O que é um sistema trifásico
Um gerador trifásico produz três tensões senoidais iguais, defasadas de 120° entre si (um terço de volta). No diagrama, são três setas do mesmo tamanho girando juntas, sempre a 120° uma da outra: fase A, fase B e fase C.
A sequência ABC quer dizer que as tensões atingem o pico nessa ordem. Ela define o sentido de giro dos motores trifásicos: trocar duas fases inverte o motor.
Por que 127 V vira 220 V entre fases
Na ligação em estrela com neutro, cada fase tem a sua tensão em relação ao neutro: a tensão de fase (127 V, por exemplo). Entre duas fases, a tensão é a diferença entre duas setas a 120°, e não a soma dos valores:
V_AB = V_A − V_B
Ligue "Tensão de linha" no laboratório: a seta tracejada vai da ponta de B até a ponta de A. Pela geometria do triângulo, o tamanho dela é √3 vezes a tensão de fase, 30° à frente de V_A:
- 127 V × 1,732 = 220 V (sistema 127/220 V)
- 220 V × 1,732 = 381 V (sistema 220/380 V)
É por isso que se fala em 127/220 V e 220/380 V: a primeira é a tensão de fase e a segunda, a de linha.
A corrente no neutro
Pelo neutro volta a soma das correntes das três fases. Mas é uma soma de setas, não de números:
I_N = I_A + I_B + I_C (soma fasorial)
- Com as três correntes iguais (carga equilibrada, como um motor trifásico), as setas se cancelam e o neutro não conduz. Por isso motores trifásicos nem precisam de neutro.
- Com cargas diferentes (desequilíbrio), sobra uma seta: a corrente de neutro.
Exemplos (correntes em fase com as tensões):
| Fase A | Fase B | Fase C | Neutro |
|---|---|---|---|
| 10 A | 10 A | 10 A | 0 A |
| 10 A | 5 A | 5 A | 5 A |
| 10 A | 10 A | 0 A | 10 A |
| 10 A | 0 A | 0 A | 10 A |
Repare na terceira linha: com duas fases carregadas, o neutro conduz os mesmos 10 A de cada fase, e não 20 A. Na quarta, toda a corrente volta pelo neutro, como num circuito monofásico.
Por que equilibrar as fases
- Neutro com corrente aquece e provoca queda de tensão: as fases com mais carga ficam com tensão menor.
- Se o neutro se romper com carga desequilibrada, as tensões das fases mudam: aparelhos numa fase podem receber muito mais do que 127 V e queimar.
- Num prédio ou numa casa trifásica, os circuitos devem ser distribuídos para que as fases tenham cargas parecidas. O quadro de cargas faz essa divisão.
Potência trifásica
Com as três fases iguais: P = 3 × V_fase × I × cos φ = √3 × V_linha × I × cos φ.
Exemplo: 10 A por fase em 127/220 V com cos φ = 0,866: P = 3 × 127 × 10 × 0,866 = 3.300 W, ou √3 × 220 × 10 × 0,866 = 3.300 W.
Perguntas frequentes
Por que a tensão entre fases é 220 V e não 254 V (127 + 127)? Porque as tensões estão defasadas de 120°: elas não atingem o pico ao mesmo tempo. A diferença entre duas setas a 120° vale √3 vezes uma delas: 127 × 1,732 = 220 V.
O que é raiz de 3 no trifásico? É a razão entre a tensão de linha e a de fase na ligação estrela (√3 ≈ 1,732). Aparece também na fórmula da potência trifásica com a tensão de linha.
O neutro pode ter mais corrente que as fases? Com cargas lineares, não passa da maior corrente de fase. Com cargas não lineares (fontes chaveadas, LEDs, computadores), as harmônicas de 3ª ordem se somam no neutro e ele pode, sim, conduzir mais que as fases.
Por que o motor trifásico não usa neutro? Porque as três bobinas são iguais: a carga é equilibrada e a soma das correntes é zero.
Para entender como uma seta gira e desenha a onda, comece por ondas e fasores. Para dimensionar o cabo de cada circuito, veja a calculadora de cabos.