Lista de Exercícios Resolvidos sobre Máquinas Síncronas V ou F

Ao adicionar carga em um motor síncrono sua rotação diminui e seu escorregamento aumenta 3 enrolamentos defasados entre si no espaço de 120 aos quais se aplicam 3 tensões defasadas entre si no tempo de 120 produzem um campo estacionário de amplitude constante que depende da frequência das tensões aplicadas aos enrolamentos Ao adicionar uma carga capacitiva em um gerador isolado a tensão nos terminais da máquina diminui Motor síncrono é o único motor que pode operar com fator de potência capacitivo Um motor síncrono de 4 polos pode operar com rotação igual a 1746 devido ao escorregamento de 3 Um gerador com tensão de 210 V ligado a um barramento de 220 V opera como motor pois a tensão da fonte é maior que a máquina Ao diminuir uma carga indutiva em um gerador isolado a tensão nos terminais da máquina aumenta 3 Uma pequena usina hidroelétrica possui sua turbina girando em torno de 125 rpm Qual deve ser o número de polos para que ela gere uma tensão com frequência igual a 60 Hz 4 Uma pequena usina hidroelétrica possui sua turbina girando em torno de 125 rpm Qual deve ser o número de polos para que ela gere uma tensão com frequência igual a 60 Hz 5 Um motor síncrono 12 polos 60Hz com reatância síncrona por fase é igual a 3 Q alimentado em 220V vazio consome energia ativa e reativa próximo de zero Quando colocado carga a corrente de fase sobe para 25A com fator de potência igual 085 Determine Assinale V ou F a respeito de máquinas síncronas Se for F comente o erro NomeTurmaData 1 Assinale V ou F um gerador síncrono isolado da rede tem sua tensão nos terminais aumentada somente quando se adiciona uma carga capacitiva Dado um gerador síncrono que alimenta uma carga puramente resistiva em um sistema elétrico isolado ao adicionar uma carga puramente indutiva a tensão em seus terminais aumenta A máquina síncrona ao operar como gerador produz tensões alternadas logo a sua corrente de excitação é alternada Um motor síncrono só opera com FP indutivo 3 enrolamentos defasados entre si no espaço de 120 aos quais se aplicam 3 tensões defasadas entre si no tempo de 120 produzem um campo girante de amplitude variável que gira a uma velocidade constante que depende da frequência das tensões aplicadas aos enrolamentos Motores síncronos variam sua velocidade conforme o tamanho da carga 0 a O diagrama fasorial b O ângulo de torque cA potência ativa e reativa da máquina d O torque resistivo da carga 6 Um gerador síncrono 4 polos 60Hz com reatância síncrona por fase é igual a 5 Q alimentado conectado a um barramento infinito de 220V injeta na rede 3kW com fator de potência igual a 09 atrasado Determine Vf220V laXa Xa5Q Que tipo de reativo ele está produzindo Qual o valor da potência ativa Qual a velocidade do campo girante Qual a velocidade do rotor da máquina laXa Xa5Q Vf220V Que tipo de reativo ele está produzindo Qual o valor da potência ativa Qual a velocidade do rotor da máquina A corrente fornecida A potência reativa O diagrama fasorial O ângulo de torque O torque resistivo da carga A corrente fornecida A potência reativa O diagrama fasorial O ângulo de torque O torque resistivo da carga 9 Uma pequena usina hidroelétrica possui sua turbina girando em torno de 120 RPM Qual deve ser o número de polos para que ela gere uma tensão com frequência igual a 60 HZ 10 Um gerador síncrono 4 polos 60Hz com reatância síncrona por fase é igual a 5 Q alimentado conectado a um barramento infinito de 220V injeta na rede 3kW com fator de potência igual a 09 atrasado Determine 8 Observe os fasores abaixo referente a uma fase de uma máquina síncrona de 8 polos 60 Hz onde E FCEM Vf Tensão de fase no estator Xa Reatância Síncrona II Corrente no estator 8 ângulo de carga 7 Observe os fasores abaixo referente a uma fase de uma máquina síncrona de 8 polos 60 Hz onde E FEM Vf Tensão de fase no estator Xa Reatância Síncrona Ia Corrente no estator 8 ângulo de carga E240V laXa Xa5Q 12 O gráfico da figura abaixo mostra a operação de um gerador síncrono alimentando uma carga isolada Ea rVf a Que tipo de carga ele está alimentado Comprove no gráfico b Se for inserido um indutor de resistência zero na carga O que acontece Comprove no gráfico c Qual a solução para que os parâmetros elétricos sobre a carga voltem ao padrão inicial 13 Na figura abaixo temse os dois diagramas fasorial de um gerador síncrono conectado à rede O que foi alterado eou foi mantido quando o El passou para E2 Explique Vf220V 14 O gráfico da figura abaixo mostra a operação de máquina síncrona conectada a um barramento infinito Ea V Que tipo de reativo ele está produzindo Qual o valor da potência ativa Qual a velocidade do rotor da máquina Vf220V 11 Observe os fasores abaixo referente a uma fase de uma máquina síncrona de 8 polos 60 Hz onde E FEM Vf Tensão de fase no estator Xa Reatância Síncrona Ia Corrente no estator 8 ângulo de carga E240V a Se for mantido a potência ativa qual seria a solução para tornar o FP unitário Demonstre no gráfico 15 O gráfico da figura abaixo mostra a operação de um gerador síncrono conectado à rede Se desejar dobrar a potência ativa injetada na rede o que deve ser feito Demonstre no gráfico o novo ponto de operação 17 Qual alteração e o que foi mantido durante a operação do motor síncrono representado abaixo quando fasor passou de El para E2 Explique Vf220V laXa Xa5Q 510 Vf220V El300V Que tipo de potência reativa ele está produzindo comprove no gráfico Se desejarmos injetar mais potência ativa o que deve ser feito Demonstre no gráfico Qual a solução para que os parâmetros elétricos sobre a carga voltem ao padrão inicial CL d r F vf 16 O gráfico da figura abaixo mostra a operação de um gerador síncrono conectado a um barramento infinito O E2200V E2200V Que tipo de potência reativa ele está produzindo comprove no gráfico Se desejarmos injetar mais íó carga de potência ativa o que deve ser feito Demonstre no gráfico Que tipo de potência reativa ele está produzindo comprove no gráfico Sob a mesma carga demonstre no gráfico a alternativa para tornar o FP unitário 21 Um gerador síncrono fornece energia para uma carga isolada com fator de potência unitário Então foi adicionada um motor elétrico indutivo e resistivo Qual a mudança principal na operação da máquina Qual é a solução para o contorno do problema a um barramento infinito 18 O gráfico da figura abaixo mostra a operação de máquina síncrona isolada da rede Que tipo carga está resistiva e indutiva resistiva e capacitiva somente indutiva somente capacitiva Explique sua opção 19 O gráfico da figura abaixo mostra a operação de um motor síncrono 22 Um gerador está operando com seus terminais desconectando O que acontece com as grandezas elétricas se a For acelerado b For acrescida a corrente de excitatriz 23 Um gerador síncrono conectado a um barramento infinito com tensão de fase igual a 220V e uma FEM de Ea220V opera com um ângulo de carga igual a 10 Esta máquina gera potência reativa capacitiva ou indutiva Explique 24 Explique qual a reação da máquina síncrona ao adicionar carga ao eixo 25 Um motor síncrono pode ajudar na correção do Fator de potência de uma indústria Como 26 O que é campo girante Como é gerado Qual a sua função em motores síncronos 27 Explique qual a diferença entre uma máquina síncrona operando como gerador e como motor Relacionando o comportamento do rotor o campo girante e a máquina primária 28 Para colocar um gerador síncrono em paralelo com a rede a máquina deve estar em sincronia com a rede Explique esta afirmação E quais parâmetros devem ser observado para isso 29 Quando em sincronismo se a máquina primária for desacelerada o que acontece Explique através do diagrama fasorial 30 Explique como é composto uma máquina síncrona 31 Explique as características das máquinas síncronos de polos salientes e polos lisos 32 Explique os tipos de excitatriz em geradores síncronos 33 Um gerador síncrono opera isolado da rede alimentando uma carga RL Então a metade da potência reativa foi descontada O que acontece Qual a solução Demonstre no diagrama fasorial 1 Assinale V ou F V um gerador síncrono isolado da rede tem sua tensão nos terminais aumentada somente quando se adiciona uma carga capacitiva F Dado um gerador síncrono que alimenta uma carga puramente resistiva em um sistema elétrico isolado ao adicionar uma carga puramente indutiva a tensão em seus terminais aumenta V A máquina síncrona ao operar como gerador produz tensões alternadas logo a sua corrente de excitação é alternada F Um motor síncrono só opera com FP indutivo V 3 enrolamentos defasados entre si no espaço de 120 aos quais se aplicam 3 tensões defasadas entre si no tempo de 120 produzem um campo girante de amplitude variável que gira a uma velocidade constante que depende da frequência das tensões aplicadas aos enrolamentos F Motores síncronos variam sua velocidade conforme o tamanho da carga 2 Assinale V ou F a respeito de máquinas síncronas Se for F comente o erro F Ao adicionar carga em um motor síncrono sua rotação diminui e seu escorregamento aumenta A velocidade de um motor síncrono é constante somente cargas extremamente elevadas podem alterar essa característica F 3 enrolamentos defasados entre si no espaço de 120 aos quais se aplicam 3 tensões defasadas entre si no tempo de 120 produzem um campo estacionário de amplitude constante que depende da frequência das tensões aplicadas aos enrolamentos O campo é girante o que permite o torque da maquina F Ao adicionar uma carga capacitiva em um gerador isolado a tensão nos terminais da máquina diminui Há um aumento do fluxo o que provoca um aumento nas tensões terminais F Motor síncrono é o único motor que pode operar com fator de potência capacitivo Motores indutivos também podem e são até mais utilizados para essa aplicação F Um motor síncrono de 4 polos pode operar com rotação igual a 1746 devido ao escorregamento de 3 Motores síncronos não possuem escorregamento estão sempre em sincronia com a rede V Um gerador com tensão de 210 V ligado a um barramento de 220 V opera como motor pois a tensão da fonte é maior que a máquina V Ao diminuir uma carga indutiva em um gerador isolado a tensão nos terminais da máquina aumenta 3 Uma pequena usina hidroelétrica possui sua turbina girando em torno de 125 rpm Qual deve ser o número de polos para que ela gere uma tensão com frequência igual a 60 Hz F nP120 60 125P120 125P 7200 P 576 Entre 57 e 58 polos 4 Uma pequena usina hidroelétrica possui sua turbina girando em torno de 125 rpm Qual deve ser o número de polos para que ela gere uma tensão com frequência igual a 60 Hz F nP120 60 125P120 125P 7200 P 576 Entre 57 e 58 polos 5 Um motor síncrono 12 polos 60Hz com reatância síncrona por fase é igual a 3 Q alimentado em 220V A vazio consome energia ativa e reativa próximo de zero Quando colocado carga a corrente de fase sobe para 25A com fator de potência igual 085 Determine a O diagrama fasorial b O ângulo de torque Corresponde ao acosseno de 085 que é 3779 cA potência ativa e reativa da máquina P 220 25 085 3 14025W Q 220 25 sen 3779 3 1011069VAr d O torque resistivo da carga 6 Um gerador síncrono 4 polos 60Hz com reatância síncrona por fase é igual a 5 Q alimentado conectado a um barramento infinito de 220V injeta na rede 3kW com fator de potência igual a 09 atrasado Determine A corrente fornecida I 300022017309 506A A potência reativa Q 173220506senacos09 84039VAr O diagrama fasorial O ângulo de torque 2584º O torque resistivo da carga Torque 173 220 509 09231460 torque 463 7 Observe os fasores abaixo referente a uma fase de uma máquina síncrona de 8 polos 60 Hz onde E FEM Vf Tensão de fase no estator Xa Reatância Síncrona Ia Corrente no estator 8 ângulo de carga Que tipo de reativo ele está produzindo Capacitivo Qual o valor da potência ativa P 2403Iacos15 Qual a velocidade do rotor da máquina n 60 1208 900rpm 8 Observe os fasores abaixo referente a uma fase de uma máquina síncrona de 8 polos 60 Hz onde E FCEM Vf Tensão de fase no estator Xa Reatância Síncrona II Corrente no estator 8 ângulo de carga Que tipo de reativo ele está produzindo Indutivo Qual o valor da potência ativa P 2403Iacos15 Qual a velocidade do campo girante n 601208 n 900rpm Qual a velocidade do rotor da máquina n 900rpm 9 Uma pequena usina hidroelétrica possui sua turbina girando em torno de 120 RPM Qual deve ser o número de polos para que ela gere uma tensão com frequência igual a 60 HZ 120 12060p p 60 10 Um gerador síncrono 4 polos 60Hz com reatância síncrona por fase é igual a 5 Q alimentado conectado a um barramento infinito de 220V injeta na rede 3kW com fator de potência igual a 09 atrasado Determine A corrente fornecida I 300017322009 I 875 A potência reativa Q 173 220 875 senacos09 5819VAr O diagrama fasorial O ângulo de torque 2584º 11 Observe os fasores abaixo referente a uma fase de uma máquina síncrona de 8 polos 60 Hz onde E FEM Vf Tensão de fase no estator Xa Reatância Síncrona Ia Corrente no estator 8 ângulo de carga Que tipo de reativo ele está produzindo Capacitivo Qual o valor da potência ativa P 2403Iacos15 Qual a velocidade do rotor da máquina n 60 1208 900rpm 12 O gráfico da figura abaixo mostra a operação de um gerador síncrono alimentando uma carga isolada a Que tipo de carga ele está alimentado Comprove no gráfico Carga puramente resistiva devido ao ângulo de inclinação entre as tensões ser de 90º b Se for inserido um indutor de resistência zero na carga O que acontece Comprove no gráfico Há uma alteração na inclinação da tensão c Qual a solução para que os parâmetros elétricos sobre a carga voltem ao padrão inicial Podese inserir um capacitor que resiste na anulação do componente indutivo corrigindo o fator de potência 13 Na figura abaixo temse os dois diagramas fasorial de um gerador síncrono conectado à rede O que foi alterado eou foi mantido quando o El passou para E2 Explique Houve uma alteração na carga alterando a distribuição de tensão entre a carga e os componentes elétricos construtivos intrínsecos da máquina 14 O gráfico da figura abaixo mostra a operação de máquina síncrona conectada a um barramento infinito a Se for mantido a potência ativa qual seria a solução para tornar o FP unitário Demonstre no gráfico Devese acrescentar um componente indutivo tornando o comprimento de Ea maior e resultando em uma ligação de 90º entre as tensões 15 O gráfico da figura abaixo mostra a operação de um gerador síncrono conectado à rede Se desejar dobrar a potência ativa injetada na rede o que deve ser feito Demonstre no gráfico o novo ponto de operação A potência ativa é diretamente proporcional ao quadrado da tensão Devese portanto aumentar a tensão de alimentação em 141 aproximadamente 16 O gráfico da figura abaixo mostra a operação de um gerador síncrono conectado a um barramento infinito Que tipo de potência reativa ele está produzindo comprove no gráfico Indutivo o comprimento de Ea é maior que de Vf Se desejarmos injetar mais potência ativa o que deve ser feito Aumentar a tensão gerada em aproximadamente 141 vezes Qual a solução para que os parâmetros elétricos sobre a carga voltem ao padrão inicial Reduzir a tensão aplicada 17 Qual alteração e o que foi mantido durante a operação do motor síncrono representado abaixo quando fasor passou de El para E2 Explique Aumento de carga o que gera a principio uma diferença de velocidade que é compensada pelo aumento do fluxo que induz um maior torque 18 O gráfico da figura abaixo mostra a operação de máquina síncrona isolada da rede Que tipo carga está x resistiva e indutiva resistiva e capacitiva somente indutiva somente capacitiva Explique sua opção Devido Ea possuir um comprimento maior que Vf caracteristico de um fator de potencia atrasado 19 O gráfico da figura abaixo mostra a operação de um motor síncrono Que tipo de potência reativa ele está produzindo comprove no gráfico Fator de potencia atrasado devido ao menor comprimento de Ea em relação a Vf Sob a mesma carga demonstre no gráfico a alternativa para tornar o FP unitário Pode inserir uma carga capacitiva neutralizando o efeito do capacitor e tornando o angulo resultante de encaixe um angulo reto 20 Que tipo de potência reativa ele está produzindo comprove no gráfico Resistiva indutiva Se desejarmos injetar mais íó carga de potência ativa o que deve ser feito Demonstre no gráfico Aumentar a tensão gerada 21 Um gerador síncrono fornece energia para uma carga isolada com fator de potência unitário Então foi adicionada um motor elétrico indutivo e resistivo Qual a mudança principal na operação da máquina Qual é a solução para o contorno do problema Há uma alteração do fator de potência que deixa de ser unitário e passa a ser atrasado Podese também haver uma alteração na corrente e na tensão reduzindo a tensão fornecida O contorno pode ser feito por meio da correção do fator de potência adicionando capacitores devidamente dimensionados 22 Um gerador está operando com seus terminais desconectando O que acontece com as grandezas elétricas se a For acelerado Haverá um aumento na velocidade de rotação aumentando a frequência do gerador b For acrescida a corrente de excitatriz Nesse caso como a corrente de excitatriz é responsável principalmente pelo campo magnético há um aumento desse campo e consequentemente da tensão gerada 23 Um gerador síncrono conectado a um barramento infinito com tensão de fase igual a 220V e uma FEM de Ea220V opera com um ângulo de carga igual a 10 Esta máquina gera potência reativa capacitiva ou indutiva Explique Capacitiva isso porque o capacitor permite que as tensões de fase e induzidas sejam as mesmas devido a elevação de tensão proporcionada por esse componente 24Explique qual a reação da máquina síncrona ao adicionar carga ao eixo Há uma rápida reação de diminuição de velocidade de máquina que gera um maior fluxo e esse fluxo induz um torque fazendo com que a máquina retorne a velocidade síncrona 25 Um motor síncrono pode ajudar na correção do Fator de potência de uma indústria Como O controle da corrente de excitação permite a variação do fator de potência graças a isso o motor síncrono pode ser utilizado como um corretor de fator de potência 26 O que é campo girante Como é gerado Qual a sua função em motores síncronos O campo girante é um campo magnético rotativo gerado por correntes trifásicas no estator de um motor síncrono Sua função é induzir o movimento do rotor e determinar a velocidade de rotação do motor 27 Explique qual a diferença entre uma máquina síncrona operando como gerador e como motor Relacionando o comportamento do rotor o campo girante e a máquina primária Como gerador há a conversão de energia mecânica em elétrica Para isso a máquina é alimentada com uma fonte mecânica externa que produz um campo girante que induz uma tensão nos enrolamentos do estator Como motor há a conversão de energia elétrica em energia elétrica Nesse caso a máquina é alimentada com uma tensão e corrente que cria um campo girante no estator Esse campo girante é responsável por interagir com o campo magnético do rotor gerando movimento 28 Para colocar um gerador síncrono em paralelo com a rede a máquina deve estar em sincronia com a rede Explique esta afirmação E quais parâmetros devem ser observado para isso Os seguintes parâmetros devem ser obedecidos 1 As tensões eficazes de linha dos dois geradores devem ser iguais 2 Os dois geradores devem ter a mesma sequência de fases 3 Os ângulos de fase das duas fases a devem ser iguais 4 A frequência do novo gerador o gerador que está entrando em paralelo deve ser ligeiramente superior à frequência do sistema que já está em operação 29 Quando em sincronismo se a máquina primária for desacelerada o que acontece Explique através do diagrama fasorial Há inicialmente uma diminuição na velocidade de rotação Isso resulta em uma diminuição da frequência da máquina primária Como consequência o campo girante do gerador não está mais sincronizado com a frequência da rede elétrica No diagrama fasorial isso é representado por uma diferença de ângulo entre a tensão do gerador e a corrente de campo O ângulo entre esses vetores indica o desvio de fase causado pela diferença de frequência 30 Explique como é composto uma máquina síncrona A máquina síncrona é composta por estator que corresponde a parte estacionária um rotor que é a parte girante enrolamento do rotor onde a corrente faz o seu trajeto excitatriz carcaça e sistema de refrigeração 31 Explique as características das máquinas síncronos de polos salientes e polos lisos As diferenças estão relacionadas ao design e desempenho Máquinas de polos lisos são usadas em aplicações de médio a grande porte possuem uma construção mais eficiente e são adequadas para altas velocidades Já as máquinas de polos salientes são usadas em aplicações de pequeno a médio porte 32 Explique os tipos de excitatriz em geradores síncronos De corrente conínua fornece uma corrente constante e controlada para criar o campo magnético necessário no rotor Sem escovas enrolamentos de campo no rotor são alimentados por corrente alternada trifásica do estator por meio de um sistema de retificação e controle eletrônico Estática tipo de excitatriz que utiliza componentes eletrônicos de estado sólido para fornecer a corrente de campo no rotor 33 Um gerador síncrono opera isolado da rede alimentando uma carga RL Então a metade da potência reativa foi descontada O que acontece Qual a solução Demonstre no diagrama fasorial Ocorre o deslocamento do ângulo de tensão e corrente aumento da corrente de linha e redução da eficiência do sistema No diagrama fasorial o desconto da metade da potência reativa é representado por um desvio no ângulo de fase entre a tensão e a corrente A solução ausente pode ser recuperar a carga perdida 1 Assinale V ou F V um gerador síncrono isolado da rede tem sua tensão nos terminais aumentada somente quando se adiciona uma carga capacitiva F Dado um gerador síncrono que alimenta uma carga puramente resistiva em um sistema elétrico isolado ao adicionar uma carga puramente indutiva a tensão em seus terminais aumenta V A máquina síncrona ao operar como gerador produz tensões alternadas logo a sua corrente de excitação é alternada F Um motor síncrono só opera com FP indutivo V 3 enrolamentos defasados entre si no espaço de 120 aos quais se aplicam 3 tensões defasadas entre si no tempo de 120 produzem um campo girante de amplitude variável que gira a uma velocidade constante que depende da frequência das tensões aplicadas aos enrolamentos F Motores síncronos variam sua velocidade conforme o tamanho da carga 2 Assinale V ou F a respeito de máquinas síncronas Se for F comente o erro F Ao adicionar carga em um motor síncrono sua rotação diminui e seu escorregamento aumenta A velocidade de um motor síncrono é constante somente cargas extremamente elevadas podem alterar essa característica F 3 enrolamentos defasados entre si no espaço de 120 aos quais se aplicam 3 tensões defasadas entre si no tempo de 120 produzem um campo estacionário de amplitude constante que depende da frequência das tensões aplicadas aos enrolamentos O campo é girante o que permite o torque da maquina F Ao adicionar uma carga capacitiva em um gerador isolado a tensão nos terminais da máquina diminui Há um aumento do fluxo o que provoca um aumento nas tensões terminais F Motor síncrono é o único motor que pode operar com fator de potência capacitivo Motores indutivos também podem e são até mais utilizados para essa aplicação F Um motor síncrono de 4 polos pode operar com rotação igual a 1746 devido ao escorregamento de 3 Motores síncronos não possuem escorregamento estão sempre em sincronia com a rede V Um gerador com tensão de 210 V ligado a um barramento de 220 V opera como motor pois a tensão da fonte é maior que a máquina V Ao diminuir uma carga indutiva em um gerador isolado a tensão nos terminais da máquina aumenta 3 Uma pequena usina hidroelétrica possui sua turbina girando em torno de 125 rpm Qual deve ser o número de polos para que ela gere uma tensão com frequência igual a 60 Hz F nP120 60 125P120 125P 7200 P 576 Entre 57 e 58 polos 4 Uma pequena usina hidroelétrica possui sua turbina girando em torno de 125 rpm Qual deve ser o número de polos para que ela gere uma tensão com frequência igual a 60 Hz F nP120 60 125P120 125P 7200 P 576 Entre 57 e 58 polos 5 Um motor síncrono 12 polos 60Hz com reatância síncrona por fase é igual a 3 Q alimentado em 220V A vazio consome energia ativa e reativa próximo de zero Quando colocado carga a corrente de fase sobe para 25A com fator de potência igual 085 Determine a O diagrama fasorial b O ângulo de torque Corresponde ao acosseno de 085 que é 3779 cA potência ativa e reativa da máquina P 220 25 085 3 14025W Q 220 25 sen 3779 3 1011069VAr d O torque resistivo da carga 6 Um gerador síncrono 4 polos 60Hz com reatância síncrona por fase é igual a 5 Q alimentado conectado a um barramento infinito de 220V injeta na rede 3kW com fator de potência igual a 09 atrasado Determine A corrente fornecida I 300022017309 506A A potência reativa Q 173220506senacos09 84039VAr O diagrama fasorial O ângulo de torque 2584º O torque resistivo da carga Torque 173 220 509 09231460 torque 463 7 Observe os fasores abaixo referente a uma fase de uma máquina síncrona de 8 polos 60 Hz onde E FEM Vf Tensão de fase no estator Xa Reatância Síncrona Ia Corrente no estator 8 ângulo de carga Que tipo de reativo ele está produzindo Capacitivo Qual o valor da potência ativa P 2403Iacos15 Qual a velocidade do rotor da máquina n 60 1208 900rpm 8 Observe os fasores abaixo referente a uma fase de uma máquina síncrona de 8 polos 60 Hz onde E FCEM Vf Tensão de fase no estator Xa Reatância Síncrona II Corrente no estator 8 ângulo de carga Que tipo de reativo ele está produzindo Indutivo Qual o valor da potência ativa P 2403Iacos15 Qual a velocidade do campo girante n 601208 n 900rpm Qual a velocidade do rotor da máquina n 900rpm 9 Uma pequena usina hidroelétrica possui sua turbina girando em torno de 120 RPM Qual deve ser o número de polos para que ela gere uma tensão com frequência igual a 60 HZ 120 12060p p 60 10 Um gerador síncrono 4 polos 60Hz com reatância síncrona por fase é igual a 5 Q alimentado conectado a um barramento infinito de 220V injeta na rede 3kW com fator de potência igual a 09 atrasado Determine A corrente fornecida I 300017322009 I 875 A potência reativa Q 173 220 875 senacos09 5819VAr O diagrama fasorial O ângulo de torque 2584º 11 Observe os fasores abaixo referente a uma fase de uma máquina síncrona de 8 polos 60 Hz onde E FEM Vf Tensão de fase no estator Xa Reatância Síncrona Ia Corrente no estator 8 ângulo de carga Que tipo de reativo ele está produzindo Capacitivo Qual o valor da potência ativa P 2403Iacos15 Qual a velocidade do rotor da máquina n 60 1208 900rpm 12 O gráfico da figura abaixo mostra a operação de um gerador síncrono alimentando uma carga isolada a Que tipo de carga ele está alimentado Comprove no gráfico Carga puramente resistiva devido ao ângulo de inclinação entre as tensões ser de 90º b Se for inserido um indutor de resistência zero na carga O que acontece Comprove no gráfico Há uma alteração na inclinação da tensão c Qual a solução para que os parâmetros elétricos sobre a carga voltem ao padrão inicial Podese inserir um capacitor que resiste na anulação do componente indutivo corrigindo o fator de potência 13 Na figura abaixo temse os dois diagramas fasorial de um gerador síncrono conectado à rede O que foi alterado eou foi mantido quando o El passou para E2 Explique Houve uma alteração na carga alterando a distribuição de tensão entre a carga e os componentes elétricos construtivos intrínsecos da máquina 14 O gráfico da figura abaixo mostra a operação de máquina síncrona conectada a um barramento infinito a Se for mantido a potência ativa qual seria a solução para tornar o FP unitário Demonstre no gráfico Devese acrescentar um componente indutivo tornando o comprimento de Ea maior e resultando em uma ligação de 90º entre as tensões 15 O gráfico da figura abaixo mostra a operação de um gerador síncrono conectado à rede Se desejar dobrar a potência ativa injetada na rede o que deve ser feito Demonstre no gráfico o novo ponto de operação A potência ativa é diretamente proporcional ao quadrado da tensão Devese portanto aumentar a tensão de alimentação em 141 aproximadamente 16 O gráfico da figura abaixo mostra a operação de um gerador síncrono conectado a um barramento infinito Que tipo de potência reativa ele está produzindo comprove no gráfico Indutivo o comprimento de Ea é maior que de Vf Se desejarmos injetar mais potência ativa o que deve ser feito Aumentar a tensão gerada em aproximadamente 141 vezes Qual a solução para que os parâmetros elétricos sobre a carga voltem ao padrão inicial Reduzir a tensão aplicada 17 Qual alteração e o que foi mantido durante a operação do motor síncrono representado abaixo quando fasor passou de El para E2 Explique Aumento de carga o que gera a principio uma diferença de velocidade que é compensada pelo aumento do fluxo que induz um maior torque 18 O gráfico da figura abaixo mostra a operação de máquina síncrona isolada da rede Que tipo carga está x resistiva e indutiva resistiva e capacitiva somente indutiva somente capacitiva Explique sua opção Devido Ea possuir um comprimento maior que Vf caracteristico de um fator de potencia atrasado 19 O gráfico da figura abaixo mostra a operação de um motor síncrono Que tipo de potência reativa ele está produzindo comprove no gráfico Fator de potencia atrasado devido ao menor comprimento de Ea em relação a Vf Sob a mesma carga demonstre no gráfico a alternativa para tornar o FP unitário Pode inserir uma carga capacitiva neutralizando o efeito do capacitor e tornando o angulo resultante de encaixe um angulo reto 20 Que tipo de potência reativa ele está produzindo comprove no gráfico Resistiva indutiva Se desejarmos injetar mais íó carga de potência ativa o que deve ser feito Demonstre no gráfico Aumentar a tensão gerada 21 Um gerador síncrono fornece energia para uma carga isolada com fator de potência unitário Então foi adicionada um motor elétrico indutivo e resistivo Qual a mudança principal na operação da máquina Qual é a solução para o contorno do problema Há uma alteração do fator de potência que deixa de ser unitário e passa a ser atrasado Podese também haver uma alteração na corrente e na tensão reduzindo a tensão fornecida O contorno pode ser feito por meio da correção do fator de potência adicionando capacitores devidamente dimensionados 22 Um gerador está operando com seus terminais desconectando O que acontece com as grandezas elétricas se a For acelerado Haverá um aumento na velocidade de rotação aumentando a frequência do gerador b For acrescida a corrente de excitatriz Nesse caso como a corrente de excitatriz é responsável principalmente pelo campo magnético há um aumento desse campo e consequentemente da tensão gerada 23 Um gerador síncrono conectado a um barramento infinito com tensão de fase igual a 220V e uma FEM de Ea220V opera com um ângulo de carga igual a 10 Esta máquina gera potência reativa capacitiva ou indutiva Explique Capacitiva isso porque o capacitor permite que as tensões de fase e induzidas sejam as mesmas devido a elevação de tensão proporcionada por esse componente 24Explique qual a reação da máquina síncrona ao adicionar carga ao eixo Há uma rápida reação de diminuição de velocidade de máquina que gera um maior fluxo e esse fluxo induz um torque fazendo com que a máquina retorne a velocidade síncrona 25 Um motor síncrono pode ajudar na correção do Fator de potência de uma indústria Como O controle da corrente de excitação permite a variação do fator de potência graças a isso o motor síncrono pode ser utilizado como um corretor de fator de potência 26 O que é campo girante Como é gerado Qual a sua função em motores síncronos O campo girante é um campo magnético rotativo gerado por correntes trifásicas no estator de um motor síncrono Sua função é induzir o movimento do rotor e determinar a velocidade de rotação do motor 27 Explique qual a diferença entre uma máquina síncrona operando como gerador e como motor Relacionando o comportamento do rotor o campo girante e a máquina primária Como gerador há a conversão de energia mecânica em elétrica Para isso a máquina é alimentada com uma fonte mecânica externa que produz um campo girante que induz uma tensão nos enrolamentos do estator Como motor há a conversão de energia elétrica em energia elétrica Nesse caso a máquina é alimentada com uma tensão e corrente que cria um campo girante no estator Esse campo girante é responsável por interagir com o campo magnético do rotor gerando movimento 28 Para colocar um gerador síncrono em paralelo com a rede a máquina deve estar em sincronia com a rede Explique esta afirmação E quais parâmetros devem ser observado para isso Os seguintes parâmetros devem ser obedecidos 1 As tensões eficazes de linha dos dois geradores devem ser iguais 2 Os dois geradores devem ter a mesma sequência de fases 3 Os ângulos de fase das duas fases a devem ser iguais 4 A frequência do novo gerador o gerador que está entrando em paralelo deve ser ligeiramente superior à frequência do sistema que já está em operação 29 Quando em sincronismo se a máquina primária for desacelerada o que acontece Explique através do diagrama fasorial Há inicialmente uma diminuição na velocidade de rotação Isso resulta em uma diminuição da frequência da máquina primária Como consequência o campo girante do gerador não está mais sincronizado com a frequência da rede elétrica No diagrama fasorial isso é representado por uma diferença de ângulo entre a tensão do gerador e a corrente de campo O ângulo entre esses vetores indica o desvio de fase causado pela diferença de frequência 30 Explique como é composto uma máquina síncrona A máquina síncrona é composta por estator que corresponde a parte estacionária um rotor que é a parte girante enrolamento do rotor onde a corrente faz o seu trajeto excitatriz carcaça e sistema de refrigeração 31 Explique as características das máquinas síncronos de polos salientes e polos lisos As diferenças estão relacionadas ao design e desempenho Máquinas de polos lisos são usadas em aplicações de médio a grande porte possuem uma construção mais eficiente e são adequadas para altas velocidades Já as máquinas de polos salientes são usadas em aplicações de pequeno a médio porte 32 Explique os tipos de excitatriz em geradores síncronos De corrente conínua fornece uma corrente constante e controlada para criar o campo magnético necessário no rotor Sem escovas enrolamentos de campo no rotor são alimentados por corrente alternada trifásica do estator por meio de um sistema de retificação e controle eletrônico Estática tipo de excitatriz que utiliza componentes eletrônicos de estado sólido para fornecer a corrente de campo no rotor 33 Um gerador síncrono opera isolado da rede alimentando uma carga RL Então a metade da potência reativa foi descontada O que acontece Qual a solução Demonstre no diagrama fasorial Ocorre o deslocamento do ângulo de tensão e corrente aumento da corrente de linha e redução da eficiência do sistema No diagrama fasorial o desconto da metade da potência reativa é representado por um desvio no ângulo de fase entre a tensão e a corrente A solução ausente pode ser recuperar a carga perdida