Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Goiás
Camila Maciel Silva Iran
MÁQUINAS ELÉTRICAS I
Itumbiara, Dezembro de 2022
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Engenharia Elet - Máquinas Elétricas, Trabalhos de Máquinas Elétricas
Materiais envolvendo a matéria de máquinas elétricas
Tipologia: Trabalhos
2022
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Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Goiás Camila Maciel Silva Iran MÁQUINAS ELÉTRICAS I Itumbiara, Dezembro de 2022
Camila Maciel Silva Iran Excitatrizes para máquinas síncronas Trabalho realizado para obtenção de créditos na disciplina de Máquinas Elétricas I, ministrada pela professora Thaissa de Melo Cesar. Itumbiara, Dezembro de 2021
Figura 1: Configuração física dos componentes do sistema de excitação Até bem recentemente, a excitatriz da maioria dos sistemas era um gerador de corrente contínua montado no eixo do gerador. Atualmente, outros sistemas mais rápidos e que exigem menos manutenção vão aos poucos substituindo o sistema clássico. 2.1 REGULADOR DE TENSÃO A função do regulador de tensão é controlar a saída de tensão da máquina síncrona enviando um sinal corretivo para a excitatriz tal que a tensão gerada e a potência reativa variem da maneira desejada. Em sistemas primitivos, o operador desempenhava o papel do regulador de tensão, observando a tensão de saída e ajustando o reostato de campo da excitatriz de modo a obter as condições de saída desejadas. Atualmente, o regulador de tensão é um controlador que observa a tensão (e possivelmente outras grandezas, como potência ativa e corrente) de saída do gerador e então inicia a ação corretiva através da variação do controle da excitatriz. A velocidade de ação do regulador é fundamental do ponto de vista da estabilidade do sistema de potência. Figura 2: Diagrama de bloco do sistema de regulação de tensão. A função do regulador de tensão é controlar a saída da excitatriz tal que a tensão gerada e a potência reativa variem da maneira desejada. Em sistemas primitivos, o operador desempenhava o papel do regulador de tensão, observando a tensão de saída e ajustando o reostato de campo da excitatriz de modo a obter as condições de saída desejadas. Atualmente, o regulador de tensão é um controlador que observa a tensão (e possivelmente outras grandezas, como potência ativa e corrente) de saída do gerador e então inicia a ação corretiva através da variação do controle da excitatriz. A velocidade de ação do regulador é fundamental do ponto de vista da estabilidade do sistema de potência.
2.2 SISTEMAS CLÁSSICOS DE EXCITAÇÃO
Existem vários tipos de sistemas de excitação com diversidade no número de componentes e no princípio de funcionamento. Em geral, estes sistemas podem ser classificados em sistemas de excitação rotativos e sistemas de excitação estáticos. Os sistemas rotativos mais comuns utilizam geradores de corrente contínua ou máquinas de corrente alternada com retificadores em sua saída. Nesses sistemas a corrente contínua do enrolamento de campo é suprida por um gerador de corrente contínua ou por uma máquina de corrente alternada com retificadores. Já os sistemas de excitação estáticos utilizam tiristores estáticos controlados, o que dispensa as unidades rotativas. Os três tipos de excitação mais conhecidos são: Excitação convencional ou clássica (com escovas): Como a potência nominal dos geradores de corrente contínua é relativamente pequena, a aplicação em unidades geradoras maiores exige a utilização de sistemas em cascata formados por uma excitatriz auxiliar e por uma excitatriz principal. Esta última é a responsável pela excitação do campo do gerador síncrono. Problemas de comutação limitam a aplicação deste tipo de configuração em geradores de porte mais elevado. A aplicação de cascata de geradores de corrente contínua deteriora a característica dinâmica da unidade geradora, devido à elevação da constante de tempo associada ao sistema de excitação. Excitatriz estática (com escovas): As excitatrizes estáticas foram desenvolvidas para aplicação em geradores com escovas, onde a sua principal função é manter a tensão de saída do gerador constante independentemente das variações de carga e rotação, resguardadas as condições normais a que o gerador é submetido. No lugar da máquina de corrente contínua na excitação convencional instala-se um excitatriz estática que fornece a corrente contínua na sua saída através das escovas em contato com os anéis deslizantes para excitar a máquina síncrona. Excitatriz sem escovas (Brushless): No sistema "brushless" a potência para excitação do gerador é obtida através de um gerador trifásico de polos fixos e ponte retificadora rotativa. O sistema "brushless" dispensa o uso de escovas, porta-escovas ou qualquer outro sistema mecânico de contato, pois a interação entre campo e armadura do gerador e excitador é efetuado por c ampo magnético. A excitatriz sem escovas possui a grande vantagem de não possuir escovas no circuito CC. A máquina síncrona equipada com excitatriz sem escovas possui custo de manutenção reduzido uma vez que não há escovas e anéis coletores.
3. CONSIDERAÇÕES FINAIS A perda de excitação nos geradores síncronos pode levar a máquina a operar de forma anormal. Os efeitos da perda de excitação podem provocar danos permanentes à máquina síncrona, além disso, problemas de subtensão e perda de sincronismo podem aparecer no sistema elétrico de potência. Portanto, a proteção contra este tipo de falha deve ser imprescindível. Desse modo, as principais vantagens de tais excitadores são a ausência de contatos deslizantes, maior confiabilidade e resposta rápida.