SISTEMAS ELÉTRICOS MARÍTIMOS – SEM 075

Prof. Souza e Silva

Geradores

Basicamente, em nosso universo de estudo e trabalho, gerador é a máquina que transforma energia mecânica em energia elétrica, através

do processo de magnetismo.Estruturalmente, um gerador é composto pelo

estator, a parte fixa, e pelo rotor, a parte móvel.

Eletricamente, é composto pelo enrolamento de campo, incluso as peças polares, onde se

desenvolve o campo magnético do gerador, e o enrolamento da armadura, onde é induzida

a FEM, força eletromotriz, criada pelo gerador.

Quanto ao tipo de tensão gerada, o gerador é diferençado como dínamo, que gera a tensão

contínua, ou alternador, que gera a tensão alternada.

Chama-se excitação de um gerador a criação e manutenção do seu campo magnético.

Quanto ao tipo de excitação, um gerador é classificado como sendo de excitação em

separado, quando a alimentação do enrolamento de campo é suprida por fonte

externa ao gerador, ou auto-excitado, quando a alimentação é suprida pelo próprio gerador.

No gerador auto-excitado, obrigatoriamente, suas peças polares são constituídas de ímãs

permanentes.

Em relação a localização do enrolamento de campo, os geradores são classificados como

gerador de pólos externos ou gerador de pólos internos.

Na execução do gerador de pólos externos, também designado como gerador de campo fixo, o enrolamento de campo é montado no

estator, enquanto o enrolamento da armadura é montado no rotor. Assim, a alimentação do campo é feita por contatos fixos, enquanto a coleta da tensão gerada, do enrolamento da

armadura, é feita por contatos móveis, conjunto anel coletor/escova.

Já na execução do gerador de pólos internos, também denominado como gerador de

campo móvel, o enrolamento de campo é montado no rotor, enquanto o enrolamento da armadura é montado no estator. Dessa forma, a alimentação do campo é feita por

contatos móveis, conjunto anel/escova, enquanto a coleta da tensão gerada é feita

por contatos fixos.

Os alternadores, normalmente, são geradores de pólos internos, campo móvel, devido a menor

intensidade da tensão de alimentação do campo, em relação a tensão gerada e coletada, que

representa um menor desgaste no conjunto de contatos móveis.

O emprego de dínamos a bordo torna-se cada vez menor, devido a necessidade de uma maior

manutenção destes em relação aos alternadores.

Ao ser aumentada a carga alimentada pelo gerador, conseqüentemente aumenta a

corrente de carga no enrolamento da armadura, desenvolvendo neste um campo

magnético que, segundo a Lei de Lenz, tende a contrariar o campo original, desenvolvido no

enrolamento de campo, tendendo então a uma queda na intensidade da tensão gerada, pelo enfraquecimento do campo magnético

original.

Este fenômeno recebe a designação de força contra eletromotriz, FCEM, que é minimizada pelo também engrandecimento da corrente circulante no enrolamento de campo, até a

capacidade máxima de carga, do gerador, mas que ocasiona, pelo maior esforço em vencer a esse “freio magnético”, uma maior demanda

na energia mecânica necessária ao funcionamento do rotor.

É pelo sistema de excitação do gerador, tanto no caso do dínamo quanto no do alternador, que se efetua o controle da intensidade da

tensão gerada.

Alternador Trifásico

O enrolamento da armadura é composto por três enrolamentos distintos, isolados

eletricamente entre si, montados fisicamente defasados em 120 graus, onde serão induzidas três tensões eletricamente defasadas também

em 120 graus.Este mesmo tipo de estrutura também e

utilizado no motor elétrico trifásico.

Os três enrolamentos recebem denominações distintas em seus terminais, a saber:

Primeiro enrolamento: entrada “U”, saída “X”;Segundo enrolamento: entrada “V”, saída “Y”;Terceiro enrolamento: entrada “W”, saída “Z”.

Esses três enrolamento da armadura alimentam três barras distintas, “R”, “S” e “T”, também

chamadas fases, que compõem o barramento do gerador.

Ligação e Fechamento do Alternador/Motor Trifásico

Ligar um alternador trifásico é conectar os terminais dos enrolamentos da armadura

numa caixa de bornes, também chamada de caixa de ligação.

Fazer o fechamento do alternador é conectar os terminais da caixa de bornes, de tal maneira que desta saiam as três fases, “R”, “S” e “T”,

que alimentarão todo o sistema elétrico.

O fechamento de um alternador trifásico poderá ser feito em modo estrela ou em modo triângulo, também denominada delta.

O fechamento estrela, que normalmente emprega um neutro, permite o suprimento de duas tensões de intensidades distintas, sendo

normalmente empregado em instalações terrestres.

O fechamento triângulo, ou delta, supre uma única intensidade de tensão, sendo

normalmente empregue em instalações navais.

A bordo, normalmente, gera-se um único tipo de tensão, quanto a intensidade e o tipo, que

é de 440 VCA trifásicos, sendo as demais tensões requeridas, quanto a intensidade e

tipo, obtidas pelo emprego de transformadores e/ou retificadores.

Controles Essenciais de um Gerador

É no Quadro Elétrico Principal, QEP, onde encontram-se os controles essenciais de um

gerador, ou seja: o controle de velocidade e o controle de excitação.

Pelo controle de velocidade controla-se a potência efetiva, kW, do gerador e sua freqüência, enquanto pelo controle de

excitação controla-se a intensidade da tensão gerada, como a distribuição da potencia

reativa.

Colocação do Gerador em BarraEstando o gerador em funcionamento, no caso

do dínamo, deve ser observado que a tensão em geração esteja na grandeza do

barramento, sendo feito qualquer ajuste necessário, para maior ou menor, pelo

controle de excitação. Atendida essa condição, o gerador é colocado em barra,

sendo usado o controle de velocidade para se dividir a carga no caso do uso em paralelo

com outro gerador.

Já no caso de um alternador, para este ser colocado em barra, estando a instalação

inicialmente sem geração de eletricidade, devem ser atendidos os critérios de correta

grandeza da tensão do barramento, que poderá ser ajustada pelo controle de

excitação, e correta freqüência, normalmente 60Hz, que pode ser ajustada pelo controle de

velocidade. Atendidas essas duas condições, o gerador pode

ser colocado em barra.

No caso do alternador entrar em barra na condição de serviço em paralelo com outro

gerador, antes de ser colocado em barra, um outro fator deve ser considerado e, se

necessário, ajustado: a correta relação de fase, que representa que as fases dos geradores, o que já está e o que entrará no barramento,

estão no mesmo instante de desenvolvimento da tensão gerada, sendo empregado um

sincronoscópio para a verificação desse ajuste.

Motores Elétricos

Por definição básica, o motor elétrico é a máquina que transforma a energia elétrica em

energia mecânica.Assim como os geradores, os motores elétricos

são classificados como motor de tensão contínua e motor de tensão alternada, conforme o seu tipo de alimentação.

Quanto a sua composição estrutural o motor é subdividido como síncrono e assíncrono.

Proteções Elétricas

Duas são as principais anomalias em um circuito elétrico: a sobrecarga e o curto-circuito.

Visando proteger o circuito de uma sobrecarga, perceptível como um aquecimento anormal,

emprega-se o relé de sobrecarga.Já como proteção ao curto-circuito, aumento abrupto e incontrolável da corrente, emprega-

se o fusível.

Visando otimizar a condição de segurança dos circuitos elétricos de emprego naval, além das seguranças dos relés e dos fusíveis, emprega-se o disjuntor como elemento de redundância

tanto na proteção da sobrecarga como no curto-circuito, já que este é operado no caso de uma falha do relé, por uma sobrecarga, ou

falha do fusível, por um curto-circuito.

A segurança é fundamental a quem trabalha com Eletricidade, pois uma condição deve ser sempre relembrada: a partir da intensidade de

200mA, uma corrente elétrica já pode ser mortal, pela possibilidade de provocar a

fibrilação do músculo cardíaco.