ET34L Circuitos Trifasicos Parte1

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  • Circuitos Trifsicos

    PROF. MURILO DA SILVA.

    1

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

    2

    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

    4

    - 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.

    5

    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;

    6

  • 3. Sistema Trifsico

    7

  • 3. Sistema Trifsico

    8

    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

    9

    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.

    10

  • 4. Tenses Trifsicas Equilibradas

    - 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

    11

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

  • 4. Tenses Trifsicas Equilibradas

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

    - Isto s ocorre se:

    0an bn cnV V V

    12

    - 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

  • 4. Tenses Trifsicas Equilibradas

    - 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

    13

    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.

  • 4. Tenses Trifsicas Equilibradas

    - Exerccio

    14

  • 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;

    15

    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

    16

    - 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;

    17

    - 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;

    18

    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:

    31

    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:

    21

    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

    22

    - 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

    23

  • 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

  • 8. Conexo Equilibrada Y-

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

    - partir dessas tenses, podemos calcular as correntes defase:

    ABVI

    25

    ABAB

    BCBC

    CACA

    VI

    Z

    VI

    Z

    VI

    Z

  • 8. Conexo Equilibrada Y-

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

    0an AB bnV Z I V

    26

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

    an bn ab ABAB

    V V V VI

    Z Z Z

  • 8. Conexo Equilibrada Y-

    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

    27

    - 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

    28

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

    3Y

    ZZ

  • 8. Conexo Equilibrada Y-

    Exerccios

    29

  • 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

    30

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

  • 9. Conexo Equilibrada -

    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

  • 9. Conexo Equilibrada -

    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

    32

    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

  • 9. Conexo Equilibrada -

    Exerccios

    33

  • 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

  • 10. Conexo Equilibrada -Y

    Uma outra forma de r