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Máquina síncrona 3

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Máquina síncrona - parte 3.

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Máquina síncrona 3

  1. 1. Máquina síncrona – terceira parte Jim S. Naturesa
  2. 2. Máquina de pólos salientes
  3. 3. Máquina de pólos salientes - rotor
  4. 4. Máquina de pólos salientes - estator
  5. 5. Máquina de pólos salientes <ul><li>As principais características do gerador síncrono de pólos salientes são: </li></ul><ul><li>Baixa rotação. </li></ul><ul><li>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 ). </li></ul><ul><li>A reatância síncrona ( Xs ) é formada por duas componentes: a reatância de eixo direto ( Xd ) e a reatância de eixo em quadratura ( Xq ). </li></ul>
  6. 6. Máquina de pólos salientes <ul><li>A corrente de armadura ( Ia ) também pode ser dividida em duas componentes: corrente de eixo direto ( Id ) e de eixo em quadratura ( Iq ). </li></ul><ul><li>Ia = Id + Iq </li></ul>
  7. 7. Máquina de pólos salientes <ul><li>O modelo matemático do gerador e o seu respectivo diagrama fasorial pode ser visualizado abaixo: </li></ul>
  8. 8. Equações básicas <ul><li>Pelo diagrama fasorial do gerador síncrono podemos deduzir que: </li></ul><ul><li>Ef = Vt + Ia Ra + Id jXd + Iq jXq </li></ul><ul><li>Se o valor de Ra for desconsiderado temos: </li></ul><ul><li>Ef = Vt + Id jXd + Iq jXq </li></ul><ul><li>O ângulo ψ vale: </li></ul><ul><li>ψ = Φ + δ </li></ul><ul><li>As correntes valem: </li></ul><ul><li>Id = Ia sen( ψ ) = Ia sen( Φ + δ ) </li></ul><ul><li>Iq = Ia cos( ψ ) = Ia cos( Φ + δ ) </li></ul>
  9. 9. Equações básicas <ul><li>O ângulo de carga δ pode ser encontrado pela expressão: </li></ul><ul><li>A tensão induzida pode ser calculada por: </li></ul><ul><li>Ef = Vt cos( δ ) + IdXd </li></ul>
  10. 10. Equações básicas <ul><li>As equações de potência são: </li></ul>
  11. 11. Curva ângulo de potência versus potência
  12. 12. Curva ângulo de potência versus potência
  13. 13. Aplicações <ul><li>Barramento infinito </li></ul>
  14. 14. Aplicações <ul><li>Paralelismo com o barramento infinito. </li></ul><ul><li>Antes de se conectar um gerador com a rede, ele precisa ter a mesma: </li></ul><ul><li>Tensão; </li></ul><ul><li>Freqüência; </li></ul><ul><li>Seqüência de fase e </li></ul><ul><li>Fase. </li></ul><ul><li>Na figura a seguir temos as seguintes definições: </li></ul><ul><li>E A , E B e E C são os fasores das tensões da rede; </li></ul><ul><li>E a , E b e E c são os fasores das tensões do gerador; </li></ul><ul><li>E Aa , E Bb e E Cc são as diferenças de tensões. </li></ul>
  15. 15. Aplicações
  16. 16. Aplicações <ul><li>Podemos utilizar três lâmpadas para auxiliar no sincronismo entre os sistemas. </li></ul>
  17. 17. Aplicações <ul><li>A corrente de campo (If) devem ser ajustada para que as tensões nos voltímetros (V1 e V2) sejam iguais. </li></ul><ul><li>Se a seqüência estiver correta todas as lâmpadas terão o mesmo brilho. </li></ul><ul><li>Se a freqüência não for a mesma as lâmpadas brilharão em seqüência. </li></ul>
  18. 18. Situações <ul><li>(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). </li></ul><ul><li>(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. </li></ul>
  19. 19. Situações <ul><li>(3) Seqüência de fase diferentes, mas tensão e freqüências são iguais – figura c . As lâmpadas brilharão com intensidades diferentes. Correção: trocar duas fases. </li></ul><ul><li>(4) Fases diferentes - figura d . Correção: a freqüência do gerador deve ser levemente alterada. </li></ul>
  20. 20. Referências <ul><li>Flarys, F. Eletrotécnica Geral – Teoria e Exercícios Resolvidos. Editora Manole. </li></ul><ul><li>Kuznetsov, M. Fundamentals of Electrical Engineering . Peace Publishers - Moscow. </li></ul><ul><li>Nasar, S. Electric Machines and Electromechanics – Second Edition . Schaum’s Outlines. </li></ul><ul><li>Sen, P. Principles of Electric Machines and Power Electronics. John Wiley and Sons. </li></ul><ul><li>Yamayee, Z. & Bala Jr, J. Electromechanical Energy Devices and Power Systems . John Wiley and Sons. </li></ul>

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