico (obs.: não é comum dizer carga bifásica). Já as cargas trifásicas são conectadas por meio da ligação das três fases (podendo ter ou não a conexão do neutro). Exemplo de cargas trifásicas: UNIVERSIDADE FEDERAL DE UBERLÂNDIA FACULDADE DE ENGENHARIA ELÉTRICA CURSO DE ENGENHARIA QUÍMICA No primeiro exemplo, tem-se uma conexão do tipo ESTRELA ou Y (mesma conexão apresentada no caso do gerador). Enquanto no segundo exemplo tem-se uma conexão trifásica do tipo TRIÂNGULO ou Δ. Tem-se, na sequência, alguns exemplos de sistemas trifásicas (gerador e carga): UNIVERSIDADE FEDERAL DE UBERLÂNDIA FACULDADE DE ENGENHARIA ELÉTRICA CURSO DE ENGENHARIA QUÍMICA Potência elétrica em sistemas trifásicos: A tensão em um sistema trifásico, como já foi apresentada, pode ser de fase (𝑉𝑓) ou ainda fase-fase (𝑉𝑓𝑓). Já a corrente que é fornecida à carga trifásica é comumente chamada de corrente de linha (𝐼𝐿). A potência elétrica em sistemas trifásicos pode ser escrito da seguinte forma: 𝑃 = √3 𝑉𝑓𝑓 𝐼𝐿 𝑐𝑜𝑠𝜑 𝑄 = √3 𝑉𝑓𝑓 𝐼𝐿 𝑠𝑒𝑛𝜑 𝑆 = √3 𝑉𝑓𝑓 𝐼𝐿 ou ainda, �̇� = (√3 𝑉𝑓𝑓 𝐼𝐿) ∡ 𝜑
Compartilhar