TRABALHO LABORATORIAL Nº 5

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1 ESCOLA SUPERIOR NÁUTICA INFANTE D. HENRIQUE DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MARÍTIMA M422 SISTEMAS E INSTALAÇÕES ELÉCTRICAS DE NAVIOS TRABALHO LABORATORIAL Nº 5 ENSAIO DE MÁQUINAS SÍNCRONAS A FUNCIONAR EM PARALELO Por: Prof. José Dores Costa Prof. Luis Filipe Baptista E.N.I.D.H /2012

2 ÍNDICE TRABALHO PRÁTICO Nº ENSAIO DE MÁQUINAS SÍNCRONAS A FUNCIONAR EM PARALELO INTRODUÇÃO OBJECTIVO DO TRABALHO COLOCAÇÃO DOS GERADORES EM PARALELO QUESTIONÁRIO SOBRE REPARTIÇÃO DE CARGAS RELATÓRIO FINAL... 5 ENIDH/DEM MEMM 1

3 TRABALHO PRÁTICO Nº 5 ENSAIO DE MÁQUINAS SÍNCRONAS A FUNCIONAR EM PARALELO 1. INTRODUÇÃO Para a produção de energia eléctrica são normalmente utilizados geradores síncronos em paralelo. Isto acontece porque as cargas variam ao longo do dia, diária ou até sazonalmente, e a utilização de um gerador único provocaria uma grande variação de carga que iria desde quase em vazio até situações de alguma sobrecarga. Para aumentar a eficiência e até a redundância da produção usam-se vários geradores de menor potência que funcionam, quando necessário, em paralelo, repartindo a carga entre eles. Quando se ligam geradores em paralelo, há regras que têm que ser observadas para o gerador que vai ser ligado em paralelo com um barramento já em carga, e que são: 1. O valor eficaz da tensão em vazio (fem) do gerador tem que ser igual à do 2. A frequência da tensão em vazio do gerador tem que ser igual à da tensão do 3. A sequência de fases do gerador e do barramento têm que ser iguais; 4. As tensões do gerador e do barramento têm que estar em fase. Para se efectuar o paralelo entre os geradores, a operação mais usual, que pode ser feita de forma manual ou automática, consiste em: a) Levar o grupo motor-gerador a uma velocidade próxima da de sincronismo; b) Ajustar a corrente de excitação para que o valor da tensão do alternador para seja muito aproximadamente igual à tensão do c) Verificar se as tensões do alternador e da rede estão em fase. Quando as condições (a), (b) são conseguidas e a sequência de fases for a mesma, no instante em que se verifique a condição (c), verificada através do sincronoscópio, fecha-se o disjuntor do alternador a lançar que o liga ao barramento. d) Depois de feito o paralelo, regula-se a potência activa fornecida à rede através do ajuste da velocidade do motor do grupo e actua-se sobre a corrente de excitação para se ajustar a potência reactiva fornecida pelo alternador. 2. OBJECTIVO DO TRABALHO O objectivo deste trabalho consiste em verificar os procedimentos para a colocação em paralelo de dois alternadores síncronos, e estudar o seu funcionamento nestas condições, com particular relevo para a repartição e transferência de cargas entre eles, com a regulação individual das potências activa e reactiva. Para o efeito, iremos utilizar os quadros eléctricos AC existentes no laboratório. ENIDH/DEM MEMM 2

4 Fig.1. Imagem dos quadros eléctricos existentes no laboratório. 3. COLOCAÇÃO DOS GERADORES EM PARALELO Os grupos motor-gerador a usar nos ensaios, têm características idênticas e estão representados esquematicamente na Fig. 2. O barramento pode ser alimentado por qualquer um dos geradores e os dois podem funcionar em paralelo. As operações são todas realizadas manualmente. Fig.2. Sistema de alimentação com duas máquinas síncronas. Qualquer um dos geradores pode ser ligado ao barramento. Deste modo, escolha um grupo para efectuar o arranque e realize os seguintes procedimentos: a. Com o alternador em vazio, arranque o motor M reduzindo progressivamente R r até que este atinja a sua velocidade máxima; b. Reduza então R c progressivamente (aumenta-se a corrente de excitação) até que a tensão composta do alternador, U c, seja igual a 350V. A velocidade deve ser ajustada de modo a obter f=49 Hz; c. Ligue então o gerador ao barramento. As cargas podem ser então ligadas de modo a observar a variação da corrente e da potência activa do gerador. Com o primeiro gerador em carga, pretende-se agora ligar o segundo gerador ENIDH/DEM MEMM 3

5 em paralelo e repartir as cargas pelos dois geradores. Deste modo, realize os seguintes procedimentos: a. Arranque com o segundo grupo do mesmo modo que fez relativamente ao primeiro, sem o ligar ao barramento. Dado que a sequência de fases está já garantida pela instalação, deve efectuara as manobras de modo a que: 1) O valor eficaz da tensão em vazio (fem) do gerador tenha que ser igual à do 2) A frequência da tensão em vazio do gerador tenha que ser igual à da tensão do b. Observando o ponteiro do sincronoscópio, no instante em que as tensões do gerador e do barramento estão em fase, liga-se o gerador ao barramento. Observa-se que os geradores ficam sincronizados e a funcionar em paralelo. c. Seguidamente, ajustam-se as correntes de excitação ou a velocidade dos grupos para se obter a correcta repartição de cargas. Fig.3. Grupo motor-gerador existente no laboratório. 4. QUESTIONÁRIO SOBRE REPARTIÇÃO DE CARGAS Tendo em consideração a análise das grandezas observadas nas manobras realizadas anteriormente, responda às seguintes questões: 1. Que acontece quando se varia a velocidade de um dos grupos? Refira-se às variações das seguintes grandezas: a) Potência activa; b) Potência reactiva; c) Frequência; d) Tensão no barramento. 2. Como se procede para transferir a carga para um dos geradores? 3. Como se procede para desligar um dos geradores do barramento? ENIDH/DEM MEMM 4

6 4. Que acontece quando se varia a corrente de excitação de um dos geradores? Refira-se às variações das seguintes grandezas: a) Potência activa; b) Potência reactiva; c) Frequência; d) Tensão no barramento. 5. Como se procede para ajustar a potência reactiva de qualquer um dos geradores? 6. Coloca-se um dos geradores em vazio, reduzindo a sua velocidade e observando a transferência de cargas para o outro gerador. Que acontece quando se varia a sua corrente de excitação do gerador em vazio? Refira-se às variações das seguintes grandezas: a) Potência activa; b) Potência reactiva; c) Frequência; d) Tensão no barramento. 7. Como funciona um condensador síncrono? Refira uma utilização deste modo de funcionamento. Nota: Para responder a algumas destas questões, poderá visualizar nos quadros eléctricos a evolução das grandezas cuja evolução é pedida para ser comentada. 5. RELATÓRIO FINAL (OPCIONAL) O relatório (entrega opcional) deverá ser realizado por grupos constituídos no máximo por três alunos. Deverá incluir todos os comentários considerados relevantes para a compreensão do mesmo. Para a realização do relatório, os alunos deverão utilizar obrigatoriamente o modelo de relatório em formato Word disponível na página Web de apoio à disciplina, que contém as Normas para a elaboração de relatórios dos trabalhos laboratoriais. ENIDH/DEM MEMM 5