davezMáquinas Elétricas (1)

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Everton Aparecido Carvalho Data 15/12/2021
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 emdireções 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 . U m rotor comquatro polos gera 50 Hz ao girar a 1500 RPM.
Portanto, a velocidade de rotação operacional de uma máquina síncrona é essencialmente umaconstante (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 es tá operando na configuração deenergia, 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 geradf pelas tensões do sistema nas bobinas do estator.
A máquina ainda permanece em sincronismo rotacional com as voltagens do s istema, mas o rotor estáagora 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). Sed é positivo, a máquina está adiantada ao sistema e está agindo como um gerador. Se d é negativo, amáquina 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 torquemáximo 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 oumais rápido o rotor funciona em comparação com sua velocidade síncrona.
Quando o rotor está girando mais devagar que a velocidade s íncrona, 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 hidráulicoentre duas rodas.
A primeira roda é conectada à fonte de acionamento, ou seja: o rotor. A segunda roda representa osistema de energia. Como alguma carga extra é aplicada à segunda roda, o acoplamento hidráulicoescorrega mais, mas o fluxo de energia cinética da primeira roda é largamente desacoplado peloacoplamento hidráulico.
Os geradores assíncronos são normalmente us ados 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 nãopodem 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 seudeslizamento 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 eajustam 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 des equilíbrio energético do sistema. Eles são uma causa de desequilíbrio de energia.