Indução Eletromagnética em Geradores Trifásicos

movimento surge uma variação de campo magnético referente ao movimento em relação às partes estáticas do motor De acordo com o princípio de Faraday da indução eletromagnética em um condutor de corrente elétrica submerso em um campo magnético variante surge uma força eletromotriz entre seus terminais Os condutores nos quais as tensões são induzidas no gerador trifásico se encontram no estator que nada mais é do que o conjunto de bobinas presentes na parte fixa da máquina elétrica isto é da máquina geradora Os condutores são denominados enrolamentos de armadura sendo que a defasagem de 120 entre as tensões das fases é criada a partir da posição das bobinas no rotor Lembrese de que essas bobinas estão localizadas no estator com uma distância geométrica de 120 UMANS 2014 Você pode observar as características descritas na Figura 2 Figura 2 Fonte Fouad A Saad Schutterstockcom a Bobina vermelha a Bobina vermelha c Bobina azul c Bobina azul b Bobina amarela b Bobina amarela Vermelho Amarelo Azul 3 Sistemas trifásicos equilibrados Figura 3 Representação esquemática das bobinas Fonte Fitzgerald Kingsley Jr e Umans 2006 p 594 Os geradores possuem três bobinas São essas bobinas que fornecerão as três fases com tensões defasadas 120 estre si O diagrama fasorial da Figura 4 representa essas três fases Figura 4 Representação dos fasores das tensões de fase geradas As tensões representadas são tensões obtidas diretamente dos terminais de cada bobina do gerador conforme a Figura 3 e são denominadas tensões de fase MARCOS 2001 Essas tensões são definidas matematicamente por seus fasores Eletrotécnica 4 Figura 5 Conexão trifásica estrela Fonte Fitzgerald Kingsley Jr e Umans 2006 p 595 Uma fonte de tensão trifásica equilibrada conectada em Estrela Y possui tensão de fase Van 12730𝑜V Essa fonte está conectada a uma carga equilibrada conectada em Y com impedância de 635j1 Ω por fase Determine as tensões de fase e as correntes de linha do sistema Solução 7 Sistemas trifásicos equilibrados Figura 6 Aplicação da regra do paralelogramo para obtenção das tensões de linha Fonte Adaptada de Marcos 2001 p 256 Sendo assim os equipamentos trifásicos ligados em estrela possibilitam a utilização de níveis de tensão de linha superiores em relação à tensão de fase modificando o ângulo dessa tensão em mais 30 e mantendo o valor da corrente de linha igual à corrente de fase Eletrotécnica 8 Uma fonte de tensão trifásica equilibrada conectada em Delta Δ possui tensão de fase Vab 22030𝑜V Essa fonte está conectada a uma carga equilibrada conectada em Δ com impedância de 1902j3 Ω por fase Determine as correntes de fase e as correntes de linha do sistema Solução Eletrotécnica 10 Figura 8 Aplicação da regra do paralelogramo para obtenção das correntes de linha Fonte Adaptada de Marcos 2001 p 256 Assim os equipamentos trifásicos ligados em triângulo possibilitam a utilização do nível de tensão trifásica de linha igual à tensão de faseA elevação ocorre no nível da corrente de linha em relação à corrente de fase modificando o ângulo dessa tensão em mais 30 MARCOS 2001 As cargas que possuem características reativas criam defasagens entre a tensão de linha e a corrente de linha Mas mesmo em cargas puramente resistivas é comum uma defasagem de 30º entre a tensão e a corrente de fase devido à variação de apenas uma das grandezas de fase para linha à tensão na ligação estrela e à corrente na ligação triângulo Cálculo de potências para os sistemas trifásicos equilibrados Os sistemas trifásicos são capazes de alimentar cargas de consumo três vezes maiores que os sistemas monofásicos Isso se deve aos métodos de ligação das impedâncias da carga As expressões de potência evidenciam essa caracterís tica A potência total trifásica é obtida pela soma das potências individuais das impedâncias da carga MARCOS 2001 11 Sistemas trifásicos equilibrados Figura 9 Esquemático de demonstração das grandezas de fase em ligações estrela e triângulo Fonte Adaptada de Marcos 2001 p 260 O valor da potência aparente de cada impedância pode ser obtido a partir da relação entre a tensão aplicada e a corrente que a percorre Os valores aplicados individualmente nas impedâncias da carga trifásica são denominados tensão e corrente de fase A partir disso é possível determinar o valor da potência aparente utilizando a seguinte fórmula Para o cálculo da potência trifásica você soma os valores das potências monofásicas ou seja as potências de cada impedância Como os circuitos trifásicos equilibrados possuem os mesmos valores de impedância de carga nas três fases e os mesmos valores de tensão aplicada em cada uma delas o valor da potência aparente em cada uma das impedâncias é igual Com isso é possível obter a potência trifásica das cargas trifásicas balan ceadas levando em consideração a potência de apenas uma das impedâncias da carga Para o cálculo das potências ativa e reativa você vai utilizar o valor do ângulo do fator de potência das impedâncias da carga Como todas as impedâncias de uma carga balanceada possuem mesmo módulo e mesmo ângulo temos que Eletrotécnica 12 FITZGERAL A E KINGSLEY JR C UMANS S D Máquinas elétricas com introdução à eletrônica de potência 6 ed Porto Alegre Bookman 2006 MARCOS O Circuitos elétricos corrente contínua e corrente alternada São Paulo Érica 2001 UMANS S D Máquinas elétricas de Fitzgerald e Kingsley 7 ed Porto Alegre AMGH 2014 WEG DT6 motores elétricos assíncronos e síncronos de média tensão especificação características e manutenção Jaraguá do Sul WEG 2015 Disponível em http ecatalogwegnetfileswegnetWEGcursodt6motoreseletricosassincronode altatensaoartigotecnicoportuguesbrpdf Acesso em 27 dez 2016 Leituras recomendadas ELETROBRÁS ELETRONORTE Alternativas não convencionais para transmissão de energia Brasília Eletrobrás Eletronorte 2016 Disponível em httpwwwelngovbropen cmsopencmspilarestecnologiapepdAlternativasNaoConvencionaisparaTrans missaodeEnergiaEletricahtml Acesso em 28 dez 2016 NAHVI M EDMINISTER J A Circuitos elétricos 5 ed Porto Alegre Bookman 2014 Coleção Schaum Os motores trifásicos de acionamentos de cargas de necessidade de alta potência como os moinhos utilizados em cimenteiras são alimentados pelos sistemas trifásicos que possibilitam a entrega desse alto nível de energia Para economizar no investimento em cabeamentos para a alimentação destes motores estes sistemas utilizam altos níveis de tensão Isso mantém a potência de entrega com a redução da corrente que circula no circuito do acionamento WEG 2015 Eletrotécnica 14