A geração e transmissão de energia eléctrica é mais eficiente em sistemas polifásicos que empregam combinações de 2, 3 ou mais tensões sinusoidais.

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Felícia Sales Sabrosa
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1 Circuitos Polifási Enquanto num circuito monofásico existe apenas uma fonte de energia A.C. ou árias fontes fornecendo energia em fase à carga, nos circuitos polifási existem ou mais fontes de tensão iguais com diferenças nas fases fixas, i.e., igual em amplitude mas simétrica nas fases, fornecendo energia às cargas ligadas em linha. A geração e transmissão de energia eléctrica é mais eficiente em sistemas polifási que empregam combinações de, ou mais tensões sinusoidais. Circuito Trifásico Equilibrado É constituido por tensões sinusoidais possuíndo amplitudes e frequências iguais, com desafamento de 0º entre si. aa + bb + cc 0 0

2 ( ) ( ) 0º 40º 0º 0º / 4 / cc bb aa cc bb aa t t t π ω π ω ω Tensão composta: 0º 0º 40º 90º 40º 0º 0º 0º 0º a c ca c b bc b a ab

3 Redes Trifásicas O sistema de produção, transporte e distribuição de energia eléctrica tem a seguinte constituição: Nas centrais há geradores Os transformadores baixam a tensão alternada (accionadas por para 0K. Nas cidades há redes de turbinas hidraulicas ou cabos subterraneos que transportam a máquinas térmicas). A energia até aos pontos de tensão produzida (p.ex: a K) é eleada para transformação onde a tensão é alores situados entre reduzido a 0 para alimentar 60K a 400K. O instalações de baixas tensão. transporte de energia Cada posto de transformação alimenta eléctrica é feita pelas linhas um grande consumidor, fábrica, ou de alta tensão até às subestações, situados junto dos um grupo de pequenos consumidores, conjunto de edificios residenciais. centro consumidores. O transporte da energia eléctrica é feito em alta tensão para reduzir as perdas: P I ϕ. Para a mesma potência se a tensão for maior a corrente é menor, logo as perdas nos condutores, I R, são menores.

4 O sistemas de produção, transporte e distribuição de energia eléctrica constitui uma rede trifásica, com árias antagens: Usam-se apenas ou 4 condutores (fase,,, neutro) em ez de 6 (no caso de redes monofásicas separadas) Nos geradores e motores o binário é constante (ausência de ibração) Motores e geradores são mais simples. É o terminal comum aos geradores Rede Trifásica (ligação em estrela) Um gerador trifásico simétrico é queialente a um conjunto de três geradores iguais cujas tensões π estãodesfasadas de (0º): ωt ( ωt π / ) ( ) ωt 4π / 0º 0º 40º 0º 4

5 As tensões compostas são as tensões entre as fases,,, como se indica nos eguinte diagrama ectorial. O alor eficaz das tensões compostas ef é ef ef ( π / 6) ef. P. Ex: na rede de distribuição em baixa tensão, a tensão simples é ef 0 e a tensão composta ef 80. Uma carga trifásica simétrica é constituída por jϕ impedâncias iguais: Z Z Z Ze. Se o gerador e a carga forem simétri,as correntes são iguais e desfasadas de 0º: i i i I I I ( ωt ϕ ) ( ωt ϕ π / ) ( ωt ϕ 4π / ) em que I ef ef /Z. Numa rede trifásica simétrica tem-se, assim, i + i +i 0 5

6 A potência fornecida pelo gerador à carga é: p ( t) i + i + i Se a rede trifásica fôr simétrica, potência instantânea é constante: p ( t) linha, ef Ief ϕ EXEMPLO: Um sistema trifásico a 4 condutores, (tensão composta ef 08) alimenta uma carga em estrela equilibrada, constituída por impedâncias 0 0º. Calcular as correntes da linha e a potência fornecida pelos geradores. I 0 0º 0 0º I I 0 0º I ef,, Z, ; I e ij j0º Z ; 0 0º ; I 0 0º 0 40º i [ ] [ ] [ ] i Z I I e j90º ; 08 0,, e j0º 0 0º I, 6 0º [ A] 0 0º 0 0º 6 90º 0 0º 0 40º 6 0º 0 0º [ A] [ A] erificação: i N i + i +i 0 6

7 i i N N 6 0º º + 6 0º 60º + j6sin 0º + 690º j6sin(90º) 0 Potência: *0*6 870 P linha, I ϕ ( 0º ) 95 I I ; ϕ 0º 0º 0º + 90º 40º + 0º 0º Circuito Y-Y equilibrado [ W ] pphase, Lline 7

8 Ligação em triângulo ou delta Quer o gerador quer a carga podem ser ligados em triângulo, como a seguir se indica na figura, gerador carga As cargas são aplicadas às tensões compostas. A corrente por fase e na linha não são coincidentes e a tensão nas crgas coresponde à tensão composta. O gerador e a carga não têm de ser necessariamente em estrela ou ambos em triângulo: pode um ser em estrela e o outro em triângulo (Y- ). Ligação Y-Y de 4 fios. 8

9 Ligação Y-Y de fios. Ligação paralela entre cargas e Y. carga Y conertida para. 9

10 Circuito Y - Z Y Z O Circuito equialente Y - Y Em qualquer caso, a potência transmitida, se a rede for simétrica, pode sempre calcular-se atraés de p( t) I ϕ ef ef p ( t) ef I ef ϕ ef I ef ϕ ϕ - é o argumento das impedâncias na carga ef - é a tensão entre fios da linha (tensão composta) I ef - é a corrente na linha 0

11 Conersão de Y para e para Y Circuito - equilibrado pphase, Lline

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