Máquina síncrona 3

Máquina síncrona - parte 3.

1. Máquina síncrona – terceira parte
Jim S. Naturesa

2. FAAP - Faculdade de Engenharia
Máquina de pólos salientes

3. FAAP - Faculdade de Engenharia
Máquina de pólos salientes - rotor

4. FAAP - Faculdade de Engenharia
Máquina de pólos salientes - estator

5. FAAP - Faculdade de Engenharia
Máquina de pólos salientes
•As principais características do gerador síncrono de
pólos salientes são:
•Baixa rotação.
•Relutância magnética (oposição a passagem do fluxo
magnético) variável: ela apresenta baixo valor na
direção do eixo direto (eixo d) e um alto valor na
direção do eixo em quadratura (eixo q).
•A reatância síncrona ( Xs) é formada por duas
componentes: a reatância de eixo direto ( Xd) e a
reatância de eixo em quadratura (Xq).

6. FAAP - Faculdade de Engenharia
Máquina de pólos salientes
•A corrente de armadura (Ia) também pode ser dividida em duas
componentes: corrente de eixo direto ( Id) e de eixo em
quadratura (Iq).
•Ia = Id + Iq

7. FAAP - Faculdade de Engenharia
Máquina de pólos salientes
•O modelo matemático do gerador e o seu respectivo
diagrama fasorial pode ser visualizado abaixo:

8. FAAP - Faculdade de Engenharia
Equações básicas
•Pelo diagrama fasorial do gerador síncrono podemos
deduzir que:
•Ef = Vt + Ia Ra + Id jXd + Iq jXq
•Se o valor de Ra for desconsiderado temos:
•Ef = Vt + Id jXd + Iq jXq
•O ângulo ψ vale:
•ψ = Φ + δ
•As correntes valem:
•Id = Ia sen(ψ) = Ia sen(Φ + δ)
•Iq = Ia cos(ψ) = Ia cos(Φ + δ)

9. FAAP - Faculdade de Engenharia
Equações básicas
•O ângulo de carga δ pode ser encontrado pela
expressão:
•A tensão induzida pode ser calculada por:
•Ef = Vt cos(δ) + IdXd
)(
)cos(
)(
f
f
d
senXIV
XI
tg
qat
qa
+
=

10. FAAP - Faculdade de Engenharia
Equações básicas
•As equações de potência são:
)2(
2
)(
)(
2
dd sen
XX
XXV
sen
X
EV
P
qd
qdt
d
ft -
+=

11. FAAP - Faculdade de Engenharia
Curva ângulo de potência versus potência

12. FAAP - Faculdade de Engenharia
Curva ângulo de potência versus potência

13. FAAP - Faculdade de Engenharia
Aplicações
•Barramento infinito

14. FAAP - Faculdade de Engenharia
Aplicações
•Paralelismo com o barramento infinito.
•Antes de se conectar um gerador com a rede, ele precisa
ter a mesma:
•Tensão;
•Freqüência;
•Seqüência de fase e
•Fase.
•Na figura a seguir temos as seguintes definições:
•E
A, E
B e E
C são os fasores das tensões da rede;
•E
a, E
b e E
c são os fasores das tensões do gerador;
•E
Aa, E
Bb e E
Cc são as diferenças de tensões.

15. FAAP - Faculdade de Engenharia
Aplicações

16. FAAP - Faculdade de Engenharia
Aplicações
•Podemos utilizar três lâmpadas para auxiliar no sincronismo entre
os sistemas.

17. FAAP - Faculdade de Engenharia
Aplicações
•A corrente de campo (If) devem ser ajustada
para que as tensões nos voltímetros (V1 e V2)
sejam iguais.
•Se a seqüência estiver correta todas as
lâmpadas terão o mesmo brilho.
•Se a freqüência não for a mesma as lâmpadas
brilharão em seqüência.

18. FAAP - Faculdade de Engenharia
Situações
•(1) Tensões diferentes, mas freqüência e
seqüência de fase iguais – figura a. Diferença
entre as tensões V1 e V2. Correção: ajustar a
corrente de campo (If).
•(2) Freqüências diferentes, tensões e seqüência
de fase iguais – figura b. As lâmpadas brilharão
com a mesma intensidade, mas em seqüência.
Correção: a rotação deve ser ajustada. Devemos
também ajustar a corrente de campo.

19. FAAP - Faculdade de Engenharia
Situações
•(3) Seqüência de fase diferentes, mas tensão e
freqüências são iguais – figura c. As lâmpadas
brilharão com intensidades diferentes. Correção:
trocar duas fases.
•(4) Fases diferentes - figura d. Correção: a
freqüência do gerador deve ser levemente
alterada.

20. FAAP - Faculdade de Engenharia
Referências
•Flarys, F. Eletrotécnica Geral – Teoria e Exercícios Resolvidos.
Editora Manole.
•Kuznetsov, M. Fundamentals of Electrical Engineering . Peace
Publishers - Moscow.
•Nasar, S. Electric Machines and Electromechanics – Second
Edition. Schaum’s Outlines.
•Sen, P. Principles of Electric Machines and Power Electronics.
John Wiley and Sons.
•Yamayee, Z. & Bala Jr, J. Electromechanical Energy Devices and
Power Systems . John Wiley and Sons.