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Faculdade SatcBRUNO DE SOUZA MENDES

CONVERSÃO ELETROMECÂNICA DE ENERGIA II

Curva de capabilidade de geradores síncronos

Define-se curva de capabilidade, ou carta de capacidade, de um gerador síncrono como um conjunto de limites físicos dos distintos dispositivos do gerador, os quais definem a sua região de operação para uma análise estática. A seguir, será descrito os principais limites da curva de um gerador síncrono.

Limites de Geração: Potência ativa e reativaOs geradores síncronos têm a capacidade de gerar potência ativa ou

gerar (sobrexcitado) ou consumir (subexcitado) potência reativa. Os fluxos da potência ativa de um sistema trabalham independentes. Muitos fatores limitam a geração de potência ativa ou reativa, como limites térmicos, limites de tensão e limites de estabilidade do sistema.

Limites térmicosOs três limites térmicos que os geradores possuem estão representados

na figura 1, sendo eles: limite da corrente na armadura, limite da corrente de campo e o limite do núcleo de ferro do estator. O semicírculo pontilhado representa o limite de capabilidade máxima teórica de um gerador.

Figura 1 – capabilidade máxima teórica

Figura 2 – Curva de capabilidade de um gerador.

Limite de corrente de armaduraEste limite térmico é determinado pela máxima corrente em regime

permanente que pode circular pelo enrolamento da armadura sem que ocorra sobreaquecimento. No plano P x Q, o limite de corrente de armadura é definido como o círculo de raio equivalente à potência do gerador em MVA e centro na origem, conforme a curva BC da figura 2.

Limite da corrente de campoEste limite é determinado pela máxima corrente que os enrolamentos do

rotor podem suportar sem que fiquem deteriorados, sendo definido como o lugar

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geométrico da tensão induzida máxima. Este limite está representado pelo segmento de curva AB, conforme a figura 2.

Limite do núcleo de ferro do estatorO fluxo magnético principal do gerador é radial, portanto, paralelo às

lâminas do estator. Porém, o fluxo de dispersão é um fluxo axial, perpendicular às lâminas estatóricas, o que resulta em correntes parasitas que sobreaquecem o núcleo. A curva CD da figura 2 representa o limite térmico do núcleo do estator, quando o gerador está operando subexcitado (consumindo potência reativa).

Limite da potência mecânicaNa curva de capabilidade apresentado na figura 2, o limite da potência

mecânica da máquina primária (turbina) é representado pela reta pontilhada paralela ao eixo Q (potência reativa). Este limite pode ser mais ou menos restritivo que o limite imposto pelo aquecimento da armadura. No caso da figura 2, este limite é o mais restritivo. O limite de potência da turbina só afeta a potência ativa, pois a energia líquida associada à potência é nula.

Limites de estabilidadeO limite de estabilidade de um gerador síncrono é definido como a

máxima potência que pode ser transmitida entre o barramento de geração e o barramento de consumo, sem que ocorra perda de sincronismo entre o gerador e a carga. A importância de se conhecer esse limite, é pelo fato de que em certos momentos o gerador pode operar na região de subexcitação, podendo neste caso ultrapassar o ângulo máximo imposto para a máxima potência ativa, com consequente perda de estabilidade do sistema.

Limite de Excitação MínimaÉ definido como o valor mínimo da corrente de excitação do gerador síncrono para que sua curva de potência não caia à zero, tendo uma geração nula. Basicamente, este limite é obtido pelo lugar geométrico da corrente mínima de excitação evitando a operação inversa da fonte DC de excitação (corrente negativa). Usualmente, limita-se a corrente de campo até um valor mínimo de 5% do requerido à carga nominal.

REFERÊNCIAS

HUATUCO, D. Z. N. Fluxo de potência ótimo com restrições da curva de capabilidade do gerador síncrono. Disponível em: < http://www.tedebc.ufma.br//tde_busca/arquivo.php?codArquivo=3 >. Acesso em 25 ago. 2014.

ROCHA, G; LIMA, P. Fatores limítrofes, arranjos e aterramento de geradores. Disponível em:<http://www.osetoreletrico.com.br/web/documentos/fasciculos/ed-96_Fasciculo_Cap-I-Protecao-de-geradores.pdf>. Acesso em 25 ago. 2014.

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