Máquina Síncrona Trifásica — funcionamento em paralelo com a rede eléctrica 1

© Manuel Vaz Guedes, 1998

MÁQUINAS ELÉCTRICAS II

FEUP

++ 1999 / 2000 ++

SEE LEEC TLME-2.5Máquina Síncrona Trifásica – funcionamento em paralelo com a rede

1. IntroduçãoAs máquinas eléctricas síncronas têm funcionamento reversível podendo trabalharcomo gerador ou como motor. Para trabalharem como motor têm de estar ligadas auma rede eléctrica, que as alimentará em energia.A ligação de uma máquina síncrona trifásica à rede eléctrica obedece a um conjunto decondições de ligação:

– igualdade de tensões nos terminais de ligação;– igualdade de frequência dos dois sistemas de tensão;– igualdade de ordem de sucessão de fases.

No momento da ligação à rede a máquina não funciona como gerador nem comomotor.Se se aumentar a velocidade da máquina primária, aumentar-se-á a potência fornecidaà máquina síncrona e esta funcionará como gerador. Se, em seguida se alterar o valorda corrente eléctrica de excitação do gerador, a máquina síncrona fornecerá (sobre-excitada), ou consumirá (sub-excitada), energia reactiva.Se se diminuir a velocidade da máquina primária, a máquina síncrona passará afuncionar como motor. Se, então, estiver sobre-excitada o motor síncrono fornecerá, àrede, energia reactiva; se a máquina síncrona estiver sub-excitada o motor consumiráenergia reactiva da rede eléctrica.Quando a máquina síncrona é, apenas, utilizada como gerador (ou receptor) deenergia reactiva, sendo o seu consumo (ou produção) de energia activa nulo(desprezando a energia consumida em perdas) diz-se que a máquina síncrona funcionacomo compensador síncrono.

2. ObjectivosExecução da manobra de colocação do alternador em paralelo com rede. Estudo do funcionamento damáquina síncrona como gerador ou como motor, sobre ou sub-excitada.

3. BibliografiaCarlos C. Carvalho; “Funcionamento a Tensão Constante da Máquina Síncrona de Pólos Salientes”, ENGENHARIA, nº

32, pp. 14-29, 1962

Carlos C. Carvalho; “Máquinas Síncronas”, FE UP, 1971, [B_FEUP]

ver o Apêndice: “O Alternador Síncrono Trifásico — sincronização”

4. Trabalho a Efectuar

4.1. Material Necessário– Grupo motor CC - alternador – Um rectificador – Um reóstato líquido– Um voltímetro CC – Dois amperímetros CC– Um voltímetro CA – Amperímetro CA – Dois Wattímetros– Dois transformadores de medida de intensidade de corrente

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4.2. Funcionamento da máquina síncrona em paralelo com a redeMontagem a realizar

VG

A

3 ~

U

V

W

R

S

T

W 2

A

V W 1

T I

T I

A

4.2.1. Manobra de colocação do alternador síncrono em paralelo com a rede

Modo de proceder

– Realizar a montagem.– Colocar o reóstato de excitação no ponto de resistência máxima.☎ Chamar o docente para verificação

▲ Provocar o arranque do motor de corrente contínua.▲ Ligar o circuito de excitação do alternador.➚ Elevar o valor da tensão até à tensão nominal da rede eléctrica.❈● Verificar que as três lâmpadas acendem e apagam ao mesmo tempo

— se não se verificar, trocar duas fases no barramento de distribuição.– Regular a velocidade do motor de forma a que a frequência da tensão do

alternador coincida com a frequência da rede❈● o acender e apagar das lâmpadas deve ser lento…

☎ Chamar o docente para acompanhamento do restante trabalho

– Verificar o valor da tensão.Reverificar as condições para efectuar o paralelo

● Quando as lâmpadas se apagarem ligar o alternador à rede ✌✍ Tomar nota do valor da corrente eléctrica de excitação.… Continuar o trabalho com,

4.2.2. Funcionamento em Paralelo com a Rede Eléctrica

Funcionamento como Gerador Síncrono

Modo de proceder

Diminuir 10% (variar o reóstato 10%) a corrente de excitação do motor decorrente contínua.

✍ Medir a potência eléctrica W1 e W2 (atenção aos sentidos de desvio dosponteiros).– nesta situação P > 0 e a potência reactiva Q > 0, assim W1 > |W2| > 0.Elevar a corrente de excitação (1,2·If) [funcionamento em sobre-excitação].

✍ Ler a potência em W1 e W2.Diminuir a corrente de excitação (0,8 If) [funcionamento em sub-excitação].

✍ Ler a potência em W1 e W2.▼ Diminuir a corrente de excitação para o valor mínimo permitido pelo

reóstato.

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… Continuar o trabalho com,

Funcionamento como Motor Síncrono

Modo de proceder

▲ Desligar a alimentação do motor de corrente contínua.– a máquina passa a funcionar como dínamo.

➚ Elevar a tensão no dínamo para o valor nominal Un.

▲ Ligar o reóstato líquido como carga do dínamo (1/4 da carga).✍ Ler o valor da potência em W1 e W2, das correntes de excitação, e da corrente

de carga das duas máquinas eléctricas.— variar a corrente de carga do gerador de corrente contínua de 0 A até Ia

(correspondente à corrente nominal do motor síncrono i n) e retornar a 0 A.

✍ Tomar nota dos valores que permitam traçar a característica deexcitação I(If)|λ = const.

…❇ Alterar GRADUAL e CUIDADOSAMENTE o valor da corrente de excitação

do motor síncrono, para um valor constante da corrente de carga do gerador decorrente contínua.

✍ Para cada valor da corrente de excitação tomar nota dos valores que vêmanotando ao longo do trabalho, (mantendo a potência activa absorvida darede eléctrica constante).! ! atenção que para certos valores da corrente eléctrica de excitação, a

máquina síncrona pode “perder o passo”.✍ Tomar nota dos valores para traçado de característica de regulação

If(I)|P = const.✩✰✰

– Determinar os valores da potência reactiva para diferentes valores dapotência activa Q(P).– o valor da potência activa é alterado variando a excitação da máquina

de corrente contínua;o valor da potência reactiva altera-se, variando a corrente deexcitação da máquina síncrona.

✍ Tomar nota dos valores

– Retirar a carga da máquina de corrente contínua.▲ Reduzir a excitação e desligar a máquina síncrona da rede.

5. Interpretação dos Resultados• Traçar as curvas características:

– característica de regulação If(I)|P = const. (“compounding curve”)– característica de excitação I(If)|λ = const. (curvas em V)– curva Q(P)

• Utilizando os valores de If, i, P e Q estabelecer um quadro com os diferentes tipos de

funcionamento da máquina síncrona (quatro quadrantes).

6. Temas de DesenvolvimentoA Um alternador a funciona em paralelo com uma rede de potência infinita a 60% da

carga; bruscamente, desaparece a excitação. Justificar as posteriores ocorrências…B Apresentar um ante-projecto e uma memória descritiva de uma pequena instalação

de sincronização do alternador trifásico utilizando um sincronoscópio. Apresentarum guia com as operações de colocação em paralelo do alternador com a rede com oauxílio do sincronoscópio, destinada a ser utilizado por um electricista.

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