Relatório IV- Paralelismo de Geradores Síncronos
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PARALELISMO DE ALTERNADORES Lucas Dorneles, Lucas Nunes, Maicon Nat, Ricardo Oliveira,
Rodrigo Andrade.
[email protected], [email protected],
[email protected], [email protected],
Resumo A aula prtica sobre paralelismo de alternadores
realizada na disciplina de Mquinas Eltricas I do curso de
engenharia eltrica da Universidade Federal do Pampa, teve como
objetivo, estudar as operaes necessrias para se acoplar duas ou
mais mquinas em paralelo.
Palavras-chave Mquinas Eltricas; Gerador Sncrono;
Paralelismo.
I. INTRODUO
O estudo de operaes de mquinas em paralelo de
suma importncia para o funcionamento de usinas,
subestaes interligadas, assim como para qualquer sistema
eltrico de potncia.
A utilizao de mquinas em paralelo apresenta diversas
vantagens em relao a uma mquina isolada, porm deve-se
ter alguns cuidados com o controle das mquinas para que
no haja problema no funcionamento.
No decorrer do relatrio ser apresentada uma reviso
terica descrevendo as vantagens citadas acima e, tambm, as
condies para que se opere nesta caracterstica.
II. FUNDAMENTAO TERICA
2.1 Operaes em paralelo de Geradores Sncronos
Atualmente no mundo muito difcil achar um gerador
sncrono operando sozinho, ou seja alimentando a carga
diretamente. Esta operao acontece somente em casos
especficos como por exemplo em geradores de emergncia.
Em todas as outras operaes h geradores operando em
paralelo para satisfazer a demanda desejada pelas cargas. Um
grande exemplo disto a rede eltrica do Brasil onde h
milhares de geradores operando em paralelo para suprir a
demanda de energia.
2.2. Vantagens do Paralelismo
Define-se algumas vantagens a seguir como:
A carga total pode ser atendida por vrias
mquinas menores. No caso de uma futura
expanso de carga, ao invs de trocar o gerador,
dota-se a adio de uma ou mais mquinas em
paralelo.
vantajoso economicamente e apresenta uma
maior comodidade ao proprietrio, pois
dificilmente todas as mquinas em paralelo
apresentaram defeito no mesmo instante.
Maior rendimento proporcionado pela operao a
plena carga dos geradores. No caso de reduo de
carga, algumas unidades podem ser desligadas.
Maior confiabilidade para o sistema, dificilmente a
carga deixar de ser atendida.
A presena de muitos geradores em paralelo
permite que um ou mais deles sejam removidos
para desligamento e manuteno preventiva.
Quando um gerador est operando e no est perto
da plena carga ento ele est sendo ineficiente,
portanto quando h muito mais mquinas menores
em paralelo e possvel operar apenas com uma
frao delas e as que estiverem realmente operando
estaro funcionando perto da plena carga, ou seja,
sero eficientes.
2.3. Condies de Paralelismo
A figura 1 mostra um gerador sncrono G1 que est
alimentando uma carga e um gerador sncrono G2 que est
ligado em paralelo com o primeiro gerador, s no est
operando porque h uma chave S1 que est aberta. Quando
essa chave for fechada esse paralelismo ter que atender
algumas condies que sero analisadas a seguir.
Figura 1-Um gerador sendo ligado em paralelo com um sistema
que j est operando.
mailto:[email protected]:[email protected]:[email protected] -
Se est chave for fechada a qualquer momento, os
geradores podero sofre danos irreversveis e
consequentemente a carga ir rapidamente perder potncia.
Se as tenses no forem exatamente as mesmas nos
condutores haver um fluxo muito grande de corrente aps o
fechamento da chave S1. Para evitar esse problema os
geradores tero que ter o valor de tenso e ngulo de fase, ou
seja a fase a no gerador G1 tem que ser exatamente igual a
fase a do gerador G2.
As condies para o paralelismo de geradores so:
As tenses eficazes de linha devem ser iguais
nos dois geradores.
Os dois geradores devem ter a mesma sequncia
de fase.
Os ngulos de fase das duas fases a e a devem
ser a mesma.
A frequncia do novo gerador conectado rede
deve ser ligeiramente menor que a do outro
gerador.
2.4 Mtodos de Sincronizao.
Para ligar o gerador G2 em paralelo com o gerador G1
como mostrado na figura 2 devemos seguir os seguintes
passos.
Figura 2-Mtodos das trs lmpadas para verificao das fases.
O primeiro passo utilizar voltmetros para que a corrente
de campo que est entrando em paralelo deve ser ajustada at
que a tenso terminal seja igual tenso de linha do sistema
j em operao.
O segundo verificar a sequncia de fases do gerador que
est entrando, se a mesma do gerador que j est operando.
Um dos mtodos para fazer isso ligar dois pequenos
motores de induo nos terminais de cada gerador e verificar
se os motores esto girando no mesmo sentido, se os dois
estiverem no mesmo sentido as sequncias so a mesma, se
por acaso girarem em sentidos contrrios esto com
sequncia de fases diferentes e dois condutores do gerador
que est entrando devem ser invertidos.
Um mtodo alternativo de identificar as sequncias de
fases e o mtodo das trs lmpadas. Neste caso trs lmpadas
incandescentes devem ser conectadas nos terminais abertos
da chave que liga o sistema como mostrado na figura 2.
medida que as fases se modificam entre os dois sistemas as
lmpadas brilham fortemente e logo aps brilham
fracamente. Se as trs lmpadas brilharem e apagarem ao
mesmo tempo ento o sistema tem mesma sequncia de
fases, se as lmpadas brilharem em sequncia ento as fases
esto opostas, e umas das sequncias ter que ser invertida.
O terceiro passo e verifica e ajustar a frequncia do
gerador que est entrando na rede. Devemos ajustar para uma
frequncia ligeiramente mais elevado do que o gerador que j
est operando, assim quando entrar em operao ele ir
fornecer potncia para o sistema no tendo o perigo de ele
sofrer motorizao absorvendo potncia da rede.
Logo as frequncias tornaram-se prximas e a fase das
tenses ir se alterar vagarosamente, e quando os ngulos de
fases forem iguais a chave ir fechar, fazendo o correto
paralelismo dos geradores.
O mtodo das trs lmpadas incandescentes no muito
exato. Ento um mtodo melhor a ser empregado o mtodo
do Sincronoscpio e um aparelho que mede a diferena no
ngulo de fase entre as fases a e a do sistema. O dial mostra
a diferena de fases entra as duas fases a, estando em 0 no
topo e 180 na parte inferior. Como as sequncias dos dois
sistemas so ligeiramente diferentes, o ngulo de fase do
medidor mudar vagarosamente. Se o sistema ou gerador que
estiver entrando em paralelo for mais veloz que o sistema que
est operando, ento ngulo de fase adianta-se e a agulha do
sncronoscpio girar no sentindo horrio, se a mquina que
est entrando no sistema for mais lenta, a agulha ir girar em
sentido anti-horrio. Quando a agulha estiver em vertical, as
tenses estaro em fase e a chave poder ser fechada para
ligar os dois sistemas.
III. EXECUES
Para comprovar a teoria, montamos o circuito proposto na
figura 3, e foram realizados testes atravs do mtodo das trs
lmpadas (fogo girante). Foi utilizado o gerador CC em
bancada que est disponvel no laboratrio de eletrotcnica
do campus.
Figura 3- Esquema de ligao.
Depois de feita a ligao como mostrada na figura 4,
ligando os bornes nos seus devidos lugares e as lmpadas de
forma adequada. Verificou-se as condies de paralelismo e
o mtodo do fogo girante.
Figura 4-Ligao do fogo girante.
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Foram propostas perguntas sobre o experimento, as quais
sero listadas e comentadas abaixo.
A primeira pergunta foi pedida para explicar
superficialmente os mtodos de sincronismo. Anteriormente
no tpico mtodos de sincronizao foram citados dois tipos
principais de mtodos: Mtodos das trs lmpadas, e mtodo
do sincronoscpio, onde foi explicado com detalhes como a
execuo de cada um e como chegar aos resultados. J o
mtodo do fogo girante consiste basicamente em duas
lmpadas piscando e uma terceira apagada, o sincronismo e
dado quando as duas lmpadas de fora estiverem acessas e a
de dentro apagada.
A segunda pergunta foi qual o inconveniente do mtodo
das lmpadas apagadas. O inconveniente vem do pressuposto
que o mtodo no plenamente confivel, ou seja poder
haver uma pequena queda de tenso entre os geradores mas
mesmo assim insuficiente para acender as lmpadas.
A terceira pergunta foi pedido para explicar qual a
consequncia da ligao do gerador rede se as sequncias
de fase estiverem trocas, como j descrito anteriormente o
que ocorre que haver uma grande corrente circulando nos
condutores da rede e isso pode danificar seriamente as
mquinas.
A quarta pergunta pediu para descrever o comportamento
da mquina sncrona nos quatro quadrantes. A frequncia e a
tenso de terminal do gerador so controladas pelo sistema
ao qual ele est conectado. O que controla a potncia ativa
o ponto de ajuste no regulador do gerador, que por sua vez
essa potncia ativa fornecida pelo gerador para a rede, e
quem controla a potncia reativa a corrente de campo do
gerador fornecida ao sistema.
A quinta e ltima pergunta e como podemos verificar a
sequncia de fase do sistema, como foi mostrado na seo de
mtodos de sincronismo. No caso do mtodo das trs
lmpadas quando as trs desligarem o sistema est em fase,
j no mtodo do sincronoscpio quando a agulha estiver na
posio vertical o sistema est em fase. Ainda tambm como
foi descrito anteriormente podemos conectar dois motores de
induo nos terminais dos geradores, se eles girarem no
mesmo sentido o sistema est em fase, se girarem em
sentidos contrrios no temos a mesma sequncia de fase, e
teremos que inverter duas fases do gerador que est sendo
conectado rede.
IV. CONCLUSES
Este relatrio apresentou a descrio do experimento IV
da disciplina de Mquinas Eltricas I. Os experimentos
executados apresentam resultados satisfatrios.
Foram vistos os tipos de mtodos de sincronismos, e os
passos para serem executados.
Para a correta ligao em paralelo vimos que temos
condies para que isso ocorre de forma adequada, como por
exemplo a mesma sequncia de fases, assim evitando danos
aos equipamentos.
Portanto verificou-se que no s os geradores sncronos
so importantssimos para o atual sistema eltrico, mas
tambm o mtodo que eles so conectados. Vimos as
inmeras vantagens do uso do paralelismo. Assim quando o
paralelismo dos geradores executado corretamente temos
um sistema confivel, e at um certo ponto seguro, pois se
precisarmos fazer a manuteno preventiva ou at mesmo um
gerador falhar ainda temos o outro em operao sendo que
este estar possivelmente a plena carga, assim assegurando
pelo menos o mnimo da demanda.
V. REFERNCIAS
[1] S. J. Chapman and P.W. Daly, Eletric Machinery
Fundamentals, 4 ed. Boston: McGraw-Hill, 2005.
[2] I. L. Kosow and P. W. Daly, Mquinas eltricas e
Transfomadores. Pretince-Hall, 1972.
[3] F. Grigoletto, Roteiro de Aula Prtica IV- Operao de
Geradores Sncronos em Paralelo. UNIPAMPA 2014.
