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09. CORRENTE ALTERNADA 09 de novembro de 2017 Profª Cristiane Freitas Universidade Federal do Amazonas Faculdade de Tecnologia Departamento de Eletricidade Disciplina: Eletricidade Sistemas polifásicos Geradores Elétricos DISCIPLINA: ELETRICIDADE. CAPÍTULO 09: CORRENTE ALTERNADA São equipamentos que convertem a energia mecânica (cinética rotacional) aplicada em seu eixo em energia elétrica através da indução de força eletromotriz e corrente elétrica. Os geradores, podem utilizar diversas fontes de energia para produzir a energia mecânica no eixo do gerador, utilizando equipamentos como turbinas e motores. Petróleo Carvão mineral Biomassa Geradores Elétricos DISCIPLINA: ELETRICIDADE. CAPÍTULO 09: CORRENTE ALTERNADA Motor de combustão interna Turbina a Gás Petróleo Gás natural Turbina Eólica Geradores Elétricos DISCIPLINA: ELETRICIDADE. CAPÍTULO 09: CORRENTE ALTERNADA Turbina Hidráulica Turbina Gerador Água Gerador de grande porte. P> 100MW Gerador de pequeno porte. P > 100MW Geradores Elétricos DISCIPLINA: ELETRICIDADE. CAPÍTULO 09: CORRENTE ALTERNADA O tamanho dos geradores CA, ou alternadores, depende muito da energia que eles devem fornecer. Por exemplo, um dos 20 geradores existentes na usina hidrelétrica de Itaipu gera 700 MW. Por outro lado, os alternadores empregados nos modernos automóveis geram comumente menos de 500 W. Independentemente do tamanho, todos os geradores, sejam de CC ou de CA, dependem para seu funcionamento da ação de um condutor (ou bobina) cortando um campo magnético. Desde que haja movimento relativo entre um condutor e um campo magnético, será gerada uma tensão induzida. Geradores Elétricos DISCIPLINA: ELETRICIDADE. CAPÍTULO 09: CORRENTE ALTERNADA Componentes principais de um gerador elétrico CA Síncrono Geradores Elétricos DISCIPLINA: ELETRICIDADE. CAPÍTULO 09: CORRENTE ALTERNADA Componentes principais de um gerador elétrico CA Síncrono Rotor – É a parte móvel do gerador. Feito de material metálico maciço e possui ranhuras onde são alojados os enrolamentos (bobinas) Geradores Elétricos DISCIPLINA: ELETRICIDADE. CAPÍTULO 09: CORRENTE ALTERNADA Componentes de um gerador elétrico CA – tipos de rotores Geradores Elétricos DISCIPLINA: ELETRICIDADE. CAPÍTULO 09: CORRENTE ALTERNADA Componentes principais de um gerador elétrico CA Estator – É a parte fixa do gerador. Estator O estator é composto por chapas de silício dispostas lado a lado quase formando um bloco cilíndrico maciço. Também possui ranhuras, onde são colocados os enrolamentos (bobina), chamados de enrolamentos da armadura. Geradores Elétricos DISCIPLINA: ELETRICIDADE. CAPÍTULO 09: CORRENTE ALTERNADA Funcionamento básico de um gerador síncrono No rotor é aplicada uma energia mecânica rotacional. Sempre que houver um movimento relativo entre um condutor e um campo magnético constante no entreferro (Br) haverá uma tensão induzida no condutor. Ao ser ligado a uma carga a tensão induzida faz com que circule corrente pelo gerador e pela carga. A frequência elétrica da tensão induzida está “sincronizada” com a velocidade mecânica. Velocidade síncrona (ns): é a velocidade do campo girante em uma máquina multi-polos: 𝑛𝑠 = 120 𝑓 𝑝 Onde f é a frequência p é o número de pólos Gerador de 2 polos Gerador de 8 polos Geradores Elétricos DISCIPLINA: ELETRICIDADE. CAPÍTULO 09: CORRENTE ALTERNADA Funcionamento básico de um gerador síncrono No rotor é aplicada uma energia mecânica rotacional. Sempre que houver um movimento relativo entre um condutor e um campo magnético constante no entreferro (Br) haverá uma tensão induzida no condutor. Ao ser ligado a uma carga a tensão induzida faz com que circule corrente pelo gerador e pela carga. A frequência elétrica da tensão induzida está “sincronizada” com a velocidade mecânica. Velocidade síncrona (ns): é a velocidade do campo girante em uma máquina multi-polos: 𝑛𝑠 = 120 𝑓 𝑝 Onde f é a frequência p é o número de pólos Geradores Elétricos DISCIPLINA: ELETRICIDADE. CAPÍTULO 09: CORRENTE ALTERNADA Funcionamento básico de um gerador síncrono Observação: O rotor funciona como um eletroímã, assim, para se criar o campo magnético nos polos do rotor, é aplicada uma corrente contínua nos enrolamentos do rotor através de anéis deslizantes (ou escovas), a partir de uma fonte de corrente contínua. O gerador síncrono produz uma tensão do tipo alternada senoidal, podendo ser monofásica ou trifásica. Tensão monofásica Geradores Elétricos DISCIPLINA: ELETRICIDADE. CAPÍTULO 09: CORRENTE ALTERNADA Funcionamento básico de um gerador síncrono Para a geração de tensão trifásica os enrolamentos da armadura (estator) são posicionados com diferença angular de 120º, de forma que a tensão induzida nos três enrolamentos serão defasadas de 120º. Motores Elétricos DISCIPLINA: ELETRICIDADE. CAPÍTULO 09: CORRENTE ALTERNADA Os motores funcionam através dos mesmos princípios do gerador, mas de forma inversa. É aplicada corrente elétrica no motor e através da indução eletromagnética é gerada energia mecânica (rotacional) no eixo do rotor Os aspectos construtivos do motor são similares aos dos geradores. Motores Elétricos DISCIPLINA: ELETRICIDADE. CAPÍTULO 09: CORRENTE ALTERNADA Motores Elétricos DISCIPLINA: ELETRICIDADE. CAPÍTULO 09: CORRENTE ALTERNADA Tipos de motores Motor síncrono A corrente de campo, que circula no rotor através de fonte CC externa, produz um campo magnético em regime permanente, BR. Um conjunto trifásico de tensões é aplicado ao estator da máquina, produzindo um fluxo trifásico de correntes nos enrolamentos. Um conjunto trifásico de correntes nos enrolamentos de armadura produz um campo magnético uniforme girante, BS. Dessa forma haverá dois campos magnéticos presentes na máquina e o campo do rotor tenderá a se alinhar com o campo do estator, exatamente como duas barras imantadas tenderão a se alinhar se forem colocadas próximas entre si. Motores Elétricos DISCIPLINA: ELETRICIDADE. CAPÍTULO 09: CORRENTE ALTERNADA Tipos de motores Motor síncrono O princípio básico de operação do motor síncrono é que o rotor “persegue” em círculo o campo magnético girante do estator, sem nunca conseguir se alinhar com ele, fazendo com que o rotor fique em movimento rotacional constante. Esquema de um motor síncrono. Motores Elétricos DISCIPLINA: ELETRICIDADE. CAPÍTULO 09: CORRENTE ALTERNADA Tipos de motores Motor de indução: Essas máquinas são denominadas máquinas de indução porque a tensão do rotor é induzida nos enrolamentos do rotor em vez de ser fornecida por meio de uma conexão física de fios. Esse tipo de motor é o mais utilizado, especialmente na indústria. O estator produz um campo girante a partir da aplicação de corrente elétrica (ca) em seus enrolamentos. Como o fluxo varia no tempo uma f.e.m. é induzida nos os enrolamentos do rotor e como eles estão curto-circuitados, uma corrente induzida irá circular no rotor que por sua vez ira produzir um fluxo magnético no rotor que tentará se alinhar com o campo magnético girante do estator. Sistemas polifásicos DISCIPLINA: ELETRICIDADE. CAPÍTULO 09: CORRENTE ALTERNADA Um gerador CA projetado para desenvolver uma única tensão senoidal para cada rotação do eixo é denominado gerador monofásico. Se for usado mais de um enrolamento no rotor, posicionados de uma determinada maneira, o resultado será um gerador polifásico. Para a transmissão de energia, são utilizados sistemas trifásicos, por diversas razões: Condutores de menor diâmetro são capazes de conduzir a mesma potência na mesma tensão necessária, reduzindo assim a quantidade de cobre (redução de 25%) Linhas mais leves são mais fáceis de se instalar, inclusive facilita no projeto das torres. Equipamentos e motores trifásicos apresentam melhores características de operação. A grande maioria do motores de grande porte é trifásico, pois a partidanão necessita de circuitos externos. Sistemas polifásicos DISCIPLINA: ELETRICIDADE. CAPÍTULO 09: CORRENTE ALTERNADA O sistema trifásico é usado na grande maioria pelos geradores comerciais, para o fornecimento de energia elétrica. Os sistemas bifásicos são usados normalmente em sistemas de servomecanismo, utilizados em navios e aviões, para controle automático da direção e podem ser vistos também em dispositivos mais simples como termostatos. Os sistemas monofásicos são mais comuns de serem utilizados em geradores de emergência movidos a gasolina. Na maioria dos casos, para se obter tensões monofásicas ou bifásicas, se utiliza dos sistemas trifásicos. Características O gerador trifásico DISCIPLINA: ELETRICIDADE. CAPÍTULO 09: CORRENTE ALTERNADA Características do gerador trifásico DISCIPLINA: ELETRICIDADE. CAPÍTULO 09: CORRENTE ALTERNADA O gerador monofásico a -a Estator Enrolamento de armadura Caminho de fluxo Eixo magnético do enrolamento de armadura BB 0 π 2π e t0 ea Características do gerador trifásico DISCIPLINA: ELETRICIDADE. CAPÍTULO 09: CORRENTE ALTERNADA O gerador trifásico usa três enrolamentos posicionados a uma distância de 120º um do outro em torno do estator. Características do gerador trifásico DISCIPLINA: ELETRICIDADE. CAPÍTULO 09: CORRENTE ALTERNADA O gerador trifásico usa três enrolamentos posicionados a uma distância de 120º um do outro em torno do estator. Os três enrolamentos (bobinas) possuem o mesmo número de espiras e giram na mesma velocidade angular. As tensões induzidas nesses enrolamentos tem a mesma amplitude, forma de onda e frequência Características do gerador trifásico DISCIPLINA: ELETRICIDADE. CAPÍTULO 09: CORRENTE ALTERNADA A medida que o rotor vai girando, as tensões induzidas, 𝑒𝐴𝑁, 𝑒𝐵𝑁, 𝑒𝐶𝑁 são geradas simultaneamente, à passagem do rotor pelos enrolamentos. Em qualquer instante de tempo a soma fasorial das três tensões de fase de um gerador é nula Características do gerador trifásico DISCIPLINA: ELETRICIDADE. CAPÍTULO 09: CORRENTE ALTERNADA A medida que o rotor vai girando, as tensões induzidas, 𝑒𝐴𝑁, 𝑒𝐵𝑁, 𝑒𝐶𝑁 são geradas simultaneamente, à passagem do rotor pelos enrolamentos. Quando uma das tensões induzidas for zero, as outras duas terão o valor instantâneo correspondente a 86,6% do valor máximo positivo ou negativo. Características do gerador trifásico DISCIPLINA: ELETRICIDADE. CAPÍTULO 09: CORRENTE ALTERNADA A medida que o rotor vai girando, as tensões induzidas, 𝑒𝐴𝑁, 𝑒𝐵𝑁, 𝑒𝐶𝑁 são geradas simultaneamente, à passagem do rotor pelos enrolamentos. Num mesmo instante, quando duas tensões tem o mesmo módulo (0,5Em) e o mesmo sinal a outra tensão terá o valor máximo de polaridade oposta Características do gerador trifásico DISCIPLINA: ELETRICIDADE. CAPÍTULO 09: CORRENTE ALTERNADA A medida que o rotor vai girando, as tensões induzidas, 𝑒𝐴𝑁, 𝑒𝐵𝑁, 𝑒𝐶𝑁 são geradas simultaneamente, à passagem do rotor pelos enrolamentos. Assim define-se as seguintes expressões matemáticas para tensão induzida: Características do gerador trifásico DISCIPLINA: ELETRICIDADE. CAPÍTULO 09: CORRENTE ALTERNADA Diagrama fasorial para tensões de fase de um gerador trifásico O valor eficaz (rms) de cada tensão pode ser calculado por: ECN EBNEAN Representação da soma fasorial das tensões EAN + EBN +ECN = 0 Conexões do gerador trifásico DISCIPLINA: ELETRICIDADE. CAPÍTULO 09: CORRENTE ALTERNADA Gerador trifásico conectado em Y ou Estrela Obs.: Todas as análises feitas serão para sistemas equilibrados ou seja, onde as fases tem distância de 120º entre elas. Os geradores trifásicos podem ser de dois tipos Y (estrela) e Δ (triângulo). Conexões do gerador trifásico DISCIPLINA: ELETRICIDADE. CAPÍTULO 09: CORRENTE ALTERNADA Gerador trifásico conectado em Y ou Estrela Características: O ponto em comum entre os três enrolamentos se chama Neutro. Quando o neutro não está ligado à carga, o sistema é chamado: Gerador trifásico conectado em Y de três fios Quando existe um fio conectando o neutro à carga, o sistema é chamado: Gerador trifásico conectado em Y de 4 fios Conexões do gerador trifásico DISCIPLINA: ELETRICIDADE. CAPÍTULO 09: CORRENTE ALTERNADA Gerador trifásico conectado em Y ou Estrela Características: Os três condutores usados na conexão dos terminais A, B e C à carga são chamados de Linhas. Para um sistema conectado em Y, a corrente de linha (IL) é igual à corrente de fase (IΦg) IL = IΦg Onde o índice Φ é utilizado para representar uma fase o g para indicar que se trata de um gerador Conexões do gerador trifásico DISCIPLINA: ELETRICIDADE. CAPÍTULO 09: CORRENTE ALTERNADA Gerador trifásico conectado em Y ou Estrela Características: A tensão entre uma linha e outra linha é chamada de tensão de linha Diagrama fasorial das tensões de fase e de linha do gerador trifásico conectado em Y. Conexões do gerador trifásico DISCIPLINA: ELETRICIDADE. CAPÍTULO 09: CORRENTE ALTERNADA Gerador trifásico conectado em Y ou Estrela Características: Pelo diagrama fasorial, aplicando a análise das malhas (Lei de Kirchhoff), obtemos a relação das tensões: EAB – EAN + EBN = 0 EAB = EAN - EBN = EAN + ENB No diagrama as tensões EAN, EBN e ECN são tensões de fase e as tensões EAB, EBC e ECA são tensões de linha Diagrama fasorial das tensões de fase e de linha do gerador trifásico conectado em Y. Conexões do gerador trifásico DISCIPLINA: ELETRICIDADE. CAPÍTULO 09: CORRENTE ALTERNADA Gerador trifásico conectado em Y ou Estrela Características: Pelo diagrama fasorial, é redesenhado para se obter EAB. Diagrama fasorial das tensões de fase e de linha do gerador trifásico conectado em Y. Cada tensão de fase, quando invertida (ENB), divide ao meio o ângulo entre as outras duas, α=60º. Conexões do gerador trifásico DISCIPLINA: ELETRICIDADE. CAPÍTULO 09: CORRENTE ALTERNADA Gerador trifásico conectado em Y ou Estrela Características: A distância x, indicada do vetor EAB, é dada pela equação: 𝑥 = 𝐸𝐴𝑁𝑐𝑜𝑠30 𝑜 = 3 2 𝐸𝐴𝑁 Assim, o vetor EAB = 2x, e 𝐸𝐴𝐵 = 2𝑥 = 2 ∙ 3 2 𝐸𝐴𝑁 = 3 ∙ 𝐸𝐴𝑁 Observando o diagrama vemos que o ângulo de EAB = β = 30º então: 𝐸𝐴𝐵 = 𝐸𝐴𝐵∠30 𝑂 = 3 ∙ 𝐸𝐴𝑁∠30 𝑂 𝐸𝐶𝐴 = 3 ∙ 𝐸𝐶𝑁∠150 𝑂 𝐸𝐵𝐶 = 3 ∙ 𝐸𝐵𝑁∠270 𝑂 Conexões do gerador trifásico DISCIPLINA: ELETRICIDADE. CAPÍTULO 09: CORRENTE ALTERNADA Gerador trifásico conectado em Y ou Estrela Características: Assim, podemos dizer que o módulo da tensão de linha de um gerador conectado em Y é igual a 3 vezes a tensão de fase: 𝐸𝐿 = 3 ∙ 𝐸𝜙 Na forma senoidal teremos: 𝑒𝐴𝐵 = 2𝐸𝐴𝐵𝑠𝑒𝑛 𝜔𝑡 + 30 0 𝑒𝐶𝐴 = 2𝐸𝐶𝐴𝑠𝑒𝑛 𝜔𝑡 + 150 0 𝑒𝐵𝐶 = 2𝐸𝐵𝐶𝑠𝑒𝑛 𝜔𝑡 + 270 0 Sendo o ângulo de fase entre qualquer tensão de linha e a tensão de fase mais próxima igual a 30º. Conexões do gerador trifásico DISCIPLINA: ELETRICIDADE. CAPÍTULO 09: CORRENTE ALTERNADA Gerador trifásico conectado em Y ou Estrela Características: Diagrama fasorial das tensões de linha e de fase, redesenhado: EAB + ECA + EBC = 0 ECA EAB EBC Representação da soma fasorial das tensões de linha Conexões do gerador trifásico DISCIPLINA: ELETRICIDADE. CAPÍTULO 09: CORRENTE ALTERNADA Sequência de fase no gerador conectado em Y 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 o faz girar no sentido anti-horário A sequência de fase é ABC no ponto P. Em outros pontos pode ser BCA ou CAB. Conexões do gerador trifásico DISCIPLINA: ELETRICIDADE. CAPÍTULO 09: CORRENTE ALTERNADA Sequência de fase no gerador conectado em Y Quando conhecemos a sequência de fase, o diagrama fasorial pode ser desenhado, escolhendo uma tensão como referencia. Para uma sequencia de fase ACB, temos Tensões de Linha 𝐸𝐴𝐵 = 𝐸𝐴𝐵∠0 𝑂 𝐸𝐶𝐴 = 𝐸𝐶𝐴∠ −120 𝑂 𝐸𝐵𝐶 = 𝐸𝐵𝐶∠ +120 𝑂 REFERENCIATensões de Fase 𝐸𝐴𝑁 = 𝐸𝐴𝑁∠0 𝑂 𝐸𝐶𝑁 = 𝐸𝐶𝑁∠ −120 𝑂 𝐸𝐵𝑁 = 𝐸𝐵𝑁∠ +120 𝑂 REFERENCIA Obs.: Em outros pontos pode ser CBA ou BAC. DISCIPLINA: ELETRICIDADE. CAPÍTULO 09: CORRENTE ALTERNADA Conexões do gerador trifásico Gerador trifásico conectado em Δ ou Triângulo Carga (L) Sequência de fase ABC EL = EΦg 𝑒𝐴𝑁 = 2𝐸𝐴𝑁𝑠𝑒𝑛𝜔𝑡 𝑒𝐵𝑁 = 2𝐸𝐵𝑁𝑠𝑒𝑛 𝜔𝑡 − 120 0 𝑒𝐶𝑁 = 2𝐸𝐶𝑁𝑠𝑒𝑛 𝜔𝑡 + 120 0 𝐸𝐴𝐵 = 𝐸𝐴𝑁 𝐸𝐵𝐶 = 𝐸𝐵𝑁 𝐸𝐶𝐴 = 𝐸𝐶𝑁 IAa, IBb e ICc são as correntes de linha IBA, IAC e ICB são as correntes de fase Em notação senoidal, temos DISCIPLINA: ELETRICIDADE. CAPÍTULO 09: CORRENTE ALTERNADA Conexões do gerador trifásico Gerador trifásico conectado em Δ ou Triângulo Determinação de uma corrente de linha a partir das correntes de fase do gerador conectado em Δ é dada, na forma fasorial, por: Diagrama de fasores da conexão Δ𝐼𝐴𝑎 = 3 ∙ 𝐼𝐵𝐴∠ −30 𝑂 𝐼𝐵𝑏 = 3 ∙ 𝐼𝐶𝐵∠ −150 𝑂 𝐼𝐶𝑐 = 3 ∙ 𝐼𝐴𝐶∠90 𝑂 IL = √3 . IΦg DISCIPLINA: ELETRICIDADE. CAPÍTULO 09: CORRENTE ALTERNADA Conexões do gerador trifásico Sequência de fase no gerador conectado em Δ Tensões de Linha 𝐸𝐴𝐵 = 𝐸𝐴𝐵∠0 𝑂 𝐸𝐵𝐶 = 𝐸𝐵𝐶∠ −120 𝑂 𝐸𝐶𝐴 = 𝐸𝐶𝐴∠ +120 𝑂 REFERENCIA Embora as tensões de linha e de fase sejam iguais em sistemas Δ é mais prático descrever a sequência de fases em tensões de linha: Conexões do gerador trifásico DISCIPLINA: ELETRICIDADE. CAPÍTULO 09: CORRENTE ALTERNADA Gerador conectado em Y com uma carga conectada em Y As cargas alimentadas por fontes trifásicas podem ser de dois tipos Y (estrela) e Δ (triângulo). Gerador(g) Carga (L) Sistema Y-Y de quatro fios Conexões do gerador trifásico DISCIPLINA: ELETRICIDADE. CAPÍTULO 09: CORRENTE ALTERNADA Gerador conectado em Y com uma carga conectada em Y Gerador Carga Z1 = Z2 = Z3 IΦg = IL = IΦL VΦ = EΦ EL = √3 . EΦ Obs.: Quando a carga é equilibrada a conexão com o neutro pode ser retirada sem que afete o circuito, assim Sistema Y-Y de quatro fios Iφg corrente de fase do gerador IL corrente de linha IφL corrente de fase da carga Vφ tensão de fase da carga Eφ tensão de fase do gerador EL tensão de linha Carga equilibrada IN = 0A O sistema Y-Δ DISCIPLINA: ELETRICIDADE. CAPÍTULO 09: CORRENTE ALTERNADA Z1 = Z2 = Z3 VΦ = EL IL = √3 . IΦ VΦ = Tensão de fase da carga EL = Tensão de linha do gerador IΦ = Corrente de fase da carga IL = Corrente de linha O ângulo de fase entre corrente de linha e a corrente de fase mais próxima é de 30º Exemplos de questões sobre sistemas trifásicos DISCIPLINA: ELETRICIDADE. CAPÍTULO 09: CORRENTE ALTERNADA DISCIPLINA: ELETRICIDADE. CAPÍTULO 09: CORRENTE ALTERNADA Gerador conectado em Y com uma carga conectada em Y A sequência de fase do gerador conectado em Y é ABC. a) Determine os ângulos de fase θ2 e θ3. b) Determine o módulo das tensões de linha. c) Determine as correntes de linha d) Verifique que a carga é balanceada, ou seja, que IN=0. DISCIPLINA: ELETRICIDADE. CAPÍTULO 09: CORRENTE ALTERNADA Gerador conectado em Y com uma carga conectada em Δ Para o sistema Trifásico da Figura: a) Determine os ângulos de fase θ2 e θ3. b) Determine as correntes de cada fase conectadas à carga. c) Determine o módulo das correntes de linha. DISCIPLINA: ELETRICIDADE. CAPÍTULO 09: CORRENTE ALTERNADA Sistemas trifásicos Δ-Δ Para o sistema Trifásico Δ-Δ da Figura: a) Determine os ângulos de fase θ2 e θ3 para a sequencia de fase especificada. b) Determine as correntes de cada fase conectadas à carga. c) Determine o módulo das correntes de linha. DISCIPLINA: ELETRICIDADE. CAPÍTULO 09: CORRENTE ALTERNADA Sistemas trifásicos Δ-Y Para o sistema Trifásico Δ-Y da Figura: a) Determine as tensões de cada fase conectada à carga b) Determine o módulo das tensões de linha. Potência em circuitos trifásicos DISCIPLINA: ELETRICIDADE. CAPÍTULO 09: CORRENTE ALTERNADA Carga equilibrada conectada em Y Potência média (ativa): A potência média fornecida a cada fase pode ser determinada por meio de qualquer uma das equações: 𝑃𝜙 = 𝑉𝜙𝐼𝜙𝐶𝑂𝑆 𝜃𝐼𝜙 𝑉𝜙 𝜃𝐼𝜙 𝑉𝜙 indica que θ é o ângulo de fase entre VΦ e IΦ. 𝑃𝜙 = 𝐼𝜙 2𝑅𝜙 = 𝑉𝑅 2 𝑅𝜙𝑃𝑇 = 3𝑃𝜙 A potência total fornecida à carga equilibrada é Potência em circuitos trifásicos DISCIPLINA: ELETRICIDADE. CAPÍTULO 09: CORRENTE ALTERNADA Carga equilibrada conectada em Y Potência média (ativa): Sabendo que: 𝑃𝑇 = 3 𝐸𝐿 3 𝐼𝐿𝐶𝑂𝑆 𝜃𝐼𝜙 𝑉𝜙 𝑉𝜙 = 𝐸𝐿 3 𝑒 𝐼𝜙 = 𝐼𝐿 Assim, 𝑃𝑇 = 3𝐸𝐿𝐼𝐿𝐶𝑂𝑆 𝜃𝐼𝜙 𝑉𝜙 = 3𝐼𝐿 2𝑅𝜙 Potência em circuitos trifásicos DISCIPLINA: ELETRICIDADE. CAPÍTULO 09: CORRENTE ALTERNADA Carga equilibrada conectada em Y Potência reativa: A potência reativa associada a cada fase é dada por: 𝑄𝑇 = 3𝐸𝐿𝐼𝐿𝑠𝑒𝑛 𝜃𝐼𝜙 𝑉𝜙 = 3𝐼𝐿 2𝑋𝜙 𝑄𝜙 = 𝑉𝜙𝐼𝜙𝑠𝑒𝑛 𝜃𝐼𝜙 𝑉𝜙 = 𝐼𝜙 2 𝑋𝜙 = 𝑉𝑋 2 𝑋𝜙 𝑄𝑇 = 3𝑄𝜙 A potência reativa total será, Potência aparente: A potência aparente associada a cada fase é dada por: 𝑆𝑇 = 3𝑆𝜙 A potência aparente total é: 𝑆𝜙 = 𝑉𝜙𝐼𝜙 𝑆𝑇 = 3𝐸𝐿𝐸𝐿 Fator de potência A potência aparente associada a cada fase é dada por: 𝐹𝑝 = 𝑃𝑇 𝑆𝑇 = 𝐶𝑂𝑆 𝜃𝐼𝜙 𝑉𝜙 Potência em circuitos trifásicos DISCIPLINA: ELETRICIDADE. CAPÍTULO 09: CORRENTE ALTERNADA Carga equilibrada conectada em Δ Potência média (ativa): Sabendo que: 𝑃𝑇 = 3𝑃𝜙 𝑃𝜙 = 𝑉𝜙𝐼𝜙𝐶𝑂𝑆 𝜃𝐼𝜙 𝑉𝜙 𝑃𝜙 = 𝑉𝜙 2𝑅𝜙 = 𝑉𝑅 2 𝑅𝜙 Potência em circuitos trifásicos DISCIPLINA: ELETRICIDADE. CAPÍTULO 09: CORRENTE ALTERNADA Carga equilibrada conectada em Δ Potência reativa: A potência reativa associada a cada fase é dada por: 𝑄𝜙 = 𝑉𝜙𝐼𝜙𝑠𝑒𝑛 𝜃𝐼𝜙 𝑉𝜙 = 𝐼𝜙 2 𝑋𝜙 = 𝑉𝑋 2 𝑋𝜙 𝑄𝑇 = 3𝑄𝜙 A potência reativa total será, Potência aparente: A potência aparente associada a cada fase é dada por: 𝑆𝑇 = 3𝑆𝜙 = 3𝐸𝐿𝐸𝐿 A potência aparente total é: 𝑆𝜙 = 𝑉𝜙𝐼𝜙 Fator de potência A potência aparente associada a cada fase é dada por: 𝐹𝑝 = 𝑃𝑇 𝑆𝑇 DISCIPLINA: ELETRICIDADE. CAPÍTULO 09: CORRENTE ALTERNADA Potência em sistemas trifásicos Para o sistema Trifásico da Figura: a) Determine a potência média em cada fase e a potência total b) Determine a potência reativa em cada fase e a potência reativa total c) Determine a potência aparente em cada fase e a potência aparente total d) Determine o fator de potência EXERCÍCIOS DISCIPLINA: ELETRICIDADE. CAPÍTULO 09: CORRENTE ALTERNADA Gerador conectado em Y com uma carga conectada em Y e impedância de linha Calcular o módulo da tensão de linha, sabendo que a tensão de fase na carga é igual a 100V. EXERCÍCIOS DISCIPLINA: ELETRICIDADE. CAPÍTULO 09: CORRENTE ALTERNADA CIRCUITO RLC SÉRIE Um circuito RLC série é constituído por uma resistência de 10Ω, coeficiente de auto-indução igual a 0,4H e capacidade de 30μF. A tensão aplicada é de 100V. Calcule: a) A reatância da bobina e do capacitor b) A impedância do circuito c) A intensidade de corrente absorvida d) A tensão em cada elemento e) As potências ativa, reativa e aparente f) Construa o diagrama vetorial do circuito (indicando os vetores de tensão e corrente) DISCIPLINA: ELETRICIDADE. CAPÍTULO 09: CORRENTE ALTERNADA
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