Laboratório de Circuitos Polifásicos Medidas em Sistemas DesequilibradosJuremir da Silva Ramos, UFPI. Thiago Cavalcante de Sousa, UFPI . Wilson Thiago Santos Sousa, UFPI. Raniere Lira de Sousa Martins, UFPI І. Resumo: Neste experimento verificamos a medição de potências em circuitos trifásicos com cargas desequilibradas conectadas em Y com neutro, Y sem neutro e ∆, verificando o método do deslocamento do neutro e o cálculo de potências trifásicas. Palavras-chaves: Circuitos trifásicos desequilibrados, Medida de potência, deslocamento do neutro. A.2) Carga em Y com Neutro Em um sistema com uma carga trifásica ligada em Y com neutro, o condutor neutro transporta a corrente não equilibrada. As correntes nas impedâncias são as próprias correntes de linha que são desiguais e não apresentam simetria. Estas correntes não simétricas e a corrente no neutro são dadas por: II. Introdução teórica: A) 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. A.1) Carga em Δ A resolução de um circuito com uma carga desequilibrada ligada em ∆ consiste em calcular as correntes de fase IAB, IBC e ICA para após, utilizando estas correntes e a Lei das Correntes de Kirchoff calcular as correntes de linha. Desta maneira tem-se que: IAB = , IBC = , ICA = IA = , IB = , IC = IN = IA + IB + IC Figura 2 – Circuito desequilibrado em Y com neutro A.3) Carga em Y sem Neutro E utilizando LCK: IA = IAB – ICA IB = IBC – IAB IC = ICA – IBC Existem três métodos de solução: (1) utilização do método das correntes de malha; (2) transformação da carga em Y em uma carga em Δ; (3) utilização do método do deslocamento do neutro. Veremos a seguir o método do deslocamento do neutro. Para este método deve ser construído o triângulo de tensões apresentado abaixo (Figura 4): Figura 1- Circuito trifásico desequilibrado em ∆ Figura 3 – Circuito trifásico desequilibrado em Y sem Neutro III. A partir do triângulo de tensões pode-se obter as tensões EA0 = EB0 + EAB e EC0 = EB0 . corrente em sistemas desequilibrados configurados em triângulo. Vab = 220 V Z1 = 100 Ω Z3 = L = 305 mH Z2 = C = 10 µF Como Vab = 220 V é referência temos então que as tensões de fase são: Van = 127< -30º . foi calculado os valores teóricos esperados para o seu funcionamento.Painel de montagem com: Fonte de alimentação 220 V Cabos bananas Resistor 100 Ω Indutor 305 mH Capacitor 10 µF Do circuito obtém-se as seguintes equações: Aplicando-se a lei de Ohm para as impedâncias VI. Vbn = 127< -150º. através dos seguintes valores nominais: têm-se: Como as tensões EAB e EBC são conhecidas pode-se obter a tensão EB0. IV. Observar a importância do neutro num sistema trifásico. estrela e estrela com neutro e observar os efeitos. Procedimento Experimental 1) Para o circuito em estrela sem ligação com neutro da fonte.25< -90º Ω .EBC e então obter as correntes nas linhas: A tensão de deslocamentos é dada por: E0N = EBN – EB0 B) Potência em cargas trifásicas desequilibradas Figura 5-Circuito estrela sem ligação com neutro Com impedâncias diferentes têm-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). Vcn = 127< 90º assim pode-se determinar as correntes de linha: Z1 = 100 Ω Z3 = = 115< 90º Z2 = = 265. Objetivos Fazer medidas de tensão. mostrado na figura 5. Materiais utilizados Figura 4 – Triângulo das tensões com deslocamento do neutro . 8< . mostrado na figura 7. foi calculado os valores teóricos esperados com os mesmos valores nominais citados anteriormente.27 < -30° A = Ib = 0.1.27 < -30° A = Ib = 0.8 A I1 = 2.2< 0° A .104 < 0° A Deslocamento do neutro: Ia = = Ia = 1.2< 0° => Ib = 1.56< -165° A Ic = I2 – I3 =1.479 < 60° A = Ic = 1.479 < 60° A = Ic = 1.2< 0° . mostrados abaixo: Figura 7-Circuito delta desequilibrado Correntes de fase: |I1| = |I2| = |I3| = = = = => |I1| = 2.91 A => |I3| = 0.91< 30° => Ia = 1.1< -60° A Ib = I3 – I1 = 0. foi calculado os valores teóricos esperados com os mesmos valores nominais citados anteriormente. I2 = 1.2 A => |I2| = 1.91< 30° .91< 30° A . I3 = 0.0.66< -54.30° A Correntes de linha: Ia = I1 – I2 = 2. mostrados abaixo: Transformando a ligação da carga de estrela para triângulo temos: 2) Para o circuito em estrela com ligação com neutro da fonte.Ia = = Ia = 1.8< -30° => Ic = 1.104 < 0° A Ib = Ib = Ic = Ic = In = Ia + Ib + Ic ( √ ) ( √ ) 3) Para o circuito em triângulo.65° A Após a montagem do circuito em laboratório foram feitas as medidas com o auxílio do multímetro para cada ligação: Figura 6-Circuito estrela com ligação com neutro .8< -30° .2. mostrado na figura 6. 152 A IL = 0.765 A Correntes de linha IR = 1.2 V --- A partir dos valores calculados esperados e dos valores medidos em laboratório. estrela com neutro e em triângulo. Bibliografia [1] JOHNSON. para um circuito com neutro as tensões ficam bem estáveis. Fundamentos de análise de circuitos elétricos. Raniere Lira de Sousa Martins aluno do 6° período do curso de engenharia elétrica UFPI. VIII. pois o neutro do laboratório não possui um bom aterramento. teoricamente não haveria corrente no neutro e nas medições apenas uma pequena corrente seria conduzida pelo por ele. Conclusão: Neste experimento foram realizadas montagens de circuitos trifásicos desequilibrados em estrela sem neutro. pois com o cálculo do deslocamento do neutro foi mostrado a importância do mesmo em um sistema trifásico. 4ª ed. David. Thiago Cavalcante de Sousa aluno do 6° período do curso de engenharia elétrica UFPI.410 A IS = 1.182 A IT = 1. Foi observado que.49 A IT = 0. Contudo. pois se as cargas estivessem equilibradas.3 V VL = 234. os resultados observados foram bastante satisfatórios.466 A IN = 2. as correntes medidas ficaram um pouco diferentes das correntes calculadas. Estrela com ligação do neutro Correntes de linha IR = 1. Rio de Janeiro. após esta observação e com os valores medidos próximos ao esperado. VII. . Wilson Thiago Santos Sousa aluno do 6° período do curso de engenharia elétrica UFPI.361 A Tensão de fase VRS = 204. viu-se que a primeira evidência de que o sistema está desequilibrado é com o aparecimento de uma corrente elétrica sendo conduzida pelo. Estrela sem ligação com neutro da fonte Correntes de linha IR = 1. pois o neutro serve como referência para o sistema.777 A IC = 0. Juremir da Silva Ramos aluno do 6° período do curso de engenharia elétrica UFPI. pode-se afirmar que a prática foi realizada com sucesso. mas a corrente do neutro calculada e medida foram semelhantes mostrando assim que o experimento foi realizado corretamente. 2000.013 A IS = 1.4 V VC = 120.171 A IL = 1.2 V VRT = 204.895 A IC = 1.166 A Circuito em triângulo Correntes de fase IR = 2.0 V VC = 310. Nos circuitos em estrela com neutro e sem neutro.3 V VST = 206.9 V Tensão de fase VR = 114 V VL = 116.176 A Tensão de fase VR = 116. Após as medidas das correntes elétricas e das tensões em cada impedância obteve-se um resultado um pouco diferente para o circuito em estrela com neutro e o estrela sem neutro.8 V Sendo assim.