Máquina síncrona 3

Máquina síncrona – terceira parte

Jim S. Naturesa

FAAP - Faculdade de Engenharia

Máquina de pólos salientes


Máquina de pólos salientes - rotor


Máquina de pólos salientes - estator



• As principais características do gerador síncrono de pólos salientes são:

• Baixa rotação.

• Relutância magnética (oposição a passagem do fluxo magnético) variável: ela apresenta baixo valor na direção do eixo direto (eixo d) e um alto valor na direção do eixo em quadratura (eixo q).

• A reatância síncrona (Xs) é formada por duas componentes: a reatância de eixo direto (Xd) e a reatância de eixo em quadratura (Xq).



• A corrente de armadura (Ia) também pode ser dividida em duas componentes: corrente de eixo direto (Id) e de eixo em quadratura (Iq).

• Ia = Id + Iq



• O modelo matemático do gerador e o seu respectivo diagrama fasorial pode ser visualizado abaixo:


Equações básicas

• Pelo diagrama fasorial do gerador síncrono podemos deduzir que:

• Ef = Vt + Ia Ra + Id jXd + Iq jXq

• Se o valor de Ra for desconsiderado temos:

• Ef = Vt + Id jXd + Iq jXq

• O ângulo ψ vale:

• ψ = Φ + δ

• As correntes valem:

• Id = Ia sen(ψ) = Ia sen(Φ + δ)

• Iq = Ia cos(ψ) = Ia cos(Φ + δ)


Equações básicas

• O ângulo de carga δ pode ser encontrado pela expressão:

• A tensão induzida pode ser calculada por:

• Ef = Vt cos(δ) + IdXd

)(

)cos()(

senXIV

XItg

qat

qa


Equações básicas

• As equações de potência são:

)2(2

)()(

2

senXX

XXVsen

X

EVP

qd

qdt

d

ft


Curva ângulo de potência versus potência


Aplicações

• Barramento infinito


Aplicações

• Paralelismo com o barramento infinito.

• Antes de se conectar um gerador com a rede, ele precisa ter a mesma:

• Tensão;

• Freqüência;

• Seqüência de fase e

• Fase.

• Na figura a seguir temos as seguintes definições:

• EA, EB e EC são os fasores das tensões da rede;

• Ea, Eb e Ec são os fasores das tensões do gerador;

• EAa, EBb e ECc são as diferenças de tensões.


Aplicações


Aplicações

• Podemos utilizar três lâmpadas para auxiliar no sincronismo entre os sistemas.


Aplicações

• A corrente de campo (If) devem ser ajustada para que as tensões nos voltímetros (V1 e V2) sejam iguais.

• Se a seqüência estiver correta todas as lâmpadas terão o mesmo brilho.

• Se a freqüência não for a mesma as lâmpadas brilharão em seqüência.


Situações

• (1) Tensões diferentes, mas freqüência e seqüência de fase iguais – figura a. Diferença entre as tensões V1 e V2. Correção: ajustar a corrente de campo (If).

• (2) Freqüências diferentes, tensões e seqüência de fase iguais – figura b. As lâmpadas brilharão com a mesma intensidade, mas em seqüência. Correção: a rotação deve ser ajustada. Devemos também ajustar a corrente de campo.


Situações

• (3) Seqüência de fase diferentes, mas tensão e freqüências são iguais – figura c. As lâmpadas brilharão com intensidades diferentes. Correção: trocar duas fases.

• (4) Fases diferentes - figura d. Correção: a freqüência do gerador deve ser levemente alterada.


Referências

• Flarys, F. Eletrotécnica Geral – Teoria e Exercícios Resolvidos. Editora Manole.

• Kuznetsov, M. Fundamentals of Electrical Engineering. Peace Publishers - Moscow.

• Nasar, S. Electric Machines and Electromechanics – Second Edition. Schaum’s Outlines.

• Sen, P. Principles of Electric Machines and Power Electronics. John Wiley and Sons.

• Yamayee, Z. & Bala Jr, J. Electromechanical Energy Devices and Power Systems. John Wiley and Sons.

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