UNIVERSIDADE FEDERAL DE ITAJUBÁ

CAMPUS ITABIRA

JOÃO VITOR SOARES RAMOS – 23652 – P2

MARINA DOS SANTOS COIMBRA – 25697 – P2

RELATÓRIO DE AULA PRÁTICA – ELETROTÉCNICA GERAL (EEL025)

Circuitos Trifásicos em Y

Itabira2014

1. INTRODUÇÃO

A geração de energia elétrica, e sua distribuição é feita em corrente

alternada. Isso significa que a tensão e a corrente variam ao longo do tempo

seguindo o regime de uma função senoidal com uma determinada frequência. No

Brasil é utilizado a frequência padrão de 60Hz, porém alguns países utilizam 50

Hz.

Existem vários motivos de o porquê da utilização da corrente alternada.

Dois destes motivos estão diretamente ligados, sendo eles a facilidade de

elevação e abaixamento da tensão alternada através da utilização de

transformadores e a vantagem econômica.

Geralmente as usinas são afastadas das cidades, logo a corrente elétrica

precisa percorrer grandes distâncias. Os cabos que conduzem esta corrente

possuem uma certa resistência elétrica, portanto, se uma corrente grande é

transportada, haveria grande perda de energia no caminho em forma de calor.

Assim, durante a transmissão, através dos transformadores a tensão é elevada e a

corrente abaixada, evitando perdas e proporcionando uma transmissão mais

econômica.

Ainda, por razões técnicas e econômicas, a geração de energia é sempre

feita em forma trifásica. Significa que os condutores serão

constituídos de três fios denominados fases, e um fio

denominado neutro. As tensões das fases são de mesma

amplitude, porém estão defasadas 120º uma em relação a

outra.

Para sistemas trifásicos é muito comum realizar a ligação

das cargas em estrela (também denominado Y). É possível ver

esta configuração na figura abaixo.

Figura 1 – Circuito em Y – EstrelaAs tensões e correntes na carga recebem a nomenclatura de

grandezas de fase, já as tensões e correntes entre as fases são

denominadas grandezas de linha. Para essa configuração em

particular, é possível perceber que a corrente de linha é igual a

corrente de fase. Existe ainda uma relação entre a tensão de fase

tensão de linha, onde a tensão de fase multiplicada por√3, dá a

tensão de linha. Todas essas considerações serão posteriormente

abordadas nos resultados do relatório.

2. METODOLOGIA E DESCRIÇÃO DOS EXPERIMENTOS

Para a realização dos experimentos foram utilizados:

Um varivolt

Dois multímetros (variando entre as funções voltímetro e amperímetro)

Um wattímetro

Fios e conectores

Cargas resistivas e indutivas

Osciloscópio

O circuito montado é representado pela Figura 2.

Figura 2 - Esquema de um circuito trifásico equilibrado em Y

As cargas resistivas e indutivas tem tensão e potência determinadas por 220V e

350W, respectivamente. Foi aplicada uma tensão que corresponde a 50% do varivolt.

Foram medidas as tensões V 1 e V 2, as correntes A1 e A2 e as potências W 1 , W 2 e W 3. A

seguir os resultados obtidos foram discutidos.

3. RESULTADOS E DISCUSSÕES

A partir do circuito descrito no item anterior, os dados coletados de corrente, tensão e

potência estão descritos na tabela 1 abaixo.

Tabela 1 – Dados Coletados

Tensão de Linha (VL) 131 Vrms

Tensão de Fase (Vφ) 76,4 Vrms

Potencia Ativa Fase R 17,1 W

Potencia Ativa Fase S 17,2 W

Potencia Ativa Fase T 17,1 W

Corrente de Linha (IL) 0,32 Arms

Corrente de Fase (I φ) 0,32 Arms

Fator de Potência Fase R 0,70

Fator de Potência Fase S 0,72

Fator de Potência Fase T 0,71

A partir dos valores de tensão e potência das cargas indutivas e resistivas, foi

encontrado o valor da impedância de cada uma, e a impedância equivalente, dados por:

V=220V

P=350 W

ZR=V ²P

Eq. 1

ZR=(220)²

350=138,286 Ω

ZL=(220) ²

350=138,286∠90 ° Ω

Zeq=138,286∠0 °+138,286∠90 °=195,566∠ 45 ° Ω

Para comprovar os dados medidos, foi utilizado o valor da impedância

equivalente e a tensão de fase (Vφ), comprovando assim via cálculos os outros valores

encontrados.

A corrente de fase do circuito é então dada por:

I φ=V φ

Zeq

Eq. 2

I φ=76,4

195,566∠ 45 °=0,3906∠−45 ° A rms

É possível perceber uma diferença entre a corrente medida (0,32 Arms) e a

calculada (0,39 Arms). Este fato pode ter ocorrido devido a diferença entre as cargas

indutivas e resistivas, pois só foi fornecido os valores de tensão e potência, e não o valor

real das cargas.

Porém é visto que as correntes de linha (IL = 0,32 Arms) e de fase (I φ = 0,32 Arms)

medidas são iguais, comprovando a teoria que em circuitos em Y–Estrela, tanto a

corrente de fase, quanto a de linha, são iguais.

Calculando agora a potência ativa para a fase R, a partir do valores medidos:

P=V φ I φ . fp Eq. 3

PR=76,4 × 0,32× 0,70=17,11W

É possível perceber que o valor calculado é muito próximo do valor medido, e

ainda que a potência ativa de cada fase é praticamente a mesma (PR ≈ PS ≈ PT). Este

resultado é esperado pois o circuito em análise é considerado um circuito equilibrado.

Finalmente, a partir do valor de tensão de fase (Vφ) foi calculado o valor da

tensão de linha (VL) para a fase R, utilizando a expressão:

V L=√3V φ∠θ0+30 ° Eq. 3

V L=√3 . 76,4∠0 °+30 °=132,32∠30° Arms

Este valor encontrado é bem próximo do valor medido (VL=131rms)

comprovando a relação demonstrada pela Equação 3.

Ainda, para verificar defasagem entre a tensão de fase e tensão de linha, utilizou-

se o osciloscópio, registrando as formas de onda demonstradas na Figura 3.

Figura 3 – Formas de Onda no Osciloscópio

Analisando a imagem acima, comprovou-se a relação de defasagem entre as

tensões de fase e de linha, onde a tensão de fase está trinta graus (30º) adiantada em

relação a tensão de fase. É importante ressaltar que as ondas estão invertidas no

osciloscópio.

Os valores apresentados pelo osciloscópio estão maiores em aproximadamente

dois volts, porém, esta diferença é aceitável, devido ao fato que a medição utilizando o

osciloscópio foi a última medição realizada pelo grupo, e durante a transição entre as

medições, o circuito precisava ser desligado, a ao religar o mesmo, ajustar o

potenciômetro do varivolt para exatamente a mesma porcentagem era uma tarefa difícil.

4. CONCLUSÃO

5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

BOYLESTAD, Robert. Introdução a análise de circuitos. 10ª ed. Prentice Hall do Brasil, 2004.

Conceitos Básicos Sobre Sistemas de Energia. Disponível em: <http://www.audiolink.com.br/audiolink/guitaramppage.htm >. Acesso em 09 de abril de 2014.

SPADA, Adriano Luiz. Circuitos Trifásicos. Disponível em: <http://www.faculdadedavilamatilde.com.br/publicacoes/CircuitosTrifasicos.pdf>. Acesso em 09 de abril de 2014.