Máquinas Elétricas(1)

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Máquinas Elétricas
 
 
Data: 21/12/2021 .
Aluno (a): Jovenil de Jesus Souza
Avaliação Pratica 
INSTRUÇÕES:
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· As respostas devem ser digitadas abaixo de cada pergunta;
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· 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?
Saturação Magnética e Curva de Histerese
O primeiro ponto a se considerar é a equação de campo magnético integral de HDL, nela a envoltória da corrente determina a intensidade do campo magnético onde o material ferromagnético é submetido com base na curva de histerese do material é possível identificar qual a densidade do campo magnético que permeia esse material ao verificar a curva de histerese. Existem dois pontos em suas extremidades, superior direita e inferior esquerda que diz respeito a saturação magnética.
Nesse sentido algumas condições são importantes: a forma pela qual a curva se torna uma reta paralela ao eixo x – o eixo do vetor da densidade de campo magnético; M – diz respeito a permeabilidade magnética, tendo esse resultado em zero significa que o vetor de densidade de campo magnética dado por: B=µH
No caso de um gerador elétrico E corresponde ao torque resistivo zero, uma vez que, ao se recordar da equação de um gerador, é sabido que o torque resistido é determinado pela interação entre o campo magnético do rotor e do estator.
Em situações onde o material está saturado esse campo tem valor igual a zero e o produto também. O que quer dizer que não há torque resistido colocado pelo gerador. O impacte desse tipo de evento é o disparo do rotor; pois supondo que o eixo estava o tempo inteiro sendo drenado pelo gerador, e repentinamente esse torque desaparece, isso impulsiona a máquina primária a acelerar rapidamente e dependendo do tipo, pode ocasionar a destruição da máquina.
Dessa forma, é indispensável considerar a saturação magnética em todos os projetos de motores e geradores. Segundo os pesquisadores essa é uma das tarefas mais importantes durante a projeção das máquinas, pois, esse fenômeno que o corre em máquinas elétricas, geradores e motores, é resultado do excesso do campo magnético no material ferro magnético. Durante esse fenômeno a densidade de fluxo magnético se perde e a operação da máquina fica comprometida.
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 polos 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 polos), 50 Hz é gerado ao girar a 3000 RPM. U m rotor com quatro polos geram 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 es tá 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. 
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