Em eletricidade e eletrônica , a palavra fase é usada em contextos diferentes, todos relacionados a correntes elétricas alternadas.
Na eletricidade, a palavra fase designa os “canais” de uma mesma fonte de energia alternada, entre os quais há um deslocamento de fase (dois a 180 ° em monofásico e três a 120 ° em trifásico ).
Por assimilação, de baixa tensão electricistas também utilizar a fase de palavra para designar o condutor activo (s) de uma fonte de alimentação AC . Em instalações domésticas, o condutor normalmente é conectado com um fio de cor brilhante (vermelho, laranja). Em geral, é o condutor ou fios , que são chamados de fios de fase , nos quais a presença de uma tensão elétrica alternada pode ser demonstrada com um " testador de fase ".
Em eletrônica, falamos de mudança de fase quando há uma mudança angular entre os sinais senoidais, detectados por um osciloscópio . Se a passagem tanto pelo valor zero como pelo valor máximo for simultânea, dizemos que estão em fase .
NB: É abusivo e incorreto falar de fase para designar a tensão medida em um fio alimentado com corrente contínua . Esta noção, sem ligação com sua etimologia, não será tratada aqui.
Duas tensões CA (em dois fios diferentes) estão em fase (ou em oposição de fase) quando vão para zero simultaneamente. Isso pode ser facilmente demonstrado usando as entradas X e Y de um osciloscópio para exibir as curvas de Lissajous .
Por outro lado, o deslocamento temporal do cruzamento zero da tensão e da corrente do mesmo fio elétrico (denominado fator de potência ) mostra o efeito capacitivo ou indutivo da carga fornecida.
Como a produção de energia elétrica de alta potência é geralmente centralizada, sua distribuição é condicionada pelo problema de transporte. Já na época dos precursores, o debate grassava entre Thomas Edison, que defendia o uso da corrente contínua, e seu funcionário, Nikola Tesla, que preferia a corrente alternada, que finalmente demonstrou claras vantagens sobre a corrente contínua. A principal dessas vantagens é a possibilidade, em modo alternado, de utilizar transformadores elétricos para elevar a tensão de forma a reduzir a corrente necessária ao transporte da mesma potência, o que diminui os custos do metal para as linhas de transmissão, bem como seu peso. nas torres. Além disso, o transformador também permite que a tensão seja reduzida para obter uma “tensão razoável” para o usuário final.
Se o usuário doméstico de corrente elétrica está acostumado a vê-la chegar em dois fios de alimentação (monofásico), o uso industrial torna muito mais interessante transportá-la em três fios (trifásico) ou quatro ( idem , com neutro). Primeiro porque as linhas são utilizadas com maior eficiência, depois porque se na fase monofásica a energia é cancelada quando as duas fases se cruzam, na trifásica as três fases nunca se cruzam ao mesmo tempo. Ao contrário da trifásica que proporciona uma distribuição "rotativa" de energia, na monofásica a alternância de duas fases consegue manter uma rotação já iniciada, mas não define um sentido de rotação prioritário (equivale a duas rotativas campos, idênticos, mas em direções opostas), portanto, iniciar um motor monofásico requer um dispositivo para criar uma ligeira diferença na intensidade de um dos dois campos rotativos.
Uma fonte de alimentação trifásica pode ser considerada como três fontes de alimentação monofásicas não balanceadas. Cada um fornecendo uma fase em torno de um neutro comum a todas as fases. Se os consumos nas diferentes fases estiverem equilibrados, a corrente total no neutro será quase zero. É por isso que nem sempre é necessário para emitir o 4 th fio, por exemplo, um motor trifásico irá correr bem sem ele. A 4 ª fio, chamado de "neutro" deve ter um potencial de zero em relação à terra, porém as correntes de terra e outros fenômenos naturais que fazem eletricidade que nem sempre é o caso.
Para obter uma fase, basta tomar uma fase e o neutro. Neste caso, temos uma fase monofásica assimétrica e uma chave de fenda testadora indicará a presença de tensão apenas no fio de fase. Também é possível obter uma monofásica simétrica com uma tensão maior que a anterior entre duas fases. Uma rede trifásica de 400 V fornece 400 V rms entre duas fases e 230 V entre uma das fases e o neutro.
Por razões históricas, algumas redes de distribuição fornecem 230 V trifásico e, neste caso, o usuário recebe 230 V monofásico entre as fases em vez de entre fase e neutro . Uma rede doméstica trifásica deve equilibrar seus diferentes circuitos monofásicos em diferentes fases, de modo a equilibrar o consumo geral em cada uma das fases.
Conectar um alternador a uma rede de produção é uma operação delicada porque é necessária:
Uma vez acoplado à rede, o alternador permanecerá sincronizado, mas a excitação deve ser aumentada para fornecer energia à rede e não para consumi-la. No continente europeu todas as redes são síncronas, exceto a do Reino Unido que, embora também esteja em 50 Hz , não está sincronizada com o continente. As ligações de troca de eletricidade são feitas por uma linha de corrente contínua e por meio de conversores instalados em cada extremidade das linhas de canal cruzado.
O condutor verde-amarelo que aparece em algumas tomadas de parede e em algumas lâmpadas de teto (principalmente metálicas) é o " condutor de proteção " ou "PE" (aterramento de proteção). Este driver cumpre duas funções:
O condutor presente nas tomadas de parede e nos pontos de iluminação NÃO é o fio de "terra", mas o fio de proteção que é conectado à própria ligação equipotencial conectado à barra de aterramento. Conectado ao aterramento do edifício.
A ligação à terra da casa só faz sentido se for local (ao nível do edifício). Portanto, não há sentido (e seria até perigoso) distribuí-lo. Além disso, a terra raramente é distribuída pelo fornecedor de eletricidade. Cabe ao usuário referir-se ao seu próprio, seja por meio de hastes de terra (método antigo), ou circundando o edifício com um cabo de cobre enterrado ( atualmente método obrigatório Para as novas construções). O neutro geralmente fornecido pelo fornecedor é freqüentemente conectado à terra no nível do transformador de zona. Além disso, a diferença de potencial (ddp) entre o neutro do usuário e seu próprio terra costuma ser baixa (alguns volts no máximo) em situação normal. Essa diferença, portanto, corresponde de fato à diferença de tensão entre o aterramento local do usuário e o aterramento remoto do transformador do distribuidor. Em caso de circunstâncias especiais (relâmpagos) o ddp pode atingir várias dezenas de milhares de volts (ou até muito mais), e portanto pode acontecer que com o usuário, entre seu neutro e sua terra local, apareça o mesmo ddp, que pode causar arcos destrutivos entre o condutor neutro e o condutor de proteção, chegando a explodir tomadas ou extensões.
A segurança pessoal baseia-se essencialmente na equipotencialidade das massas que lhe são acessíveis: uma eletrocussão é o resultado de uma corrente que passa pelo corpo, ela própria o resultado de diferenças de potencial entre diferentes pontos do corpo. Para conseguir manter e controlar essa equipotencialidade, vários mecanismos estão disponíveis:
Princípios de segurança:
Neutro é o potencial elétrico ou referência de tensão para as fases; há apenas um neutro comum a todas as fases. Sua tensão é zero apenas se a carga de cada fase for permanentemente idêntica, o que raramente é o caso. Às vezes é materializado por um fio, como no caso de uma fonte de alimentação doméstica monofásica, onde o neutro é frequentemente conectado ao terra no lado da produção de eletricidade . Portanto, em princípio, não é perigoso tocá-lo, mesmo que seja fortemente desencorajado.
Um erro comum é considerar que o neutro é uma fase conectada ao terra. Na polifase isso é impossível: tem um lugar muito especial e se fosse invertido com uma das fases, o sistema obtido deixaria de ser simétrico e perderia suas propriedades elétricas (para transporte) e mecânicas (para manufatura). Em geral, em trifásico, é possível dispensar o transporte do neutro por longas distâncias, mesmo que o sistema não esteja balanceado .
Se o neutro não estivesse conectado ao terra (nem no lado da distribuição nem no lado do usuário), a corrente não poderia fluir para o terra; portanto, não haveria perigo em tocar um (e apenas um) dos condutores. Por outro lado, não detectaríamos mais uma possível falha de isolamento (quando um fio é desencapado e toca uma carcaça, por exemplo). Em um ambiente industrial, este esquema é usado, mas envolve controles específicos. Estas condições não podiam ser impostas aos indivíduos, porque tal sistema se tornaria muito perigoso (em caso de falha, bastaria tocar em dois dispositivos diferentes para se ferir). É por isso que, para os indivíduos, esta conexão do neutro à terra é colocada no lugar e disjuntores diferenciais são usados para verificar se nenhuma corrente de fuga , potencialmente perigosa para qualquer ser vivo, existe no circuito.
Em princípio, deve-se considerar que é perigoso tocar uma fase, mesmo que a instalação esteja equipada com um disjuntor diferencial de segurança ( 30 mA ) que deve detectar a menor falha e interromper imediatamente a alimentação. Para testar este dispositivo, é preferível usar o botão fornecido para este fim.
Dependendo do país, algumas tomadas possuem um dispositivo de codificação que permite distinguir o neutro da fase. Para a segurança das crianças, todas as tomadas elétricas ao seu alcance devem ser equipadas com um "preenchedor automático de orifícios" para evitar a inserção de qualquer objeto eletricamente condutor no (s) orifício (s) correspondente (s) ao fio de fase.
É muito importante ser capaz de distinguir os tipos de fios elétricos (a fase (chamada “quente”) do neutro e do fio terra). Embora a terra seja geralmente identificada por um verde dominante ( ) ou por um condutor nu, os usos em todo o mundo viram o nascimento de várias combinações de cores para os diferentes fios. Algumas tentativas de padronização têm surgido, dependendo da região, em particular por meio da redação de normas.
A tabela abaixo agrupa várias combinações de cores encontradas em diferentes países.
País | Fase 1 (L1) | Fase 2 (L2) | Fase 3 (L3) | Neutro (N) | Terra (T / G) |
---|---|---|---|---|---|
União Europeia Reino Unido Suíça |
Castanho | Preto | Cinza | Azul |
Verde / Amarelo Nua |
Europa (antiga)
França (antes de 1970) |
Preto
Amarelo |
Castanho
Azul |
Vermelho preto |
Azul
Cinza |
Verde / Amarelo Vermelho |
Reino Unido (antigo) África do Sul Malásia |
vermelho | Amarelo | Azul | Preto |
Verde / amarelo Verde Nua |
Estados Unidos (comum) | Preto | vermelho | Azul |
Cinza Branco |
Verde Verde / Amarelo Nua |
Estados Unidos (alternativa) | Castanho | laranja | Amarelo |
Branco Cinzento |
Nu Verde |
Canadá (oficial) | vermelho | Preto | Azul | Branco |
Nu Verde |
Canadá (instalações isoladas) | laranja | Castanho | Amarelo | Branco |
Nu Verde |
Austrália Nova Zelândia (AS / NZS 3000: 2000 §3.8.1) |
vermelho |
Branco Amarelo (obsoleto) |
Azul | Preto |
Verde / amarelo Verde Nua |
República Popular da China | Amarelo |
azul verde |
vermelho | Castanho |
Preto Verde / Amarelo Nu |
País | Fase (L) | Neutro (N) | Terra (T / G) |
---|---|---|---|
França (antes de 1970) |
Verde Amarelo Azul Vermelho Branco Castanho |
Cinza |
vermelho |
União Europeia (atual) |
Vermelho Preto Laranja Roxo Rosa Branco |
Azul |
Verde amarelo
Nu |
É bom lembrar que um código de cores só é viável se for respeitado por todos; caso contrário, existe o risco de danos graves.
Em alguns casos (instalações antigas em países escandinavos , saída de transformadores do Reino Unido e alguns outros casos) os dois cabos de uma tomada doméstica podem ser fases oriundos da rede trifásica ou na saída de um único transformador de fase (s 'não está conectado a um potencial neutro). Isso não é recomendado.
Na Europa e no Reino Unido, é utilizado por convenção, de acordo com a norma HD 308 S2 (identificação e uso de condutores de cabos flexíveis e isolados) estabelecida pelo Comitê Europeu de Padronização em Eletrônica e Eletrotécnica (CENELEC) adotada pelo padronizar a NF C 15-100 na França: