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Máquinas Elétricas Data:01/11/2021 Aluno (a): Edson Jose da Silva Avaliação Pratica INSTRUÇÕES: · Esta Avaliação contém 1 (uma) questão, totalizando 10 (dez) pontos; · Baixe o arquivo disponível com a Atividade Pratica; · Você deve preencher dos dados no Cabeçalho para sua identificação: · Nome / Data de entrega. · As respostas devem ser digitadas abaixo de cada pergunta; · Ao terminar grave o arquivo com o nome Atividade Prática; · Quando solicitado · Envio o arquivo pelo sistema no local indicado; · Em caso de dúvidas consulte o seu Tutor. A operação de geradores síncronos depende do emprego de máquinas projetadas de forma ótima, isto é, do uso de geradores que foram pensados para uma certa aplicação. Isso significa que a quantidade de polos, de ranhuras, de espiras e de bobinas considera o tipo de aplicação onde será empregada a máquina. Você foi promovido ao setor de projetos e seu primeiro trabalho na nova função é efetuar a verificação dos documentos de projetos das duas máquinas em que atuou na equipe de protótipos, avaliando se as premissas estavam adequadas à finalidade a que se propunham os produtos. Considerando esse cenário, o objeto de emprego dos geradores e a natureza dos empreendimentos em que seriam utilizados, responda: Quais premissas devem ser adotadas para a construção desses geradores? Os Geradores Síncronos O rotor é basicamente apenas um ímã em um eixo. Na prática, o imã é geralmente um eletroímã. O estator consiste em três bobinas de fio colocadas para interceptar o campo magnético do rotor, igualmente espaçadas ao redor da circunferência, separadas por 120°. Cada bobina fornece corrente para uma fase da grade. À medida que o rotor gira em cada bobina, a corrente induzida em cada bobina sobe e desce em direções positivas e negativas à medida que os pólos norte e sul do rotor passam. Cada revolução gera um ciclo de corrente. A frequência gerada está diretamente relacionada à velocidade de rotação do rotor. Para uma máquina de ímã único (dois pólos), 50 Hz é gerado ao girar a 3000 RPM. Um rotor com quatro polos gera 50 Hz ao girar a 1500 RPM. Portanto, a velocidade de rotação operacional de uma máquina síncrona é essencialmente uma constante (dentro de uma pequena janela). Sua velocidade está ligada à frequência do sistema. Máquinas síncronas são controladas pelo governador. O governador monitora a frequência do sistema e ajusta a potência do motor principal da máquina para trazer a correção para a frequência. Isto está, é claro, sujeito à capacidade de energia da máquina e se ela está operando na configuração de energia, onde aumentos (e reduções) podem ser prontamente feitos. Como a potência mecânica é aplicada ao eixo, o rotor avança em relação ao campo de rotação gerado pelas tensões do sistema nas bobinas do estator. A máquina ainda permanece em sincronismo rotacional com as voltagens do sistema, mas o rotor está agora adiantado em relação ao sistema por um ângulo d. O ângulo d varia com a potência sendo aplicada e gerada, onde a potência é proporcional a Sin (d). Se d é positivo, a máquina está adiantada ao sistema e está agindo como um gerador. Se d é negativo, a máquina está sendo puxada pelo sistema e está atuando como um motor. Se d é zero, a máquina está girando, mas não está ocorrendo transferência de energia. Observe que Sin (d) maximiza a 90°. Este é o limite do ângulo de avanço do rotor relativo ao torque máximo teórico que a máquina é capaz de fornecer. Os Geradores Assíncronos A principal diferença entre máquinas assíncronas e síncronas é sobre o sincronismo do rotor. O rotor de um gerador assíncrono não roda em sincronismo com as tensões do sistema. Uma máquina assíncrona opera com "slip". "Slip" é uma medida percentual de quanto mais lento ou mais rápido o rotor funciona em comparação com sua velocidade síncrona. Quando o rotor está girando mais devagar que a velocidade síncrona, a máquina atua como um motor. Quando o rotor é girado mais rápido que a velocidade síncrona, a máquina atua como um gerador. Aqui está uma analogia mecânica de uma máquina assíncrona que pode ajudar. Imagine o torque magnético entre o rotor e o estator como sendo um acoplamento de fluido hidráulico entre duas rodas. A primeira roda é conectada à fonte de acionamento, ou seja: o rotor. A segunda roda representa o sistema de energia. Como alguma carga extra é aplicada à segunda roda, o acoplamento hidráulico escorrega mais, mas o fluxo de energia cinética da primeira roda é largamente desacoplado pelo acoplamento hidráulico. Os geradores assíncronos são normalmente usados onde o controle do motor principal não é possível, normalmente turbinas eólicas ou corrente de hidrelétrica. Enquanto os sistemas de controle são implementados para fazer melhor uso desses recursos, eles não podem ajustar a saída em resposta a uma mudança de frequência. Finalizando... Existem duas diferenças fundamentais que afetam sua contribuição para a estabilidade. Disponibilidade da Energia Cinética A energia cinética do rotor da máquina síncrona está intimamente ligada ao sistema de potência e, portanto, disponível para conversão imediata em energia. A energia cinética do rotor da máquina assíncrona é desacoplada do sistema em virtude de seu deslizamento e, portanto, não está facilmente disponível para o sistema. Controle de cada um dos sistemas Os geradores síncronos são controláveis por reguladores que monitoram a frequência do sistema e ajustam a entrada do motor principal para trazer a correção aos movimentos de frequência. Os geradores assíncronos são normalmente usados em aplicações onde a fonte de energia não é controlável, por exemplo: turbinas eólicas. Esses geradores não podem responder a movimentos de frequência que representam um desequilíbrio energético do sistema. Eles são uma causa de desequilíbrio de energia. Primeiros Socorros
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