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Redes desbalanceadas



A distribuição de energia através de um sistema bifásico com um fio de neutro foi concebida como uma maneira eficaz de conciliar a necessidade de um valor de tensão doméstica seguro, com um cabeamento economicamente viável. Essa configuração pode ser gerada a partir dos altos valores da tensão de transmissão por um transformador abaixador com "center-tap" aterrado, o neutro. As duas fases estão defasadas de 180 graus fazendo com que a tensão entre elas seja o dobro das medidas entre qualquer uma delas e o Neutro (110/220 Vac).

Idealmente, se duas cargas iguais forem colocadas entre cada uma das fases e o neutro, não haverá fluxo de corrente neste último. Na prática não é isto o que acontece. Qualquer desbalanceamento de carga nas fases provoca fluxo de corrente no neutro, tanto maior quanto for a magnitude do desbalanceamento. Uma vez que a impedância do neutro não seja zero, haverá uma tensão entre o neutro e o Terra. Ainda pior é o fato de que as cargas distribuídas pelas fases mudam dinamicamente fazendo com que essa tensão não seja estável, certamente contendo harmônicos e podendo, inclusive, possuir componente DC. Por estar em um potencial diferente do zero, esse neutro está sujeito também ao acoplamento de ruídos provenientes de interferência eletromagnética e radiofreqüência. Isto resulta num caótico ruído de modo diferencial na rede que irá alimentar os equipamentos domésticos.

Nos sistemas de alimentação bifásicos derivados da rede trifásica, as tensões das fases estão defasadas de 120 graus, fornecendo 127 Vac entre qualquer uma das fases e o neutro ou 220 Vac entre fases. Aqui sempre haverá corrente de neutro, mesmo que as cargas entre neutro e fases sejam iguais. De fato, neste caso a corrente de neutro terá o mesmo módulo da corrente da fase, com defasagem de 240 graus. A impedância do neutro aqui também vai gerar uma tensão residual entre neutro e Terra e apresentar os mesmos problemas descritos anteriormente.

A solução dos transformadores balanceadores de rede, na verdade, é muito parecida com a primeira descrição adotada para a distribuição de energia: um transformador isolador com relação de 1 para 1 e saídas em contrafase com um "center-tap" de referência. Isto significa que as fases de saída em relação à referência possuem metade da tensão de entrada tomada de um par fase-neutro da rede. A vantagem obtida aqui só aparece quando se alimentam cargas simétricas (impedâncias iguais entre os terminais de alimentação e o terminal terra), porque o ruído que está distribuído equitativamente entre os terminais de saída (ruído de modo comum) é zero na referência, que uma vez aterrada pode servir de ponto de 'terra limpo' para os terras dos equipamentos e cabos. Tal sistema equipotencial minimiza os problemas de corrente de fuga, como descrito no item Correntes de Fuga.

Normalmente são usados núcleos toroidais para implementar este tipo de transformador, embora possuam algumas desvantagens em relação ao núcleo EI, conforme melhor descrito no item Transformadores Isoladores.

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