Sistemas trifásicos podem ser montados na configuração
ou na configuração
.
(a) Qual dessas montagens pode utilizar quatro fios (três fases e um neutro?)
(a) Qual dessas montagens pode utilizar quatro fios (três fases e um neutro?)
Passo 1
O enunciado pergunta qual das duas montagens trifásicas —
(estrela) ou
(triângulo) — pode utilizar quatro fios (três fases e um neutro).\n
Informações dadas no enunciado: temos as duas configurações possíveis de ligação trifásica, e
, e a pergunta é sobre a possibilidade de usar quatro condutores: três condutores de fase mais um condutor neutro.
Informações dadas no enunciado: temos as duas configurações possíveis de ligação trifásica,
Passo 2
O que é, na prática, a montagem
(estrela)?\n
Na montagem cada uma das três fontes/fases tem um ponto comum ligado entre si: o ponto neutro. Isso significa que os três enrolamentos (ou três geradores/fases) têm uma extremidade em comum — o neutro — e as outras extremidades são as três fases. Assim fisicamente há quatro pontos que podem ser levados aos consumidores: as três fases e o ponto neutro comum.
Na montagem
Passo 3
Explicando o papel do neutro na
de forma didática:\n
O neutro é simplesmente o ponto comum entre os três enrolamentos. Quando ligamos cargas entre cada fase e o neutro, cada carga vê a tensão de fase (tensão fase-neutro). Se chamarmos as tensões de fase por ,
,
(tensões fase-neutro), podemos ligar condutores para cada fase e um condutor para o neutro, totalizando quatro fios. O neutro serve para completar o circuito de cada carga monofásica conectada fase-neutro e também para permitir referência de potencial.
O neutro é simplesmente o ponto comum entre os três enrolamentos. Quando ligamos cargas entre cada fase e o neutro, cada carga vê a tensão de fase (tensão fase-neutro). Se chamarmos as tensões de fase por
Passo 4
Fórmulas e comportamento do neutro na
:\n
Se ,
,
são as correntes nas três fases (correntes que saem de cada fase e voltam pelo neutro quando a carga é fase–neutro), então a corrente no condutor neutro
é a soma fasorial dessas correntes:
Se
Aqui o sinal
é soma vetorial (fasorial), ou seja, leva em conta a amplitude e a fase (deslocamento angular) de cada corrente.
Passo 5
Caso balanceado e caso desequilibrado — por que o neutro pode ser necessário:\n
Se as três cargas forem idênticas e perfeitamente defasadas (caso balanceado), os fasores obedecem
Se as três cargas forem idênticas e perfeitamente defasadas
logo
(o neutro não precisa conduzir corrente no regime ideal balanceado). Mas na prática cargas são quase sempre desequilibradas (algumas cargas monofásicas ligadas entre fase e neutro, diferentes potências, etc.), e aí
ou seja, o neutro conduz a soma do desequilíbrio e é necessário para devolver corrente às cargas monofásicas. Um exemplo simples e didático: se só houver uma carga ligada na fase
, com corrente
e
, então
Isso mostra que, para alimentar cargas monofásicas fase–neutro, o condutor neutro é indispensável na montagem
.
Passo 6
O que acontece na montagem
(triângulo)?\n
Na ligação os três enrolamentos são conectados em laço: a saída de um enrolamento liga à entrada do seguinte, formando um triângulo. Não existe um ponto comum interno natural onde as três fases se encontrem — portanto não há um neutro físico “centro” da malha
. Normalmente a instalação trifásica em
usa apenas três condutores (as três fases), sem neutro.
Na ligação
Passo 7
Exceções ou adaptações à
:\n
Embora a padrão não tenha neutro, existem esquemas especiais que criam um ponto neutro artificial, por exemplo: center-tap num enrolamento do transformador (ligação
com derivação central de um dos enrolamentos, chamado às vezes de “high-leg delta” ou delta com neutro derivado). Nesses esquemas é possível ter condutor de neutro, mas isso não equivale a um neutro simétrico para todas as três fases como na
; há limitações (por exemplo tensões fase–neutro diferentes entre fases). Portanto, em geral e de forma natural a
não fornece quatro fios de forma direta.
Embora a
Passo 8
Implicações práticas — por que a
é a escolha para 4 fios:\n
- Para abastecer cargas monofásicas fase–neutro (como muitos equipamentos), a
com neutro é a solução natural: cada carga conecta entre uma fase e o neutro.\n - O condutor neutro na
precisa ser dimensionado para suportar correntes de desequilíbrio (veja a fórmula ).\n - A
é útil para certas máquinas e motores trifásicos que só precisam das três fases e não do neutro; quando se quer também alimentar cargas monofásicas, costuma-se optar por ou por transformador com secundário em que forneça neutro.
Passo 9
Resumo didático e motivador (pequeno incentivo):\n
Resumindo de maneira bem prática: se você precisa levar três fases e um neutro para alimentar tanto cargas trifásicas quanto monofásicas numa mesma rede, a ligação é a apropriada porque tem o ponto neutro disponível naturalmente. Fique tranquilo — na prova, quando pedirem “três fases e neutro”, pense imediatamente em estrela
.
Resumindo de maneira bem prática: se você precisa levar três fases e um neutro para alimentar tanto cargas trifásicas quanto monofásicas numa mesma rede, a ligação
Resposta
A configuração
(estrela)