Valores de tensão, corrente e potência para conexões estrela e triângulo

A grande descoberta das leis de Faraday: quando um fio atravessa as linhas de força de um campo magnético, uma força eletromotriz é induzida no fio, causando uma corrente no circuito em que esse fio entra, que serviu de base para a criação de geradores elétricos com um rotor giratório - um ímã. Neste caso, o EMF é induzido nos enrolamentos do estator (consulte - Uma aplicação prática da lei de indução eletromagnética de Faraday).

As tensões resultantes podem ser muito diferentes: tudo depende do projeto do gerador, do número de enrolamentos no estator e de como eles estão conectados. Na prática da engenharia elétrica, no entanto, o mais difundido é o sistema de corrente senoidal trifásica proposto pelo destacado engenheiro russo M.O. Dolivo-Dobrovolsky em 1888 (57 anos após a descoberta de Faraday).

De todos os sistemas multifásicos, os trifásicos fornecem a transmissão mais econômica de energia elétrica em longas distâncias e permitem criar geradores, motores e transformadores confiáveis ​​e fáceis de usar.Mas três enrolamentos podem ser conectados de duas maneiras: «triângulo» (Fig. 1) e «estrela» (Fig. 2).

Arroz. 1

Arroz. 2

Fase é a tensão Uph criada por um enrolamento, Ul linear é a tensão entre dois condutores lineares. Em outras palavras, tensão de fase Se a tensão entre cada um dos fios de linha e o fio neutro.

Quando um gerador simétrico é conectado em estrela, a tensão da linha é 1,73 vezes maior que a tensão da fase, ou seja, Reino Unido = 1,73 • Uph. Isso decorre do fato de que Ul é a base de um triângulo isósceles com ângulos agudos de 30 °: Ul = UAB = Uf2 cos 30 ° = 1,73 • Uph.

Quando conectado e carregado em estrela, a corrente de linha correspondente é igual à corrente de fase da carga. Se a carga trifásica for simétrica, a corrente no fio neutro será 0. Nesse caso, a necessidade do fio neutro desaparece completamente e o circuito trifásico passa a ser trifásico. Esta conexão é denominada «estrela-estrela sem condutor neutro». Com uma carga de fase simétrica, as correntes de linha são 1,73 maiores que as correntes de fase, Il = 1,73 • 3If.

Ao conectar um gerador trifásico a uma estrela, duas tensões são usadas, o que distingue vantajosamente essa conexão de uma conexão delta. Mas quando a carga é conectada em delta, todas as fases estão sob o mesmo valor numérico de tensão de linha, independentemente da resistência de fase, o que é importante para cargas de iluminação - lâmpadas incandescentes.

Um sistema trifásico com fio neutro é usado para fornecer receptores com duas tensões que diferem por um fator de 1,73, por exemplo, pernas conectadas à tensão de fase e motores conectados à tensão de linha.

A tensão nominal é determinada pela construção dos geradores e pelo método de conexão de seus enrolamentos.

A Figura 3 mostra as relações que determinam o valor da potência do circuito de corrente alternada nas ligações estrela e triângulo.

Arroz. 3.

Na aparência, as fórmulas são as mesmas, parece não haver ganho ou perda de energia para esses dois tipos de circuitos. Mas não tire conclusões precipitadas.

Quando reconectado de delta para estrela, a tensão é 1,73 vezes menor para cada enrolamento de fase, embora a tensão da rede permaneça a mesma.A redução da tensão faz com que a corrente nos enrolamentos diminua as mesmas 1,73 vezes. E ainda - quando eles estão conectados em delta, a corrente de linha era 1,73 vezes maior que a corrente de fase, e agora essas correntes são iguais. Como resultado, a corrente de linha quando reconectada a uma estrela diminui 1,73 x 1,73 = 3 vezes.

A nova potência é de fato calculada pela mesma fórmula, mas substitui valores diferentes!

Ao reconectar um motor elétrico de um delta para uma estrela e alimentá-lo da mesma rede, a potência desenvolvida por este motor é reduzida em 3 vezes. Ao mudar de enrolamentos estrela para delta de geradores ou enrolamentos secundários de transformadores, a tensão da rede diminui 1,73 vezes, por exemplo, de 380 para 220 V.

A potência do gerador ou transformador permanece a mesma porque a tensão e a corrente em cada enrolamento de fase são preservadas, mesmo que a corrente nos fios da linha aumente 1,73 vezes.Ao trocar os enrolamentos dos geradores ou os enrolamentos secundários dos transformadores de delta para estrela, ocorrem os fenômenos opostos: a tensão da linha da rede aumenta 1,73 vezes, as correntes nos enrolamentos de fase permanecem as mesmas, as correntes nos fios da linha diminuem em 1,73 vezes.