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1.Objetivo Esse relatório tem como objetivo observar as ligações em estrela e triângulo e suas aplicações, assim, realizar experimentos com tais conhecimentos e aplicar seus respectivos cálculos. 2.Introdução teórica 2.1 Sistema trifásico O sistema trifásico é a maneira mais utilizada de produção, transmissão e distribuição de energia elétrica em corrente alternada. Neste sistema há três enrolamentos estáticos com o mesmo número de espiras, enquanto que o rotor de um gerador é quem se movimenta. O campo magnético girante do rotor é produzido a partir de uma fonte CC independente, ou da retificação da respectiva tensão adquirida do gerador. As máquinas elétricas que usam o sistema trifásico como base, concedem a possibilidade de trabalhar entre dois níveis de tensão, além de utilizar plenamente os circuitos magnéticos. As linhas de transmissão facilitam a ausência do neutro, e o acoplamento entre as fases limita consideravelmente os campos eletromagnéticos, logo tendem a ser mais eficientes Este sistema introduz o uso de três ondas senoidais balanceadas, defasadas em 120 graus entre si, tornando-o muito mais operativo em relação à três sistemas isolados. Figura 1: Representação gráfica de um sistema trifásico. *Ligação em estrela A ligação em estrela é efetuada quando uma das extremidades de cada bobina é ligada em um ponto em comum (central). Para que isso seja possível é necessário respeitar o sentido de enrolamento das bobinas de geração. Quando a potência das cargas for igual em cada fase temos um sistema equilibrado, o que faz com que não seja necessário ligar o ponto comum ao neutro (quarto fio), uma vez que não irá percorrer corrente alguma por este ponto. Porém, quando temos um sistema desequilibrado há a geração de três tensões diferentes em cima de cada carga, para corrigir isso devemos ligar o ponto central ao neutro. Cada uma das três fases de um sistema trifásico é nomeada, respectivamente pelas letras R, S e T. A tensão entre duas fases (seja entre a fase R e a fase S ou entre a fase S e a fase T ou ainda entre a fase T e a fase R) é chamada de tensão de linha (VL), enquanto que a tensão entre as duas extremidades de cada bobina é chamada de tensão de fase (VF). Figura 2: Ligação em estrela *Ligação em triângulo A ligação em triângulo é realizada quando o fim de um enrolamento é ligado ao início do outro, formando um circuito fechado. No entanto, a corrente não percorre diretamente de uma bobina de fase para a outra, uma vez que a tensão resultante é a soma das tensões produzidas em cada fase e como uma é igual e em oposição à soma vetorial das outras duas fases, elas se anulam, ou seja, não há corrente percorrendo por esse circuito. Assim como ocorre na ligação em estrela, quando medimos a tensão entre as duas extremidades de cada bobina obtemos a tensão de fase (VF) e ao medimos entre qualquer dos pares de fases temos a tensão de linha (VL). Tanto no caso da ligação em estrela ou em triangulo, a corrente de linha (IL) é aquela que se encontra em cada um dos condutores externos. Já a corrente de fase (IF) é a corrente de cada bobina. Figura 3: Ligação em triangulo 3.Materiais utilizados • 3 Lâmpadas • 6 Tomadas • 1 Tábua • Fios • Disjuntor (painel energizado) - De Lorenzo • 1 Voltímetro - VICTOR 4.Procedimento 4.1 Ligação em estrela Py = 3VFIFcosØ Px = √3VLILcosØ O experimento: Figura 4.1 Ligação em estrela Figura 4.2 Tensão na ligação em estrela Figura 4.3 Corrente na ligação em estrela 4.1.1 Cálculos: VF = 122,9 V VL = 214,9 V IF = 0,132 A IL = 0,131 A CosØ = 1 (devido a lâmpada incandescente) Py = 3.VF.IF.cosØ Py = 3.122,9.0,132.1 Py = 48,668 W Px = √3.VL.IL.cosØ Px = √3.214,9.0,131.1 Px = 48,761 W 4.2 Ligação em triângulo Py = 3VFIFcosØ Px = √3VLILcosØ O experimento: Figura 5.1 Ligação em triângulo Figura 5.2 Tensão da ligação em triângulo Figura 5.3 Corrente da ligação em triângulo 4.2.2 Cálculos VF = 213,7 V (média dos dados encontrados) VL = 213,7 V (média dos dados encontrados) IF = 0,181 A IL = 0,318 A CosØ = 1 (devido a lâmpada incandescente) Px = √3.VL.IL.cosØ PX = √3.213,7.0,318.1 Px = 117,70 W Py = 3.VF.IF.cosØ Py = 3.213,7.0,181.1 Py = 116,04 W 5.Conclusão Esse experimento proporcionou o aprendizado sobre a forma de geração de energia e as ligações elétricas. Sendo assim, compreendemos melhor os diferentes tipos de ligações (estrela-triângulo) fundamentais para a utilização da energia elétrica, como por exemplo um motor trifásico que utiliza esses sistemas em conjunto (estrela- triângulo). Por fim concluímos que esse sistema é crucial para o cotidiano. E como um experimento os resultados podem obter divergências que devem ser justificados pela incerteza dos equipamentos utilizados, assim como, a interferência do operador. 6.Questões As questões encontram-se nos anexos A, B, C e D. 7. Referências bibliográficas Universidade federal de São Paulo. Circuitos trifásicos. Disponível em: <https://edisciplinas.usp.br/pluginfile.php/136675/mod_resource/content/1/teo_circ uitos_trif asicos.pdf> Acesso em 22 de setembro de 2018. Martins, Gabriel de M.. Sistema trifásico. Disponível em: <http://www.ebah.com.br/content/ABAAAfpcwAL/sistema-trifasico> Acesso em 22 de setembro de 2018. Gozzi, Giuseppe G. M.; Parede, Tera M. Shiozaki Centro Paula Souza. Eletrônica: Máquinas e instalações Elétricas Fundação Padre Anchieta. Volume 3, São Paulo, 2011. Blog Iriel. Redes Monofásicas, Bifásicas e Trifásicas? Entenda a diferença! Disponível em:< https://www.lojairiel.com.br/blog/redes-monofasicas-bifasicas-e-trifasicas- entenda-as- diferencas.html> Acesso em 22 de setembro de 2018. Anexo A Qual será o valor da tensão em linha quando a tensão em fase for de 150 v numa ligação em estrela? (Camila) R: VL = VF.√¯3 VL = 150.√¯3 VL = 259,81 V Qual será o valor da corrente em fase quando a corrente em linha for de 0,12 A numa ligação em triângulo? (Camila) R: IL = IF.√¯3 IF = IL/√¯3 IF = 0,12.√¯3 IF = 0,21 A Numa ligação em estrela, a tensão linha tem um valor de 175 v e a corrente linha possui um valor de 0,18 A e o ângulo Ø corresponde a 30°. Qual o valor da potência? (Camila) R: Py = √¯3.VL.IL.cos(Ø) Py = √¯3.175.0,18.cos (30°) Py = 47,25 WNuma ligação em triângulo, a tensão fase tem um valor de 213,7 v e a corrente fase possui um valor de 0,23 A e o ângulo Ø corresponde a 45°. Qual o valor da potência? (Camila) R: Py = 3.VF.IF.cos(Ø) Py = 3.213,7.0,23.cos(45°) Py = 104,27 W Anexo B O que é um sistema Trifásico? (Douglas) R: O sistema trifásico é a forma mais comum da geração, transmissão e distribuição de energia elétrica em corrente alternada. Este sistema incorpora o uso de três ondas senoidais balanceadas, defasadas em 120 graus entre si, de forma a equilibrar o sistema, tornando-a muito mais eficiente ao se comparar com três sistemas isolados. Quais os tipos de ligação existentes para um sistema trifásico? (Douglas) R: O Sistema trifásico pode ser ligado em triângulo ou estrela. Qual o objetivo da transformação estrela-triângulo ou triângulo-estrela? (Douglas) R: O objetivo da transformação é simplificar a análise do circuito elétrico, facilitando também os cálculos das resistências. O que significa tensão de linha? (Douglas) R: A tensão de linha, então, é aquela medida de uma tensão (de fase) em referência a outra tensão de fase. Anexo C O que é uma partida estrela triângulo? (Rafael) R: Como o próprio nome já diz, este sistema realizará uma partida do motor trifásico em um fechamento estrela e após alguns segundos, quando o motor já partiu, o sistema irá migrar para o fechamento triângulo, vale lembrar que o intuito desta e de qualquer uma das partidas indiretas é reduzir a corrente elétrica no instante da partida (arranque) do motor elétrico trifásico. Qual a vantagem da partida estrela triângulo? (Rafael) R: Dessa forma a utilização desse método de partida visa a diminuição do pico decorrente na partida do motor, porém lembramos que você nunca deve tomar essa configuração de ligação como um padrão, sempre analise bem se o pico decorrente na partida é o seu problema principal Quantos volts tem uma rede trifásica? (Rafael) R: Por exemplo, na tensão 127/220V o valor 127 é obtido quando se mede a tensão entre fases R e o neutro; o valor 220V é obtido quando se mede a tensão entre R e S., ou seja, o segundo valor é a tensão da linha da rede trifásica dividido pela raiz de 3. No Brasil existem duas tensões, a 220V e 380V. O que é chave de partida direta? (Rafael) R: As Chaves de Partida Direta foram desenvolvidas para atuar na manobra e proteção de motores elétricos monofásicos e trifásicos. São compostas por contadores e relés térmicos dentro de uma caixa desenvolvida em material termoplástico de engenharia. Anexo D Quais a principal diferença entre as redes monofásica, bifásica e trifásica? (Thais) R: Basicamente, a principal diferença entre essas redes é a quantidade de fios que cada uma possui, o que faz com que cada rede gere uma certa quantidade de carga *Rede monofásica - Dois fios: uma fase e um neutro - Tensão de 127V ou 220V (varia de acordo com a concessionária) - Carga somada chega até 8000 watts *Rede bifásica - Três fios: duas fases e um neutro - Tensão de 127/220V ou 220/380V (varia de acordo com a concessionária) - Carga somada entre 12.000 e 25.000 watts *Rede trifásica - Quatro fios: três fases e um neutro - Tensão de 220/380 ou 380/480V (varia de acordo com a concessionária) - Carga somada entre 25.000 e 75.000 watts. Cite algumas vantagens da utilização do sistema trifásico em relação ao monofásico? (Thais) R: As principais vantagens do sistema trifásico em relação ao monofásico são: - A utilização de menor quantidade de cobre ou alumínio para transmitir a mesma potência que um sistema monofásico equivalente; - Seus geradores são menores e mais leves por usarem com maior eficiência seus enrolamentos. - Um motor trifásico é menor que seu correspondente monofásico de mesma potência; - Motores trifásicos não necessitam de dispositivos especiais para darem partida, graças ao campo girante produzido pelas três fases, enquanto que o campo pulsante dos motores monofásicos exige um enrolamento extra de partida; - Motores trifásicos realizam um torque constante, tornando-os menos propenso a vibrações, o que não é possível nos motores monofásicos - A potência total em um sistema trifásico nunca é nula, enquanto no sistema monofásico anula-se sempre que a tensão ou a corrente passam pelo zero. - Em um sistema trifásico equilibrado a potência instantânea total não varia com o tempo. Defina tensão de fase e tensão de linha? (Thais) R: Tensão de fase é a tensão medida entre o centro-estrela e qualquer um dos terminais do gerador ou da carga. Já a tensão de linha é aquela medida entre dois terminais (nenhum deles sendo o centro-estrela) do gerador ou da carga. Defina Corrente de fase e Corrente de linha? (Thais) R: Corrente de fase é aquela que atravessa cada uma das bobinas do gerador. Enquanto que a corrente de linha é a que circula pelos condutores que interligam o gerador à carga (exclui-se o neutro).
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