Tensão de Linha e Fase - Diferença e Relação

Neste breve artigo, sem entrar na história das redes de corrente alternada, vamos entender a relação entre tensão de fase e tensão de linha. Responderemos às perguntas sobre o que é tensão de fase e tensão de linha, como elas se relacionam e por que essas relações são exatamente as mesmas.

Não é segredo que hoje a eletricidade das usinas geradoras é entregue aos consumidores por meio de linhas de alta tensão com frequência de 50 Hz. Nas subestações transformadoras, a alta tensão senoidal é reduzida e distribuída aos consumidores em 220 ou 380 volts. Em algum lugar a rede é monofásica, em algum lugar trifásica, mas vamos descobrir.

RMS e tensão de pico

Em primeiro lugar, notamos que quando dizem 220 ou 380 volts, eles significam os valores efetivos das tensões, do ponto de vista matemático - tensões rms... O que significa?

Isso significa que, na verdade, a amplitude Um (máxima) da tensão senoidal, fase Umph ou Uml linear, é sempre maior que esse valor efetivo.Para uma tensão senoidal, sua amplitude é maior que o valor efetivo com a raiz 2 vezes, ou seja, 1,414 vezes.

Portanto, para uma tensão de fase de 220 volts, a amplitude é de 310 volts e, para uma tensão de linha de 380 volts, a amplitude será de 537 volts. E se levarmos em conta que a tensão na rede nunca é estável, esses valores podem ser menores ou maiores. Esta circunstância deve ser sempre levada em consideração, por exemplo, ao escolher capacitores para um motor assíncrono trifásico.

Tensão da linha de fase

Os enrolamentos do gerador são conectados e conectados com as extremidades X, Y e Z em um ponto (no centro da estrela) que é chamado de ponto neutro ou zero do gerador. Este é um circuito trifásico de quatro fios. Os condutores de linha L1, L2 e L3 são conectados aos terminais das bobinas A, B e C, e o condutor neutro N é conectado ao ponto neutro.

As tensões entre o terminal A e o ponto zero, B e o ponto zero, C e o ponto zero, são chamadas de tensões de fase, são denotadas por Ua, Ub e Uc, mas como a rede é simétrica, você pode simplesmente escrever Uph — tensão de fase .

Nas redes trifásicas de corrente alternada na maioria dos países, a tensão de fase padrão é de aproximadamente 220 volts - a tensão entre o condutor de fase e o ponto neutro, que geralmente é aterrado, e seu potencial é considerado zero, por isso é também chamado de ponto neutro.

Tensão de linha de uma rede trifásica

As tensões entre o terminal A e o terminal B, entre o terminal B e o terminal C, entre o terminal C e o terminal A são chamadas de tensões de linha, ou seja, são as tensões entre os condutores de linha de uma rede trifásica. Eles são rotulados como Uab, Ubc, Uca ou você pode simplesmente escrever Ul.

A voltagem padrão na maioria dos países é de aproximadamente 380 volts.Nesse caso é fácil ver que 380 é 1,727 vezes maior que 220 e, desconsiderando as perdas, fica claro que essa é a raiz quadrada de 3, ou seja 1,732. Obviamente, a tensão da rede o tempo todo em uma direção ou outra flutua dependendo da carga atual da rede, mas a relação entre as tensões de linha e de fase é exatamente a mesma.

De onde veio a raiz de 3?

O método de imagem vetorial é frequentemente usado em engenharia elétrica. Tensões e correntes senoidalmente variáveis ​​no tempo. 

O gráfico da dependência da magnitude da projeção no tempo é uma senóide. E se a amplitude da tensão é o comprimento do vetor U, então a projeção que muda com o tempo é o valor atual da tensão, e a senóide reflete a dinâmica da tensão.

Portanto, se agora desenharmos um diagrama vetorial de tensões trifásicas, verificamos que existem ângulos iguais de 120 ° entre os vetores das três fases e, se os comprimentos do vetor forem os valores efetivos \u200b \u200bdas tensões de fase Uph, então para encontrar as tensões de linha Ul, é necessário calcular a DIFERENÇA de cada par de vetores com duas tensões de fase. Por exemplo, Ua — Ub.

Terminada a construção pelo método do paralelogramo, veremos que o vetor Ul = Ua + (-Ub) e como resultado Ul = 1,732Uf. A partir daqui, verifica-se que, se as tensões de fase padrão forem de 220 volts, as lineares correspondentes serão iguais a 380 volts.