Maquinas Elétricas II_ U1S3 - Webaula

Prévia do material em texto

Unidade 1
Seção 3
iStock
Máquinas Elétricas IIMáquinas Elétricas II
1
Unidade 1
Seção 3: Máquinas síncronas
Na disciplina Máquinas Elétricas estudamos
brevemente os aspectos básicos da máquina de
polos saliente.
Nesta web aula examinaremos as
particularidades do ângulo de carga das
máquinas de polos salientes. Também
iremos falar sobre as condições de
sincronização para o gerador síncrono
utilizado em grandes centrais
hidrelétricas e termoelétricas para
geração de energia. Também
abordaremos os ensaios de
escorregamento e da máxima corrente
indutiva.
2
Máquina síncrona de polos salientes
Iniciaremos nosso estudo aprofundado
das máquinas síncronas definindo as
características de conjugado e potência da
máquina de polos salientes. Quando a
máquina é de polos lisos, o fluxo produzido
pela FMM não depende do alinhamento
espacial da onda com os polos da
máquina. De outra forma, quando o
entreferro não é uniforme, haverá uma
forte dependência do fluxo com este
alinhamento.
Conhecer os aspectos da máquina
síncrona de polos salientes é essencial,
pois iremos utilizar o diagrama fasorial da
máquina para obter a curva de potência
com relação ao ângulo de carga, que é
semelhante ao que foi feito na disciplina
Maquinas Elétricas para a máquina de
polos lisos. O estudo do conjugado deriva
diretamente desta curva uma vez que,
para um gerador síncrono, o conjugado
fornecido ao eixo transfere uma potência
mecânica que é convertida em energia
elétrica.
3
Considerando os diagramas fasoriais apresentados para a máquina na figura, podemos
escrever a seguinte equação 1.16 para os módulos de e Nota-se que para considerar o
diagrama fasorial da equação, deve-se levar em conta a soma dos ângulos, enquanto que em
outros tipos de operação (como motor, por exemplo) considera-se a diferença entre os ângulos.
4
Da equação, os valores de potência ativa
(P) e reativa (Q) podem ser extraídos a
partir do desenvolvimento das
expressões e da separação das
componentes real e imaginária de S.
Ao fazer isso, para a expressão da potência
ativa, temos a equação 1.17 a seguir. O
primeiro termo representa a potência devido a
tensão de excitação (observa-se que é o
mesmo valor que aquele obtido para a
máquina de polos lisos). O segundo termo,
representa o efeito da saliência dos polos, o
qual produz um torque relutante.
5
Analogamente, para a expressão da potência
reativa, teremos a equação1.18. Novamente é
apresentada uma equação com dois termos, onde o
primeiro termo representa a potência reativa
devido à excitação e o segundo termo representa
o efeito da saliência dos polos.
iStock6
Efeito da saliência dos polos 
Note que a expressão para a potência ativa
(equação 1.17) apresenta dois termos do lado
direito da equação, mas, entretanto, se  = , o
segundo termo da equação desaparece,
restando apenas a potência devido a
excitação. De fato, ao igualar as reatâncias de
eixo direto e quadratura, o que teremos é a
representação da máquina de polos lisos.
Assim, ao igualar as reatâncias de eixo direto
e quadratura, as Equações 1.17 e 1.18
tornam-se as mesmas já vistas para a
máquina de polos lisos.
X
Legenda de substituição
Podemos inferir, ainda, que a potência máxima
na qual a máquina pode operar é tão maior
quanto for a tensão de excitação da máquina. A
característica do ângulo de carga para
diferentes valores de tensão de excitação (em
pu) e tensão terminal constante é mostrada na
imagem. Veja que, mesmo que a tensão de
excitação seja reduzida para zero, a máquina
ainda é capaz de desenvolver torque, pois ainda
sobra a potência de relutância devido à
saliência dos polos. Clique na imagem a seguir.
Característica do ângulo de carga para diversos
valores de excitação
Fonte: Adaptado de SEN, P. C., 1996, p. 337
7
Similar aos ensaios de vazio e de curto-
circuito para determinação do valor das
reatâncias síncronas, existem dois ensaios
que podem ser realizados com a máquina
de polos salientes para determinação dos
parâmetros. São eles: ensaios de
escorregamento e ensaios de máxima
corrente indutiva.
No ensaio de escorregamento o rotor é
colocado para girar com velocidade
ligeiramente abaixo da velocidade
síncrona do campo girante do estator,
sendo que o enrolamento do rotor é
mantido em aberto.
8
Os valores máximo e mínimo da tensão de fase
e corrente de armadura são medidos utilizando
um osciloscópio. Desta forma, são obtidos os
valores de reatância de eixo direto e
quadratura, conforme as equações:
á
9
Alternativamente, tem-se o ensaio de máxima
corrente indutiva, no qual inicialmente a
máquina é acionada como motor em vazio e a
excitação em valor nominal. A tensão de
armadura é reduzida a 75% do valor nominal e,
em seguida, reduz-se a excitação até zero,
inverte-se a polaridade aumentando a
excitação suavemente e quando ocorre a
instabilidade de corrente deve-se registrar os
valores de tensão  e corrente  antes do início da
instabilidade.
Então, utilizando estes valores é possível
calcular a reatância do eixo de
quadratura, conforme equação:
10
Nesta web aula falamos sobre alguns conceitos avançados a respeito da máquina síncrona.
Abordamos, inicialmente, algumas particularidades da máquina de polos salientes;
posteriormente, tratamos das condições de sincronização para o gerador síncrono; e, por fim,
trabalhamos os ensaios de escorregamento e da máxima corrente indutiva. Estes conceitos são
importantes para finalizar o estudo aprofundado das máquinas síncronas.
11
Vídeo de encerramento
12
Android:  
https://goo.gl/yAL2Mv
iPhone e iPad - IOS: 
https://goo.gl/OFWqcq
Aqui você tem na palma da sua mão a biblioteca digital para
sua formação profissional.
Estude no celular, tablet ou PC em qualquer hora e lugar
sem pagar mais nada por isso.
Mais de 450 livros com interatividade, vídeos, animações e
jogos para você.
Você já conhece o Saber?
0:00 / 0:40
13
https://play.google.com/store/apps/details?id=br.com.kroton.saber
https://goo.gl/yAL2Mv
https://itunes.apple.com/br/app/saber/id1030414048?mt=8
https://itunes.apple.com/br/app/saber/id1030414048?mt=8
Bons estudos!
14