Como uma transformação trifásica pode ser obtida usando apenas dois transformadores? Que tipos de ligações podem ser usadas? Quais são as vantagens e desvantagens?
Passo 1
Então, o enunciado pergunta “Como a gente faz uma transformação trifásica usando só dois transformadores? Que tipo de ligação dá pra usar? E quais são os prós e contras?”. Isso é matéria de transformadores trifásicos: banco trifásico, ligações estrela (Y) e delta (Δ), vetores de tensão e capacidade dos transformadores. Vamos precisar entender como “fechar” um triângulo com só duas máquinas e os efeitos disso.
Passo 2
Teoria básica de banco trifásico
Num arranjo trifásico normal a gente usa 3 transformadores iguais, cada um ligado fase-terra (Y) ou fase-fase (Δ), e isso gera três tensões defasadas de 120°. Cada transformador trata um dos vetores A, B e C. Se tiramos um, sobra um “buraco” no triângulo ou na estrela: falta um vetor. A solução é usar os dois vetores que restam para “reconstruir” o terceiro por soma vetorial.
Num arranjo trifásico normal a gente usa 3 transformadores iguais, cada um ligado fase-terra (Y) ou fase-fase (Δ), e isso gera três tensões defasadas de 120°. Cada transformador trata um dos vetores A, B e C. Se tiramos um, sobra um “buraco” no triângulo ou na estrela: falta um vetor. A solução é usar os dois vetores que restam para “reconstruir” o terceiro por soma vetorial.
Passo 3
Ligação aberta em Δ (chamada V-V ou “open-delta”)
- Você liga dois transformadores em delta normal, mas deixa uma das pontas abertas (sem um terceiro TF).
- Os dois transformadores sustentam dois vetores de 120° e o terceiro vetor resultante é a soma vetorial dos dois, garantindo as três tensões linha a linha.
- Geometricamente, se as tensões nos transformadores são
e com defasagem 120°, o vetor aparece como
4) A carga “vê” as três tensões balanceadas, desde que o consumo seja também trifásico e balanceado.
Passo 4
Outras opções (menos comuns)
– Ligação aberta em Y (Y-Y aberta): tenta-se o mesmo esquema em estrela, mas aí as tensões fase-neutro ficam um pouco tortas e só funciona direito se a carga for puramente linha-linha.
– Scott (para converter 3φ ↔ 2φ): usa dois transformadores “em T” para gerar fases a 90°, mas é outro caso (passa por duas fases, não é diretamente a 3φ aberta).
Na prática, o que você vai ver em subestações pequenas é quase sempre o open-delta Δ-Δ.
– Ligação aberta em Y (Y-Y aberta): tenta-se o mesmo esquema em estrela, mas aí as tensões fase-neutro ficam um pouco tortas e só funciona direito se a carga for puramente linha-linha.
– Scott (para converter 3φ ↔ 2φ): usa dois transformadores “em T” para gerar fases a 90°, mas é outro caso (passa por duas fases, não é diretamente a 3φ aberta).
Na prática, o que você vai ver em subestações pequenas é quase sempre o open-delta Δ-Δ.
Passo 5
Vantagens e desvantagens do open-delta
Vantagens:
• Usa só 2 transformadores em vez de 3 → economia de até ~33% no custo de um banco novo.
• Se um transformador de um banco Δ normal cair, você pode continuar operando em V-V até a manutenção (contingência).
Desvantagens:
• Capacidade total reduzida a cerca de 58% da de um banco Δ-Δ completo. Matematicamente:
Vantagens:
• Usa só 2 transformadores em vez de 3 → economia de até ~33% no custo de um banco novo.
• Se um transformador de um banco Δ normal cair, você pode continuar operando em V-V até a manutenção (contingência).
Desvantagens:
• Capacidade total reduzida a cerca de 58% da de um banco Δ-Δ completo. Matematicamente:
• Se a carga não for bem balanceada, surgem correntes de neutro/vetores extras e as tensões podem sair do simétrico.
• Tensões fase-neutro (se usadas) ficam indefinidas no ponto aberto, então o secundário em V-V só serve para cargas linha-linha.
Resposta
A forma mais prática de ter transformação trifásica com apenas dois transformadores é usar a ligação aberta em Δ (V-V). Em alguns casos acadêmicos falam em Y-Y aberta ou ligação Scott, mas elas têm limitações maiores. A vantagem do Δ aberto é a economia de custo e possibilidade de contingência, enquanto a desvantagem principal é a redução da capacidade a cerca de 58% e maior sensibilidade a cargas desequilibradas.