Docsity
Docsity

Prepare-se para as provas
Prepare-se para as provas

Estude fácil! Tem muito documento disponível na Docsity


Ganhe pontos para baixar
Ganhe pontos para baixar

Ganhe pontos ajudando outros esrudantes ou compre um plano Premium


Guias e Dicas
Guias e Dicas


eletrotécnica, Notas de aula de Direito

Curso básico de eletrotécnica, da epoca em q eu fiz CEFET, no Ceará, integrado de eletrotécnica, ajudou me bastante esse curso em arquivo pdf.

Tipologia: Notas de aula

Antes de 2010

Compartilhado em 14/03/2010

jose-rodrigo-mirand-de-sousa-4
jose-rodrigo-mirand-de-sousa-4 🇧🇷

7 documentos

1 / 23

Toggle sidebar

Esta página não é visível na pré-visualização

Não perca as partes importantes!

bg1
VI CIRCUITOS TRIFÁSICOS
A maior parte da geração, transmissão e utilização em alta potência da energia elétrica
envolve sistemas polifásicos, ou seja, sistemas nos quais são disponíveis diversas fontes de
mesma amplitude com uma diferença de fase entre elas. Por possuir vantagens econômicas e
operacionais, o sistema trifásico é o mais difundido.
Uma Fonte Trifásica é constituída de três fontes de tensões iguais defasadas 120° uma da
outra. As figuras abaixo apresentam o esquema de um gerador trifásico com as tensões
produzidas
VI.1 Produção da Tensão Trifásica:
Alternador Trifásico:
N
SC
C’
A
A’
B
B’
Estator
Enrolamento
de Campo
Rotor Enrolamento
de Induzido
2468
wt
120°
V
AA
V
BB
V
CC
Supondo o rotor girando no sentido anti-horário com 3600 rpm (f = 60 Hz)1 seu campo
magnético corta os rolamentos do induzido, induzindo neles as tensões senoidais ilustrados na
figura. Estas tensões atingem seus valores máximos e mínimos com uma distância de 1/3 de um
período, ou seja, com uma defasagem de 120°, e isto devido ao deslocamento espacial de 120°
dos enrolamentos do induzido. Como resultado, visto que as bobinas são iguais (mesma seção e
mesmo número de espiras), o alternador produz 3 tensões de mesmo valor eficaz com uma
defasagem de 120 ° entre elas. Normalmente estas tensões são geradas em 13,8 kV. Tem-se
portanto:
kV2408,13V)240377sen(19500
kV1208,13V)120377sen(19500
kV08,13V)377sen(19500
''
''
''
°=°+=
°=°+=
°==
CCCC
BBBB
AAAA
Ete
Ete
Ete
&
&
&
pois kV8,13
2
19500 = que é o valor eficaz do módulo da tensão.
1 rpm3600
2
60.120.120 === p
f
n, onde n = velocidade, f = freqüência e p = número de pólos da máquina.
pf3
pf4
pf5
pf8
pf9
pfa
pfd
pfe
pff
pf12
pf13
pf14
pf15
pf16
pf17

Pré-visualização parcial do texto

Baixe eletrotécnica e outras Notas de aula em PDF para Direito, somente na Docsity!

VI CIRCUITOS TRIFÁSICOS

A maior parte da geração, transmissão e utilização em alta potência da energia elétrica

envolve sistemas polifásicos, ou seja, sistemas nos quais são disponíveis diversas fontes de

mesma amplitude com uma diferença de fase entre elas. Por possuir vantagens econômicas e

operacionais, o sistema trifásico é o mais difundido.

Uma Fonte Trifásica é constituída de três fontes de tensões iguais defasadas 120° uma da

outra. As figuras abaixo apresentam o esquema de um gerador trifásico com as tensões

produzidas

VI.1 Produção da Tensão Trifásica:

Alternador Trifásico:

N

S C

C’

A

A’

B

B’

Estator

Enrolamento de Campo

Rotor

Enrolamento de Induzido

2 4 6 8 wt

120°

VAA VBB VCC

Supondo o rotor girando no sentido anti-horário com 3600 rpm (f = 60 Hz)

1 seu campo

magnético corta os rolamentos do induzido, induzindo neles as tensões senoidais ilustrados na

figura. Estas tensões atingem seus valores máximos e mínimos com uma distância de 1/3 de um

período, ou seja, com uma defasagem de 120°, e isto devido ao deslocamento espacial de 120°

dos enrolamentos do induzido. Como resultado, visto que as bobinas são iguais (mesma seção e

mesmo número de espiras), o alternador produz 3 tensões de mesmo valor eficaz com uma

defasagem de 120 ° entre elas. Normalmente estas tensões são geradas em 13,8 kV. Tem-se

portanto:

19500 sen( 377 240 )V 13 , 8 240 kV

19500 sen( 377 120 )V 13 , 8 120 kV

19500 sen( 377 )V 13 , 8 0 kV

' '

' '

' '

CC CC

BB BB

AA AA

e t E

e t E

e t E

pois 13 , 8 kV 2

(^19500) = que é o valor eficaz do módulo da tensão.

1 3600 rpm 2

    1. 60 = = = p

f n , onde n = velocidade, f = freqüência e p = número de pólos da máquina.

O diagrama fasorial destas tensões é apresentado a seguir.

' BB

E &
E CC '
E AA '

120°

E BB '
E CC '
E AA '
' +^ '+ '=^0

AA BB CC

E & E & E &

ou

Razões que levam a preferência pelo sistema trifásico:

  1. permite transmissão de potência de forma mais econômica.
  2. Em sistemas trifásicos o módulo do campo girante total é constante, o que não ocorre

em outros sistemas polifásicos (todos os sistemas polifásicos com n × 3 fases

apresentam esta característica, mas com n>1 estes sistemas não são interessantes

economicamente).

  1. a potência p(t) é constante (no monofásico é pulsante):

p(t) =e i + e i +e iC= 3 EIcos ∅ AA ' A BB' B CC'

VI.2 Sistemas em Triângulo e Estrela

A B C

A' B' C'

A figura ao lado apresenta de maneira esquemática

os três enrolamentos de um gerador trifásico.

Os terminais destes enrolamentos são ligados para diminuir o número de linhas

necessárias para as conexões em relação às cargas. Desta maneira pode-se ter dois tipos de

ligações que são apresentadas nas duas próximas seções.

Nomenclatura:

  • Tensão de linha : é a tensão entre duas linhas.
  • Tensão de fase : é a tensão no enrolamento ou na impedância de cada ramo.
  • Corrente de linha : é a corrente na linha que sai do gerador ou a corrente solicitada

pela carga.

  • Corrente de fase : é a corrente no enrolamento do gerador, ou na impedância de cada

ramo.

VI.2.1 Ligação em ∆∆∆∆

A figura abaixo apresenta o esquema de ligações que deve ser realizado com os três

enrolamentos do gerador para que se obtenha uma conexão em ∆.

( I &^ A , I & B , I & C ) são iguais as correntes de fase ( I & (^) AB^ , I & BC , I & CA ). A figura abaixo apresenta a

nomenclatura utilizada para as tensões e correntes em um circuito em Y.

N

I C &

N

I B &

I A &

I N &

A B C N I I I I & & & &

    • =

E CN &

E BN &

E AN &

B
A
E CA

E AB

E BC
C

A figura abaixo mostra as tensões de fase e de linha em um diagrama fasorial adotando

E AN & (^) como referência.

E AN &

E BN &

E CN &

E BC &

E CA &

E AB &

C

B

A N

Aplicando a lei de Kirchoff para as tensões

tem-se:

E &^ (^) ABE & AN + E & BN = 0 ou

E AB EAN EBN EAN E NB

O diagrama abaixo apresenta o diagrama anterior de outra forma.

χ χ

E AB &

E AB &

E AN &

E NB &

30° 60°

E BN &

E CN &

C

B

A N

Pode-se obter as seguintes relações

trigonométricas:

AB AN

AN AN

E x E

x E E

.cos 30

E então:

E & AB = 3. EAN ∠ 30 °

De maneira análoga tem-se:

E & BC = 3. EBN ∠ 270 °
ECA = 3. ECN ∠ 150 °

Ou seja, em circuitos em Y as tensões de linha são iguais as tensões de fase multiplicadas

por raiz de três.

VI.3 Seqüências de Fase:

A ordem na qual as tensões ou correntes atingem seus valores máximos é denominada

seqüência de fase. Assim, a seqüência ABC indica que a tensão VAA’ atinge seu valor máximo

antes da tensão VBB’ e esta antes da tensão VCC’. O mesmo vale para qualquer outra seqüência. A

figura abaixo já apresentada no início do capítulo apresenta a seqüência ABC.

2 4 6 8 wt

120°

VAA VBB VCC

Nos geradores que têm as bobinas conectadas em Y, considerando-se que

= (^) l 3 ∠ 90 °

E (^) AN E , = (^) l 3 ∠− 30 °

E (^) BN E e = (^) l 3 ∠− 150 °

E (^) CN E define-se que o mesmo

tem a seqüência ABC, ou seqüência direta, quando em relação a um ponto fixo, os três vetores

de tensão girando no sentido anti-horário passarem pelo ponto fixo com a seguinte ordem: A, B

e C. Para a situação em que E &^ (^) AN = E l 3 ∠− 150 °, E &^ (^) BN = E l 3 ∠− 30 ° e

E &^ (^) CN = E l 3 ∠ 90 ° define-se que o mesmo tem a seqüência CBA, ou seqüência inversa(cf.

figura abaixo).

Seqüência ABC (Direta)

N

E BN & ECN &

E AN &

  • Ponto Fixo

Seqüência CBA (Inversa)

N

E BN &

E CN &

E AN &

  • Ponto Fixo

Nos geradores que têm as bobinas conectadas em ∆, considerando-se que

E &^ (^) AB = E l∠ 120 °, E &^ (^) BC = E l∠ 0 °e E &^ (^) CA = E l∠− 120 ° define-se que o mesmo tem a seqüência

ABC, ou seqüência direta, quando em relação a um ponto fixo, os três vetores de tensão

girando no sentido anti-horário passarem pelo ponto fixo com a seguinte ordem: AB, BC e CA

(observar que as primeiras letras dão a seqüência ABC). Para a situação em que

E &^ (^) AB = E l∠ 180 °, E &^ (^) BC = E l∠− 60 °e E &^ (^) CA = E l∠ 60 ° define-se que o mesmo tem a seqüência

CBA, ou seqüência inversa.

VI.4 Carga Equilibrada Ligada em ∆∆∆∆

A figura abaixo apresenta uma carga trifásica equilibrada ligada em ∆. Cada uma das

impedâncias tem valor Z &^ = 5 ∠ 45 °Ω. O gerador está ligado com a seqüência ABC e o valor da

tensão de linha é de 220 V. Para esta configuração após a figura, são apresentados os valores de

tensão e corrente para a carga em questão e é traçado um diagrama fasorial completo das tensões

e correntes.

Z &

Z

I AB &

BC

I &

I C

E BC

CA

I &

C

A

B

I A

B

I &

E AB

E CA

A

C

B

Z

Para a seqüência ABC

tem-se com E &^ BC na

referência:

220 120 V
220 0 V
220 120 V

CA

BC

AB

E
E
E

Para uma carga ligada em ∆ as correntes de fase são iguais as correntes de linha divididas

por raiz de três. Os ângulos das correntes de linha são determinados pela seqüência adotada. Para

a seqüência ABC com I &^ A como referência tem-se:

N

A

C B

44 165 A
44 45 A
44 75 A
Z
E
I
Z
E
I
Z
E
I

CA CA

BC BC

AB AB

As correntes de linha são dadas por:

76 , 21 165 A
76 , 21 75 A
76 , 21 45 A

C

C CA BC

B

B BC AB

A

A AB CA

I
I I I
I
I I I
I
I I I

Conforme pode-se observar os módulos das correntes são iguais e para uma carga

equilibrada ligada em ∆, a corrente de linha é 3 vezes a corrente de fase:

44 A
76 , 21 A

AB BC CA

A B C

I I I

I I I

I f

I (^) l

A seguir é apresentado o diagrama fasorial para o circuito alimentado com a seqüência

ABC.

BC

E

CA

E

AB

E

I B &

I C &

IA &

-100 0 100 200

0

50

100

150

I CA & I BC &

I AB &

Se o circuito fosse alimentado com a seqüência CBA, os fasores seriam diferentes,

embora os módulos destes sejam iguais. Abaixo é apresentado o diagrama fasorial que resultaria

se a carga fosse alimentada com a seqüência CBA.

E BC

CA

E

E AB

B I &

I C &

A I &

-100 0 100 200

0

50

100

150

I CA &

I AB &

I BC &

Em um circuito ligado em ∆ com a seqüência ABC, as correntes de fase estão adiantadas

de 30° das correntes de linha (cf. figuras acima). Para uma carga com 3 impedâncias iguais

Z ∠ θ ° ligadas em ∆ e alimentadas com a seqüência ABC, onde E &^ AB = El ∠ φ A °, tem-se que

= = φ θ θ

φ A

AB AB A AB AB Z

E
Z
E
Z
E
I

. Assim pode-se dizer que para a seqüência ABC E & AB

está adiantada em relação a I & A^ de θ + 30°. Para a seqüência CBA E &^ AB está atrasada em relação a

I A

& (^) de θ - 30°. Assim, os ângulos das correntes de linha nas seqüências ABC e CBA são dados

respectivamente por:

A seguir são apresentados os diagramas fasorial para o circuito alimentado com a

seqüência CBA.

30°

I C
I B
I A
E CN
E AN
EBN

-100 -50 0 50 100

0

50

100

Se o circuito fosse alimentado com a seqüência ABC, os fasores seriam diferentes,

embora os módulos destes fossem iguais. Abaixo é apresentado o diagrama fasorial que resultaria

se a carga fosse alimentada com a seqüência ABC.

30°

I C
I B
I A
E CN
E AN
E BN

-100 -50 0 50 100

0

50

100

Para uma carga com 3 impedâncias iguais Z ∠ θ° ligadas em Y e alimentadas com a

seqüência ABC, onde = ∠φ°

3

l AN

E

E &^ , pode-se observar que

= = φ θ θ

φ

Z
E
Z
E
Z
E
I

AN AN AN A &

& (^) , ou seja, os ângulos das correntes são dados pelos ângulos

das tensões subtraídos do ângulo θ independentemente da seqüência.

Seqüência ABC ou CBA

θ

θ

θ

C CN

B BN

A AN

I E
I E
I E

VI.6 Circuito Monofásico Equivalente para Cargas Equilibradas.

Normalmente circuitos trifásicos com cargas equilibradas podem ser solucionados mais

facilmente ao se transformar o circuito trifásico em seu monofásico equivalente. Nesta seção

serão apresentados os métodos empregados nesta transformação.

Somente circuitos em Y podem ser transformados em um circuito monofásico

equivalente. Desta maneira sempre que se tem um circuito (alimentação/carga) em delta deve-se

primeiro transformá-lo para Y (alimentação/carga) para depois transformar o circuito em seu

monofásico equivalente.

Para um circuito em ∆ com três impedâncias Z &^ iguais tem-se que:

Z = Z^ ∆

Y

As relações entre os módulos das tensões e correntes de linha e as tensões e correntes de

fase já foram apresentadas, da mesma maneira que os ângulos destas tensões e correntes, que são

determinados pela seqüência adotada. A seguir as relações entre os módulos são dadas

novamente.

Circuito em:

f

f

E E
I I

l

l 3.

Circuito em Y:

f

f

E E
I I

l

l

As próximas seções apresentam as transformações para circuitos monofásicos para cargas

equilibradas ligadas em Y e ∆.

VI.6.1 Carga em Y

A seguir apresenta-se o circuito equivalente monofásico para uma carga ligada em Y a 4

fios. Para este caso tem-se que:

Z

E
Z
E
I I

f f

l = l = =

Ef Z &

I l

A

B

C

N

E (^) l= E AN

I (^) l= I A

N

Z &^ Z &

Z &

Exemplo 1 : Para uma carga trifásica indutiva ligada em Y com Z &^ = 20 ∠ 30 °Ω alimentada por

uma tensão de 220 V (linha), solicita-se que a partir do equivalente monofásico se

calcule as correntes de linha sabendo que a seqüência da alimentação é CBA.

Para a seqüência CBA, com - E &^ AB como referência, tem-se que:

De maneira resumida tem-se que:

  1. , e

Y , 3. e

∆ ∆ ∆ ∆

Z
Z
Z
E
I
Z
I E
Z
E
Z
E
I I E E I
Z
E
Z
E
I
Z
E
I I E E I I

Y

f f f f

Y Y Y

f f f f

l l

l l l l l

l l l l l l

A corrente de linha dos circuito em Y e ∆ são equivalentes. Assim, o circuito monofásico

equivalente é dado por:

fY Y fY fY Y Y

Y fY Y

E Z I E Z I
I I I I

l

l l l

∆ ∆ ∆

Z
E
Z
E
Z
E
Z
E
I

fY Y Y

Y

fY Y

l l l

Exemplo 2 : Para uma carga trifásica indutiva ligada em ∆, com Z &^ = 5 ∠ 45 °Ω, alimentada por

uma tensão de 220 V (linha) com seqüência da alimentação ABC e considerando

E BC & (^) na referência, solicita-se que a partir do equivalente monofásico se calcule as

correntes de linha.

Para a seqüência ABC tem-se que:

220 240 V
220 0 V
220 120 V

CA

BC

AB

E
E
E

A corrente de linha do equivalente

monofásico é dada por:

76 , 21 A
Z ∆
E
I

Y Y

l l

como o circuito original estava em ∆, a corrente de fase é dada por:

44 A

I l I (^) f

Conforme explicado, em um circuito ∆ com a seqüência ABC, E &^ AB está adiantada em

relação a I &^ A de θ + 30°. Assim, as correntes de linha são dadas por:

240 30 240 45 30 76 , 21 165 A
0 30 0 45 30 76 , 21 75 A
120 30 120 45 30 76 , 21 45 A

l l

l l

l l

I I I
I I I
I I I

C

B

A

θ

θ

θ

Exemplo 3 : Uma carga equilibrada em ∆ com Z &^ ∆ = 9 , 0 ∠− 30 °Ω e uma carga equilibrada em

Y com Z &^ Y = 5 , 0 ∠ 45 °Ω são alimentadas por um sistema trifásico com seqüência

ABC com tensão de linha de 480 V. Deseja-se obter as correntes de linha usando o

circuito equivalente monofásico.

Deve-se primeiramente transformar a carga em ∆ em uma carga em Y. Assim tem-se:

∆ 3 , 0 30 3

' Z
Z Y

O circuito equivalente monofásico é dado então por:

I l

= 3 , 0 ∠− 30 °

' Z Y & Z & Y = 5 , 0 ∠ 45 °Ω 3

480

Pode-se agora calcular a impedância monofásica equivalente. Assim:

Z & eq 3 30 // 5 45

corrente de linha monofásica é dada então por:

119 , 45 A

eq

l

Z

E

I l

Com a seqüência ABC e

considerando E &^ BC na referência,

tem-se:

480 240 V
480 0 V
480 120 V

CA

BC

AB

E
E
E

Desta maneira as correntes são dadas por:

119 , 45 240 30 3 , 36 119 , 45 213 , 36 V
119 , 45 0 30 3 , 36 119 , 45 26 , 64 V
119 , 45 120 30 3 , 36 119 , 45 93 , 36 V

C

B

A

I
I
I

VI.7 Sistemas Desequilibrados

A seguir são apresentados sistemas nos quais as cargas trifásicas não são iguais. Cargas

trifásicas diferentes são chamadas cargas desequilibradas. Para cada uma das configurações são

apresentadas as equações necessárias à solução do circuito.

VI.7.1 Carga em ∆∆∆∆

A resolução de um circuito com uma carga desequilibrada ligada em ∆ consiste em

calcular as correntes de fase I&^ AB, I&^ BC e I&CA^ para após, utilizando estas correntes e a Lei das

Correntes de Kirchoff calcular as correntes de linha. Desta maneira tem-se que:

1

AB AB Z

E
I

3

BC BC Z

E
I

2

CA CA Z

E
I

e utilizando a LCK:

I A I AB I CA
I B I BC I AB
I C I CA I BC

A

A B A C B C

C

A B A C B C

Z

Z Z Z Z Z Z
Z
Z
Z Z Z Z Z Z
Z

1 2

B

A B A C B C

Z

Z Z Z Z Z Z
Z

3

Ou seja, cada impedância é dada pela razão da soma dos produtos das impedâncias duas a

duas pela impedância que lhe é oposta. Uma vez obtido o triângulo de impedâncias, resolve-se

normalmente.

O terceiro método que utiliza o deslocamento do neutro é apresentado a seguir. Para este

método deve ser construído o triângulo de tensões apresentado abaixo a direita.

EC 0 &

EB 0 & EA 0 &

I A &

Z 1 &

I C &

I B &

E CA &

E AB &

E BC &

B Z 2 &

Z 3 &

C

A

0

C B

A

O

N

Do circuito obtém-se as seguintes equações:

I & A + I & B + I & C = 0

Aplicando-se a lei de Ohm para as impedâncias tem-se:

3

0

2

0

1

0

    • = Z
E
Z
E
Z
E A B C

3

0

2

0

1

0

Z
E E
Z
E
Z
E B EAB B B BC

Como as tensões E &^ AB e E &^ BC são conhecidas pode-se obter a tensão E &^ B 0. A partir do

triângulo das tensões pode-se obter as tensões E &^ A 0 = E & B 0 + E & AB e E &^ C 0 = E & B 0 − E & BC e então obter

as correntes nas linhas:

1

0

Z

E
I

A A (^) &

2

0

Z

E
I

B B (^) &

3

0

Z

E
I

C C (^) &

A tensão de deslocamentos é dada então por: E &^ (^) 0 N = E & BNE & B 0

Exemplo 4 : Um sistema ABC, 220 V trifásico a três fios possui uma carga ligada em Y com

Z & 1 = 5 , 0 ∠ 30 ° Ω, Z &^2 = 10 , 0 ∠− 20 °Ω e Z &^3 = 8 , 0 ∠ 0 °Ω. Deseja-se obter as

correntes de linha em cada carga e a tensão de deslocamento do neutro

considerando EBC

como referência.

  • 2

I &

10 , 0 ∠ − 20 ° Ω N 5 , 0 ∠ 30 °Ω

8 , 0 ∠ 0 ° Ω

I 1

AB & E &

E BC &

A

C

B

As tensões de fase com a seqüência ABC são:

20 240 V
220 0 V
220 120 V

CA

BC

AB

E
E
E

1. A solução pelo método das malhas é dada por [ E &^ ] = [ Z &].[ I &], ou seja:

2

1 . 10 20 17 , 40 3 , 72

I
I

j

j

&

e tem-se: 20 , 67 36 , 19 A

19 , 15 74 , 20 A

2

1

= ∠ °

I
I

Pode-se então determinar as correntes de linha/fase:

20 , 67 143 , 81 A
13 , 05 28 , 57 A
19 , 15 74 , 20 A

2

2 1

1

I I
I I I
I I

C

B

A

E para um circuito em Y a três fios deve-se ter I & (^) A^ + I & B + I & C = 0 que pode ser utilizado para

verificar-se a exatitude dos cálculos.

Pode-se então calcular a tensão de deslocamento de neutro:

30 130 , 5 48 , 51 41 , 56 55 , 48 V
. 13 , 05 28 , 51. 10 20 130 , 5 48 , 51 V

0 0

0

N BN B

B B B

E E E
E I Z

2. Solução pelo método de deslocamento do neutro:

3

0

2

0

1

0

Z
E E
Z
E
Z
E B EAB B B BC
E B + ∠ ° EB EB
165 , 36 143 , 80 V
130 , 5 48 , 45 V 95 , 78 104 , 17 V

0 0

0 0 0

= − = ∠− °

C B BC

B A B AB

E E E

E E E E

Pode-se então determinar as correntes de linha/fase:

19 , 16 74 , 17 A

1

0 = = ∠ ° Z

E
I

A A (^) &

& 13 , 05 28 , 45 A

2

0 = = ∠− ° Z

E
I

B B (^) &

20 , 67 143 , 80 A

3

0 = = ∠− ° Z

E
I

C C (^) &

Pode-se então calcular a tensão de deslocamento de neutro: E & (^) 0 N = E & BNE & B 0 = 41 , 42 ∠ 55 , 53 °V

VI.8.2 Potência em Cargas Trifásicas Desequilibradas

Com impedâncias diferentes tem-se correntes diferentes e potências por fase diferentes.

Logo deve-se calcular a potência em cada fase e depois somá-las (somente as potências ativa e

reativa).

T

T

T T

T T

f f f f f f

f f f f f f

f f f f f f

S
P
FP

S P jQ VA

P P P P W Q Q Q Q VAR
P E I W Q E I VAR
P E I W Q E I VAR
P E I W Q E I VAR

φ

φ φ

φ φ

φ φ

cos

[ ]
[ ] [ ]

. .cos [ ]. .sen [ ] . .cos [ ]. .sen [ ] . .cos [ ]. .sen [ ]

1 2 3 1 2 3

3 3 3 3 3 3 3 3

2 2 2 2 2 2 2 2

1 1 1 1 1 1 1 1

Exemplo 6 : Um sistema trifásico, 220 V, alimenta as seguintes cargas ligadas em Y a 4 fios:

Z &^ A = 5 ∠ 30 ° Ω, Z &^ B = 10 ∠− 20 °Ω e Z &^ C = 8 ∠ 0 °Ω. Pede-se determinar as potências

por fase e as potências totais.

O primeiro passo é a determinação das correntes solicitadas pelas impedâncias. Assim:

15 , 88 A
12 , 70 A
25 , 40 A

C

CA

C

CN C

B

BC

B

BN B

A

AB

A

AN A

Z
E
Z
E
I
Z
E
Z
E
I
Z
E
Z
E
I

Pode-se agora determinar as potências ativas nas fases:

. 15 , 88 .cos( 0 ) 2017 W 3

. .cos . 12 , 70 .cos( 20 ) 1516 W 3

. .cos . 25 , 40 .cos( 30 ) 2794 W 3

. .cos

C CN C C

B BN B B

A AN A A

P E I
P E I
P E I

φ

φ

φ

Da mesma maneira pode-se calcular potências reativas nas fases:

. 15 , 88 .sen( 0 ) 0 VAR 3

. .sen . 12 , 70 .sen( 20 ) 552 VAR 3

. .sen . 25 , 40 .sen( 30 ) 1613 VAR 3

. .sen

C CN C C

B BN B B

A AN A A

Q E I
Q E I
Q E I

φ

φ

φ

As potências ativas e reativas totais são:

1613 552 0 1061 VAR
2794 1516 2017 6327 W

T A B C

T A B C

Q Q Q Q

P P P P

A potência aparente total e o fator de potência total são dados por:

0 , 99 atrasado 6415

S
P

FP cos

6327 1061 6415 VA

T

T = = = =

φ

S (^) T S & T PT jQT j

VI.8.3 Cargas Trifásicas e o Método dos Dois Watímetros

Dois watímetros ligados em qualquer duas linhas de um sistema trifásico de três fios

indicará a potência trifásica total absorvida pelo circuito. Este valor é dado pela soma das leituras

dos dois watímetros. Poderá haver indicação de leitura negativa em um dos watímetros,

entretanto a soma das duas leituras sempre será positiva ou nula. Considerando os dois

watímetros colocados nas linhas A e C, as duas leituras serão dadas por:

1 2

2

1

. .cos( ) . .cos( )

P P P

P E I entreE eI

P E I entreE eI

T

CB C CB C

AB A AB A

Para o caso de carga equilibrada, com El e I (^) l sendo respectivamente a tensão e corrente

de linha e θ o ângulo da impedância, as expressões acima podem ser escritas como:

1 2

2

1

. .cos( 30 º) . .cos( 30 º)

P P P
P E I
P E I
T = +

θ

θ

l l

l l

A figura abaixo apresenta a colocação dos dois watímetros em um circuito com uma

carga ligada em ∆.

CA

Z &

BC

Z

AB Z &

C

A

B B

C

A

I A

E AB

E CB

I C

O fator de potência, que pode ser indutivo ou capacitivo dependendo da carga, pode ser

determinado experimentalmente como sendo:

( ) 

2 1

1 2 1 cos 3. W W

W W

FP tg θ e tg θ

onde W 2 (^) eW 1 são respectivamente as leituras dos watímetros 2 e 1.