Visão geral de circuitos elétricos monofásicos e trifásicos

Preponderantemente, os sistemas elétricos das redes de transmissão e distribuição elétrica adotam sinais de corrente e tensão senoidal alternada para levar a energia das centrais geradoras até as cargas consumidoras.

Esta predisposição se deve a algumas razões especiais, dentre elas a diminuição de perdas na transmissão da energia com o uso da corrente alternada, além do surgimento de equipamentos elétricos, tais como geradores e motores de indução, construtivamente mais simples e baratos que máquinas de corrente contínua.

Logo no início da construção das redes de transmissão e distribuição de energia elétrica, o foco basicamente era fornecer alimentação elétrica para cargas de iluminação; contudo, com o crescimento das cidades e desenvolvimento dos processos industriais, a eletricidade passou a ser utilizada também para o funcionamento de equipamentos elétricos, otimizando os processos (Revolução Industrial, séc. XVIII).

É conveniente representar grandezas elétricas com índice duplo, pois se tornam explícitos os pontos relacionados de medição, facilitando o entendimento. Por exemplo, ao representar a tensão Vab, é intuitivo pensar que esta grandeza é a diferença de potencial elétrico do ponto a em relação ao ponto b. Como serão tratados valores de linha e fase para as grandezas elétricas tensão e corrente, o uso dos índices duplos será bastante usual.

O fasor é uma representação gráfica e matemática para sinais senoidais bastante útil, pois apenas com a representação de um vetor e um ângulo, é possível analisar, de forma simplificada, o comportamento de funções de excitação em corrente alternada. Como num circuito elétrico tanto as fontes de excitação, quanto as tensões e correntes nas cargas têm a mesma natureza senoidal, e ainda uma freqüência padronizada, o uso de fasores se torna extensível a todos os componentes do circuito.

Esta representação é reversível, i.e., o giro do fasor no sentido anti-horário permite construir o sinal alternado senoidal, assim como a partir do valor máximo da grandeza (valor em módulo do fasor) e da freqüência angular (a mesma para o fasor) é possível reconstruir o diagrama fasorial.

Sistemas monofásicos simétricos a três fios são aqueles que possuem três terminais, a, b e n. O título de “monofásico” se dá pois os fasores de tensão Van e Vbn são iguais (isso implica dizer que eles têm a mesma fase, com seqüência nula, e que a defasagem de a e b com relação a n é igual a 180°).

Para um sistema simétrico e equilibrado, a soma dos fasores Van e Vbn é igual a zero; daí, conclui-se que a corrente no neutro é nula (conseqüência do balanceamento de cargas), contudo, isso só é verdadeiro para sistemas simétricos e equilibrados (quase nunca reais).

Sistemas trifásicos simétricos a três fios (Δ) são aqueles que possuem três terminais, a, b e c. O título de “trifásico”, de forma análoga ao exemplo anterior, se dá pois os fasores de tensão Van, Vbn e Vcn estão defasados entre si de 120°.

Já para os sistemas trifásicos simétricos a quatro fios (Y), o que muda é a inserção de um quarto terminal, que é o neutro (n), o qual já havia sido apresentado para sistemas monofásicos.

Serão feitas as deduções dos valores de linha e fase para cada ligação, além dos valores de potência monofásica e trifásica.

Preponderantemente, os sistemas elétricos das redes de transmissão e distribuição elétrica adotam sinais de corrente e tensão senoidal alternada para levar a energia das centrais geradoras até as cargas consumidoras.

Esta predisposição se deve a algumas razões especiais, dentre elas a diminuição de perdas na transmissão da energia com o uso da corrente alternada, além do surgimento de equipamentos elétricos, tais como geradores e motores de indução, construtivamente mais simples e baratos que máquinas de corrente contínua.

Logo no início da construção das redes de transmissão e distribuição de energia elétrica, o foco basicamente era fornecer alimentação elétrica para cargas de iluminação; contudo, com o crescimento das cidades e desenvolvimento dos processos industriais, a eletricidade passou a ser utilizada também para o funcionamento de equipamentos elétricos, otimizando os processos (Revolução Industrial, séc. XVIII).

É conveniente representar grandezas elétricas com índice duplo, pois se torna explícita os pontos relacionados de medição, facilitando o entendimento. Por exemplo, ao representar a tensão Vab, é intuitivo pensar que esta grandeza é a diferença de potencial elétrico do ponto a em relação ao ponto b. Como serão tratados valores de linha e fase para as grandezas elétricas tensão e corrente, o uso dos índices duplos será bastante usual.

O fasor é uma representação gráfica e matemática para sinais senoidais bastante útil, pois apenas com a representação de um vetor e um ângulo, é possível analisar, de forma simplificada, o comportamento de funções de excitação em corrente alternada. Como num circuito elétrico tanto as fontes de excitação, quanto as tensões e correntes nas cargas têm a mesma natureza senoidal, e ainda uma freqüência padronizada, o uso de fasores se torna extensível a todos os componentes do circuito.

Esta representação é reversível, i.e., o giro do fasor no sentido anti-horário permite construir o sinal alternado senoidal, assim como a partir do valor máximo da grandeza (valor em módulo do fasor) e da freqüência angular (a mesma para o fasor) é possível reconstruir o diagrama fasorial.

Sistemas monofásicos simétricos a três fios são aqueles que possuem três terminais, a, b e n. O título de “monofásico” se dá pois os fasores de tensão Van e Vbn são iguais (isso implica dizer que eles têm a mesma fase, com seqüência nula, e que a defasagem de a e b com relação a n é igual a 180°).

Para um sistema simétrico e equilibrado, a soma dos fasores Van e Vbn é igual a zero; daí, conclui-se que a corrente no neutro é nula (conseqüência do balanceamento de cargas), contudo, isso só é verdadeiro para sistemas simétricos e equilibrados (quase nunca reais).

Sistemas trifásicos simétricos a três fios (Δ) são aqueles que possuem três terminais, a, b e c. O título de “trifásico”, de forma análoga ao exemplo anterior, se dá pois os fasores de tensão Van, Vbn e Vcn estão defasados entre si de 120°.

Já para os sistemas trifásicos simétricos a quatro fios (Y), o que muda é a inserção de um quarto terminal, que é o neutro (n), o qual já havia sido apresentado para sistemas monofásicos.

Serão feitas as deduções dos valores de linha e fase para cada ligação, além dos valores de potência monofásica e trifásica.

Apresentação em *.pdf: Circuitos Elétricos Monofásicos e Trifásicos

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