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SISTEMAS TRIFÁSICOS
Princípio de Funcionamento de um
Gerador Elétrico Trifásico
 A característica principal de um gerador
elétrico é transformar energia mecânica
em elétrica.
 Para facilitar o estudo do principio de
funcionamento, vamos considerar
inicialmente uma espira imersa em um
campo magnético produzido por um imã
permanente.
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SISTEMAS TRIFÁSICOS
Princípio de Funcionamento de um Gerador Elétrico Trifásico
 O principio básico de funcionamento esta baseado no movimento relativo entre uma espira
e um campo magnético. Os terminais da espira são conectados a dois anéis, que estão ligados
ao circuito externo através de escovas. Este tipo de gerador é denominado de armadura
giratoria.
 Admitamos que a bobina gira com velocidade uniforme no sentido da flecha dentro do
campo magnético "B" também uniforme (Fig.2.1.1). Se "v" é a velocidade linear do condutor
em relação ao campo magnético, segundo a lei da indução (FARADAY), o valor instantâneo da
f.e.m. induzida no condutor em movimento de rotação.
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Princípio de Funcionamento de um Gerador Elétrico Trifásico
A variação da f.e.m. no condutor em função do tempo é determinada pela lei da distribuição
da indução magnética sob um polo.
Esta distribuição tem um caráter complexo e depende da forma da sapata polar. Com um
desenho conveniente da sapata poderemos obter uma distribuição senoidal de induções.
Neste caso, a f.e.m. induzida no condutor também varia com o tempo sob uma lei senoidal.
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Princípio de Funcionamento de um
Gerador Elétrico Trifásico
A Fig. 2.1.2.a. mostra somente um lado da
bobina no campo magnético, em 12 posições
diferentes, estando cada posição separada
uma da outra de 30 graus. A Fig. 2.1.2.b. nos
mostra as tensões correspondentes a cada
uma das posições.
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Princípio de Funcionamento de um
Gerador Elétrico Trifásico
 Já nos geradores de campo giratório (Fig.
2.1.3) a tensão de armadura é retirada
diretamente do enrolamento de armadura
(neste caso o estator) sem passar pelas
escovas.
 A potencia de excitação destes geradores
normalmente e inferior a 5% da potencia
nominal. Por este motivo, o tipo de
armadura fixa (ou campo girante) e o mais
utilizado.
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Princípio de Funcionamento de um
Gerador Elétrico Trifásico
 Para uma maquina de um par de polos, a
cada giro das espiras teremos um ciclo
completo da tensão gerada.
 Os enrolamentos podem ser construídos
com um numero maior de pares de polos,
que se distribuirão alternadamente (um
norte e um sul). Neste caso, teremos um
ciclo a cada par de polos.
 Sendo "n" a rotação da maquina em "rpm"
e "f" a frequência em ciclos por segundo
(Hertz) teremos:
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SISTEMAS TRIFÁSICOS
GERACAO DE CORRENTE TRIFASICA
O sistema trifásico é formado pela associação
de tres sistemas monofásicos de tensoes U1,
U2 e U3, tais que a defasagem entre elas seja
de 120 graus
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GERACAO DE CORRENTE TRIFASICA
 O enrolamento desse tipo de gerador e constituído por tres conjuntos de bobinas
dispostas simetricamente no espaco, formando entre si tambem um angulo de
120 graus.
 Para que o sistema seja equilibrado, isto é, U1 = U2= U3 o numero de espiras de
cada bobina tambem devera ser igual.
 A ligacao dos tres sistemas monofasicos para se obter o sistema trifásico é feita
usualmente de duas maneiras, representadas nos esquemas seguintes
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A tensão entre dois quaisquer destes tres fios chama-se "tensão de linha" (VL), que é a tensão
nominal do sistema trifásico. A corrente em qualquer um dos fios chama-se "corrente de
linha“ (IL). Examinando o esquema da figura 2.4, vê-se que:
1) A cada carga é aplicada a tensão de linha "VL", que é a própria tensão do sistema
monofásico correspondente, ou seja, VL = Vf.
2) A corrente em cada fio de linha, ou corrente de linha "IL", e a soma das correntes das duas
fases ligadas a este fio, ou seja, IL = If1 + If3. Como as correntes estão defasadas entre si, a
soma devera ser feita graficamente, como mostra a figura 2.2. Pode-se mostrar que:.
3 1,732
L f f
I I I
   
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Ligando um dos fios de cada sistema monofásico a um ponto comum aos tres; os tres fios
restantes formam um sistema trifásico em estrela (Fig. 2.5). As vezes, o sistema trifasico em
estrela é chamado "a quatro fios" ou "com neutro".
A tensão de linha, ou tensão nominal do sistema trifásico, e a corrente de linha são definidos
do mesmo modo que na ligação triangulo.
Examinando o esquema da fig. 2.5 vê-se que:
1) A corrente em cada fio da linha, ou corrente de linha (IL), e a mesma corrente da fase a qual
o fio esta ligado, ou seja, IL = If.
2) A tensão entre dois fios quaisquer do sistema trifásico e a soma gráfica das tensões das duas
fases as quais estão ligados os fios considerados, ou seja:
3 1,732
L f f
V V V
   
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Relação entre tensões (linha/fase),
correntes (linha/fase) e
potencia em um sistema trifásicos.
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SISTEMAS TRIFÁSICOS
Exercício 1: Temos um sistema trifásico equilibrado de tensao nominal 220V. A corrente de
linha (IL) medida é de 10A. Ligando a este sistema uma carga trifasica composta de tres
cargas iguais ligadas em triangulo, qual a tensão e a corrente em cada uma das cargas?
Exercício 2: Temos uma carga trifásica composta de tres cargas iguais ligadas em estrela, cada
carga é feita para ser ligada a uma tensão de 220V, absorvendo, 5,77A. Qual a tensão
nominal do sistema trifásico que alimenta esta carga em suas condições normais (220V e
5,77A). Qual a corrente de linha (IL)?
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Exercício 1: Temos um sistema trifásico equilibrado de tensao nominal 220V. A corrente de
linha (IL) medida é de 10A. Ligando a este sistema uma carga trifasica composta de tres
cargas iguais ligadas em triangulo, qual a tensão e a corrente em cada uma das cargas?
Exercício 2: Temos uma carga trifásica composta de tres cargas iguais ligadas em estrela, cada
carga é feita para ser ligada a uma tensão de 220V, absorvendo, 5,77A. Qual a tensão
nominal do sistema trifásico que alimenta esta carga em suas condições normais (220V e
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  • 1. Eletricidade Prof. Jorge Ricardo SISTEMAS TRIFÁSICOS Princípio de Funcionamento de um Gerador Elétrico Trifásico  A característica principal de um gerador elétrico é transformar energia mecânica em elétrica.  Para facilitar o estudo do principio de funcionamento, vamos considerar inicialmente uma espira imersa em um campo magnético produzido por um imã permanente.
  • 2. Eletricidade Prof. Jorge Ricardo SISTEMAS TRIFÁSICOS Princípio de Funcionamento de um Gerador Elétrico Trifásico  O principio básico de funcionamento esta baseado no movimento relativo entre uma espira e um campo magnético. Os terminais da espira são conectados a dois anéis, que estão ligados ao circuito externo através de escovas. Este tipo de gerador é denominado de armadura giratoria.  Admitamos que a bobina gira com velocidade uniforme no sentido da flecha dentro do campo magnético "B" também uniforme (Fig.2.1.1). Se "v" é a velocidade linear do condutor em relação ao campo magnético, segundo a lei da indução (FARADAY), o valor instantâneo da f.e.m. induzida no condutor em movimento de rotação.
  • 3. Eletricidade Prof. Jorge Ricardo SISTEMAS TRIFÁSICOS Princípio de Funcionamento de um Gerador Elétrico Trifásico A variação da f.e.m. no condutor em função do tempo é determinada pela lei da distribuição da indução magnética sob um polo. Esta distribuição tem um caráter complexo e depende da forma da sapata polar. Com um desenho conveniente da sapata poderemos obter uma distribuição senoidal de induções. Neste caso, a f.e.m. induzida no condutor também varia com o tempo sob uma lei senoidal.
  • 4. Eletricidade Prof. Jorge Ricardo SISTEMAS TRIFÁSICOS Princípio de Funcionamento de um Gerador Elétrico Trifásico A Fig. 2.1.2.a. mostra somente um lado da bobina no campo magnético, em 12 posições diferentes, estando cada posição separada uma da outra de 30 graus. A Fig. 2.1.2.b. nos mostra as tensões correspondentes a cada uma das posições.
  • 5. Eletricidade Prof. Jorge Ricardo SISTEMAS TRIFÁSICOS Princípio de Funcionamento de um Gerador Elétrico Trifásico  Já nos geradores de campo giratório (Fig. 2.1.3) a tensão de armadura é retirada diretamente do enrolamento de armadura (neste caso o estator) sem passar pelas escovas.  A potencia de excitação destes geradores normalmente e inferior a 5% da potencia nominal. Por este motivo, o tipo de armadura fixa (ou campo girante) e o mais utilizado.
  • 6. Eletricidade Prof. Jorge Ricardo SISTEMAS TRIFÁSICOS Princípio de Funcionamento de um Gerador Elétrico Trifásico  Para uma maquina de um par de polos, a cada giro das espiras teremos um ciclo completo da tensão gerada.  Os enrolamentos podem ser construídos com um numero maior de pares de polos, que se distribuirão alternadamente (um norte e um sul). Neste caso, teremos um ciclo a cada par de polos.  Sendo "n" a rotação da maquina em "rpm" e "f" a frequência em ciclos por segundo (Hertz) teremos:
  • 8. Eletricidade Prof. Jorge Ricardo SISTEMAS TRIFÁSICOS GERACAO DE CORRENTE TRIFASICA O sistema trifásico é formado pela associação de tres sistemas monofásicos de tensoes U1, U2 e U3, tais que a defasagem entre elas seja de 120 graus
  • 9. Eletricidade Prof. Jorge Ricardo SISTEMAS TRIFÁSICOS GERACAO DE CORRENTE TRIFASICA  O enrolamento desse tipo de gerador e constituído por tres conjuntos de bobinas dispostas simetricamente no espaco, formando entre si tambem um angulo de 120 graus.  Para que o sistema seja equilibrado, isto é, U1 = U2= U3 o numero de espiras de cada bobina tambem devera ser igual.  A ligacao dos tres sistemas monofasicos para se obter o sistema trifásico é feita usualmente de duas maneiras, representadas nos esquemas seguintes
  • 11. Eletricidade Prof. Jorge Ricardo SISTEMAS TRIFÁSICOS A tensão entre dois quaisquer destes tres fios chama-se "tensão de linha" (VL), que é a tensão nominal do sistema trifásico. A corrente em qualquer um dos fios chama-se "corrente de linha“ (IL). Examinando o esquema da figura 2.4, vê-se que: 1) A cada carga é aplicada a tensão de linha "VL", que é a própria tensão do sistema monofásico correspondente, ou seja, VL = Vf. 2) A corrente em cada fio de linha, ou corrente de linha "IL", e a soma das correntes das duas fases ligadas a este fio, ou seja, IL = If1 + If3. Como as correntes estão defasadas entre si, a soma devera ser feita graficamente, como mostra a figura 2.2. Pode-se mostrar que:. 3 1,732 L f f I I I    
  • 13. Eletricidade Prof. Jorge Ricardo SISTEMAS TRIFÁSICOS Ligando um dos fios de cada sistema monofásico a um ponto comum aos tres; os tres fios restantes formam um sistema trifásico em estrela (Fig. 2.5). As vezes, o sistema trifasico em estrela é chamado "a quatro fios" ou "com neutro". A tensão de linha, ou tensão nominal do sistema trifásico, e a corrente de linha são definidos do mesmo modo que na ligação triangulo. Examinando o esquema da fig. 2.5 vê-se que: 1) A corrente em cada fio da linha, ou corrente de linha (IL), e a mesma corrente da fase a qual o fio esta ligado, ou seja, IL = If. 2) A tensão entre dois fios quaisquer do sistema trifásico e a soma gráfica das tensões das duas fases as quais estão ligados os fios considerados, ou seja: 3 1,732 L f f V V V    
  • 14. Eletricidade Prof. Jorge Ricardo SISTEMAS TRIFÁSICOS Relação entre tensões (linha/fase), correntes (linha/fase) e potencia em um sistema trifásicos.
  • 15. Eletricidade Prof. Jorge Ricardo SISTEMAS TRIFÁSICOS Exercício 1: Temos um sistema trifásico equilibrado de tensao nominal 220V. A corrente de linha (IL) medida é de 10A. Ligando a este sistema uma carga trifasica composta de tres cargas iguais ligadas em triangulo, qual a tensão e a corrente em cada uma das cargas? Exercício 2: Temos uma carga trifásica composta de tres cargas iguais ligadas em estrela, cada carga é feita para ser ligada a uma tensão de 220V, absorvendo, 5,77A. Qual a tensão nominal do sistema trifásico que alimenta esta carga em suas condições normais (220V e 5,77A). Qual a corrente de linha (IL)?
  • 16. Eletricidade Prof. Jorge Ricardo SISTEMAS TRIFÁSICOS Exercício 1: Temos um sistema trifásico equilibrado de tensao nominal 220V. A corrente de linha (IL) medida é de 10A. Ligando a este sistema uma carga trifasica composta de tres cargas iguais ligadas em triangulo, qual a tensão e a corrente em cada uma das cargas? Exercício 2: Temos uma carga trifásica composta de tres cargas iguais ligadas em estrela, cada carga é feita para ser ligada a uma tensão de 220V, absorvendo, 5,77A. Qual a tensão nominal do sistema trifásico que alimenta esta carga em suas condições normais (220V e 5,77A). Qual a corrente de linha (IL)?