Tensão de fase e linha em circuitos trifásicos

A eletricidade é fornecida a cidades, empresas e residências por meio de uma rede trifásica. Historicamente, as máquinas CA trifásicas são usadas para gerar eletricidade e consumi-la (em instalações elétricas). Esse valor foi escolhido para minimizar o custo de criação de um campo magnético giratório ou de uso dessa energia para gerar eletricidade. Existem também geradores específicos de 6 fases, em automóveis, por exemplo, mas são necessários para outras finalidades. Neste artigo, vamos falar sobre o que são as tensões de fase e de linha em circuitos trifásicos, como eles são conectados e qual é a diferença.

Tensão alternada e suas magnitudes

A tensão se distingue pela natureza da corrente: alternada e direta. Uma variável pode ter diferentes formas, o ponto principal é que seu sinal e magnitude mudam com o tempo. Uma constante tem um sinal de sempre a mesma polaridade e o valor pode ser estabilizado ou não.

Em nossas tomadas, a voltagem é sinusoidal alternada. Distinguem-se seus diferentes significados, na maioria das vezes são utilizados os conceitos de instantâneo, amplitude e atuação. Como o nome indica, a voltagem instantânea é o número de volts em um determinado momento. A amplitude é a oscilação da sinusóide em relação a zero em volts, a efetiva é a integral da função tensão ao longo do tempo, a relação entre eles é a seguinte: agindo √2 ou 1,41 vezes menos amplitude. É assim que aparece no gráfico:

Tensão em circuitos trifásicos

Em circuitos trifásicos, dois tipos de tensão são distinguidos - linear e fase. Para descobrir suas diferenças, você precisa dar uma olhada no diagrama vetorial e no gráfico. Abaixo você vê três vetores Ua, Ub, Uc - estes são vetores de tensão ou fase. O ângulo entre eles é de 120 °, às vezes eles dizem 120 graus elétricos. Este ângulo corresponde ao das máquinas elétricas mais simples entre os enrolamentos (pólos).

Se você refletir o vetor Ub de forma que seu ângulo de inclinação seja preservado, mas o início e o fim forem invertidos, seu sinal mudará para o oposto. Em seguida, colocaremos o início do vetor –Ub no final do vetor Ua, a distância entre o início de Ua e o final de –Ub corresponderá ao vetor da tensão de linha Ul.

Em palavras simples, vemos que o valor da tensão da linha é maior do que a tensão de fase. Vamos dar uma olhada no gráfico de tensão em uma rede trifásica.

A linha vertical vermelha marca a tensão de linha entre a fase 1 e a fase 2, e a linha amarela marca a amplitude de fase da fase 2.

BREVEMENTE:A tensão de linha é medida entre fase e fase, e a tensão de fase é medida entre fase e zero.

Do ponto de vista dos cálculos, a diferença entre as tensões é determinada pela solução desta fórmula:

A tensão da linha é √3 ou 1,73 vezes maior do que a tensão da fase.

A carga para uma rede trifásica pode ser conectada usando três ou quatro fios. O quarto condutor é zero (neutro). Dependendo do tipo, a rede pode ser com um neutro isolado e outro solidamente aterrado. Em geral, com carga uniforme, três fases podem ser fornecidas sem fio neutro. É necessário para que as tensões e correntes sejam distribuídas uniformemente e não haja desequilíbrio de fasee também como protetor. Em redes aterradas, em caso de pane no gabinete, o disjuntor irá quebrar ou o fusível da central irá queimar, evitando o perigo de choque elétrico.

O bom é que em tal rede temos simultaneamente duas tensões que podem ser usadas com base nos requisitos de carga.

Por exemplo: preste atenção ao quadro elétrico na entrada de sua casa. Três fases vêm até você, e uma delas e a zero são trazidas para o apartamento. Assim, você obtém 220V (fase) nas tomadas e 380V (linear) entre as fases na entrada.

Diagramas para conectar consumidores a três fases

Todos os motores, aquecedores de alta potência e outras cargas trifásicas podem ser conectados em estrela ou triângulo. Além disso, a maioria dos motores elétricos em borno tem um conjunto de jumpers, que, dependendo de sua posição, formam uma estrela ou triângulo a partir dos enrolamentos, mas falaremos mais sobre isso posteriormente. O que é conexão estrela?

A conexão em estrela envolve a conexão dos enrolamentos do gerador de forma que as extremidades dos enrolamentos sejam conectadas a um ponto e a carga seja conectada ao início dos enrolamentos. Os enrolamentos do motor e potentes aquecedores também são conectados por uma estrela, só que em vez dos enrolamentos, elementos de aquecimento atuam neles.

Vamos pensar no exemplo de um motor elétrico. Ao conectar seus enrolamentos com uma estrela, uma tensão de linha de 380 V é aplicada a dois enrolamentos e assim por diante com cada par de fases.

Na figura, A, B, C são o início dos enrolamentos e X, Y, Z são as extremidades conectadas em um ponto e este ponto é aterrado. Aqui você vê uma rede com um neutro solidamente aterrado (fio N). Na prática, parece a foto do motor elétrico:

As extremidades dos enrolamentos são destacadas em um quadrado vermelho, eles são interconectados por jumpers, tal disposição dos jumpers (em uma linha) indica que eles estão conectados por uma estrela. Em azul - fornecendo três fases.

Nesta foto, o início (W1, V1, U1) e as extremidades (W2, V2, U2) estão marcados, observe que eles são deslocados em relação às origens, isso é necessário para uma conexão conveniente em um triângulo:

Quando conectado em delta, a tensão da linha é aplicada a cada enrolamento, o que leva ao fato de que grandes correntes fluem. O enrolamento deve ser dimensionado para esta conexão.

Cada um dos métodos de ligação tem suas próprias vantagens e desvantagens, alguns motores geralmente mudam de uma estrela para um delta durante o processo de inicialização.

Nuances

Continuando a conversa sobre motores, a questão da escolha de um circuito de comutação não pode ser ignorada. O fato é que geralmente o motor em sua placa de identificação contém a marcação:

Na primeira linha, você vê a legenda do triângulo e da estrela, observe que o triângulo vem primeiro. Além disso, 220 / 380V é a tensão entre o triângulo e a estrela, o que significa que ao conectar com um triângulo, é necessário que a tensão da linha seja igual a 220V. Se a tensão da sua rede for 380, você precisará conectar o motor a uma estrela. Enquanto a fase é sempre 1,73 a menos, independentemente do valor do linear.

O mecanismo a seguir é um ótimo exemplo:

Aqui, as tensões nominais já são 380/660, o que significa que para o 380 linear ele precisa ser conectado com um triângulo, e a estrela foi projetada para ser alimentada por três fases de 660V.

Se em cargas potentes eles operam frequentemente com os valores da tensão interfásica, então nos circuitos de iluminação em 99% dos casos é usada a tensão de fase (entre fase e zero). A exceção são guindastes elétricos e similares, onde um transformador com enrolamentos secundários de 220 V linear pode ser usado. Mas essas são sutilezas e especificidades de dispositivos específicos. É mais fácil para os iniciantes se lembrarem disso: a tensão de fase é aquela que está na saída entre a fase e o zero, linear - na linha.

Você provavelmente não sabe:

• Como fazer 380 de 220 volts
• Como montar um painel elétrico trifásico
• Como distribuir a carga entre as fases