a) Em um sistema trifásico, quais as principais diferenças entre ligação estrela ( Y ) e ligação em triângulo (De :
I. Na fonte?
II. Na carga?
b) Por que um capacitor deve ser ligado em paralelo com a carga quando se deseja corrigir o fator de potência?
c) Considerando um número fixo de espiras, quais variáveis interferem na amplitude da tensão na saída de um gerador trifásico de corrente alternada?
d) Suponha que você seja chamado para uma consultoria em uma instalação industrial. O responsável pelo setor exibe vários motores elétricos e afirma que os mesmos estão trabalhando “com folga”, pois estão com baixo carregamento, ou seja, fazendo “pouca força”. Isso seria uma vantagem ou desvantagem para o proprietário? Justifique sua resposta.

Passo 1

Então, temos um exercício sobre sistemas trifásicos na área de Engenharia Elétrica. Vamos abordar quatro questões principais:
a) As diferenças entre as ligações estrela ( Y) e triângulo ( De) tanto na fonte quanto na carga.
b) Por que um capacitor é conectado em paralelo com a carga para corrigir o fator de potência.
c) Quais variáveis afetam a amplitude da tensão na saída de um gerador trifásico quando o número de espiras é fixo.
d) Se motores elétricos estão operando com baixo carregamento, isso é vantajoso ou desvantajoso para o proprietário.
Para resolver isso, vamos precisar entender conceitos como ligações em Y e Δ, fator de potência, correção com capacitores, funcionamento de geradores trifásicos e o impacto do carregamento nos motores elétricos.

Passo 2

Vamos começar respondendo a parte a) sobre as diferenças entre as ligações estrela ( Y) e triângulo ( De).
I. Na fonte:
  • Ligação Estrela ( Y): Nesta configuração, todas as fontes estão conectadas a um ponto comum (o neutro). A tensão de fase é menor que a tensão de linha por um fator de raiz3.
    Vfase = Vlinharaiz3
  • Ligação Triângulo ( De): Aqui, as fontes são conectadas de forma que cada fonte está ligada entre duas fases, formando um triângulo. A tensão de fase é igual à tensão de linha.
    Vfase = Vlinha
II. Na carga:
  • Ligação Estrela ( Y): Permite que cada carga receba a tensão de fase menor, o que pode ser útil para equipamentos que operam em tensões menores.
  • Ligação Triângulo ( De): Todas as cargas recebem a tensão de linha, fornecendo mais potência, ideal para cargas que demandam mais energia.

Passo 3

Agora, vamos para a parte b) sobre capacitores em paralelo para correção do fator de potência.
Quando uma carga tem fator de potência baixo (ou seja, está mais indutiva), isso significa que há uma defasagem entre a corrente e a tensão, aumentando as perdas no sistema. Conectar um capacitor em paralelo com a carga introduz reatividade capacitiva, que neutraliza a reatividade indutiva da carga. Isso melhora o fator de potência, aproximando-o de 1, o que reduz perdas e aumenta a eficiência do sistema.
Fator de Potência = Potência AtivaPotência Aparente Melhora com a adição do capacitor êêêçã

Passo 4

Passando para a parte c) sobre as variáveis que afetam a amplitude da tensão na saída de um gerador trifásico com número fixo de espiras.
Com o número de espiras constante, a amplitude da tensão de saída depende de:
  1. Frequência da Corrente Alternada ( f): A tensão é diretamente proporcional à frequência.
    V propto f
  2. Velocidade de Rotação do Gerador ( omega): A tensão é diretamente proporcional à velocidade angular.
    V propto omega
Portanto, a amplitude da tensão aumenta com o aumento da frequência ou da velocidade de rotação.

Passo 5

Finalmente, a parte d) sobre motores elétricos operando com baixo carregamento.
Ter motores funcionando com carga baixa significa que eles estão consumindo menos energia do que sua capacidade máxima. Isso pode ser uma vantagem porque:
  • Eficiência Energética: Consome menos energia, reduzindo custos operacionais.
  • Menor Desgaste: Menor esforço mecânico prolonga a vida útil dos motores.
No entanto, também pode ser uma desvantagem se a potência não for adequadamente ajustada, podendo levar a fatores de potência baixos e ineficiência no sistema elétrico geral.

Resposta

a) Diferenças entre ligação estrela ( Y) e triângulo ( De):
  • Na fonte: Em Y, a tensão de fase é menor que a de linha por raiz3; em De, tensão de fase iguala a de linha.
  • Na carga: Y é usada para cargas de menor tensão, enquanto De fornece maior potência para cargas que demandam mais energia.
b) Capacitor em paralelo para correção do fator de potência: O capacitor compensa a reatividade indutiva da carga, melhorando o fator de potência e aumentando a eficiência do sistema.
c) Variáveis que afetam a tensão de saída de um gerador trifásico: Com número de espiras fixo, a tensão depende da frequência da corrente alternada e da velocidade de rotação do gerador.
d) Motores com baixo carregamento: Geralmente é uma vantagem devido à maior eficiência energética e menor desgaste, mas pode causar ineficiência no sistema elétrico se não for adequadamente gerenciado.

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