Para sistemas de potência usam-se transformadores trifásicos, pois apresentam a possibilidade de trabalharmos com grandes potências e alto rendimento. Via de regra, o primário é ligado ao circuito de alta tensão utilizando a ligação tipo Delta ou Triângulo. Assim, no secundário é ligado o circuito de baixa tensão utilizando a ligação tipo Y ou Estrela a quatro fios. Isto significa que no secundário, além dos três fios destinados as fases A, B e C, temos um fio exclusivo para a ligação do neutro. Nada impede de se usar uma ligação do tipo delta ou triângulo no secundário (baixa tensão).

Uma possibilidade é ligar no secundário uma carga equilibrada, que é quando temos a mesma impedância nas três fases, tendo por isso, o mesmo fator de potência. Se a carga é equilibrada, então a corrente elétrica que circula pelo neutro deve ser igual a zero. Outra possibilidade é ligar uma carga desequilibrada, onde as impedâncias ligadas ao secundário apresentam valores diferentes em pelo menos uma delas. Neste caso, a corrente elétrica que circula pelo neutro é diferente de zero. O circuito desequilibrado será estudado em outro capítulo. Por ora, vamos nos concentrar no estudo do circuito equilibrado.

Vamos analisar as quatro maneiras possíveis de ligarmos o secundário do transformador em conjunto com a carga, assumindo que a sequência é positiva ou direta, também conhecida como sequência ABC. Para a sequência inversa devemos permutar B por C e vice-versa. Como consequência, todas as alterações para a sequência negativa deverão ser opostas as realizadas na sequência positiva.

  2.1    Secundário em "Y" e Carga em "Y"

Esta configuração é muito utilizada na distribuição de energia elétrica em residências. Na Figura 93-01 apresentamos o circuito onde usamos uma ligação Y no secundário do transformador. Utilizamos o mesmo tipo de ligação para a carga. Como o circuito é equilibrado, então Z_A = Z_B = Z_C.

Repare que I_linha = I_fase. Como afirmamos anteriormente, a corrente do neutro deve ser nula. Então podemos tratar o circuito como se fosse um circuito monofásico. Veja na Figura 93-02 a simplificação do circuito que permitirá calcular a corrente e a potência na carga.

Observe que usamos a fase A como referência. Logo, a corrente da fase A terá o ângulo de fase igual a diferença entre o ângulo de   V_AN ∠ θ_A   e   Z_A∠ θ_Z,   ou seja:

  2.2    Secundário em "Y" e Carga em "Delta"

Na Figura 93-03 apresentamos o circuito onde usamos uma ligação Y no secundário do transformador e a carga está ligada como um circuito delta. Como o circuito é equilibrado, então Z_AB = Z_BC = Z_CA.

Note que neste caso, a tensão aplicada sobre a carga é a tensão de linha e não a tensão de fase como no item anterior. Logo, sobre a carga Z_AB temos a tensão V_AB. Caso, no problema, tenha sido fornecida a tensão de fase e não a de linha, então devemos fazer a transformação adequada. Vamos relembrar a relação entre tensão de linha e tensão de fase.

Repare que devemos somar 30° ao ângulo da tensão de fase para conseguirmos o ângulo correto da tensão de linha, além de multiplicarmos sua magnitude por √ 3.

Conhecendo a tensão de linha pode-se calcular a corrente de fase na carga dividindo a tensão pela impedância. Por outro lado, pode-se calcular a corrente de linha, caso necessário, usando a eq. 93-02 abaixo.

Neste caso, devemos multiplicar o módulo da corrente de fase por √ 3, além de subtrair 30° ao ângulo θ_F da corrente de fase para conseguirmos o ângulo correto da corrente de linha.

  2.3    Secundário em "Delta" e Carga em "Y"

Vamos estudar esta configuração do ponto de vista didático, pois ela não é muito utilizada na prática devido ao fato de não termos referência de neutro no secundário. Veja a Figura 93-04. Então, usando o secundário do transformador na configuração delta, o transformador fornece tensão de linha. Como a carga está ligada em Y devemos encontrar a tensão de fase dividindo a tensão de linha por √3. Assim, para encontrarmos a corrente de linha (I_L) que flui pela carga (neste caso particular, a corrente de fase é igual a corrente de linha), devemos dividir a tensão de fase pela impedância da fase. Em um circuito equilibrado as três correntes são iguais em módulo, variando apenas o ângulo.

Aqui devemos prestar atenção ao ângulo que a tensão de fase assumirá. Quando passamos do circuito estrela para delta, adiantamos o ângulo da tensão de linha em 30° em relação ao ângulo da tensão de fase. Agora, ao passarmos do circuito delta para o circuito estrela devemos atrasar o ângulo da tensão de fase (V_F) em 30° em relação ao ângulo da tensão de linha (V_L). Logo, devemos usar a eq. 93-03 abaixo.

  2.4 Secundário em "Delta" e Carga em "Delta"

Esta configuração também não possui referência em relação ao neutro. Porém, é uma configuração muito utilizada em linhas de transmissão encarregadas de transportar grandes quantidades de energia entre dois pontos distantes entre si. Via de regra, o ponto inicial da linha possui um transformador, chamado de transformador elevador de tensão. O secundário deste transformador opera com dezenas, ou mesmo centenas de milhares de volts. Do outro lado da linha de transmissão, temos outro transformador, chamado de transformador abaixador de tensão, com a finalidade de reduzir a tensão na rede a valores utilizados no sistema de distribuição de energia elétrica. Então, a carga no secundário do primeiro transformador é o primário do segundo transformador. Veja na Figura 93-05 o esquema desta configuração.

Perceba que nesta configuração não há necessidade de alteração na fase da tensão. Somente devemos corrigir o ângulo das correntes de fase e linha. Para tal, após calcular a corrente de fase, podemos encontrar a corrente de linha multiplicando a magnitude da corrente de fase por √3 e subtrair 30° a seu ângulo, ou seja, devemos usar a eq. 93-02, repetida aqui.

Nesta equação, θ_F representa o ângulo da corrente de fase e, subtraindo 30° dela, encontramos o ângulo da corrente de linha.