Geradores Síncronos: Características e Circuito Equivalente

MATERIAIS E MÁQUINAS ELÉTRICAS Prof Me Alexandre Coelho Agenda da Aula Gerador síncrono Características de operação Circuito equivalente Geradores Síncronos Características de operação Velocidade Os geradores síncronos têm por definição vínculo ou sincronia entre a frequência elétrica produzida e a velocidade mecânica A taxa de rotação dos campos magnéticos da máquina está relacionada com a frequência elétrica do estator por meio da equação Onde fse frequência elétrica em Hz Nm velocidade mecânica dos campos magnéticos em rpm igual à velocidade do rotor P número de polos Geradores Síncronos Características de operação Tensão Interna Gerada Onde K é uma constante que representa aspectos construtivos da máquina Características importantes 1 EA é diretamente proporcional ao fluxo ϕ e à velocidade ɷ 2 O fluxo ϕ depende da corrente que flui no circuito de campo do rotor IF 3 Pelo fato de EA ser diretamente proporcional ao fluxo ϕ isso implica que a EA também é diretamente proporcional à corrente de campo IF Geradores Síncronos Tensão Interna Gerada Fluxo versus Corrente Geradores Síncronos Tensão Interna Gerada Curva de magnetização Geradores Síncronos O circuito equivalente A tensão EA é a tensão produzida em uma fase do gerador síncrono Entretanto EA NÃO é a tensão nos terminais do gerador Vϕ A tensão EA será igual a Vϕ somente se não houver corrente na armadura da máquina Fatores responsáveis pela diferença entre EA e Vϕ 1 Reação de armadura 2 Autoindutância das bobinas da armadura 3 Resistência das bobinas da armadura 4 Efeito do formato dos polos salientes do rotor que serão ignorados nesta explicação Geradores Síncronos O circuito equivalente Reação da armadura Quando o gerador síncrono está girando e com os enrolamentos de campo excitados uma tensão EAserá induzida na armadura Se uma carga for aplicada ao estator uma corrente trifásica circulará produzindo por si própria um campo magnético Esse campo magnético do estator distorce o campo original do rotor o que altera a tensão de fase resultante Esse efeito é chamado de reação de armadura Geradores Síncronos O circuito equivalente A reação de armadura pode ser modelada por um indutor em série com a tensão gerada internamente Geradores Síncronos Resistência e indutância dos enrolamentos de armadura Além do efeito da reação de armadura as bobinas do estator têm autoindutância LA e resistência RA Matematicamente esses três efeitos podem ser expressos por Autoindutância e reação de armadura são representadas por reatâncias e sua soma é denominada reatância síncrona Xs Matematicamente Portanto a equação de tensão terminal Vϕé Geradores Síncronos O circuito equivalente Geradores Síncronos O circuito equivalente As três fases do gerador são idênticas exceto pelo ângulo de fase Assim é usual representar o circuito equivalente por fase do gerador síncrono