Conversão de Energia II

Transcrição

1 Deprtmento de ngenhri létric Aul 6. Máquins íncrons Prof. João Américo ilel

2 Máquins íncrons Crcterístics vzio e de curto-circuito Curv d tensão terminl d rmdur vzio em função d excitção de cmpo. Crctéristic de circuito berto ou vzio de um máquin síncron, qundo el está girndo n velocidde síncron. m circuito berto tensão terminl é igul à tensão gerd f. Nesse ensio indutânci mútu L f entre cmpo e rmdur é obtid pel relção entre corrente de cmpo f e tensão f (fse). L f e f f

3 Máquins íncrons Crcterístics vzio e de curto-circuito Um ensio vzio, relizdo em um gerdor síncrono trifásico em Y de 60 Hz, mostr que um tensão nominl vzio de 13,8 k (linh) é produzid por um corrente de cmpo de 318 A. xtrpolndo linh de entreferro prtir de um conjunto de medids feits n máquin, pode-se mostrr que corrente de cmpo correspondente 13,8 k sobre linh de entreferro é 63 A. Clcule os vlores, sturdo e não sturdo, de L f.

4 Máquins íncrons Crcterístics vzio e de curto-circuito Crcterístic de curto-circuito os terminis d rmdur d máquin síncron são curto-circuitdos, com máquin operndo n velocidde síncron, obtém-se relção entre corrente de cmpo e corrente de rmdur. = 0 (rmdur em curto-circuito) f ( R jx ) m curto-circuito relção entre corrente de cmpo e corrente de rmdur é liner, pois o fluxo no entreferro é bixo, consequentemente, máquin oper em condição não sturd. Crcterístic vzio e de curto-circuito de um máquin síncron.

5 Máquins íncrons Crcterístics vzio e de curto-circuito Retânci síncron não sturd (corresponde condição não sturd de operção d máquin) Como resistênci de rmdur é muito menor que retânci síncron vmos desprez resistênci de rmdur X, g, cc,g = Tensão vzio não sturd por fse 0, pr um corrente de cmpo f; Crcterístic vzio e de curto-circuito de um máquin síncron.,cc = corrente de rmdur de curtocircuito por fse 0 b, pr um corrente de cmpo f;

6 Máquins íncrons Crcterístics vzio e de curto-circuito Retânci síncron sturd (corresponde condição sturd de operção d máquin) X ( st), nomin l,nominl = Tensão nominl; = Corrente de rmdur de curtocircuito 0 c, pr mesm corrente de cmpo com tensão nominl;

7 Máquins íncrons Crcterístics vzio e de curto-circuito Relção de curto-circuito (RCC) é definid como sendo rzão entre corrente de cmpo necessári pr se gerr tensão nominl vzio e corrente de cmpo necessári pr se gerr corrente de rmdur nominl em curto-circuito. RCC é o inverso do vlor por unidde d retânci síncron sturd. RCC Of Of CCA = corrente de cmpo Of necessári pr se obter tensão nominl vzio; CCCC = corrente de cmpo Of necessári pr se obter corrente nominl em curtocircuito; RCC CCA CCCC

8 xercício A Figur bixo foi obtido dos resultdos de ensios vzio e em curtocircuito relizdo em um motor síncrono trifásico 50 Hz, ligdo em Y, 4000 kw, ftor de potênci 0,80 cpcitivo e 4160 (tensão de linh) operndo n velocidde nominl. Com esses ddos clcule: ) ndutânci sturd L f ; b) Retânci síncron não sturd; c) Retânci síncron sturd; d) Relção de curto-circuito;

9 lores em pu istem em pu (por unidde) => tods s quntiddes expresss são como frções decimis dos chmdos vlores bses dequdmente escolhidos. Todos os cálculos usuis são então executdos com esses vlores por unidde o invés dos fmilires volts, mpères, ohms. Grndez _ por _ unidde lor Grndez _ rel _ de _ bse _ d _ grndez Apens dus grndezs de bse independentes podem ser escolhids rbitrrimente ; s restntes são determinds pels relções desss grndezs. m plicções típics, os vlores de A bse e bse são escolhidos primeiro e então os vlores de bse e bse são determinds. Qundo pens um dispositivo elétrico, tl como um motor, está envolvido, o próprio vlor nominl do dispositivo é usdo como bse (potênci prente e tensão).

10 lores em pu Clculo d potênci no sistem em pu Tensões e corrente nomins germ potênci nominl, ou sej, tensão de 1 pu e corrente de 1 pu tem que produzir potênci nominl igul 1 pu. 3 3 Linh Linh Fse Fse pu ( ) ( pu) Um crg trifásic qundo present tensão nominl de linh (1 pu), implic que tensão de fse está n condição nominl (1 pu). Fse Linh 3 Fse_ pu Linh_ pu

11 lores em pu mpedânci de bse: Por convenção impedânci de bse é impedânci de fse, podendo ser clculd ds seguintes forms: Pr um ligção em Y, temos: Bse Linh 3 Fse Outr form de clculr impedânci de bse pr um ligção em Y é: Fse Linh 3 3 Linh Bse Fse Linh 3 3 Linh Linh

12 lores em pu mpedânci de bse: Por convenção impedânci de bse é impedânci de fse, podendo ser clculd ds seguintes forms: Pr um ligção em Δ, temos: Bse Linh 3 Fse Outr form de clculr impedânci de bse pr um ligção em Δ é: 3 Linh Linh 3 Fse Linh 3 Bse Fse Linh 3 3 3

13 Os seguintes ddos form tomdos ds crcterístics vzio e de curtocircuito de um máquin síncron trifásic ligd em Y de 45 ka, 0 (tensão de linh), seis pólos e 60 Hz. D crcterístic vzio: Tensão de linh = 0 ; D crcterístic de curto-circuito: xercício Corrente de cmpo =,84 A Corrente de rmdur [A] Corrente de cmpo [A],0,84 D linh de entreferro: Corrente de cmpo =,0 A; Tensão de linh = 0 Clcule o vlor não sturdo d retânci síncron, o seu vlor sturdo n tensão nominl e relção de curto-circuito. xpressr retânci síncron em ohms por fse e por unidde, tomndo s especificções nominis d máquin como bse.

14 Crcterístics de Ângulo de Crg em Regime Permnente Cálculo do fluxo de potênci entre dus fontes de tensão seprds por um impedânci. Potênci n fonte P cos Representção de form polr Φ = ângulo de fse entre em relção ˆ 1 0 ˆ ˆ ˆ 1 o 1

15 Crcterístics de Ângulo de Crg em Regime Permnente Cálculo do fluxo de potênci entre dus fontes de tensão seprds por um impedânci. Corrente no circuito ˆ Onde: δ = ângulo de fse pelo qul 1 está dint em relção ; θ = ângulo de fse d impedânci ; 1 rctg X R

16 Crcterístics de Ângulo de Crg em Regime Permnente Tomndo prte rel d equção cos 1 cos cos Multiplicndo tudo por, temos: Onde: Assim, P 1 90 P 1 cos rctg cos sen R X cos R R

17 Crcterístics de Ângulo de Crg em Regime Permnente Considerndo resistênci desprezível R << ; ~= X; P 1 sen R Não tendo perds potênci de entrd é igul de síd P 1 = P. R Pr (R = 0), temos (α = 0). 90 rctg P 1 1 P sen X O ângulo δ é conhecido como ângulo de potênci

18 Crcterístics de Ângulo de Crg em Regime Permnente A máquin síncron tem tensão gerd f e retânci síncron em série, o sistem de energi e convertido num circuito equivlente de Thévenin que é um fonte de tensão Q em série com um impedânci retiv equivlente. Fluxo de potênci do gerdor síncrono pr o sistem de energi. P X f X Q Q sen

19 Crcterístics de Ângulo de Crg em Regime Permnente O gráfico represent potênci desenvolvid em função do ângulo de potênci, pr um máquin síncron de rotor cilíndrico. P X f X Q Q sen

20 xercício Um gerdor trifásico síncrono de 75 MA e 13,8 k, com um retânci síncron sturd de X = 1,35 por unidde e um não sturd X = 1,56 por unidde, é ligdo um sistem externo cuj retânci equivlente é X Q = 0,3 por unidde e cuj tensão é Q = 1,0 por unidde, mbs tomndo o gerdor como bse. le tinge tensão nominl de circuito berto pr um corrente de cmpo de 97 A. ) ncontre potênci máxim (em MW e por unidde) que pode ser fornecid o sistem externo se tensão intern do gerdor for mntid igul 1,0 por unidde; b) Agor suponh que o gerdor estej equipdo com um reguldor utomático de tensão que control corrente de cmpo mntendo constnte tensão de terminl. e crg submetid o gerdor for nominl, clcule o correspondente ângulo de potênci, tensão por unidde e corrente de cmpo.

21 xercício Um gerdor síncrono de qutro pólos, Y, 60 Hz, 4k (tensão de linh), 650 MA e um retânci síncron de 1,8 por unidde está operndo em um sistem de potênci que pode ser representdo por um brrmento de 4 k (tensão de linh) em série com cd fse um impedânci retiv de 0,1 Ω/fse. O gerdor está equipdo com um reguldor de tensão que just excitção de cmpo de modo que tensão n síd do gerdor (tensões de terminl) permnece em 4k (tensão de linh) independente d crg do gerdor. A potênci de síd do gerdor é justd pr 375 MW. ) ncontre o módulo (em ka) e o ângulo de fse (em relção à tensão de terminl do gerdor) d corrente de terminl; b) Determine o ftor de potênci nos terminis do gerdor; c) ncontre o módulo (em k) d tensão de excitção do gerdor f.