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UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSO
FACULDADE DE CINCIAS EXATAS E TECNOLGICAS
CURSO DE BACHARELADO EM ENGENHARIA ELTRICA
PRINCIPIO DE FUNCIONAMENTODE GERADOR SINCRONO
UNEMAT Campus de Sinop
2016
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UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSO
FACULDADE DE CINCIAS EXATAS E TECNOLGICAS
CURSO DE BACHARELADO EM ENGENHARIA ELTRICA
PRINCIPIO DE FUNCIONAMENTO DEGERADOR SINCRONO
Bruno do Nascimento
Edwin Kevin Carvalo
Paula Aline Tedesco
Wendell Murillo Soares
SINOP-MT
Trabalho entregue ao ProfessorEmerson Ricardo de Moraes demquinas eltricas. A do curso deEngenharia Eltrica, como parte dasexigncias para avaliao da disciplina.
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Sumrio1. Introduo .........................................................................................................................4
2. Desenvolvimento ...............................................................................................................4
2.1. Os tipos de geradores sncronos ......................................................................................4
2.2. Partes principais de um gerador:....................................................................................5
3. Principio de Funcionamento............................................................................................6
4. Referencias bibliogrficas ................................................................................................9
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1. Introduo
Um gerador sncrono um tipo de maquina eltrica rotativa capaz de transformar
energia mecnica (em forma de rotao) em energia eltrica. O principio de funcionamento
consiste em uma excitao de fluxo no rotor.
Diz-se sncrono, devido igualdade entre a freqncia eltrica com a freqncia
angular, ou seja, o gerador gira na velocidade do campo magntico, porque esta igualdade de
freqncia denominada sincronismo.
Assim como as mquinas de corrente contnua e as mquinas de induo
(assncronas), as mquinas sncronas podem ser utilizadas tanto como motores como
geradores. Devido a razes construtivas e ao seu custo maior em relao s mquinas de
induo, elas so, entretanto mais utilizadas como geradores.
Mquinas sncronas a ims permanentes vm tendo uma utilizao cada vez maior em
baixas e mdias potncias especialmente quando se necessitam de velocidade varivel, alto
rendimento e respostas dinmicas rpidas. Praticamente toda a energia eltrica disponvel
produzida por geradores sncronos em centrais eltricas; eles convertem assim energia
mecnica em eltrica.
Os geradores sncronos funcionam a base de principio de que um condutor
submetido a um campo magntico varivel, gerando uma tenso eltrica induzida cuja
polaridade depende do sentido do campo e seu valor de fluxo que atravessa.
2. Desenvolvimento
2.1. Os tipos de geradores sncronos
A principal diferena entre os tipos de geradores a sua forma de alimentao
continua para fluir na excitao do motor.
Excitao independente: Alimenta o rotor atravs de anis rotativos e escovas.
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Excitao principal e excitao piloto: A mquina principal continuamente tem
como um enrolamento do campo outra maquina de excitao independente acionada por ele
mesmo.
Eletrnica de potencia: Desde a sada trifsica do gerador, retifica-se um sinal
mediante a um retificador controlado, e desde o mesmo alimenta-se diretamente em continua
ao rotor mediante de um jogo de contatores (anis e escovas). O arranque se efetua utilizando
uma fonte auxiliar (bateria) ate conseguir arrancar.
Sem escovas de diodos giratrias: A fonte continua em um retificador localizado
dentro do motor que alimentado em CA por um gerador em um mesmo eixo, e o seu
enrolamento de campo excitado desde um retificador controlado que retifica o sinal gerado
por umas imas permanentes em seu rotor.
Excitao esttica: O enrolamento do campo do rotor alimentado desde um
transformador e retificador que tomam a tenso e corrente de sada do estator. O
transformador tem dois enrolamentos primrios (tenso e intensidade) que se conectam em
paralelo e em serie da sada do estator. O transformador diminui e retifica a tenso de sada,
esta se aplica ao rotor por meio das escovas e anis deslizantes. Este um sistema de auto-
regulao intrnseca, j que ao aumentar o consumo sobre o gerador tem o enrolamento em
serie aumentando o fluxo do transformador, portanto, aumenta a excitao do gerador.
2.2. Partes principais de um gerador:
Estator: parte fixa do gerador, tambm chamado de circuito de armadura, esta
composta por uma carcaa metlica e um enrolamento no qual se induzira uma tenso que
medira o terminal ou terminais. Os enrolamentos do estator de um gerador CA esta conectado
geralmente em conexo estrela.
Rotor: tambm chamado de circuito de campo, e a parte mvel do gerador, quer
dizer, La que estar girando a velocidade constante, esta composto por uma carcaa metlica
e um enrolamento, no qual se alimentara com cc para criar um campo magntico giratrio.
Ventilador: o responsvel de refrigerar o gerador de tal maneira que evite o
superaquecer, esta acoplada no eixo de rotao.
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Carcaa: o invlucro do gerador, sua funo principal evitar o contato com os
circuitos internos (proteo), assim como manter fixo o gerador.
Eixo: fabricado, comumente, em ao forjado com carbono, de uma s pea tratada
termicamente para alcanar uma estrutura homognea livre de tenso.
Sistema de excitao: um sistema de excitao ou um sistema de controle de
excitao uma combinao de aparatos desenhados para fornecimento e controlar a corrente
de campo do gerador por meio de reguladores automticos.
3. Principio de Funcionamento
O princpio de funcionamento de um gerador muito semelhante ao de uma mquina
de corrente contnua sempre que houver um movimento relativo entre um condutor e um
campo magntico constante no entreferro (Br) haver uma tenso induzida no condutor. No
caso da mquina sncrona os condutores so fixos na armadura e o campo magntico
forado pela mquina primria a se mover. Por sua vez, a mquina primria acoplada
mecanicamente ao rotor onde esto alojados os plos e exerce sobre eles uma fora fazendo-
os girar(Lei de Faraday). O movimento relativo entre o campo e o condutor faz com que surja
uma tenso nos terminais do gerador. Ao ser ligado a uma carga a tenso induzida faz com
que circule corrente pelo gerador e pela carga.
A frequncia eltrica da tenso induzida est sincronizada com a velocidade mecnica.
Velocidade sncrona: Velocidade do campo girante em uma mquina multi-plos:
Campo girante uma onda de f.m.m. que se desloca ao longo do entreferro com velocidade
sncrona 120f/P formando P plos girantes ao longo do entreferro
Considerando a frequncia de alimentao de 60 Hz pode-se montar a seguinte tabela:
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A potncia mecnica transferida pela mquina primria assim convertida em energia
eltrica (descontadas as perdas).
Onde:
Pmax = potncia mxima possvel;
V = tenso de entrada;
EA = tenso interna gerada;
XS = reatncia sncrona da mquina.
O enrolamento de campo (alojado nos plos) alimentado por uma fonte de corrente
contnua por meio de anis deslizantes. Os enrolamentos da armadura so posicionados com
diferena angular de 120, de forma que a tenso induzida nos trs enrolamentos sero
defasadas de 120, pode ser conectado em Y ou em .O enrolamento de campo (do rotor)
alimentado em CC. Existem sistemas em que no existem anis e escovas, sendo que a tenso
contnua necessria ao enrolamento de campo fornecida por meio de um sistema de
excitao esttico (brushless), formado por uma ou mais excitatrizes montadas no eixo e por
dispositivos.
O gerador sncrono produz uma tenso do tipo alternada senoidal, podendo ser
monofsica ou trifsica. Numa mquina existem no apenas um condutor sendo
movimentado no campo magntico, mas uma srie de condutores ligados em srie, fazendo
com que a potncia convertida seja maior que no caso de apenas um condutor. Com este
arranjo a potncia da mquina maior, aumentando o grau de aproveitamento dos materiais.
A interao entre o campo magntico do estator (Bs) e do rotor (Br) produzir um
conjugado mecnico que tentar alinhar os dois campos. Este conjugado mecnico far com
que o rotor gire na mesma velocidade do campo girante (Bs) mas com um atraso angular, o
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aumento da carga mecnica refletido atravs de um aumento do ngulo entre os campos do
estator e do rotor.
Para que o gerador sncrono possa ser conectado a rede, ambos os sistemas devem ter:
A mesma magnitude de tenso RMS (eficaz);
A mesma frequncia;
A mesma sequncia de fases;
A mesma fase.
O fator de potncia dos geradores sncronos pode ser facilmente controlado devido ao
fato de possurem uma fonte separada de excitao, e desta forma, podem tanto aumentar a
potncia sem gerao de potncia reativa (gerador com fator de potncia unitrio), ou
tambm gerar potncia reativa necessria (gerador com fator de potncia 0.8). Desta forma, o
gerador sncrono, dependendo da aplicao, pode fornecer a potncia til de acionamento
necessria com reduo benfica da potncia total do sistema.
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4. Referencias bibliogrficas
MOTORES SINCRONOS,(2016-NOVEMBRO),DISPONIVEL:
http://www.estgv.ipv.pt/PaginasPessoais/eduardop/MqE/Motores%20s%C3%ADncronos.pdf
MOTORES SINCRONOS WEG,(2016-NOVEMBRO),DISPONIVEL:
http://ecatalog.weg.net/files/wegnet/WEG-motores-sincronos-artigo-tecnico-portugues-
br.PDF
INTRODUO A MAQUINA SINCRONA,(2016-NOVEMBRO),DISPONIVEL:
http://www.cpdee.ufmg.br/~gbarbosa/Disciplina%20de%20M%E1quinas%20El%E9tricas/Di
sciplina%20de%20M%C3%A1quinas%20El%C3%A9tricas/apost02.pdf
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