Perda de fase em um sistema trifásico
O que acontece em um sistema trifásico no caso de um fusível queimado, um fio rompido, um contato desgastado ou um resistor queimado devido a sobrecarga?
Consideramos esses possíveis erros para conexões em estrela e em delta a uma tensão de linha normal de 480 V. Todos os resistores têm o mesmo valor — então, temos uma carga simétrica. Para simplificar o cálculo, todos os resistores das cadeias têm um valor de 10 Ω.
Perda de fase em um sistema trifásico
Conheça melhor a ligação em estrela
Em geral, o seguinte se aplica à ligação em estrela: não importa se um resistor da carga ou um fusível na linha de alimentação queima — o resultado é o mesmo, pois, na ligação em estrela, a corrente na linha é igual à corrente que passa pelo resistor (corrente da linha ILine = corrente do resistor ILoad).
Falha trifásica – Ligação em estrela com perda de uma fase
Falha trifásica – Ligação em estrela e perda de uma fase
Se você refizer o esquema da ligação em estrela, verá que se trata basicamente de uma conexão em paralelo de dois resistores, cada um conectado a 480 V/√3 = 277 V.
No caso dessa falta de fase, a potência nova é reduzida a:
Pnovo = 2/3 POriginal
Como as duas correntes restantes não se anulam mais no ponto de estrela, a carga fica desequilibrada agora; ou seja, uma corrente passa pelo condutor neutro.
Falha trifásica – Ligação em estrela com perda de duas fases
Falha trifásica – Ligação em estrela com perda de duas fases
Agora que dois dos três resistores foram removidos, resta apenas 1/3 da potência original. O condutor neutro agora conduz a mesma corrente que a fase restante.
Pnovo = 1/3 Poriginal
Falha trifásica – Ligação em estrela com perda de fase e perda do neutro
Falha trifásica – Ligação em estrela com perda de fase e perda do neutro
Pelo circuito equivalente, você pode ver que agora o circuito passou a ser uma conexão em série de dois resistores, que estão conectados a uma tensão comum de 480 V. A potência total é agora calculada da forma:
Porginal = 3 × (480V)2 / 10Ω = 23.04 kW
Pnovo = V2 / Rtot = (480V)2 / 20Ω = 11.52 kW
Por isso: Pnovo = 0.5 Porginal
Conheça melhor a ligação delta (ou ligação em triângulo)
Nesta ligação, não há fio neutro e a tensão entre fases é igual à tensão de cada fase isolada, mas a corrente de linha é √3 vezes maior. Vamos considerar alguns falhas possíveis.
Falha trifásica – Ligação em triângulo – falha de um resistor
Falha trifásica – Ligação em triângulo – falta de um resistor
Os resistores de carga são independentes uns dos outros; ou seja, se um resistor falhar, os demais não são afetados.
Portanto, o seguinte se aplica: Pnovo = 2/3 Poriginal
Falha trifásica – conexão em triângulo – falta de uma fase
Falha trifásica – conexão em triângulo – falta de uma fase
O circuito equivalente mostra que três resistores estão conectados a uma tensão de fase, neste caso 480 V. Fazemos o cálculo:
Rtot = (R1 + R2) II R3 = 20Ω x 10Ω / (20Ω + 10Ω) = 6.67 Ω
Portanto, a potência total: P = V2/Rtot = (480V)2 / 6,67 Ω = 34.54 kW
Potência original: Porginal = 3 x V2/R = 3 x (480V)2 / 10Ω = 69.12 kW
Por isso: Pnovo = 1/2 Poriginal
Falha trifásica – conexão em triângulo – falta de uma fase e resistor
Falha trifásica – conexão em delta – falta de uma fase e resistor
Conforme o circuito equivalente, há apenas um resistor por onde passa corrente, que está conectado à tensão da linha. Isso resulta na nova potência:
Pnovo = 1/3 Poriginal
Falha trifásica – conexão em triângulo – falta de um resistor
Falha trifásica – conexão em triângulo – falta de um resistor
Dois resistores em série estão conectados a uma tensão de rede de 480 V. Isso resulta em uma potência total de:
Pnovo = V2 / Rnew = 4802V2 / 20Ω = 11.52 kW
Rnovo = R1 + R2 = 10Ω + 10Ω = 20 Ω
=> Pnovo = 1/6 Poriginal