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A maior parte da geração, transmissão e utilização em alta potência da energia elétrica envolve sistemas polifásicos, ou seja, sistemas nos quais são disponíveis diversas fontes de mesma amplitude com uma diferença de fase entre elas. Por possuir vantagens econômicas e operacionais, o sistema trifásico é o mais difundido.

Uma Fonte Trifásica é constituída de três fontes de tensões iguais defasadas 120° uma da outra. As figuras abaixo apresentam o esquema de um gerador trifásico com as tensões produzidas

VI.1 Produção da Tensão Trifásica: Alternador Trifásico:

Estator

Enrolamento de Campo

Rotor

Enrolamento de Induzido

Supondo o rotor girando no sentido anti-horário com 3600 rpm (f = 60 Hz)1 seu campo magnético corta os rolamentos do induzido, induzindo neles as tensões senoidais ilustrados na figura. Estas tensões atingem seus valores máximos e mínimos com uma distância de 1/3 de um período, ou seja, com uma defasagem de 120°, e isto devido ao deslocamento espacial de 120° dos enrolamentos do induzido. Como resultado, visto que as bobinas são iguais (mesma seção e mesmo número de espiras), o alternador produz 3 tensões de mesmo valor eficaz com uma defasagem de 120 ° entre elas. Normalmente estas tensões são geradas em 13,8 kV. Tem-se portanto:

Ete Ete Ete

p fn, onde n = velocidade, f = freqüência e p = número de pólos da máquina.

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Eletrotécnica Geral – VI. Circuitos Trifásicos

O diagrama fasorial destas tensões é apresentado a seguir. 'BBE&

Razões que levam a preferência pelo sistema trifásico: 1. permite transmissão de potência de forma mais econômica.

2. Em sistemas trifásicos o módulo do campo girante total é constante, o que não ocorre em outros sistemas polifásicos (todos os sistemas polifásicos com 3×n fases apresentam esta característica, mas com n>1 estes sistemas não são interessantes economicamente).

3. a potência p(t) é constante (no monofásico é pulsante):

VI.2 Sistemas em Triângulo e Estrela A B C

A figura ao lado apresenta de maneira esquemática os três enrolamentos de um gerador trifásico.

Os terminais destes enrolamentos são ligados para diminuir o número de linhas necessárias para as conexões em relação às cargas. Desta maneira pode-se ter dois tipos de ligações que são apresentadas nas duas próximas seções.

Nomenclatura:

• Tensão de linha: é a tensão entre duas linhas.

• Tensão de fase: é a tensão no enrolamento ou na impedância de cada ramo.

• Corrente de linha: é a corrente na linha que sai do gerador ou a corrente solicitada pela carga.

• Corrente de fase: é a corrente no enrolamento do gerador, ou na impedância de cada ramo.

A figura abaixo apresenta o esquema de ligações que deve ser realizado com os três enrolamentos do gerador para que se obtenha uma conexão em ∆.

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Quando um gerador tem seus enrolamentos ligados em ∆, as tensões de linha são diferentes das correntes de fase (CABCABIII&&&,,). A figura abaixo apresenta a nomenclatura utilizada para as tensões e correntes em um circuito em ∆.

Em circuitos em ∆ as correntes de linha são iguais as correntes de fase multiplicadas por raiz de três.

VI.2.2 Ligação em Y

A figura abaixo apresenta o esquema de ligações que deve ser realizado com os três enrolamentos do gerador para que se obtenha uma conexão em Y.

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(CBAIII&&&,,) são iguais as correntes de fase (CABCABIII&&&,,). A figura abaixo apresenta a nomenclatura utilizada para as tensões e correntes em um circuito em Y.

C A figura abaixo mostra as tensões de fase e de linha em um diagrama fasorial adotando

ANE& como referência.

Aplicando a lei de Kirchoff para as tensões tem-se:

O diagrama abaixo apresenta o diagrama anterior de outra forma.

Pode-se obter as seguintes relações trigonométricas:

ANAN ExE

EEx

E então:

°∠=30.3ANABEE& De maneira análoga tem-se:

Ou seja, em circuitos em Y as tensões de linha são iguais as tensões de fase multiplicadas por raiz de três.

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VI.3 Seqüências de Fase:

A ordem na qual as tensões ou correntes atingem seus valores máximos é denominada seqüência de fase. Assim, a seqüência ABC indica que a tensão VAA’ atinge seu valor máximo antes da tensão VBB’ e esta antes da tensão VCC’. O mesmo vale para qualquer outra seqüência. A figura abaixo já apresentada no início do capítulo apresenta a seqüência ABC.

Nos geradores que têm as bobinas conectadas em Y, considerando-se que

°∠=903l&EECN define-se que o mesmo tem a seqüência CBA, ou seqüência inversa(cf. figura abaixo).

Seqüência ABC (Direta)

ANE& • Ponto Fixo

Seqüência CBA (Inversa)

ANE& • Ponto Fixo

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