Sistemas trifásicos podem ser montados na configuração Y ou na configuração \Delta.
(a) Qual dessas montagens pode utilizar quatro fios (três fases e um neutro?)

Passo 1

O enunciado pergunta qual das duas montagens trifásicas — Y (estrela) ou \Delta (triângulo) — pode utilizar quatro fios (três fases e um neutro).\n
Informações dadas no enunciado: temos as duas configurações possíveis de ligação trifásica, Y e \Delta, e a pergunta é sobre a possibilidade de usar quatro condutores: três condutores de fase mais um condutor neutro.

Passo 2

O que é, na prática, a montagem Y (estrela)?\n
Na montagem Y 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.

Passo 3

Explicando o papel do neutro na Y 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 V_a, V_b, V_c (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.

Passo 4

Fórmulas e comportamento do neutro na Y:\n
Se I_a, I_b, I_c 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 I_N é a soma fasorial dessas correntes:
I_N = I_a + I_b + I_c.
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 120^\circ (caso balanceado), os fasores obedecem
I_a + I_b + I_c = 0,
logo I_N = 0 (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
I_N \neq 0,
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 a, com corrente I_a=I e I_b=I_c=0, então
I_N = I_a + I_b + I_c = I.
Isso mostra que, para alimentar cargas monofásicas fase–neutro, o condutor neutro é indispensável na montagem Y.

Passo 6

O que acontece na montagem \Delta (triângulo)?\n
Na ligação \Delta 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 \Delta. Normalmente a instalação trifásica em \Delta usa apenas três condutores (as três fases), sem neutro.

Passo 7

Exceções ou adaptações à \Delta:\n
Embora a \Delta padrão não tenha neutro, existem esquemas especiais que criam um ponto neutro artificial, por exemplo: center-tap num enrolamento do transformador (ligação \Delta 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 Y; há limitações (por exemplo tensões fase–neutro diferentes entre fases). Portanto, em geral e de forma natural a \Delta não fornece quatro fios de forma direta.

Passo 8

Implicações práticas — por que a Y é a escolha para 4 fios:\n
  • Para abastecer cargas monofásicas fase–neutro (como muitos equipamentos), a Y com neutro é a solução natural: cada carga conecta entre uma fase e o neutro.\n
  • O condutor neutro na Y precisa ser dimensionado para suportar correntes de desequilíbrio (veja a fórmula I_N = I_a + I_b + I_c).\n
  • A \Delta 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 Y ou por transformador com secundário em Y 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 Y é a apropriada porque tem o ponto neutro disponível naturalmente. Fique tranquilo — na prova, quando pedirem “três fases e neutro”, pense imediatamente em estrela Y.

Resposta

A configuração Y (estrela)

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