Diagramas de conexão de circuitos trifásicos em redes elétricas

As vantagens das redes trifásicas, garantindo sua ampla distribuição, são óbvias:

• a energia é transmitida por três fios por longas distâncias de forma mais econômica do que se houvesse menos fases;

• geradores síncronos, motores assíncronos, transformadores trifásicos — fáceis de fabricar, econômicos e confiáveis ​​na operação;

• Finalmente, um sistema CA trifásico tem a capacidade de fornecer (e receber) potência instantânea constante por um período de corrente senoidal se a carga do gerador trifásico for a mesma em todas as fases.

Vejamos quais circuitos trifásicos básicos existem nas redes elétricas.

Os enrolamentos de um alternador trifásico geralmente podem ser conectados às cargas de várias maneiras. Assim, a forma mais econômica seria conectar diretamente uma carga separada a cada fase do gerador, estendendo dois fios para cada carga. Mas com essa abordagem, seis fios serão necessários para conectar.

Isso é muito desperdício em termos de consumo de material e inconveniente.Para obter economia de material, os enrolamentos de um gerador trifásico são simplesmente combinados em um circuito «estrela» ou «delta». Com esta solução de cablagem obtém-se um máximo de 4 ("estrela com ponto zero" ou "delta") ou um mínimo de 3.

Um gerador trifásico é representado em diagramas na forma de três enrolamentos localizados em ângulos de 120 ° entre si. Se a conexão dos enrolamentos do gerador for realizada de acordo com o esquema "estrela", os terminais com o mesmo nome dos enrolamentos serão conectados entre si em um ponto (o chamado "ponto zero" do gerador ). O ponto zero é marcado com a letra «O», e os terminais livres (terminais de fase) dos enrolamentos são marcados com as letras «A», «B» e «C».

Se os enrolamentos do gerador estiverem conectados entre si em um esquema de "triângulo", o final do primeiro enrolamento será conectado ao início do segundo enrolamento, o final do segundo enrolamento - ao início do terceiro, o final do terceiro - para o início do primeiro - o triângulo é fechado. Geometricamente, a soma do EMF em tal triângulo será zero. E se a carga não estiver conectada aos terminais «A», «B» e «C», a corrente não fluirá pelos enrolamentos do gerador.

Como resultado, obtemos cinco esquemas básicos para conectar um gerador trifásico com uma carga trifásica (veja as figuras). Em apenas três dessas figuras você pode ver uma carga trifásica conectada em estrela, onde as três extremidades da carga são combinadas em um único ponto. Este ponto no centro da estrela de carga é chamado «ponto zero de carga» e é marcado «O'».

O condutor que conecta os pontos neutros da carga e o gerador é chamado de condutor neutro em tais circuitos. A corrente do fio neutro é denotada como «Io».Para o sentido positivo da corrente, costuma-se tomar o sentido da carga para o gerador, ou seja, do ponto «O'» para o ponto «O».

Os fios que ligam os pontos “A”, “B” e “C” dos terminais do gerador com a carga são chamados de fios de linha, sendo os circuitos respectivamente: estrela-estrela com fio neutro, estrela-estrela, estrela-triângulo, delta- delta, delta-estrela - apenas cinco esquemas básicos para conectar circuitos trifásicos em redes elétricas.

As correntes que fluem através de condutores lineares são chamadas de correntes lineares e denotadas por Ia, Ib, Ic. Para a direção positiva da corrente de linha, geralmente é tomada a direção do gerador para a carga. Os valores do módulo das correntes de linha significam Il, via de regra, sem índices adicionais, pois muitas vezes acontece que todas as correntes de linha do circuito são iguais em magnitude. A tensão entre dois condutores lineares é a tensão linear, denotada por Uab, Ubc, Uca ou, se estivermos falando de módulo, eles simplesmente escrevem Ul.

Cada um dos enrolamentos do gerador é chamado de fase do gerador, e cada uma das três partes de uma carga trifásica é chamada de fase de carga. As correntes das fases do gerador e, consequentemente, das cargas são chamadas de correntes de fase, denotadas por If. As tensões internas das fases do gerador e as fases de carga são chamadas de tensões de fase e são denotadas por Uf.

Se os enrolamentos do gerador estiverem conectados em «estrela», então as tensões de linha são 3 vezes a raiz (1,73 vezes) maior em valor absoluto do que as tensões de fase. Isso ocorre porque as tensões de linha tornar-se-ão geometricamente as bases de triângulos isósceles com ângulos agudos na base de 30°, onde as pernas são as tensões de fase.Observe que uma série de baixas tensões trifásicas: 127, 220, 380, 660 - é simplesmente formada multiplicando o valor anterior por 1,73.

Quando os enrolamentos do gerador são ligados em "estrela", obviamente a corrente de linha é igual a corrente de fase. Mas o que acontece com as tensões quando os enrolamentos do gerador são conectados em delta? Neste caso, a tensão da rede será igual à tensão da fase para cada fase e para cada parte da carga: Ul = Uf. Quando a carga estiver conectada em estrela, a corrente de linha será igual à corrente de fase: Il = If.

Quando a carga estiver conectada de acordo com o esquema "delta", para o sentido positivo das correntes, selecione o sentido horário do desvio delta. A determinação é feita pelos índices relevantes: de qual ponto a corrente flui e para qual ponto ela flui, por exemplo, Iab é a designação da corrente do ponto "A" ao ponto "B".

Se uma carga trifásica for conectada em delta, as correntes de linha e as correntes de fase não serão iguais entre si. As correntes de linha são então detectadas pelas correntes de fase segundo a primeira lei de Kirchhoff: Ia = Iab-Ica, Ib = Ibc-Iab, Ic = Ica-Ibc.