et34l circuitos trifasicos parte1

Circuitos Trifsicos

PROF. MURILO DA SILVA.

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Sumrio1. Objetivo;2. Sistema Monofsico;3. Sistema Trifsico;4. Tenses Trifsicas Equilibradas;5. Cargas Equilibradas;6. Configuraes Fonte-Carga;

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6. Configuraes Fonte-Carga;7. Conexo Equilibrada Y-Y;8. Conexo Equilibrada Y-;9. Conexo Equilibrada -;10. Conexo Equilibrada -Y;11. Resumo;12.Referncias Bibliogrficas.

1. Objetivo

- A aula de hoje abordar sobre os conceitos dosistema trifsico CA;

- As duas configuraes para fontes e cargas paracircuitos trifsicos sero discutidas;

3

circuitos trifsicos sero discutidas;

- Os diferentes esquemas para conexo dessasconfiguraes sero abordadas.

2. Sistema Monofsico

- Um sistema de energia CA monofsico formadopor um gerador conectado por meio de um par defios a uma carga;

- Um sistema domstico comum geralmente

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- Um sistema domstico comum geralmente composto por um sistema monofsico tipo trifilar;

- Tal sistema tipicamente formado por trs fios,onde duas fontes de 127 V de mesma frequncia,conectadas a duas cargas por dois fios mais externose o neutro;

2. Sistema Monofsico

- Tal sistema permite a conexo tanto de aparelhospara 127 V como para 220 V.

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Sistemas monofsicos: (a) Tipo bifilar; (b) Tipo trifilar

3. Sistema Trifsico

- O sistema trifsico produzido por um geradorformado por trs fontes de mesma amplitude efrequncia, porm defasadas entre si de 120;

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3. Sistema Trifsico

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3. Sistema Trifsico

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Rede de Distribuio Primria e SecundriaCabo areo n

Rede de Distribuio Primria e SecundriaCompacta - Cabo Primrio Protegido

3. Sistema Trifsico

O sistema trifsico importante por 3 importantes razes:

A. Toda quase toda energia eltrica gerada e distribudaem trs fases;

B. A potncia instantnea em um sistema trifsico podeser constante. Isso resulta em uma transmisso de

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ser constante. Isso resulta em uma transmisso deenergia uniforme e menor vibrao das mquinastrifsicas;

C. Para uma mesma quantidade de energia, o sistematrifsico mais econmico que o monofsico, poisnecessita de fios de bitola menor.

4. Tenses Trifsicas Equilibradas

Tenses trifsicas so produzidas normalmente por umgerador CA trifsico;

As sadas esto ilustradas na figura abaixo.

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- As fontes de tenso trifsicas podem ser conectadass cargas por configuraes de trs ou quatro fios;

- A configurao por trs fios realizada pela conexo ou Delta;

- A configurao por quatro fios realizada atravs da

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- A configurao por quatro fios realizada atravs daconexo Y ou Estrela.


- A fonte conectada em Y dita balanceada quando asomatria das trs tenses nula ou zero:

- Isto s ocorre se:

0an bn cnV V V

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- Existem dois tipos de sequncias para as fases:

an bn cnV V V

Sequncia Negativa ou acbSequncia Positiva ou abc

0

120

240 120

an rms

bn rms

cn rms rms

V V

V V

V V V

0

120

240 120

an rms

cn rms

bn rms rms

V V

V V

V V V


- A sequncia de fase determinada pela ordem naqual os fasores passam pelo ponto de referncia dodiagrama de fase;

- A sequncia de fase importante porque com elapodemos determinar a direo da rotao de um

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podemos determinar a direo da rotao de ummotor conectado ao sistema trifsico;

- Da mesma maneira, a sequncia de fase de umgerador determinada pela direo na qual ele gira.


- Exerccio

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5. Cargas Equilibradas

- Similarmente fonte, uma carga balanceada aquela na qual uma mesma impedncia conectadanas trs fases;

- Elas tambm podem ser conectadas tanto em como em Y;

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como em Y;

- Para uma carga balanceada em Y:

- Para uma carga balanceada em :

1 2 3 YZ Z Z Z

a b cZ Z Z Z

6. Configuraes Fonte-Carga

- A impedncia da carga por fase para as duasconfiguraes de carga podem ser transformadasentre si:

- So quatro possveis configuraes:

13. .

3Y YZ Z ou Z Z

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- So quatro possveis configuraes:

a) Conexo Y-Y;

b) Conexo Y-;

c) Conexo -Y;

d) Conexo -.

7. Conexo Equilibrada Y-Y- Considere um exemplo de um

sistema Y-Y a quatro fiosbalanceado;

- As impedncias de carga porfase ZY sero iguais;

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- ZY a soma da impedncia dafonte ZS, a impedncia da linhaZl e a impedncia da carga ZL,pois esto em srie.

LlSY ZZZZ

7. Conexo Equilibrada Y-Y- Assumindo que as

impedncias de linha efonte so pequenascomparadas carga, elaspodem ser ignoradas;

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0

120 120an F

bn F cn F

V V

V V V V

Tenses de Fase (Fase-Neutro) -sequncia abc

LY

LlS

ZZ

ZZZ

7. Conexo Equilibrada Y-Y- Supondo-se a sequncia positiva, as tenses de linha

(ou fase-fase) so:

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1200 FFab

bnannbanab

VVV

VVVVV

19

1503

903

303

3032

3

2

11

Fca

Fbc

Fab

FFab

VV

VV

VV

VjVV

7. Conexo Equilibrada Y-Y- Portanto a magnitude das tenses de linha :

- onde:

3L FV V

F an bn cnV V V V

20

F an bn cn

L ab bc ca

V V V V

V V V V

7. Conexo Equilibrada Y-Y- Se aplicarmos a LKT para cada fase, determinaremos as

seguintes correntes de linha:

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120

240

ana b a

Y

c a

VI I I

Z

I I

7. Conexo Equilibrada Y-Y- Da equao anterior, temos que a somatria das

correntes igual a zero:

- Isto demonstra que o fio neutro tem tenso e corrente

00

cbaN

cba

IIII

III

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- Isto demonstra que o fio neutro tem tenso e correntenula, podendo at ser removido.

- No sistema Y-Y a corrente de linha igual a corrente defase (corrente na carga)

FLAN IIouIIa

7. Conexo Equilibrada Y-Y

Exerccios

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8. Conexo Equilibrada Y-

- Fonte conectada em estrela equilibrada alimentando umacarga conectada em tringulo equilibrada;

Tenso de Fase (F-N)

120

0

Fbn

Fan

VV

VV

24

Tenso de Linha (F-F)

120

120

Fcn

Fbn

VV

VV

1503

903

303

FCAca

FBCbc

FABab

VVV

VVV

VVV


- As tenses de linha so iguais as tenses nas impednciasde carga;

- partir dessas tenses, podemos calcular as correntes defase:

ABVI

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ABAB

BCBC

CACA

VI

Z

VI

Z

VI

Z


- Uma maneira alternativa de solucionar por correntes defase aplicando LKT;

0an AB bnV Z I V

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- Esta a maneira mais genrica de determinar as correntesde fase.

an bn ab ABAB

V V V VI

Z Z Z


a AB CA b BC AB c CA BCI I I I I I I I I

- As correntes de linha podem ser obtidas aplicando LKC nosns do delta:

- J que 240 ABCA II

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- J que 240 ABCA II

303

303866,05,01

240101

ABa

ABABa

ABCAABa

II

IjII

IIII

FL II 3

8. Conexo Equilibrada Y-- Uma maneira alternativa de analisar o circuito Y-

transformar a carga conectada em em uma cargaconectada em Y;

- Usando a transformao -Y:

Z

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- Com esta transformao, o circuito agora pode sertransformado para Y-Y, e uma anlise de fase simples podeser realizada:

3Y

ZZ


Exerccios

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9. Conexo Equilibrada -

Novamente, o objetivo obter as correntes de linha e defase;

Note que os geradores configurados em Delta so menosusuais que os em Y porque qualquer desequilbrio nasfontes de tenso ir resultar em correntes fluindo atravs

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fontes de tenso ir resultar em correntes fluindo atravsda malha delta:


Assumindo a sequncia positiva, as tenses de fase so:

0

120 120ab F

bc F ca F

V V

V V V V

31

Se as impedncias de linha so insignificantes, ento astenses de linha so iguais as tenses de fase:

ab AB bc BC ca CAV V V V V V


Portanto as correntes de fase so:

ab BC bc CA caABAB BC CA

V V V V VVI I I

Z Z Z Z Z Z

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Aplicando a LKC aos ns A, B e C:

A corrente de linha :

a AB CA b BC AB c CA BCI I I I I I I I I

FL II 3


Exerccios

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10. Conexo Equilibrada -Y

As tenses de fase na fonte igual a tenso de linha;

ab AB bc BC ca CAV V V V V V

34

10. Conexo Equilibrada -Y Corrente de Linha: aplicando LKT:

Portanto:

0Y a b ab FZ I I V V

0VVIIZ

35

3032

3

2

11

12011

120:

0

0

aaba

aba

ab

Y

Lba

LabbaY

IjIII

III

IIcomo

Z

VII

VVIIZ

303

0303

Y

L

a

Y

La

Z

V

I

Z

VI


Uma outra forma de resolver o sistema converter afonte delta para Y e analisar o sistema como Y-Y;

Fonte ligada em estrela

303 anab VV

36

Portanto

303

aban

VV


O sistema da carga no necessita de converso, pois jest em Y;

Feito isto, a simples fase pode ser examinada paradeterminar a corrente de linha:

37

determinar a corrente de linha:

Y

ab

aZ

V

I

303

11. Resumo

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12. Referncia Bibliogrfica

Alexander, Charles K., Matthew, N. O. Sadiku; Fundamentosde circuitos eltricos. Bookman, 5 ed., 2013 Captulo 12.

IRWIN, J. David. Anlise de Circuitos em Engenharia. SoPaulo: Makron Books, 2000.Paulo: Makron Books, 2000.

Edminister, J.A., Circuitos Eltricos, Makron Books -McGraw-Hill, So Paulo 1990.

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