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UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSO

FACULDADE DE CINCIAS EXATAS E TECNOLGICAS

CURSO DE BACHARELADO EM ENGENHARIA ELTRICA

PRINCIPIO DE FUNCIONAMENTODE GERADOR SINCRONO

UNEMAT Campus de Sinop

2016

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UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSO

FACULDADE DE CINCIAS EXATAS E TECNOLGICAS

CURSO DE BACHARELADO EM ENGENHARIA ELTRICA

PRINCIPIO DE FUNCIONAMENTO DEGERADOR SINCRONO

Bruno do Nascimento

Edwin Kevin Carvalo

Paula Aline Tedesco

Wendell Murillo Soares

SINOP-MT

Trabalho entregue ao ProfessorEmerson Ricardo de Moraes demquinas eltricas. A do curso deEngenharia Eltrica, como parte dasexigncias para avaliao da disciplina.

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Sumrio1. Introduo .........................................................................................................................4

2. Desenvolvimento ...............................................................................................................4

2.1. Os tipos de geradores sncronos ......................................................................................4

2.2. Partes principais de um gerador:....................................................................................5

3. Principio de Funcionamento............................................................................................6

4. Referencias bibliogrficas ................................................................................................9

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1. Introduo

Um gerador sncrono um tipo de maquina eltrica rotativa capaz de transformar

energia mecnica (em forma de rotao) em energia eltrica. O principio de funcionamento

consiste em uma excitao de fluxo no rotor.

Diz-se sncrono, devido igualdade entre a freqncia eltrica com a freqncia

angular, ou seja, o gerador gira na velocidade do campo magntico, porque esta igualdade de

freqncia denominada sincronismo.

Assim como as mquinas de corrente contnua e as mquinas de induo

(assncronas), as mquinas sncronas podem ser utilizadas tanto como motores como

geradores. Devido a razes construtivas e ao seu custo maior em relao s mquinas de

induo, elas so, entretanto mais utilizadas como geradores.

Mquinas sncronas a ims permanentes vm tendo uma utilizao cada vez maior em

baixas e mdias potncias especialmente quando se necessitam de velocidade varivel, alto

rendimento e respostas dinmicas rpidas. Praticamente toda a energia eltrica disponvel

produzida por geradores sncronos em centrais eltricas; eles convertem assim energia

mecnica em eltrica.

Os geradores sncronos funcionam a base de principio de que um condutor

submetido a um campo magntico varivel, gerando uma tenso eltrica induzida cuja

polaridade depende do sentido do campo e seu valor de fluxo que atravessa.

2. Desenvolvimento

2.1. Os tipos de geradores sncronos

A principal diferena entre os tipos de geradores a sua forma de alimentao

continua para fluir na excitao do motor.

Excitao independente: Alimenta o rotor atravs de anis rotativos e escovas.

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Excitao principal e excitao piloto: A mquina principal continuamente tem

como um enrolamento do campo outra maquina de excitao independente acionada por ele

mesmo.

Eletrnica de potencia: Desde a sada trifsica do gerador, retifica-se um sinal

mediante a um retificador controlado, e desde o mesmo alimenta-se diretamente em continua

ao rotor mediante de um jogo de contatores (anis e escovas). O arranque se efetua utilizando

uma fonte auxiliar (bateria) ate conseguir arrancar.

Sem escovas de diodos giratrias: A fonte continua em um retificador localizado

dentro do motor que alimentado em CA por um gerador em um mesmo eixo, e o seu

enrolamento de campo excitado desde um retificador controlado que retifica o sinal gerado

por umas imas permanentes em seu rotor.

Excitao esttica: O enrolamento do campo do rotor alimentado desde um

transformador e retificador que tomam a tenso e corrente de sada do estator. O

transformador tem dois enrolamentos primrios (tenso e intensidade) que se conectam em

paralelo e em serie da sada do estator. O transformador diminui e retifica a tenso de sada,

esta se aplica ao rotor por meio das escovas e anis deslizantes. Este um sistema de auto-

regulao intrnseca, j que ao aumentar o consumo sobre o gerador tem o enrolamento em

serie aumentando o fluxo do transformador, portanto, aumenta a excitao do gerador.

2.2. Partes principais de um gerador:

Estator: parte fixa do gerador, tambm chamado de circuito de armadura, esta

composta por uma carcaa metlica e um enrolamento no qual se induzira uma tenso que

medira o terminal ou terminais. Os enrolamentos do estator de um gerador CA esta conectado

geralmente em conexo estrela.

Rotor: tambm chamado de circuito de campo, e a parte mvel do gerador, quer

dizer, La que estar girando a velocidade constante, esta composto por uma carcaa metlica

e um enrolamento, no qual se alimentara com cc para criar um campo magntico giratrio.

Ventilador: o responsvel de refrigerar o gerador de tal maneira que evite o

superaquecer, esta acoplada no eixo de rotao.

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Carcaa: o invlucro do gerador, sua funo principal evitar o contato com os

circuitos internos (proteo), assim como manter fixo o gerador.

Eixo: fabricado, comumente, em ao forjado com carbono, de uma s pea tratada

termicamente para alcanar uma estrutura homognea livre de tenso.

Sistema de excitao: um sistema de excitao ou um sistema de controle de

excitao uma combinao de aparatos desenhados para fornecimento e controlar a corrente

de campo do gerador por meio de reguladores automticos.

3. Principio de Funcionamento

O princpio de funcionamento de um gerador muito semelhante ao de uma mquina

de corrente contnua sempre que houver um movimento relativo entre um condutor e um

campo magntico constante no entreferro (Br) haver uma tenso induzida no condutor. No

caso da mquina sncrona os condutores so fixos na armadura e o campo magntico

forado pela mquina primria a se mover. Por sua vez, a mquina primria acoplada

mecanicamente ao rotor onde esto alojados os plos e exerce sobre eles uma fora fazendo-

os girar(Lei de Faraday). O movimento relativo entre o campo e o condutor faz com que surja

uma tenso nos terminais do gerador. Ao ser ligado a uma carga a tenso induzida faz com

que circule corrente pelo gerador e pela carga.

A frequncia eltrica da tenso induzida est sincronizada com a velocidade mecnica.

Velocidade sncrona: Velocidade do campo girante em uma mquina multi-plos:

Campo girante uma onda de f.m.m. que se desloca ao longo do entreferro com velocidade

sncrona 120f/P formando P plos girantes ao longo do entreferro

Considerando a frequncia de alimentao de 60 Hz pode-se montar a seguinte tabela:

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A potncia mecnica transferida pela mquina primria assim convertida em energia

eltrica (descontadas as perdas).

Onde:

Pmax = potncia mxima possvel;

V = tenso de entrada;

EA = tenso interna gerada;

XS = reatncia sncrona da mquina.

O enrolamento de campo (alojado nos plos) alimentado por uma fonte de corrente

contnua por meio de anis deslizantes. Os enrolamentos da armadura so posicionados com

diferena angular de 120, de forma que a tenso induzida nos trs enrolamentos sero

defasadas de 120, pode ser conectado em Y ou em .O enrolamento de campo (do rotor)

alimentado em CC. Existem sistemas em que no existem anis e escovas, sendo que a tenso

contnua necessria ao enrolamento de campo fornecida por meio de um sistema de

excitao esttico (brushless), formado por uma ou mais excitatrizes montadas no eixo e por

dispositivos.

O gerador sncrono produz uma tenso do tipo alternada senoidal, podendo ser

monofsica ou trifsica. Numa mquina existem no apenas um condutor sendo

movimentado no campo magntico, mas uma srie de condutores ligados em srie, fazendo

com que a potncia convertida seja maior que no caso de apenas um condutor. Com este

arranjo a potncia da mquina maior, aumentando o grau de aproveitamento dos materiais.

A interao entre o campo magntico do estator (Bs) e do rotor (Br) produzir um

conjugado mecnico que tentar alinhar os dois campos. Este conjugado mecnico far com

que o rotor gire na mesma velocidade do campo girante (Bs) mas com um atraso angular, o

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aumento da carga mecnica refletido atravs de um aumento do ngulo entre os campos do

estator e do rotor.

Para que o gerador sncrono possa ser conectado a rede, ambos os sistemas devem ter:

A mesma magnitude de tenso RMS (eficaz);

A mesma frequncia;

A mesma sequncia de fases;

A mesma fase.

O fator de potncia dos geradores sncronos pode ser facilmente controlado devido ao

fato de possurem uma fonte separada de excitao, e desta forma, podem tanto aumentar a

potncia sem gerao de potncia reativa (gerador com fator de potncia unitrio), ou

tambm gerar potncia reativa necessria (gerador com fator de potncia 0.8). Desta forma, o

gerador sncrono, dependendo da aplicao, pode fornecer a potncia til de acionamento

necessria com reduo benfica da potncia total do sistema.

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4. Referencias bibliogrficas

MOTORES SINCRONOS,(2016-NOVEMBRO),DISPONIVEL:

http://www.estgv.ipv.pt/PaginasPessoais/eduardop/MqE/Motores%20s%C3%ADncronos.pdf

MOTORES SINCRONOS WEG,(2016-NOVEMBRO),DISPONIVEL:

http://ecatalog.weg.net/files/wegnet/WEG-motores-sincronos-artigo-tecnico-portugues-

br.PDF

INTRODUO A MAQUINA SINCRONA,(2016-NOVEMBRO),DISPONIVEL:

http://www.cpdee.ufmg.br/~gbarbosa/Disciplina%20de%20M%E1quinas%20El%E9tricas/Di

sciplina%20de%20M%C3%A1quinas%20El%C3%A9tricas/apost02.pdf