MÁQUINAS SÍNCRONAS PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO DAS MÁQUINAS ELÉTRICAS. Princípio de Funcionamento Aplicado ao Motor Elétrico

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1 PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO DAS MÁQUINAS ELÉTRICAS MÁQUINAS SÍNCRONAS Princípio d indução aplicado ao grador d tnsão Princípio d Funcionamnto Aplicado ao Motor Elétrico Princípio d Funcionamnto Aplicado ao Motor Elétrico F=B i L B - indução magnética do campo (Tsla) L - comprimnto do condutor (m) i - corrnt no condutor (A) F - força sobr o condutor na dirção prpndicular ao campo magnético (Nwton) Dsta forma, s no arranjo da figura os trminais do condutor form ligados a uma font d tnsão d amplitud maior qu a tnsão grada, havrá uma corrnt circulando no condutor d sntido contrário ao caso antrior. Como o condutor s ncontra no campo magnético pod-s mdir uma força F qu atua ao longo do condutor. ELEMENTOS MECÂNICOS DA MÁQUINA GERADORES SÍNCRONOS, ACIONADOS POR: Turbinas a vapor (turbo gradors) Altas vlocidads Turbinas hidráulicas (hidrogradors) Baixas vlocidads 1

2 ELEMENTOS MECÂNICOS DA MÁQUINA ESTATOR: Part fixa (armadura CA). Fass (induzido) Monofásicas: 1 nrolamnto no stator Trifásicas: 3 nrolamntos no stator ROTOR: Part cilíndrica girant (xcitação CC) Possui o nrolamnto d xcitação, qu nvia uma corrnt contínua através d scovas (indutor) EXCITATRIZ: Grador CC para alimntar o nrolamnto d campo (Rotor) Potência ± 3% da potência da armadura. ESCOVAS: Faz a ligação ntr a font xtrna (xcitatriz) o nrolamnto d campo (rotor) GERADOR SÍNCRONO ISOLADO GERADOR SÍNCRONO EM PARALELO TIPOS DE ROTORES Pólos lisos: nrolamntos distribuídos, sua prifria é prfitamnt lisa, altas vlocidads (turbogradors) Pólos salints: prifria rtangular, cada par d pólos sobr a prifria dv sr altrnadamnt nort sul, baixas vlocidads (gradors hidrlétricos). CORTE TRANSVERSAL ROTOR DE PÓLOS LISOS (armadura no stator) (no rotor) 2

3 ESQUEMÁTICO ELEMENTAR DE 2 PÓLOS LISOS REPARTIÇÃO DO CAMPO MAGNÉTICO E DISPOSIÇÃO DAS BOBINAS DE UMA MÁQUINA DE 2 PÓLOS LISOS UM CAMPO MAGNÉTICO TEM SEMPRE DOIS PÓLOS: UM PÓLO NORTE E UM SUL Distribuição da tnsão induzida no nrolamnto do stator d um grador síncrono: fas a num máximo positivo. Distribuição da tnsão induzida no nrolamnto do stator d um grador síncrono: fas b num máximo ngativo. CIRCUITO EQUIVALENTE GERADOR CIRCUITO EQUIVALENTE E DIAGRAMA FASORIAL GERADOR(altrnador): fornc corrnt à rd MOTOR(compnsadors síncronos): rcb corrnt da rd 3

4 MOTOR CIRCUITO EQUIVALENTE E DIAGRAMA FASORIAL CARACTERÍSTICA A VAZIO: É a corrnt d xcitação qu dtrmina o fluxo magnético no ntrfrro da máquina CIRCUITO EQUIVALENTE DO ROTOR: Prda Joul BALANÇO DE POTÊNCIA DE UM GERADOR SÍNCRONO P = U I = Potência absorvida plo rotor p = U I = R I 2 Pa = Potência mcânica absorvida plo stator plo rotor Pu = Potncia létrica útil do grador Pmc = wc = Pot. Mcânica absorvida plo stator C= torqu útil (Nm); w = vlocidad angular (radiano/sg p j = Prdas joul no stator p j = Prdas joul no rotor quando d xcitação indpndnt p c = Prdas mcânicas mais prdas no frro BALANÇO DE POTÊNCIA DE UM GERADOR SÍNCRONO Pa = Pmc + P = wc + U I MOTOR FUNCIONAMENTO COMO GERADOR OU MOTOR TORQUE(POTÊNCIA) x ÂNGULO DE POTÊNCIA Rndimnto Pu η = P a 100 4

5 MOTOR FUNCIONAMENTO - POTÊNCIA MOTOR FUNCIONAMENTO - POTÊNCIA MOTOR FUNCIONAMENTO - POTÊNCIA POTÊNCIA SINCRONIZANTE: pot adicional p/mantr sincronismo Grador síncrono m parallo com barra infinita: Distúrbio varia ângulo d carga potência adicional p/ mantr sincronismo POTÊNCIA SINCRONIZANTE: pot adicional p/mantr sincronismo Grador síncrono m parallo com barra infinita: Distúrbio varia ângulo d carga potência adicional p/ mantr sincronismo ROTOR DE PÓLOS SALIENTES V0Va Ps = cosσ X s 5

6 MÁQ. SÍNCRONA ELEMENTAR DE PÓLOS SALIENTES REPARTIÇÃO DO CAMPO MAGNÉTICO E DISPOSIÇÃO DAS BOBINAS DE UMA MÁQUINA DE 4 PÓLOS SALIENTES UM CAMPO MAGNÉTICO TEM SEMPRE DOIS PÓLOS: UM PÓLO NORTE E UM SUL MÁQUINA DE PÓLOS SALIENTES EIXO DIRETO E EIXO EM QUADRATURA COM OS PÓLOS DO ROTOR MÁQUINA DE PÓLOS SALIENTES EIXO DIRETO E EIXO EM QUADRATURA COM OS PÓLOS DO ROTOR MÁQUINA DE PÓLOS SALIENTES EIXO DIRETO E EIXO EM QUADRATURA COM OS PÓLOS DO ROTOR USINA HIDRELÉTRICA DE Rhinau sur l Rhin NA FRANÇA. 4 GERADORES d kva CADA VELOCIDADE 75 RPM COM TURBINAS Kaplan EIXO VERTICAL, 350 m 3 /s 6