Mquina sncrona: Gerador

Mquina sncronaMotor; Gerador.

Mquina sncrona como geradorEnrolamento de campo: rotor (predominante) ou estator; Enrolamento de armadura: estator (predominante) ou rotor.

Princpio de funcionamento

Posio: 0

Posio: 90

Posio: 180

Posio: 270

Gerao de 1 ciclo de tenso CA com um alternador de uma nica espira.

Forma de onda da tenso de sada correspondente a uma rotao completa da espira.

Gerador elementar monofsico

Gerador trifsico

Frequncia da tenso geradaO valor da tenso gerada por um gerador CA depende da intensidade do campo e da velocidade do rotor. Como a maioria dos geradores funciona com velocidade constante (geradores sncronos), o valor da fem induzida (ou tenso gerada) controlado atravs da excitao do campo; A freqncia da fem gerada depende do nmero de plos do campo e da velocidade do rotor, como mostra a equao abaixo:f = pn 120

Frequncia da tenso geradaPara uma mquina de um par de plos, a cada giro das espiras teremos um ciclo completo da tenso gerada. Os enrolamentos podem ser construdos com um nmero maior de pares de plos, que se distribuiro alternadamente (um norte e um sul). Neste caso, teremos um ciclo a cada par de plos. Os geradores da usina hidreltrica de Itaipu possuem 78 plos e giram a uma velocidade de 92,3 rpm.Nmero de Plos 2 4 6 8 10 f = 60 Hz 3.600 rpm 1.800 rpm 1.200 rpm 900 rpm 720 rpm f = 50 Hz 3.000 rpm 1.500 rpm 1.000 rpm 750 rpm 600 rpm

Frequncia da tenso gerada

Tipos de rotor: Rotor de plos salientesVelocidades baixas; Grande quantidade de plos; Geradores hidrulicos.

Tipos de rotor: Rotor de plos lisos, cilndricos ou no-salientesEnrolamentos distribudos; Turbogeradores; Velocidades altas (poucos plos).

Campo magntico girante

Campo magntico girante

Conjugado eletromagnticoRotor alimentado atravs corrente contnua surge um campo magntico no rotor que gira com este devido a uma fora mecnica aplicada ao eixo; Estator quando os terminais da armadura so ligados a uma carga trifsica qualquer, a corrente trifsica que circular no enrolamento de armadura cria um fluxo magntico atravs do entreferro que gira mesma velocidade sncrona do fluxo magntico do rotor.

Conjugado eletromagnticoO fluxo de armadura reage com o fluxo criado pela corrente de campo (rotor) resultando em um conjugado eletromagntico, devido tendncias dos dois campos se alinharem (campo do estator tenta se alinhar ao campo do rotor); Em um gerador, o conjugado se ope rotao. Nesse caso, a mquina motriz deve manter conjugado a fim de sustentar a rotao. O conjugado o mecanismo atravs do qual maior potncia eltrica de sada exige maior potncia mecnica de entrada.

Conjugado eletromagnticoEquao de conjugado: De acordo com a equao acima, a maioria das entidades fsicas pode ser considerada constante. Ento, as variaes de conjugado devem ser acompanhadas pela variao do ngulo de carga r;

Conjugado eletromagnticoEm um gerador a diesel, quanto maior a corrente absorvida pela carga, maior deve ser o torque para rotacionar o rotor do gerador e maior o consumo de diesel. Desse o gerador exige maior potncia da mquina que fornece fora motriz; Em uma hidreltrica, quanto maior for o consumo de energia, mais gua utilizada para manter a rotao da turbina.

SincronizaoVantagens de operao de geradores em paralelo: 1. Suprir o sistema eltrico em caso de contingncia ou reparo de algum gerador; 2. Aspectos econmicos: No econmico operar com um nico grande gerador para suprir pequenas cargas. Usam-se vrios geradores para atender as flutuaes da demanda.

SincronizaoAntes de dois geradores funcionarem em paralelo: 1. As tenses dos geradores devem ser iguais; 2. Os ngulos de fase das tenses dos geradores devem ser iguais; 3. As frequncias das tenses dos geradores devem ser iguais.A B C

G1

G2

Disponibilizao de potnciaLigando geradores em paralelo: 1. A distribuio de potncia ativa depende do conjugado de acionamento (mquina motriz), ou seja, necessrio aplicar torque mecnico ao rotor do gerador; 2. A distribuio da potncia reativa depende da excitao do campo do gerador. Aumentando a corrente de excitao, o gerador fornece potncia reativa rede. Reduzindo a corrente no enrolamento de campo, o gerador recebe reativos da rede.