O campo girante no entreferro e o rotor giram na mesma velocidade (síncrona); Usado em situações que demandem velocidade constante com carga variável;

Transcrição

1 Gerador Síncrono 2. MÁQUINAS SÍNCRONAS Tensão induzida Forma de onda senoidal Número de pólos Controle da tensão induzida Fases de um gerador síncrono Fasores das tensões Circuito elétrico equivalente Ensaio em vazio e em curto-circuito

2 Uso de máquinas de síncrona O campo girante no entreferro e o rotor giram na mesma velocidade (síncrona); Usado em situações que demandem velocidade constante com carga variável; Independente da fonte primária e da capacidade, o gerador síncrono é usualmente o mais indicado.

3 Uso de máquinas de síncrona Nonsalient polo rotor Salient polo rotor

4 Uso de máquinas de síncrona

5 Uso de máquinas de síncrona

6 Uso de máquinas de síncrona

7 Uso de máquinas de síncrona

8 Uso de máquinas de síncrona (ITAIPU)

9 Características básicas de máquinas síncronas - estator O enrolamento do estator (armadura) é trifásico e distribuído (igual ao da máquina de indução) e é ligado diretamente a uma fonte CA ou à carga; Os enrolamentos da armadura são posicionados com diferença angular de 120 o, de forma que as tens induzidas nos três enrolamentos serão defasadas de 120 o ; Pode ser conectado em Y ou em D;

10 Características básicas de máquinas síncronas - estator Estator

11 Características básicas de máquinas síncronas - rotor O enrolamento de campo é posicionado no rotor e é alimentado por uma fonte CC através de escovas deslizantes sobre anéis coletores, que giram com o rotor; A corrente CC (I f ) de campo produz campo magnético no entreferro. Quando o rotor gira, acionado por uma turbina, o enrolamento de armadura é concatenado por um campo girante, o qual induz uma tensão variável trifásica nos seus terminais.

12 Características básicas de máquinas síncronas - rotor

13 Características básicas de máquinas síncronas - estator Rotor de pólos lisos mations

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15 Características básicas de máquinas síncronas - estator Rotor de pólos lisos mations

16 Características básicas de máquinas síncronas - estator Tensão induzida no estator: mations

17 Características básicas de máquinas síncronas - estator Tensão induzida no estator: mations

18 Características básicas de máquinas síncronas - estator Esquema Equivalente:

19 Características básicas de máquinas síncronas Máquinas com muitos pólos e baixa velocidade, em geral tem o rotor de pólos salientes; - diâmetro grande - comprimento pequeno - eixo vertical Máquinas com poucos pólos e alta velocidade, em geral tem o rotor cilíndrico; - diâmetro pequeno - comprimento grande - eixo horizontal

20 Máquina síncrona trifásica característica de magnetização O campo girante no entreferro, produzido pelo rotor, induz tensão trifásica senoidal nos enrolamentos do estator; A velocidade do rotor e a frequência das tensões induzidas são relacionadas por: n 120 f p [rpm]

21 Máquina síncrona trifásica característica de magnetização A tensão eficaz induzida por fase E f é dada por: E rms 4,44. f. N.. k max w onde, k w N max é o fluxo por pólo devido a corrente de campo I é o fator de enrolamento, devido à disposição do enrolamento é o número de espiras por fase f

22 Máquina síncrona trifásica característica de magnetização Campo magnético rotacional do rotor no enrolamento estacionário do estator

23 Máquina síncrona trifásica característica de magnetização Campo magnético no rotor

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25 Máquina síncrona trifásica característica de magnetização tensão induzida é proporcional a velocidade da máquina e do fluxo de excitação. E Linha de entreferro OCC característica de circuito aberto para n (rpm) constante I f

26 Máquina síncrona trifásica Circuito equivalente Circuito equivalente completo. E a jx s R a I a V a I f I b R ajust V f R f L f E b jx s R b V b I C jx s R C E C V C

27 Máquina síncrona trifásica Tipos de ligação tensão Ligação estrela e Ligação triângulo. I L V f I f V L V 3. V L f V L V f I L I f I 3. I L f

28 Máquina síncrona trifásica Circuito equivalente Circuito equivalente por fase. E a

29 Ensaios para a obtenção de Xs Teste com o estator em aberto: Ia=0; n=nsíncrona; Vt = Ea E a Variando I f e medindo E obtém-se a característica de magnetização da máquina; A linha do airgap coincide com a curva de magnetização enquanto não houver saturação do núcleo; OCC- característica de circuito aberto

30 Teste com o estator em aberto: Ensaios para a obtenção de Xs

31 Ensaios para a obtenção de Xs Teste de curto circuito: Ia 0; n=nsíncrona; Vt = 0 Variando I f e medindo Ia obtém-se a característica de curtocircuito da máquina (SCC); A característica I a x I f será linear, pois em curto conseguese I a nominal com reduzida excitação I f ;

32 Ensaios para a obtenção de Xs Teste de curto circuito:

33 Análise da máquina em curto: I cc Obs: E 0 Ra << Xs Ia = Consultar gráficos dos ensaios E I I X 0_ nomin al f a_ scc s I a_ scc E E j R jx X 0_ nomin al 0_ nomin al a s s

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35 Operação do gerador síncrono em uma rede interligada Geradores síncronos operando em paralelo.

36 Operação do gerador síncrono em uma rede interligada Geradores síncronos operando em paralelo.

37 Parte Experimental 1. Ensaio em vazio influência da corrente de excitação 2. Influência da Velocidade controle da frequência 3. Característica de curto-circuito 4. Ensaio em carga