Uma fonte trifásica conectada em estrela de sequência positiva que fornece 1,20 kVA com um fator de potência de 0,60 atrasado, tem uma tensão de linha Vab
rms e está conectada a duas cargas em estrela balanceadas. Se a primeira carga conectada em estrela for puramente indutiva e usar 800 var, encontre a impedância de fase da segunda carga e a corrente que flui em cada uma das cargas.
Passo 1
Beleza, vamos entender qual é a parada aqui. Temos uma fonte trifásica conectada em estrela, com sequência positiva, que está fornecendo uma potência aparente de 1,20 kVA e um fator de potência de 0,60 atrasado. A tensão de linha Vab é de
V rms. Essa fonte está ligada a duas cargas também conectadas em estrela e balanceadas. A primeira carga é puramente indutiva, consumindo 800 var. Nosso objetivo aqui é encontrar a impedância de fase da segunda carga e a corrente que está passando em cada uma das cargas.
Para resolver isso, vamos precisar entender de alguns conceitos como potência trifásica, fator de potência, conexões em estrela, e como calcular impedância e corrente em sistemas trifásicos.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar que em sistemas trifásicos conectados em estrela, a tensão de fase (
) é menor que a tensão de linha (
) por um fator de
. A relação é:
Então, vamos calcular a tensão de fase usando a tensão de linha dada.
Passo 3
Calculando
:
Agora sabemos a tensão em cada fase da estrela.
Passo 4
Sabemos que a potência aparente total
é de 1,20 kVA. Em sistemas trifásicos, a potência aparente total é:
Mas como estamos trabalhando com componentes de fase, podemos também expressar a potência aparente por fase:
Como o sistema é balanceado, cada fase contribui igualmente para a potência total.
Passo 5
Vamos calcular a potência aparente por fase:
Então, a potência aparente em cada fase é de 400 VA.
Passo 6
Sabemos que o fator de potência (
) é 0,60 atrasado. O fator de potência é a relação entre a potência ativa (
) e a potência aparente (
):
Daqui, podemos encontrar a potência ativa por fase:
Passo 7
Como o fator de potência é atrasado, isso indica que a carga é indutiva. Podemos agora encontrar a potência reativa (
) por fase usando o triângulo de potências:
Então, a potência reativa por fase é de 320 var.
Passo 8
Agora, sabemos que a primeira carga é puramente indutiva e consome 800 var no total. Como temos três fases, a potência reativa por fase da primeira carga é:
Passo 9
A potência reativa total por fase no sistema é de 320 var. A primeira carga consome 266,67 var, então a segunda carga deve consumir a diferença:
Observe que
é positivo, indicando que a segunda carga é capacitiva.
Passo 10
Agora, vamos encontrar a corrente em cada fase. Sabemos que:
Então, a corrente por fase é de aproximadamente 5,77 A.
Passo 11
Finalmente, para encontrar a impedância de fase da segunda carga (
), usamos a relação entre tensão, corrente e potência reativa:
Como a segunda carga é capacitiva, o ângulo de fase é negativo. Podemos rearranjar para encontrar a impedância:
Onde
. Calculando:
Então,
Resposta
A impedância de fase da segunda carga é aproximadamente
Ω e a corrente que flui em cada uma das cargas é de aproximadamente 5,77 A por fase.