Um grupo moto-gerador alimenta impedância trifásica Z ( ) (por fase) por meio de uma chave K. Com a chave aberta, rotação 1200 rpm e corrente de

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1 Exercício Alternador Síncrono Um grupo moto-gerador alimenta impedância trifásica Z () (por fase) por meio de uma chave K. Com a chave aberta, rotação 1200 rpm e corrente de excitação do alternador ajustada em 3A, é induzida tensão V= 380 V (linha) em 60Hz, entre os terminais do gerador. A potência nominal do grupo é de 150 kva. A reatância síncrona do alternador vale 1,0. O torque necessário para manter a rotação em 1200 rpm com a chave K em aberto é 16 Nm.

2 Porque o alternador consome potência com a chave K em aberto? Qual o valor desta potência? Perdas Mecânicas nos mancais (por exemplo) 1200 PC W 60

3 Quantos polos possui este alternador? Ele gira a 1200 rpm e a frequência vale 60 Hz. f=pn, logo 60 = p 1200/60 3 pares de polos, ou seja, 6 polos.

4 Fechando-se a chave K será necessário ajustar o torque e a corrente de excitação para garantir 380 V (linha) em 60Hz na carga. Qual o torque e a corrente de excitação se a carga vale Z = 1.0 /fase (resistiva pura)?

5 Fechando-se a chave K será necessário ajustar o torque e a corrente de excitação para garantir 380 V em 60Hz na carga. Qual o torque e a corrente de excitação se a carga vale Z = 1.0 /fase (resistiva pura)? Vˆ ˆ V ˆ 220 o I A Z 1 Eˆ Vˆ jx Iˆ 311,13 45 o s Cálculo do Torque P 3VI cos( ) W C P Nm

6 Fechando-se a chave K será necessário ajustar o torque e a corrente de excitação para garantir 380 V (linha) em 60Hz na carga. Qual o torque e a corrente de excitação se a carga vale Z = 1.0 /fase (resistiva pura)? Cálculo da corrente de Excitação Circuito Magnético Linear 220 Iexc ( inicial) I ( procurada) I ( procurada) exc I ( procurada) 4.24A exc exc

7 Fechando-se a chave K será necessário ajustar o torque e a corrente de excitação para garantir 380 V em 60Hz na carga. Qual o torque e a corrente de excitação se a carga vale Z = 1.0 /fase (resistiva pura) f 0 Diagrama de Fasores f a I E 0 Reação de Armadura Desmagnetizante V jx s I

8 Fechando-se a chave K será necessário ajustar o torque e a corrente de excitação para garantir 380 V em 60Hz na carga. Qual o torque e a corrente de excitação se a carga vale Z = j1.0 /fase (indutiva pura)?

9 Fechando-se a chave K será necessário ajustar o torque e a corrente de excitação para garantir 380 V (linha) em 60Hz na carga. Qual o torque e a corrente de excitação se a carga vale Z = j1.0 /fase (indutiva pura) Vˆ ˆ ˆ V 220 I Z j1 Cálculo do Torque o A Eˆ Vˆ jx Iˆ o P 3VI cos( ) W C P Nm s

10 Fechando-se a chave K será necessário ajustar o torque e a corrente de excitação para garantir 380 V (linha) em 60Hz na carga. Qual o torque e a corrente de excitação se a carga vale Z = j1.0 /fase (indutiva pura)? Cálculo da corrente de Excitação Circuito Magnético Linear 220 Iexc ( inicial) I ( procurada) I ( procurada) exc I ( procurada) 6A exc exc

11 Diagrama de Fasores para a carga indutiva pura Z = j1.0 /fase f 0 E 0 Reação de Armadura Desmagnetizante... I f a V jx s I

12 Fechando-se a chave K será necessário ajustar o torque e a corrente de excitação para garantir 380 V (linha) em 60Hz na carga. Qual o torque e a corrente de excitação se a carga vale: Z 3 1 j 2 2 fase

13 Fechando-se a chave K será necessário ajustar o torque e a corrente de excitação para garantir 380 V (linha) em 60Hz na carga. Qual o torque e a corrente de excitação se a carga vale Vˆ ˆ ˆ V 220 I Z 3 1 ( j ) 2 2 Eˆ Vˆ jx Iˆ o s Cálculo do Torque o A o P 3VI cos(30 ) W Z 3 1 j 2 2 fase C P ,66 Nm

14 Fechando-se a chave K será necessário ajustar o torque e a corrente de excitação para garantir 380 V (linha) em 60Hz na carga. Qual o torque e a corrente de excitação se a carga vale Cálculo da corrente de Excitação Circuito Magnético Linear Z 3 1 j 2 2 fase 220 Iexc ( inicial) I ( procurada) I ( procurada) exc I ( procurada) 3A exc exc

15 Diagrama de Fasores para carga capacitiva Fluxo de Reação de Armadura Magnetizante f 0 f a E 0 I jx s I V

16 O Ângulo de Potência (ângulo ) O ângulo aponta a defasagem entre o fasor E 0 e o fasor V. Note que E 0 sen é igual a X s I cos Mas P = VIcos (em cada fase) Logo: P VE 0 3 s X s en V E 0 jx s I Confira a expressão nos três itens do exercício. Ela será de grande valia. Note que V e E são de fase, mas P é trifásica. I

17 O que aconteceria se: Esta máquina girasse a 900 rpm em vazio com corrente de campo 4 A? Com 3 A e 1200 rpm, a tensão de linha era 380 V e a frequência 60Hz. A 900 rpm (15rps) a frequência cai para 45 Hz. O valor eficaz da tensão se manteria E= 4.44 fnf, pois f x ¾ e f x 4 3

18 O que aconteceria se: Esta máquina girasse em carga com corrente de campo igual a 4 A na rotação de 900 rpm, alimentando carga equilibrada resistiva 1 (ligação estrela)? Do item anterior f= 45Hz e E= 380 V (linha). Frequência se altera, logo Xs = 0,75. Eˆ ˆ R ˆ 1 V E R jx 1 j0,75 P s VE 0 3 sen W X s C P Nm o