Máquinas síncronas Características de operação em regime ... · PDF fileMáquinas Elétricas II Máquinas Síncronas 1 –Curvas V Exercício: Um motor de 150 CV está operando

Faculdade Pitágoras de Betim

Engenharia Elétrica / Controle e Automação

Máquinas Elétricas II

Máquinas síncronas

Características de operação em regime permanente

Curvas V

Curva de capabilidade

Condicionantes para paralelismo de geradores

Professor: Marcelo Roger da Silvae-mail: [email protected]

2016

Máquinas Elétricas IIMáquinas Síncronas

1 – Curvas VDefinição

É um conjunto de curvascaracterísticas do plano IA x IF

que indica os ajustes do fator depotência que a máquina síncronadesenvolve, admitindo-se tensãoterminal e potência de saídaconstantes.

Dado determinado valor decarregamento, observa-se que acorrente de armadura temmenor valor com fator depotência unitário, e aumentaconforme o fator de potênciadecresce.


1 – Curvas VExercício:Um motor de 150 CV está operandoa plena carga, superexcitado comfator de potência 0,8. Com base nacurva V do motor, determine:

a) A corrente de campo e dearmadura nessas condições deoperação;

b) Por restrições operativas, acorrente de campo foi reduzidapara 22 A, mantendo-se o motorcom carregamento nominal. Comas alterações, determine acorrente de armadura, acaracterística do fator depotência e a condição deexcitação do motor.

Motor 150 CV – 380/220 V – 94%


2 - Curva de capabilidade de máquinas síncronasDefinição e limites operativos

Com base na curva de capabilidade pode-se definir como a máquina responde, comsegurança, às alterações de carga que normalmente ocorrem no processo produtivo oumesmo durante a operação do sistema elétrico. Definida pelos seguintes limites deoperação:1. Limite térmico de armadura: lugar geométrico da potência aparente da máquina em

função da corrente de armadura (S = VT * IA);2. Limite térmico de campo (ou limite máximo de excitação): lugar geométrico da

potência aparente da máquina em função da tensão interna (S = EF * VT / XS);3. Limite mínimo de excitação: de 5 a 10% da corrente de campo de placa, quando o

ângulo de potência aproxima-se de 90°;4. Limite da máquina primária: aplicada a geradores, restringe em 90% a máxima

potência que a máquina primária pode fornecer como fator de segurança paraatender possíveis oscilações de carga do sistema;

5. Limite de estabilidade estática: margem de segurança do ângulo de potência, cujovalor é definido para evitar a perda de sincronismo.


2 - Curva de capabilidade de máquinas síncronasElaboração da curva de capabilidade

• Plano (P, Q)

ge

rad

or

mo

tor



• Plano (P, Q)

• Limite térmico de armaduraS1 = VT * IA g

era

do

rm

oto

r



• Plano (P, Q)

• Limite térmico de armaduraS1 = VT * IA

• Limite térmico de campoS2 = EF * VT / XS .

ge

rad

or

mo

tor



• Plano (P, Q)


• Limite térmico de campoS2 = EF * VT / XS

• Limite mínimo de excitação(5% a 10%) * S2

.−��

�

��

P

Q

ge

rad

or

mo

tor



• Plano (P, Q)



• Limite mínimo de excitação5% * S2

• Limite da máquina primáriaG: PMAX = 90% * PMEC

90% ∗ ��

ge

rad

or

mo

tor



• Plano (P, Q)





• Limite de estabilidade estáticaδSEG< 90°

.−��

�

��

δ

ge

rad

or

mo

tor



• Plano (P, Q)





• Limite de estabilidade estáticaδSEG< 90°


2 - Curva de capabilidade de máquinas síncronasCurva de capabilidade definida


3 - Paralelismo de geradoresCondições para paralelismo de geradores

Para se conectar ao BPI, um gerador deve estar em flutuação, ou seja, operando à vazio.O mesmo requisito deve ser observado para interligar dois ou mais geradores.

Além disso, se for conectar dois ou mais geradores ao BPI, tal operação deve ser realizadasem que haja corrente circulando entre as máquinas. Para atender essa condição, astensões geradas em cada máquina devem ser instantaneamente iguais e opostas.

Tratando-se de sistema trifásico CA, para satisfazer essa condição, a tensão gerada pelogerador que deseja-se acoplar ao BPI deve atender cinco condicionantes:a. Mesma forma de onda;b. Mesmo valor eficaz;c. Mesma sequência de fases;d. Frequência praticamente iguais;e. Ondas de tensão defasadas de zero (oposição de fases).


3 - Paralelismo de geradoresMétodo do sincronoscópio

O sincronoscópio é um aparelho análogo a um motor com rotor bobinado, cujo estator éalimentado com a tensão do BPI (frequência nominal) e o rotor com a tensão do geradora ser acoplado.

O indicador do instrumento gira com velocidade proporcional à frequência resultante. Sea frequência do estator (BPI) for maior que a frequência do rotor, então o rotor girará nosentido do campo do estator. Caso contrário o rotor girará em sentido contrário.

Dessa forma, define-se se o gerador deveráser acelerado ou retardado assim como omomento exato para fechamento (quandoo indicador passa por zero). Parte-se dapremissa que inicialmente foramconfirmadas amplitudes iguais de tensõesentre BPI e gerador.


3 - Paralelismo de geradoresMétodo das lâmpadas

Procedimentos:• Ajusta-se a velocidade da máquina primária do gerador G2 em relação à do gerador G1 ou que

corresponda à frequência elétrica do BPI;• Ajusta-se a corrente de campo de G2 para produzir a mesma tensão nominal de G1;• Lâmpadas são instaladas em série entre as fases dos dois geradores ou do gerador com BPI.

As lâmpadas irão acender se tanto a tensão comoa frequência forem diferentes de uma máquinapara outra.

Quando as frequências são idênticas e as tensõessão diferentes as lâmpadas ficarão acessasfirmemente. Um ajuste da corrente de campo damáquina a ser acoplada deve ser efetuado paratornar muito lenta a frequência em que aslâmpadas apagam e acendem.

Quando as lâmpadas estiverem apagadas, a chaveseccionadora de sincronismo poderá ser fechada,estabelecendo assim o paralelismo.


Referências bibliográficas:

FITZGERALD, KINGSLEY, UMANS; Máquinas Elétricas. 6 ed. Porto Alegre: Bookman,2006, p. 266-272.

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