maquina sincrona estudo, Notas de aula de Máquinas Elétricas

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MÁQUINA SÍNCRONA

Fundamentos Iniciais de máquinas elétricas

Conversão Eletromagnética

Nos três tipos de máquinas elétricas utilizadas para

conversão de energia eletromecânica (assíncrona,

corrente contínua e síncrona), os princípios para tal

conversão são:

1. Quando um condutor se move ao longo de um campo

magnético, uma tensão é induzida nesse condutor.

2. Quando um condutor conduzindo corrente é

colocado no interior de um campo magnético, este é

sujeito a uma força mecânica.

◼ Produção de um campo magnético.

“ Quando um condutor é percorrido por uma corrente elétrica surge

em torno dele um campo magnético ”

◼ Lei circuital de Ampère.

i

André-Marie Ampère

◼ Lei de Faraday.

e

fluxo Michael Faraday

Constatações:

◼ Ao se aproximar ou afastar o ímã do solenóide (bobina) ocorre um

deslocamento do ponteiro do galvanômetro.

◼ Quando o ímã está parado, independentemente de quão próximo este

esteja do solenóide, não há deslocamento do ponteiro do

galvanômetro.

◼ Lei de Faraday.

e

fluxo Michael Faraday

Formas de se obter uma tensão induzida segundo a lei de Faraday:

◼ Provocar um movimento relativo entre o campo magnético e o

circuito.

◼ Utilizar uma corrente variável para produzir um campo magnético

variável.

dt d e  =

◼ Lei de Lenz.

Heinrich Lenz

“ A tensão induzida em um circuito fechado por um fluxo magnético

variável produzirá uma corrente de forma a se opor á variação do

fluxo que a criou ”

dt

d

e



◼Regra da mão direita para determinar o sentido da força

I

I

11 quando se move um fio condutor perto de um ímã ou, de maneira equivalente, quando um ímã é movido perto de um fio condutor uma corrente elétrica é observada no fio

Anéis coletores

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Suponha que a espira gira no interior do campo magnético B, com velocidade constante ω. Se θ é o ângulo entre a normal ao plano da espira e as linhas de campo magnético, então o fluxo magnético através da espira em qualquer tempo t é: A força eletromotriz induzida na bobina é:

 = BAcos (  =) BAcos ( t)

ind ( )^ (^ )

d

e N t NBA sen t

dt

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Excitatrizes: Pequeno gerador CA montado no mesmo eixo do gerador principal cujo objetivo é alimentar o enrolamento de campo da máquina principal. A excitatriz é um gerador cujo o enrolamento de campo é fixo e a armadura é movel. Frequência das máquinas síncronas CA A fem gerada no enrolamento de armadura estacionária muda de direção a cada meia revolução do rotor de dois pólos. Uma revolução completa produzirá um ciclo completo da onda de tensão senoidal gerada. A frequência da tensão gerada é: f= frequencia em Hz P= número de polos N= velocidade de rotação em rpm PN f 60 =

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Vantagens da utilização de armadura estacionária e campo girante A maior parte dos geradores de energia em corrente alternada utilizam armadura estacionária e campo girante. a) Reatância da armadura reduzida: A armadura estacionária apresenta uma relutância reduzida ao fluxo. Isto ocorre devido a seção transversal de ferro maior. A relutância reduzida também reduz a quantidade de fluxo disperso produzido pela armadura. b) Em grandes estatores polifásicos o enrolamento da armadura é mais complexo que o enrolamento de campo. As várias bobinas e interligações entre as fases podem ser construídas mais facilmente numa estrutura estacionária rígida que num rotor. c) Melhoria do isolamento: É mais fácil isolar um membro estacionário que um rotativo. Uma vez que o rotor está aterrado, isolar o campo CC de baixa tensão é mais fácil que isolar uma armadura rotativa de alta tensão.

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Máquinas primárias O acionamento dos geradores trifásicos de corrente alternada (alternadores) pode ser feito de várias formas: turbina a vapor, motor a diesel, turbina hidráulica, turbina a gás. Com base nesse aspecto, existem dois tipos de rotores: a) Rotores de polos não salientes ou cilíndricos : utilizados em alternadores de alta velocidade. Menor quantidade de pol. Eles possuem uma pequena circunferência quando comparados aos rotores de pólos salientes. Possuem grande comprimento axial. b) Rotores de polos salientes : Empregados em alternadores de velocidade média ou baixa. No caso de uma turbina hidráulica, os alternadores requerem uma grande quantidade de pólos. Possuem pequeno comprimento axial, mas com armadura do estator de grande circunferência.

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ALGUNS ROTORES

Rotor de pólos salientes Rotor de pólos cilíndricos