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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA
COLÉGIO TÉCNICO INDUSTRIAL DE SANTA MARIA
RELATÓRIO DE GERADORES E MÁQUINAS ELÉTRICAS
ALUNO: Carlos Eduardo Moreira Flores
TURMA: 341
PROF.: Frank Gonzatti
Dezembro de 2010
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RelAtorio Motores cc, Notas de estudo de Engenharia Elétrica
RelAtorio Motores cc
Tipologia: Notas de estudo
Antes de 2010
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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA
COLÉGIO TÉCNICO INDUSTRIAL DE SANTA MARIA
RELATÓRIO DE GERADORES E MÁQUINAS ELÉTRICAS
ALUNO: Carlos Eduardo Moreira Flores
TURMA: 341
PROF.: Frank Gonzatti
Dezembro de 2010
Sumário:
Objetivo....................................................................................................pág. 03
Teoria e prática........................................................................................pág. 04.
Características de funcionamento.............................................................pág. 04
Tabelas com dados comparativos...........................................................pág.05 e 06
Comclusão................................................................................................pág. 08
Bibliografia e pesquisa.............................................................................pág.
Teoria e Prática
Funcionamento de um Motor Síncrono com ou sem carga
Os alunos participaram de uma aula prática, na data de 06 de outubro de 2010, na qual foi sugerido pelo Professor Frank que usássemos um gerador cc como carga no eixo, fazendo o exercício primeiramente a vazio e após com uma pequena carga. Na partida de motores síncronos é evidente, então, que se deve trazer o rotor a uma velocidade suficiente próxima da síncrona, para ocorrer o sincronismo com o campo girante. Alguns dos meios para que isto aconteça são: Utilizar um motor acoplado ao eixo do MS, que se for de indução deve ter, no mínimo, um par de pólos a menos que os do motor síncrono. a utilização dos enrolamentos de compensação.
Na partida com enrolamentos de compensação deve curto-circuitar o enrolamento de CC enquanto se aplica CA ao estator, trazendo o motor até sua velocidade a vazio como um motor de indução. Em seguida remove-se o curto-circuito do campo e aplica-se tensão CC a este enrolamento, ajustando-se a corrente (pode-se variar o nível de tensão CC ou o valor da resistência de campo) para que ela seja mínima. Na partida sob carga, a melhor técnica é utilizar um rotor bobinado em lugar do enrolamento em gaiola nas faces polares, ou seja, o chamado enrolamento de compensação tipo rotor bobinado. O motor parte com toda a resistência externa por fase e com o enrolamento de campo curto-circuitado. À medida que se diminui a resistência, o rotor se aproxima da velocidade síncrona e após ela ser atingida, aplica-se uma tensão contínua ao campo.
Características de Funcionamento
O Motor Síncrono tem duas fontes de excitação possíveis: a da fonte trifásica CA na armadura e a de CC no enrolamento de campo. Se a corrente de campo é exatamente suficiente para produzir a fmm necessária, não se necessitando de corrente de magnetização ou potência reativa, o motor funciona com fator de potência unitário. Se a corrente de campo é menor que a suficiente (se diz que o motor está sub-excitado) a deficiência em FMM precisa ser suprida pela armadura, o motor funciona com fator de potência atrasado. Se a corrente de campo é maior que o necessário (se diz que o motor esta sobre- excitado) o excesso de FMM deve ser contrabalanceado na armadura e uma componente de corrente adiantada está presente, o motor funciona com fator de potência adiantado. O motor síncrono quando funcionando na condição de sobre-excitado e a vazio recebe o nome de condensador síncrono e desempenha a mesma função de um banco de capacitores, sendo mais econômico que os capacitores estáticos.
A vazio Foi solicitado que medíssemos Vf, Ie, If, P(W) e calculássemos Pot. trifásica,Pot aparente, ângulo Φ e o fator de potência Fp. Assim detectamos os seguintes resultados:
Assincrono
Indutivo Meia carga Indutivo (sub-exitado)
- 222 0,118 5 0,12 0,36 3,33K 0,399K 277 0, V (V) Ie (A) If (A) P (Kw) P 3 Φ (KW) P ap P a Θ Fp
- 222 0,135 5,05 0,13 0,39 3,36K 0,403K 277 0,
- 222 0,175 5,23 0,13 0,39 3,48K 0,417K 277 0,
- 222 0,21 5,42 0,13 0,39 3,63K 0,435K 277 0,
- 222 0,26 5,67 0,14 0,42 3,77K 0,452K 277 0,
- 222 0,327 6 0,15 0,45 3,99K 0,518K 278 0,
- 222 0,454 6,81 0,18 0,54 4,53K 0,588K 278 0,
- 220 0,495 1,9 0,1 0,3 1,25K 0,15K 277 0, V (v) Ie (A) If (A) P (Kw) P 3 Φ (kw) P ap P at Θ Fp
- 220 0,531 1,72 0,9 2,7 1,13K 0,135K 277 0,
- 220 0,58 1,5 0,1 0,3 0,99K 0,118K 277 0,
- 220 0,694 1,02 0,9 2,7 0,673K 0,081K 277 0,
- 220 0,841 0,557 0,9 2,7 0,367K 0,044K 277 0,
- 220 0,877 0,54 0,9 2,7 0,356K 0,046K 278 0,
- 220 0,99 0,83 0,11 0,33 0,547K 0,071K 278 0,
- 220 0,513 2,04 0,29 0,87 1,346K 0,780K 306 0, V (v) Ie (A) If (A) P (Kw) P 3 Φ (Kw) P ap P at Θ Fp
- 220 0,547 2,01 0,29 0,87 1,326K 0,795K 307 0,
- 220 0,563 1,95 0,29 0,87 1,287K 0,797K 309 0,
- 220 0,605 1,77 0,29 0,87 1,168K 0,771K 312 0,
- 220 0,64 1,64 0,29 0,87 1,082K 0,768K 316 0,
- 220 0,68 1,48 0,29 0,87 0,976K 0,751K 321 0,
- 220 0,74 1,3 0,28 0,84 0,858K 0,721K 328 0,
- 220 0,8 1,15 0,28 0,84 0,759K 0,706K 340 0,
- 220 0,828 1,10 0,29 0,87 0,726K 0,704K 346 0,
- 220 0,857 1,07 0,29 0,87 0,706K 0,692K 350 0,
- 220 0,858 1,06 0,29 0,87 0,699K 0,699K
No caso de motores síncronos em que o rotor é constituído por um eletroimã, é possível controlar a potência reativa fornecida ou consumida pelo motor controlando o circuito que alimenta o rotor. Este circuito é chamado de circuito de excitação da máquina. Sendo assim, os motores síncronos podem tanto atuar como um dispositivo que absorve potência reativa (motor sub-excitado), e no caso operar como uma carga reativa, como também atuar como fonte de potência reativa fornecendo dentro de seus limites reativos para a rede elétrica (motor sobre-excitado). O controle da potência ativa que é consumida ou fornecida pelo motor ou gerador síncrono é feito pelo controle da potência mecânica entregue ou consumida pelo eixo do motor. Alguns motores síncornos nao são auto-suficientes na partida, necessitando ser levados próximos a sua rotação nominal, através de um outro motor. Quando este alcança a velocidade próxima a rotação de trabalho, seu rotor é então alimentado e ele rapidamente alcança a velocidade de sincronismo. A velocidade do motor é determinada pela equação: Ns= 120.f/p onde: Ns = velocidade em rpm.
Ao operar como gerador, a energia mecânica é fornecida à máquina pela aplicação de um torque e pela rotação do eixo/veio da mesma, a fonte de energia mecânica pode ser, por exemplo, uma turbina hidráulica, a gás ou a vapor. Uma vez estando o gerador ligado à rede elétrica, a tensão aos seus terminais é ditada pela frequência de rotação e pelo número de polos: a frequência da tensão trifásica gerada depende directamente da velocidade da máquina.
Para que a máquina síncrona seja capaz de efectivamente converter a energia mecânica aplicada no seu eixo/veio, é necessário que o enrolamento de campo localizado no rotor da máquina seja alimentado por uma fonte de tensão contínua de forma que ao girar o campo magnético gerado pelos pólos do rotor tenham um movimento relativo aos condutores dos enrolamentos do estator. Devido a esse movimento relativo entre o campo magnético dos pólos do rotor, a intensidade do campo magnético que atravessa os enrolamentos do estator irá variar no tempo, e assim teremos pela lei de Faraday uma indução de tensões aos terminais dos enrolamentos do estator.
Devido à distribuição e disposição espacial do conjunto de enrolamentos do estator, as tensões induzidas aos seus terminais serão alternadas sinusóidais trifásicas. A corrente eléctrica utilizada para alimentar o campo (enrolamento do rotor) é denominada corrente de excitação. Quando o gerador está a funcionar de forma isolada de um sistema elétrico (ou seja, está como uma ilha de potência), a excitação do campo irá controlar a tensão elétrica gerada. Quando o gerador está conectado a um sistema/rede elétrica que possui diversos geradores interligados, a excitação do campo irá controlar a potência reativa.
Conclusão
Adquirimos nestas aulas de laboratório um melhor entendimento e conhecimento sobre motores síncronos. Comprovamos, que se deixarmos o motor sobre-excitado ele possuirá uma característica capacitiva, assim podendo corrigir o fator de potência sem usar capacitores. A potência ativa da máquina síncrona só pode ser alterada por atuação na máquina primária, e a potência reativa da máquina síncrona só pode ser alterada por atuação na excitação da máquina síncrona.