O sistema de distribuição de energia da grande São Paulo provem do fato de que a concessionária opera a rede de distribuição com sistemas trifásicos do tipo ∆- Y com os padrões de tensão de 127/220V (padrão de tensão definido pela legislação atual), 120/208V (padrão de tensão tipicamente norte americano e canadense – maioria das redes subterrâneas) e o popular sistema V-V ou Delta Aberto 115/230V (padrão de tensão tipicamente europeu), constituído por dois transformadores monofásicos que proporcionam a criação de um sistema trifásico.
Isso ocorreu devido a região da grande São Paulo ter sofrido um grande processo de industrialização do país no século XX. Na década de 30, o Brasil era ainda uma imensa fazenda, dependendo quase que exclusivamente da agricultura do café. Nesta época, a “The São Paulo Tramway Light and Power Co. Limited” era a concessionária privada responsável pelos serviços de energia elétrica em São Paulo , atendendo a uma14 área quase que exclusivamente residencial e comercial, com uma ainda incipiente indústria em formação (indústria de alimentos, tecidos e vestuário).
Ao longo do século XX, e após a Segunda Guerra Mundial, o país deixou a condição de uma república meramente agrícola e transformou-se em uma economia urbana e industrial. Até 1967, o grupo Light (atualmente Eletropaulo) mudou 5 vezes de razão social, sempre sob a tutela de americanos e canadenses, daí nota-se de onde vêm os sistema trifásicos ∆- Y com tensões de 120/208V, inspirados/copiados de projetos de distribuição subterrâneos implantados com sucesso na América do Norte.
O grupo Light, pressionado a entregar energia elétrica a consumidores que multiplicavam-se a cada dia, passou a utilizar-se do sistema V-V, ou Delta Aberto para, em uma tentativa de expandir rapidamente suas redes, levar energia elétrica aos consumidores da maneira mais rápida e barata possível.
O sistema Delta Aberto ou sistema V-V usa um banco com dois transformadores monofásicos, ambos com o primário ligado em rede de 11,9kV, 12,6kV, 13,2kV ou 13,8kV e o secundário com tensões de 230V, sendo que na transformação V-V, apenas um secundário tem tap central ligado à terra.
O secundário com tap central fornece tensões monofásicas que são metade das tensões de linha (VL/2) e supre potência trifásica às cargas ligadas em ∆ ou Y sem alteração nas tensões.
A figura 02 mostra as relações fasoriais para as tensões de linha trifásicas aplicadas aos primários do sistema V-V. As relações fasoriais para as tensões de fase e de linha induzidas nos dois secundários estão mostradas na figura 02. Note-se que as tensões de fase e de linha são as mesmas. Vab é a fem induzida na bobina secundária a do transformador. Vbc, por sua vez, corresponde à bobina b. A soma fasorial Vab+Vbc produz Vca, como mostra a figura 02. Consequentemente, o sistema V-V ainda produz três tensões de linha defasadas de 120º.
Na ligação V-V, a carga em tensão de linha é ligada entre ab e bc mas não entre ca.
A potência suprida por transformador num sistema V-V não é a metade (50%) da potência total, mas sim 57,7%. Isto pode ser demonstrado como segue.
A relação acima também implica em que, se dois transformadores estão operando em V-V e com carga nominal, a adição de um terceiro transformador aumenta a capacidade total de 73,2% (ou de 3 ). Assim, um aumento no custo de 50% para o terceiro transformador, permite um acréscimo da capacidade do sistema em 73,2%, ao convertê-lo de V-V em ∆ −∆.
Como resultado da ligação V-V, entretanto, a carga aumenta drasticamente em cada transformador, e mesmo assim, a sobrecarga em cada um aumenta pouco.
A Light, Serviços de Eletricidade S.A., seguidamente tirou proveito desta relação, ao iniciar um sistema trifásico pela ligação V-V, e acrescentar um terceiro transformador quando as condições de aumento de carga o exigiam (o que denominamos de delta fechado).
Este expediente é facilmente justificável, desde que o aumento de capacidade (73%) supra o do investimento adicional (50% dos dois transformadores). O Delta Aberto ou V-V, não produz rotação de fase entre as tensões de linha primária e secundária, como mostra a figura 02. Pode, portanto ser ligado em paralelo com aqueles transformadores (para as mesmas tensões de linha, primárias e secundárias) que não dão deslocamento angular.
Além disso, os sistemas V-V apresentam como vantagem o barateamento da manutenção da rede da concessionária (transformador reserva mais barato que o transformador trifásico) e o fato de que para certas potências e tensões, a demanda de transformadores monofásicos é muito maior que a de trifásicos. Neste caso, um banco trifásico pode ser mais econômico que um transformador trifásico.
figura 01 – Ligação delta aberto
figura 03 – Ligação delta fechado
O sistema de transmissão em delta aberto é econômico e estável em regime mas no transitório, retorno da energia ele é instável gerando tensões na fase aberta do trifásico que supera os 500V.
Para cargas ligadas ao sistema trifásico como inversores de frequência é um desastre, ocorrendo queima deste aparelhos com muita frequência.