11º-CIRCUITO TRIFÁSICOS

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO VALE DO SÃO FRANCISCO
CURSO DE ENGENHARIA ELÉTRICA
DISCIPLINA: Laboratório de Circuitos Elétricos II
PROFESSOR: 
RELATÓRIO DA PRÁTICA
“CIRCUITO CA TRIFÁSICO EQUILIBRADO”
Aluno: 
Curso: Engenharia Elétrica
Data: 10/06/2015
Juazeiro-Bahia
OBJETIVOS
Analisar o comportamento de um circuito trifásico em estrela equilibrado, conectado em estrela com três cargas resistivas variáveis ajustadas em 100 Ω. A corrente em cada fase também foi mensurada através de um transdutor, com a finalidade de comprovar a igualdade de fase entre tensão e corrente sobre um resistor.
INTRODUÇÃO TEÓRICA
 Diferente de um sistema monofásico, um sistema trifásico é feito a partir de um gerador CA, Figura 01 de três fases que produz três tensões alternadas de mesma amplitude e frequência, mas estão defasadas entre si de 120º, Figura 02. 
O sistema trifásico é importante, pois sua potência instantânea em um sistema pode ser constante resultando em uma transmissão de potência uniforme com menos vibração em máquinas trifásicas. 
Outro ponto importante no sistema trifásico é a economia, pois para uma mesma quantidade de potência o sistema trifásico sai mais barato que o monofásico sem contar que precisa de uma fiação total menor do que para um sistema equivalente monofásico.
Figura 01: Gerados CA.
 Figura 02: Gráfico senoidal de 3 fases.
As tensões geradas podem ser apresentadas com
a) Sequência Positiva (abc)
Va = Van = Vp ∠0°
Vb = Vbn = Vp ∠-120°
Vc = Vcn = Vp ∠120°
Figura 03: Sequência abc.
b) Sequência Negativa (acb)
Va = Van = Vp ∠0°
Vb = Vbn = Vp ∠120°
Vc = Vcn = Vp ∠-120°
Figura 04: Sequência acb.
Um circuito trifásico balanceado é um circuito onde as tensões contêm as mesmas amplitudes as a mesma frequências, mas com fases defasadas em 120° e contém também cargas idênticas para cada tensão. Assim a partir da análise de um circuito CA trifásico em estrela equilibrado pode ser obtido a amplitude das tensões da linha como mostrado abaixo:
Vab = Van + Vnb = Vab - Vbn = Vp∠0º - Vp∠-120º
Vab = Vp (1+ 1/2 + j √3/2 ) = √(3 ) Vp∠30°
Igualmente pode-se escrever:
Vbc = Vbn + Vcn = √(3 ) Vp∠-90° ; Vca = Vcn - Van = √(3 ) Vp∠-220°
Portanto a amplitude de linha é:
VL = √(3 ) Vp
MATERIAL UTILIZADO
 •	Resistor de potência;
•	Gerador síncrono;
•	Motor de corrente continua;
•	Equipamentos auxiliares para acionar o motor CC e o gerador síncrono;
•	Multímetro digital;
•	Cabos conectores; 
•	Osciloscópio digital de 4 canais.
RESULTADOS E DISCUSSÕES
Procedimento Experimental
Na Figura 05. abaixo, tem-se a representação do esquema de conexão realizada entre o motor de corrente contínua e o gerador síncrono utilizado no experimento.
Figura 05: Diagrama Esquemático.
Para iniciar o experimento, foi utilizado um motor de corrente contínua conectado com um gerador síncrono por meio de um eixo que realiza movimento mecânico, essa conexão está esquematicamente mostrada na figura anterior. No gerador síncrono existem enrolamentos fixados na parte estática (estator), sendo que os enrolamentos de cada fase estão separados um dos outros por um angulo de 120 graus. Na outra extremidade do eixo central, se encontra a bobina do eletroímã. Que devido à aplicação de uma tensão contínua (gerada a partir da retificação da tensão alternada no motor) gera um campo magnético constante, assim se configura a geração do eletroímã. 
Depois da montagem dos equipamentos como descrito anteriormente, as três entradas do osciloscópio foram conectadas as três fases de saída do gerador. A figura abaixo demonstra as formas de onda de saída.
Figura 06: Tensões de Fase (sequência fase negativa).
Na Figura 06 as formas de onda amarela, verde e azul, representam a fase A, a fase B e a fase C, respectivamente. Portanto, sob o ponto de vista do defasamento entre as senóides, tem-se que o gerador está induzindo tensões trifásicas equilibradas com sequência de fase negativa. Como as bobinas internas presentes no estator do gerador trifásico estão separadas por um ângulo de cento e vinte graus, as tensões de saída do gerador serão tensões trifásicas equilibradas, ou seja, as tensões de cada fase tem a mesma frequência, amplitude e estão defasadas por um ângulo de cento e cinte graus, a Figura 06. demonstra essas afirmações, porém existe um detalhe importante a ser notado na figura 06. é evidente que a forma de onda da tensão de saída de cada fase tem a forma senoidal, porém existe uma pequena distorção nas formas de onda.
As formas de ondas não são puramente senoidais porque a máquina é pequena, portanto ela possui um entreferro significativo, com isso existe a geração de campos distorcidos. E quanto menor a máquina, maior será a dispersão de fluxo. Em seguida as saídas do gerador trifásico foram conectadas a uma carga resistiva trifásica equilibrada conectada em estrela, onde a impedância de cada fase da carga possui valor igual a 100 Ω. As formas de onda da tensão nas fases da carga estão demonstradas na figura 07 abaixo:
Figura 07: Tensões de Fase (sequência fase negativa).
Analisando a figura 07, a amplitude da tensão de saída do gerador é menor, porque a carga trifásica foi conectada às saídas do gerador. A forma de onda vermelha que representa o sinal na quarta entrada do osciloscópio representa o sinal de tensão equivalente a corrente da fase A, obtido através de um transdutor (transdutor converte sinal de corrente, em seu sinal correspondente em tensão). Como se pode notar, a forma de onda vermelha está defasada de cento e oitenta graus com relação à tensão da fase A. Isto ocorreu porque a figura foi obtida com o transdutor operando no modo inverso. Com ele operando no modo direto (para converter o sinal de corrente em seu equivalente em tensão) a corrente da fase A estará em fase com a tensão da fase A. O que já era esperado, pois como a carga é resistiva tensão e corrente estarão em fase.
Simulação computacional
 A figura abaixo representa o circuito prático simulado no software de simulação Proteus. Foram utilizados os valores de R= 100 Ω para cada fase da carga e Vmax = 311,00 V para as fontes de tensão.
 Figura 08: Circuito equivalente.
Como se pode ver, as tensões e as correntes de fase (correntes de linha são iguais as correntes de fase para Y-Y) possuem o mesmo módulo, o que é um indicativo que as tensões e as correntes de fase formam um conjunto trifásico equilibrado, assim como as tensões de linha.
Utilizando-se o osciloscópio no software de simulação Proteus, obteve-se a figura 09 abaixo. Que representa a defasagem entre as tensões de fase do circuito esquematizado na figura 08, adotando-se a sequência de fase positiva. Tem-se:
Figura 09: Tensões de fase.
A linha amarela representa a fase A, a linha azul representa a fase B e a linha verde representa a fase C. Adotando-se a sequência de fase positiva, fica evidente na figura que as senóides possuem a mesma amplitude, frequência e estão defasadas entre si de um ângulo de cento e vinte graus. A linha rosa representa o sinal de tensão corresponde a corrente da fase A. Assim, fica claro que a corrente e a tensão de A estão em fase. 
CONCLUSÕES
Pode-se concluir, através do experimento que os valores encontrados pela medição no osciloscópio foram muito parecidos com os cálculos esperados, ou seja, a medição das tensões trifásicas estão relacionados entre si por um fator de √3, ou seja, o módulo da tensão de linha é o módulo da tensão de fase multiplicada por √3. Logo, a partir dos dados obtidos, foi possível aferir valor de potencia ativa, reativa e aparente de cada carga trifásica, assim também como a corrente que flui em cada fase e suas tensões.
REFERËNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ALEXANDER, Charles K; SADIKU, MAtthew N.O. Fundamentos de circuitos elétricos. Porto Alegre: BookmAn, 2003.