Aula21_CEE2
17 pág.

Aula21_CEE2


DisciplinaConversão Eletromecânica de Energia II354 materiais1.498 seguidores
Pré-visualização2 páginas
21 \u2013 A máquina síncrona \u2013 estudo da operação como motor 1
Diagrama Fasorial \u2014 GeradorDiagrama Fasorial \u2014 Gerador
\uf0d8A partir do circuito equivalente, determinamos o diagrama fasorial 
da máquina síncrona operando como gerador (R desprezada)da máquina síncrona operando como gerador (Ra desprezada)
\u2022 De forma simplificada, o p
diagrama fasorial é como a 
seguir
fEV \uf066\uf064 cos3sen3 aa
s
afa IV
X
EVP \uf040\uf03d
21 \u2013 A máquina síncrona \u2013 estudo da operação como motor 2
Diagrama Fasorial \u2014 MotorDiagrama Fasorial \u2014 Motor
\uf0d8No circuito equivalente, apenas trocamos o sentido da corrente
\u2022 O diagrama fasorial 
i li i dsimplificado é:
\uf066\uf064 33 afa IVEVP \uf066\uf064 cos3sen3 aa
s
afa IV
X
P \uf040\uf02d\uf03d
21 \u2013 A máquina síncrona \u2013 estudo da operação como motor 3
Operação como MotorOperação como Motor
\uf0d8Desprezando todas as perdas, podemos dizer que a potência forneci-
da à carga (potência no eixo) é igual à potência de entradada à carga (potência no eixo) é igual à potência de entrada
\uf066\uf064 cos3sen3 aaafa IVX
EVPeixo \uf040\uf02d\uf03d
\uf0d8Da expressão da potência, obtemos
sX
s
af 3
sen XPE eixo\uf02d\uf03d\uf064 a 3cos
PI eixo\uf03d\uf066
a
af 3V a
a 3V
\uf066
21 \u2013 A máquina síncrona \u2013 estudo da operação como motor 4
Operação como Motor Efeito da ExcitaçãoOperação como Motor \u2014 Efeito da Excitação
\uf0d8Vamos analisar a condição em que o motor opera com carga constante no 
i t ã t t t d b t i fi iteixo em tensão constante, conectado a um barramento infinito
\uf0d8Verificamos, nesta condição, que as expressões que relacionam tensão 
gerada E e corrente de armadura I com a potência no eixo se tornam:gerada Eaf e corrente de armadura Ia com a potência no eixo se tornam:
constantesen s \uf0baXPE eixo\uf064 constantecos \uf0baPI eixo\uf066
\uf0d8Q l é f i d d i ã I di ã d ã i ?
constante
3
sen
a
s
af \uf0ba\uf02d\uf03d VE
eixo\uf064 constante
3
cos
a
a \uf0ba\uf03d VI
eixo\uf066
\uf0d8Qual é o efeito da corrente de excitação If na condição de operação acima?
\u2022 Primeiro, quando If cresce, Eaf cresce, fazendo com que a máquina 
tenha maior disponibilidade de torquetenha maior disponibilidade de torque
afaafa 33 EVPTEVP max \uf03d\uf03d\uf0de\uf03d
\u2022 Segundo quando I varia varia também o fator de potência do motor
ssss
3
X
T
X
P maxmax \uf077\uf077 \uf03d\uf03d\uf0de\uf03d
\u2022 Segundo, quando If varia, varia também o fator de potência do motor 
síncrono. Como isto acontece?
21 \u2013 A máquina síncrona \u2013 estudo da operação como motor 5
Operação como Motor Efeito da ExcitaçãoOperação como Motor \u2014 Efeito da Excitação
\uf0d8Analisando o efeito das relações obtidas em carga constante sobre o 
di f i l ifi l d f Idiagrama fasorial, verificamos que a parte real do fasor Ia e a parte 
imaginária do fasor Eaf são constantes
constante
3
sen saf \uf0ba\uf02d\uf03d V
XPE eixo\uf064 constante
3
cosa \uf0ba\uf03d V
PI eixo\uf066
3 aV 3 aV
21 \u2013 A máquina síncrona \u2013 estudo da operação como motor 6
Operação como Motor \u2014 Efeito da ExcitaçãoOperação como Motor Efeito da Excitação
\uf0d8Desta forma, a corrente de excitação produz variação no comprimento de 
Eaf, fazendo com que os fasores Eaf e Ia caminhem cada um por um \u201clocus\u201d af, q af a p
definido por uma reta
\uf0d8Um resultado importante nesta condição de operação do motor é que 
torna-se possível variar o fator de potência do motor.
\uf0d8De forma geral, quando \uf066 > 0, dizemos que o motor está sobre-excitado
\uf0d8Quando \uf066 < 0, dizemos que o motor está subexcitado
21 \u2013 A máquina síncrona \u2013 estudo da operação como motor 7
Operação como Motor Efeito da ExcitaçãoOperação como Motor \u2014 Efeito da Excitação
\u2022 Motor sobre-excitado \u2022 Motor subexcitado
21 \u2013 A máquina síncrona \u2013 estudo da operação como motor 8
Tensão terminal
Corrente
Força eletromotrizç
Queda na reatância
P tê i ti P\u2022 Potência ativa: P0
asafa IjXEV \uf026\uf026\uf026 \uf02b\uf03d s
21 \u2013 A máquina síncrona \u2013 estudo da operação como motor 9
Tensão terminal
Corrente
Força eletromotrizç
Queda na reatância
P tê i ti P P\u2022 Potência ativa: P1 < P0
asafa IjXEV \uf026\uf026\uf026 \uf02b\uf03d s
21 \u2013 A máquina síncrona \u2013 estudo da operação como motor 10
Operação como Motor \u2014 Efeito da ExcitaçãoOperação como Motor Efeito da Excitação
\u2022 Motor sobre-excitado \u2022 Motor subexcitado
\uf0d8Quando a potência no eixo é nula (motor a vazio), a máquina síncrona 
trabalha na condição chamada de compensador síncrono
\uf0d8Desprezando todas as perdas, podemos dizer que o compensador pode 
operar como um capacitor ou como um indutor, dependendo da excitação
\u2022 Compensador sobre-excitado 
(capacitor)( p )
\u2022 Compensador subexcitadoCompensador subexcitado
(indutor)
21 \u2013 A máquina síncrona \u2013 estudo da operação como motor 11
Tensão terminal
Corrente
Força eletromotrizç
Queda na reatância
P tê i ti 0 ( )\u2022 Potência ativa: 0 (zero)
asafa IjXEV \uf026\uf026\uf026 \uf02b\uf03d s
21 \u2013 A máquina síncrona \u2013 estudo da operação como motor 12
Operação como Motor \u2014 Curvas \u201cV\u201dOperação como Motor Curvas V
\uf0d8A partir as análises das transparências anteriores, propõe-se medir a 
corrente de excitação do motor e a corrente de armadura para uma dada ç p
potência no eixo
\uf0d8 Por exemplo, quando a corrente Ia está em fase com a tensão terminal, a 
corrente de armadura é mínima 
\uf0d8Os gráficos de Ia x If para diferentes potências são semelhantes aos 
áfi d fi i h d d \u201c V\u201dgráficos da figura a seguir, chamados de \u201ccurvas V\u201d para o motor
21 \u2013 A máquina síncrona \u2013 estudo da operação como motor 13
Exemplo 21.1. A corrente de campo de um motor síncrono é aumentada, 
causando uma diminuição na corrente de armadura com tensão e carga 
constante. Qual era a condição inicial do motor (antes da mudança) em 
termos de fator de potência?
Exemplo 21.2. Um motor síncrono é alimentado com tensão constante de 
2300 V e aciona uma bomba. Um reostato permite o ajuste da corrente de 
campo e um amperímetro registra a corrente de armadura. Em uma certa 
di ã d i t t d é j t d d fcondição de carga no eixo, o reostato de campo é ajustado de forma que a 
corrente de armadura é mínima. Nesta condição, o amperímetro indica 8,8 A 
por fase Desprezando todas as perdas (a) determine o fator de potência parapor fase. Desprezando todas as perdas, (a) determine o fator de potência para 
esta corrente de operação; (b) determine a potência fornecida à bomba; 
(c) determine a potência reativa gerada pelo motor se o fator de potência é ( ) p g p p
ajustado para 0,8 adiantado; (d) determine a corrente de armadura neste novo 
fator de potência; (e) como deve ser ajustado o reostato para esta nova 
condição?
21 \u2013 A máquina síncrona \u2013 estudo da operação como motor 14
E l 21 3 U í li i 100 A ( f ) d d dExemplo 21.3. Um motor síncrono solicita 100 A (por fase) de uma rede de 
tensão constante de 208 V e com fator de potência unitário. A corrente de 
campo é de 0 9 A e a reatância síncrona é de 1 30 \uf057 Desprezando as perdascampo é de 0,9 A e a reatância síncrona é de 1,30 \uf057. Desprezando as perdas, 
(a) determine o ângulo de torque \uf064; (b) determine aproximadamente a 
corrente de campo, se o fator de potência é alterado para 0,8 adiantado, com a p , p p , ,
mesma potência no eixo.
Exemplo 21 4 Ainda no motor síncrono do exemplo 13 3 na condição deExemplo 21.4. Ainda no motor síncrono do exemplo 13.3, na condição de 
100 A por fase com tensão constante de 208 V e fator de potência unitário, 
admita uma redução na carga no eixo para 50 %. (a) Nesta nova condição,admita uma redução na carga no eixo para 50 %. (a) Nesta nova condição, 
determine a nova corrente de armadura e o novo fator de potência para a 
mesma corrente de campo. (b) Ainda nesta condição, que corrente de campo 
deve ser requerida para que o motor funcione com fator de potência unitário?
Exemplo 21 5 Um motor síncrono tem reatância de 0 8 pu e trabalha emExemplo 21.5. Um motor síncrono tem reatância de 0,8 pu e trabalha em 
corrente nominal e tensão nominal. O fator de potência do motor é de 0,8 
atrasado. Determine o ângulo de carga \uf064.at asado. ete e o â gu o de ca ga \uf064.
21 \u2013 A máquina síncrona \u2013 estudo da operação como motor 15
P tid d M t SíPartida do Motor Síncrono
\uf0d8Como já estudado, a máquina síncrona apresenta torque médio não 
l l id d ínulo apenas na velocidade síncrona.
\uf0d8Assim, não há como partir um motor síncrono apenas com a 
t t fí i d á iestrutura física da máquina.
\uf0d8Para