PROF. EMANNUEL FERNANDES, MS

Olá Alunos,

Na aula passada introduzimos construção, tecnologia e princípios de operação dos motores de indução. Nesta aula concluímos a mesma abordagem para motores e geradores síncronos.

Conforme vimos máquinas síncronas tem como característica principal o fato de que o rotor gira em sincronia (na mesma velocidade) que o campo magnético girante.

Nos geradores síncronos, temos os três componentes básicos das máquinas CA: campo ou indutor, armadura ou induzido e giro mecânico do eixo.

Vimos que os estatores das máquinas são similares, geralmente enrolamentos trifásicos ligados em estrela, pois têm tensão de fase reduzida, poupando isolação e podendo-se aumentar a bitola dos condutores e a potência da máquina para um dado tamanho de estator. Além do mais, as harmônicas de 3a ordem se cancelam na ligação em estrela.

Vimos o esquema dos dois tipos de geradores dc para a excitação do gerador síncrono: (i) o com anéis, escovas e retificador mecânico (comutador) e (ii) o sem anéis e sem escovas, chamado de brushless.



Vimos que o rotor dos geradores síncronos de turbinas hidrelétricas é de pólos salientes, geralmente de grande dimensões, pois as turbinas giram a baixas velocidades, e seu movimento de giro é igual a velocidade síncrona do campo girante da máquina, como essa velocidade é baixa, devemos ter uma grande quantidade de pólos para gerar energia na frequência da rede de 60Hz, observe que ↓Ns = f / ↑p.

Vimos que o rotor dos geradores síncronos de turbinas termelétricas é de pólos lisos, de pequeno diâmetro, pois as turbinas giram a elevadas velocidades (melhor eficiência), e seu movimento de giro é igual a velocidade síncrona do campo girante da máquina, como essa velocidade é alta, apresentam pequena quantidade de pares de pólos, observe que ↑Ns = f / ↓p.
Para compensar o pequeno diâmetro e conseguir induzir grandes tensões (lei de faraday) no estator, temos que o rotor deve ser bastanet comprido para garantir variação de fluxo suficiente para geração em alta tensão.


Falamos sobre os controles primários dos geradores: (i) controle de velocidade através do controle de válvulas e (ii) controle de tensão através do controle da excitação dc da máquina.




Finalizamos comentando que quanto maior a potência do gerador, maior sua eficiência, mas em contrapartida temos que melhorar substancialmente a refrigeração dos enrolamentos da máquina.

Sobre motores síncronos, explicamos que não compensa fabricá-los para potência pequenas, geralmente são usados para potências acima de 200 hp. Têm grande eficiência e pode operar a fator de potência unitário, não reduzindo o fator de potência da instalação. Pode até ser usado como corretor de fator de potência, utilizando-o em vazio e super-excitado no campo.

Geralmente não parte sozinho e deve ser levado até próximo a velocidade síncrona para que o torque de "pull-in" trave os pólos do campo do rotor ao campo do estator e ambos girem em sincronismo.

Ao adicionar carga ao motor, temos que um ângulo entre os pólos do rotor e estator se forma, que se passar de um limite, a máquina perde o sincronismo devido ao danoso torque de "pull-out".

Finalizamos vendo numa animação como deve-se sincronizar o gerador síncrono com a rede elétrica para que o mesmo possa gerar em paralelo com a rede. Quatro condições devem ser satisfeitas entre gerador-rede: (i) Mesma valor de tensão, (ii) mesma freqüência, (iii) mesma seqüencia de fases e (iv) mesmo ângulo de fase. Observe abaixo.