Algebra Linear

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20/08/13 - 18:29

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Sistemas Trifásicos

Gerador Trifásico

Os aparelhos de maior potência são alimentados com tensão trifásica, porque este sistema oferece vantagens. Uma destas vantagens é o alternador trifásico que é muito menos volumoso, com melhor funcionamento e mais econômico que um monofásico da mesma potência.Veja as outras nesta matéria.

Vantagens

A maior parte dos aparelhos eletrodomésticos e industriais de pequena potência são alimentados com tensão monofásica; pelo contrário os aparelhos de maior potência são alimentados com tensão trifásica, porque este sistema oferece as seguintes vantagens:

• Ao nível da produção um alternador trifásico é muito menos volumoso, com melhor funcionamento e mais econômico que um monofásico da mesma potência. Com efeito um gerador trifásico tem uma potência superior de aproximadamente 50%, relativamente à de um alternador monofásico do mesmo volume;

• Ao nível do transporte, se a secção dos cabos fosse feita em monofásico, seria duas vezes superior à secção dos cabos no transporte em trifásico;

• Ao nível da utilização uma linha trifásica oferece aos usuários duas tensões diferentes, tanto a monofásica como a trifásica. Para além disso, os motores assíncronos trifásicos são os mais utilizados na indústria.

Obtenção das tensões trifásicas

A figura 1 representa um alternador trifásico, a sua construção é idêntica à do alternador monofásico, mas o estator tem três enrolamentos ou fases, todos com a mesma quantidade de espiras.

Os eixos destes enrolamentos fazem entre si ângulos de 120°, isto quer dizer que estão deslocados no estator de um terço de circunferência interior.

Como se sabe da indução eletromagnética, sempre que um condutor fica sujeito a um campo magnético variável, induz-se nele um f.e.m.; assim, ao rodar o ímã segundo um eixo perpendicular ao seu plano, constituindo o indutor ou rotor, haverá um campo magnético variável e nos condutores dos enrolamentos uma f.e.m. Induzida. O ímã permanente rodando a uma velocidade constante, produzirá três f.e.m. desfasadas entre si de 120°. Com efeito quando se verifica a indução máxima num enrolamento, só passado algum tempo é que o enrolamento seguinte toma o mesmo valor, querendo isto dizer que em cada 120° rodados, temos uma f.e.m. no valor máximo.

Estas f.e.m. originam três tensões simultâneas nos terminais dos enrolamentos, que podem ser representadas num sistema de eixos cartesianos, marcando-se nas ordenadas os valores das tensões obtidas em cada par de terminais e nas abcissas os ângulos descritos pelo ímã ou o tempo gasto. Para a posição do ímã, figura 2, a tensão U1 está passando pelo zero, U2 está aumentando, atingindo o valor máximo negativo com mais de 30°, e U3 está diminuindo, anulando-se quando o ímã rodar 60°.

O mesmo sistema trifásico pode ser representado vetorialmente através de três vetores girantes que façam entre si um ângulo de 120°, a amplitude de cada vetor corresponde ao valor eficaz da grandeza considerada. A ordem de sucessão das fases 1-2-3, diz-nos que vai aparecer em primeiro lugar a fase U1, em seguida U2 e por último U3.

Podemos considerar cada enrolamento como gerador de uma tensão monofásica e, como temos três enrolamentos, obtemos um sistema trifásico. Um sistema trifásico de tensões é constituído por três tensões monofásicas desfasadas entre si de 120°.

Ligações trifásicas de receptores

Cer tos receptores apresentam dois terminais de ligação ( lâmpadas, aquecedores,etc.), sendo por isso denominados receptores ou cargas monofásicas. O agrupamento de três receptores monofásicos ligados por um sistema de tensões trifásicos, constitui um receptor trifásico. A ligação dos três receptores monofásicos para dar um trifásico pode ser feita de duas formas diferentes:

• Ligação em estrela;

• Ligação em triângulo.

Ligação em estrela

Consideremos três lâmpadas iguais ligadas aos enrolamentos do gerador, por condutores de cobre iguais, designando os terminais de cada um dos enrolamentos por UX,VY e WZ, como se indica na figura 3.

Devido às cargas nos três circuitos serem iguais, temos três intensidades de corrente com formas análogas à das tensões, isto é, com períodos iguais, valores máximos iguais e desfasadas de 120°, figura 4.

No instante correspondente aos 90°, a intensidade de corrente que atravessa o circuito 1, i1, atinge o seu valor máximo positivo de 0,9 A, e os valores das intensidades de corrente nos circuitos 2 e 3 , i2 e i3, no instante considerado, são de -0,45 A.

Ao atingir os 120° a intensidade de corrente no circuito 2 é nula (i2 =0), e as intensidades de corrente nos circuitos 2 e 3(i2 e i3) são iguais mas de sentidos contrários, sendo a sua soma nula (i2 – i3 =0).

Os três condutores ligados aos terminais X,Y,Z dos enrolamentos são percorridos em qualquer instante por valores de intensidade de corrente, cuja soma algébrica é nula, portanto se substituirmos esses três condutores por um único, nele não passará corrente (figura 5).

Passamos

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