Proposta: Bancada de Transformadores Didáticos

Este memorial descritivo tem como objetivo orientar, fornecendo informações técnicas e práticas sobre a instalação e uso de uma bancada de transformadores monofásicos a ser instalada nos laboratórios de elétrica da Uniamérica.

O trabalho completo está disponível no grupo abaixo.

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Projeto de retificador trifásico para inversor de frequência

O retificador é conjunto de semicondutores e filtros que tem a finalidade de transformar a tensão CA para CC. Tem utilidade em aplicações que precisam de muita potência em corrente contínua, já que fica inviável o uso de baterias, e também tem a vantagem de não ter prazo de validade. Sua desvantagem é necessitar de uma fonte de alimentação alternada. Exemplos de aplicação: excitação de geradores, motores de corrente contínua, carregadores de baterias, processos eletrolíticos, alimentação de circuitos elétricos e eletrônicos.

Anexado abaixo está o projeto de um retificador trifásico com filtro capacitivo e seus cálculos.

Link para Projeto de Retitificador Trifásico

Ligações Triângulo e Estrela em Sistemas Trifásicos

Os sistemas trifásicos são os mais utilizados no mundo todo, como o nome sugere, é constituído por três sinais senoidais de corrente alternada (três fases), com módulo de tensão iguais (Vp), porém atrasadas 120° em relação à outra. Isto pode ser analisado no diagrama fasorial da figura 1.

Figura 1 - Diagrama fasorial

Este sistema possibilita obter diferentes níveis de tensão ou corrente, dependendo da maneira como a carga é alimentada. Surgem assim, os seguintes conceitos:

• Tensão de Fase -  É o nível de tensão medido em apenas uma das fases, em relação à um condutor neutro ou fio terra.
• Corrente de Linha - É a corrente que passa em apenas uma das fases, ou seja, na linha, e está diretamente ligada com a tensão de fase, pela Lei de Ohm para CA ( V_fase = Z * I_linha )
• Tensão de Linha - É o nível de tensão medido entre duas fases. Os fasores que representam esta tensão, são adiantados 30º em relação aos fasores da tensão de fase. (Ver figura 2)
• Corrente de Fase - É a corrente que passa por duas fases, similar à uma corrente de malha em um circuito de malha fechada.

Para entender melhor estes conceitos, vamos analisar o sistema trifásico equilibrado a seguir, montado através do Falstad Circuit Simulator.

Exemplo 1

Figura 2 - Sistema trifásico utilizando uma ligação triângulo (fontes) e estrela (carga)

Neste circuito temos uma fonte ligada em triângulo e uma carga puramente resistiva conectada em estrela. As tensões Vba e Vcb, são exemplos de tensão de linha (a única não representada é Vca), ou seja, nível de tensão entre duas fases distintas. As tensões Vbn, Van e Vcn, são as que chamamos de tensão de fase (medida de tensão entre uma fase e o neutro). 

No caso de uma carga equilibrada ligada em estrela, as correntes de linha e de fase, possuem o mesmo valor, isso acontece devido ao ponto comum único entre as impedâncias da carga. Caso a ligação fosse em triângulo, haveriam três diferentes nós, sendo necessário analisar o circuito através da 1ª Lei de Kirchhoff.

Este ponto comum entre as impedâncias, realiza uma divisão de tensão nas mesmas, portanto a tensão que atua sobre as cargas, não é a tensão de linha do sistema, mas sim a tensão de fase.
A relação matemática entre essas grandezas respeita as regras de soma vetorial: tensão de linha, nada mais é do que a diferença entre duas tensões de fase, veja no diagrama a seguir.

Utilizando a identidade do paralelogramo, desenvolvemos a soma dos vetores:

 

Considerando que as tensões de linha Va e Vb possuem módulos equivalentes:

Para o cálculo da potência, utilizamos a relação entre a tensão e a corrente na carga, portanto:

Como a carga do sistema é equilibrada, temos que o total das potências aparente, ativa e reativa do sistema, são respectivamente:

Sendo o valor de φ, o ângulo da impedância.  Como neste caso, as cargas são puramente resistivas, esse ângulo é 0, portanto o fator de potência (cos φ) dessa carga é 1.

A seguir, a tabela com os valores nominais e valores por unidade, considerando a tensão base como 220V. 

Valores Nominais		V			A			S	P	Q
F1	A	220	<	0°	0.333	<	0°	73.3	73.3	0
F2	B	220	<	120°	0.333	<	120°	73.3	73.3	0
F3	C	220	<	-120°	0.333	<	-120°	73.3	73.3	0
Z1	220<0 td="">	127	<	0°	0.577	<	0°	73.3	73.3	0
Z2	220<0 td="">	127	<	120°	0.577	<	120°	73.3	73.3	0
Z3	220<0 td="">	127	<	-120°	0.577	<	-120°	73.3	73.3	0
Por Unidade		V			A			S	P	Q
F1	A	1	<	0°	0.333	<	0°	0.3	0.3	0
F2	B	1	<	120°	0.333	<	120°	0.3	0.3	0
F3	C	1	<	-120°	0.333	<	-120°	0.3	0.3	0
Z1	220<0 td="">	0.58	<	0°	0.577	<	0°	0.3	0.3	0
Z2	220<0 td="">	0.58	<	120°	0.577	<	120°	0.3	0.3	0
Z3	220<0 td="">	0.58	<	-120°	0.577	<	-120°	0.3	0.3	0

-->


Exemplo 2

Diagrama Base:

Diagrama unifilar:

Equivalente monofásico:

Uma das vantagens desse tipo de ligação (Triângulo-Estrela) é de que a corrente no gerador é menor, possibilitando ser um gerador menos robusto caso fosse ligado em estrela. Essa ligação também possibilita o uso de dois níveis de tensão, e com uma tensão equilibrada, devido ao condutor neutro na carga.
A principal desvantagem dessa ligação, é a ausência do condutor neutro no gerador, fazendo com que o neutro na carga seja uma fonte de harmônicas em potencial.

Integrantes: Thiago Copano, Gabriel Santos, Mateus Dias, Rafael e Larissa.