SISTEMAS ELÉTRICOS MARÍTIMOS - SEM
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SISTEMAS ELÉTRICOS MARÍTIMOS – SEM 075
Prof. Souza e Silva
Geradores
Basicamente, em nosso universo de estudo e trabalho, gerador é a máquina que transforma energia mecânica em energia elétrica, através
do processo de magnetismo.Estruturalmente, um gerador é composto pelo
estator, a parte fixa, e pelo rotor, a parte móvel.
Eletricamente, é composto pelo enrolamento de campo, incluso as peças polares, onde se
desenvolve o campo magnético do gerador, e o enrolamento da armadura, onde é induzida
a FEM, força eletromotriz, criada pelo gerador.
Quanto ao tipo de tensão gerada, o gerador é diferençado como dínamo, que gera a tensão
contínua, ou alternador, que gera a tensão alternada.
Chama-se excitação de um gerador a criação e manutenção do seu campo magnético.
Quanto ao tipo de excitação, um gerador é classificado como sendo de excitação em
separado, quando a alimentação do enrolamento de campo é suprida por fonte
externa ao gerador, ou auto-excitado, quando a alimentação é suprida pelo próprio gerador.
No gerador auto-excitado, obrigatoriamente, suas peças polares são constituídas de ímãs
permanentes.
Em relação a localização do enrolamento de campo, os geradores são classificados como
gerador de pólos externos ou gerador de pólos internos.
Na execução do gerador de pólos externos, também designado como gerador de campo fixo, o enrolamento de campo é montado no
estator, enquanto o enrolamento da armadura é montado no rotor. Assim, a alimentação do campo é feita por contatos fixos, enquanto a coleta da tensão gerada, do enrolamento da
armadura, é feita por contatos móveis, conjunto anel coletor/escova.
Já na execução do gerador de pólos internos, também denominado como gerador de
campo móvel, o enrolamento de campo é montado no rotor, enquanto o enrolamento da armadura é montado no estator. Dessa forma, a alimentação do campo é feita por
contatos móveis, conjunto anel/escova, enquanto a coleta da tensão gerada é feita
por contatos fixos.
Os alternadores, normalmente, são geradores de pólos internos, campo móvel, devido a menor
intensidade da tensão de alimentação do campo, em relação a tensão gerada e coletada, que
representa um menor desgaste no conjunto de contatos móveis.
O emprego de dínamos a bordo torna-se cada vez menor, devido a necessidade de uma maior
manutenção destes em relação aos alternadores.
Ao ser aumentada a carga alimentada pelo gerador, conseqüentemente aumenta a
corrente de carga no enrolamento da armadura, desenvolvendo neste um campo
magnético que, segundo a Lei de Lenz, tende a contrariar o campo original, desenvolvido no
enrolamento de campo, tendendo então a uma queda na intensidade da tensão gerada, pelo enfraquecimento do campo magnético
original.
Este fenômeno recebe a designação de força contra eletromotriz, FCEM, que é minimizada pelo também engrandecimento da corrente circulante no enrolamento de campo, até a
capacidade máxima de carga, do gerador, mas que ocasiona, pelo maior esforço em vencer a esse “freio magnético”, uma maior demanda
na energia mecânica necessária ao funcionamento do rotor.
É pelo sistema de excitação do gerador, tanto no caso do dínamo quanto no do alternador, que se efetua o controle da intensidade da
tensão gerada.
Alternador Trifásico
O enrolamento da armadura é composto por três enrolamentos distintos, isolados
eletricamente entre si, montados fisicamente defasados em 120 graus, onde serão induzidas três tensões eletricamente defasadas também
em 120 graus.Este mesmo tipo de estrutura também e
utilizado no motor elétrico trifásico.
Os três enrolamentos recebem denominações distintas em seus terminais, a saber:
Primeiro enrolamento: entrada “U”, saída “X”;Segundo enrolamento: entrada “V”, saída “Y”;Terceiro enrolamento: entrada “W”, saída “Z”.
Esses três enrolamento da armadura alimentam três barras distintas, “R”, “S” e “T”, também
chamadas fases, que compõem o barramento do gerador.
Ligação e Fechamento do Alternador/Motor Trifásico
Ligar um alternador trifásico é conectar os terminais dos enrolamentos da armadura
numa caixa de bornes, também chamada de caixa de ligação.
Fazer o fechamento do alternador é conectar os terminais da caixa de bornes, de tal maneira que desta saiam as três fases, “R”, “S” e “T”,
que alimentarão todo o sistema elétrico.
O fechamento de um alternador trifásico poderá ser feito em modo estrela ou em modo triângulo, também denominada delta.
O fechamento estrela, que normalmente emprega um neutro, permite o suprimento de duas tensões de intensidades distintas, sendo
normalmente empregado em instalações terrestres.
O fechamento triângulo, ou delta, supre uma única intensidade de tensão, sendo
normalmente empregue em instalações navais.
A bordo, normalmente, gera-se um único tipo de tensão, quanto a intensidade e o tipo, que
é de 440 VCA trifásicos, sendo as demais tensões requeridas, quanto a intensidade e
tipo, obtidas pelo emprego de transformadores e/ou retificadores.
Controles Essenciais de um Gerador
É no Quadro Elétrico Principal, QEP, onde encontram-se os controles essenciais de um
gerador, ou seja: o controle de velocidade e o controle de excitação.
Pelo controle de velocidade controla-se a potência efetiva, kW, do gerador e sua freqüência, enquanto pelo controle de
excitação controla-se a intensidade da tensão gerada, como a distribuição da potencia
reativa.
Colocação do Gerador em BarraEstando o gerador em funcionamento, no caso
do dínamo, deve ser observado que a tensão em geração esteja na grandeza do
barramento, sendo feito qualquer ajuste necessário, para maior ou menor, pelo
controle de excitação. Atendida essa condição, o gerador é colocado em barra,
sendo usado o controle de velocidade para se dividir a carga no caso do uso em paralelo
com outro gerador.
Já no caso de um alternador, para este ser colocado em barra, estando a instalação
inicialmente sem geração de eletricidade, devem ser atendidos os critérios de correta
grandeza da tensão do barramento, que poderá ser ajustada pelo controle de
excitação, e correta freqüência, normalmente 60Hz, que pode ser ajustada pelo controle de
velocidade. Atendidas essas duas condições, o gerador pode
ser colocado em barra.
No caso do alternador entrar em barra na condição de serviço em paralelo com outro
gerador, antes de ser colocado em barra, um outro fator deve ser considerado e, se
necessário, ajustado: a correta relação de fase, que representa que as fases dos geradores, o que já está e o que entrará no barramento,
estão no mesmo instante de desenvolvimento da tensão gerada, sendo empregado um
sincronoscópio para a verificação desse ajuste.
Motores Elétricos
Por definição básica, o motor elétrico é a máquina que transforma a energia elétrica em
energia mecânica.Assim como os geradores, os motores elétricos
são classificados como motor de tensão contínua e motor de tensão alternada, conforme o seu tipo de alimentação.
Quanto a sua composição estrutural o motor é subdividido como síncrono e assíncrono.
Proteções Elétricas
Duas são as principais anomalias em um circuito elétrico: a sobrecarga e o curto-circuito.
Visando proteger o circuito de uma sobrecarga, perceptível como um aquecimento anormal,
emprega-se o relé de sobrecarga.Já como proteção ao curto-circuito, aumento abrupto e incontrolável da corrente, emprega-
se o fusível.
Visando otimizar a condição de segurança dos circuitos elétricos de emprego naval, além das seguranças dos relés e dos fusíveis, emprega-se o disjuntor como elemento de redundância
tanto na proteção da sobrecarga como no curto-circuito, já que este é operado no caso de uma falha do relé, por uma sobrecarga, ou
falha do fusível, por um curto-circuito.
A segurança é fundamental a quem trabalha com Eletricidade, pois uma condição deve ser sempre relembrada: a partir da intensidade de
200mA, uma corrente elétrica já pode ser mortal, pela possibilidade de provocar a
fibrilação do músculo cardíaco.