Aula sobre Máquinas Síncronas e Geradores Síncronos

MATERIAIS E MÁQUINAS ELÉTRICAS Prof Me Alexandre Coelho Agenda da Aula Máquinas síncronas Aspecto construtivo Aplicações Geradores Síncronos São também chamados de alternadores e convertem potência mecânica em potência elétrica Eles podem operar isoladamente ou em conjunto Ambas as formas serão abordadas Por que estudar geradores síncronos As máquinas síncronas são as mais importantes fontes de geração de energia elétrica Entender os aspectos básicos do funcionamento e da operação dessas máquinas tornase importante Geradores Síncronos Em gerador síncrono um campo magnético é produzido no rotor e podese obter esse campo com o uso de ímã permanente ou eletroímã CC O rotor é acionado por uma máquina primária fazendo o campo magnético girar o que induzirá tensão nas bobinas trifásicas de estator Os geradores síncronos são constituídos por enrolamentos de campo e enrolamentos de armadura rotor e estator O rotor de um gerador síncrono é basicamente um grande eletroímã podendo ser construído em polos salientes ou polos lisos Geradores Síncronos Aspecto construtivo Rotor de polos lisos Construídos por lâminas delgadas para reduzir perdas por correntes parasitas Apresenta ranhuras onde são encaixadas as espiras Geradores Síncronos Aspecto construtivo Rotor de polos salientes Se o rotor for um eletroímã uma corrente deve ser fornecida ao circuito o que pode ser feito por duas abordagens Geradores Síncronos Aspecto construtivo 1 A partir de uma fonte CC externa por meio de escovas e anéis coletores Geradores Síncronos Aspecto construtivo Características do uso de escovas Aumenta o grau de manutenção exigida pela máquina Queda de tensão nas escovas pode causar significativas perdas de potência em máquinas que operam com grandes correntes de campo Apesar desses problemas o custo faz com que esse método seja usado em grande parte das máquinas de menor porte E qual seria uma alternativa aos anéis e escovas Geradores Síncronos Aspecto construtivo 2 A partir de uma fonte CC especial montada diretamente no eixo do gerador síncrono Essa alternativa é utilizada em máquinas de maior porte nas quais excitatrizes sem escovas são utilizadas para promover potência CC ao enrolamento de campo Como funciona Prolongase o eixo da máquina e adicionase um enrolamento de armadura no rotor e um de campo no estator Por meio de eletrônica de potência retificase o sinal e alimentase o enrolamento de campo principal da máquina Geradores Síncronos Aspecto construtivo Características Máquinas com muitos polos e baixa velocidade em geral têm o rotor de polos salientes Possuem grande diâmetro pequeno comprimento e eixo vertical Geradores Síncronos Aspecto construtivo Usinas hidrelétricas Máquinas de eixo vertical Rotor de polos salientes e de grande diâmetro Grande número de polos velocidade de 100360 RPM Geradores Síncronos Aspecto construtivo Características Máquinas com poucos polos e alta velocidade em geral têm o rotor cilíndrico Apresentam diâmetro pequeno e grande comprimento com eixo horizontal Geradores Síncronos Aspecto construtivo Usinas termelétricas Máquinas de eixo horizontal Rotor cilíndrico e de pouco diâmetro Rotor 2 ou 4 polos velocidade de 18003600 RPM Geradores Síncronos Curiosidades Gerador de Itaipu 20 unidades geradoras de 700MW Geradores Síncronos Curiosidades Gerador de Itaipu 20 unidades geradoras de 700MW As unidades de 50 Hz têm 66 polos 8236MVA FP 085 e peso 3343 T As unidades de 60 Hz têm 78 polos 737MVA FP 095 e peso 3242 T Todas as unidades têm tensão nominal de 18kV Transmissão dois elos CC de 600kV e 3 linhas CA de 750kV