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Analise de Circuitos em Corrente Alternada
Aula  15: Circuitos trifasicos
Bibliografia
Analise de Circuitos em Corrente Alternada - Saraiva/Erica

1. Circuitos trifasicos - Introdução
   Circuitos trifasicos devem ser usados quando a potencia começar a aumentar alem dos limites usados em residencias. Exemplo: Uma residencia tem uma sauna de 10 kW/220 V. A corrente consumida sera de aproximadamente 46 A.  Se a mesma residencia tivesse usado uma sauna de 10 kW, porem trifasica a corrente seria aproximadamente 27 A, portanto bem menor que no primeiro caso. Isso implica em usar fiação de menor diametro portanto mais barato. Um sistema trifasico consiste basicamente de 3 geradores que geram a mesma tensão, porem defasadas de 120 graus, Figura 1.

      
                                                  ( a )                                                                   ( b )
Figura 1 -    ( a ) Gerador trifasico   ( b ) diagrama fasorial das 3 tensões em um gerador trifasico

Na Figura 1a, em cada um dos enrolamentos (I,II,III) será induzida uma tensão  que tem o mesmo valor,  mas defasadas entre si de 120º, Figura 2.

                             ( a )                                                                ( b )
Figura 2 - ( a ) Os 3  enrolamentos nos quais são induzidas as 3 tensões trifasicas ( b ) as 3 tensões trifasicas

A forma como os enrolamentos são interligados e como as tres cargas são dispostos  podem conectadas são chamadas de:  Ligação Estrela e Ligação Triangulo,  cada uma com as sua características


2. Ligação Estrela
    Numa ligação estrela os pontos  X,Y  e Z são interligados entre si, formando um ponto comum chamado de neutro  (N), Figura 3.



Figura 3 - Gerador e carga em um sistema trifasico ligados em Estrela

Em relação ao circuito da Figura3 temos:
Tensões  de fase (VF), são  às tensões     entre os pontos A, B e C e  o neutro (N) respectivamente VA, VB e VC na Figura 3. É  a tensão nos terminais do gerador.     
Tensões de linha (VL) às tensões entre      duas linhas que  ligam o gerador à carga. É a tensão entre dois terminais do gerador  VAB, VBC e VCA, na Figura 3.    
Corrente     de linha     (IL) é a corrente  que circula na     linha que conecta o gerador à carga, IA, IB e IC  na Figura 3. .     
Corrente     de fase      (IF) à corrente  que circula em     cada fase da carga .na Figura 3.
Observar que neste circuito IF=IL.

A corrente no neutro é  a soma vetorial   das correntes  de fase : IN=IA+IB+IC.

Pode-se mostrar que a relação  entre as tensões de  fase (VF ) e de linha (VL) na figura 3 é  dada por:



Carga balanceada
A carga é dita balanceada quando as impedâncias de cada fase forem  iguais em modulo e fase.

3. Exercício resolvido                                                                                                                                                                           
No circuito da Figura 3 considere que  as tensões de fase  valem 120 V (eficazes !!! ) e que a carga é  resistiva e equilibrada valendo 10 Ohms. Calcule: a) Tensão de linha  (VL)   b) Corrente de fase c) Corrente de linha d) Corrente no neutro   


Solução:
a) A tensão de linha será              pela expressão acima, isto é:


b) A corrente de fase será igual à corrente  de linha  : IF=IL =120/10 =12A. Como a carga é resistiva as correntes  em cada fase estarão em fase com as respectivas tensões.
Por exemplo se  VA=120 V/fase 0º   VB=120 V/fase-120º  e VC=120 V/fase/120º.



IA= 120 VFase 0º(V) /10 Fase (Ohms) = 12 Fase 0º (A) =12 A
IB= 120 VFase -120º(V) /10 Fase(Ohms) = 12Fase-120º(A) = -6 - j10,39  (A)
IC= 120V120º(V) /10Fase(Ohms) = 12Fase120º(A)  = -6+j10,39 (A)
d) A corrente no neutro é a soma das três correntes  acima IN = 12 +(-6-j10,39) +-6+j10,39 =0


4. Experiência: Sistemas Trifásicos - Ligação  Estrela                             
4.1.  Abra o arquivo ExpCA26 Circuito trifasico Ligação Estrela   e identifique o circuito  da Figura 4. Os valores de tensão de linha, corrente de linha, corrente  de fase  e corrente no neutro já foram calculados no exercício.  Anote esses valores na tabela como valores calculados.

Figura 4 - Gerador trifásico em estrela - Carga trifásica em estrela   

Tabela 1 - Circuito trifasico carga resistiva em estrela - Valores calculados e medidos
Valores Calculados  Valores Medidos
IF
IL
IN
VF
VL
IF
IL
IN
VF
VL







4.2. Escreva as suas conclusões.
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