Geradores Síncronos (aula 09) Especificações Nominais da Maquina

bom então hoje a gente vai ver a parte aí das especificações nominais tá desses geradores síncronos e aqui nesse primeiro slide aqui eu tenho o as principais especificações ali que tu vai ter na hora de de definir ali né o teu gerador síncrono para tua aplicação basicamente essas especificações elas vão estabelecer os limites operacionais da máquina né de modo a proteger essa máquina aí contra quaisquer quaisquer danos ali né PR gente não não exceder esses limites operacion mais ali para a máquina operar Nas condições corretas né então a gente tem aqui a a gente pode

citar a tensão nominal a frequência a potência aparente velocidade de rotação fator de serviço fator de potência e corrente de campo né como os principais ã os principais elementos ali para para especificar a os limites da máquina os limites operacionais né então ã se a gente pensar aqui em frequência tá em velocidade de rotação a frequência a gente pode definir geralmente é para oos sistemas elcos de potência vão trabalhar em 50 ou 60 hz né Depende do do país Então esse valor aqui geralmente é 50 ou 60 hz algumas aplicações podem ser até frequências maiores

né mas a grande grande maioria dos casos ali tu vai ter 50 ou 60 hz né aí a partir do número de polos Tá tu vai definir então a velocidade de rotação do do do eixo do gerador né para gerar essa frequência Aqui de acordo se a tua máquina Ela não ela é uma máquina ali que tem alguma rest de velocidade não pode operar numa velocidade muito alta então tu aumenta o número de polos aí de modo que a velocidade para gerar determinada frequência não precisa ser tão alta né agora essa máquina ela tem uma

construção mecânica né mais robusta ali que permite tu trabalhar numa velocidade de rotação maior então tu pode ter um número de polos ali menor né então basicamente aqui frequência velocidade de rotação vão tá amarradas aqui com essa fórmula aqui tá já a tensão terminal tá o EA a gente já viu que depende desse esses três fatores aqui né esse Ômega aqui ele já tá atrelado ele já é a própria velocidade aqui de síncrona né de rotação do gerador né então sobra a constante construtiva da máquina né que depende dentre outras coisas ali de número de

espiras basicamente ali do da de cada uma dos enrolamentos de fase D estator né e também do fluxo né tu pode eh variar essa tensão aqui dependendo da corrente de fluxo né da corrente do enrolamento de Campo que vai gerar o fluxo Fi aqui né então esse fluxo ele tem que ser considerado ali de uma e essa corrente que vai gerar esse fluxo ela tem que ser considerada ali um valor que não sature né uma o material ferro magnético então tem que levar isso em conta na hora de fazer o projeto da tensão nominal né

especificar isso aqui e também H tomar o cuidado ali de da tensão nominal aqui do do enrolamento Ela não ela não ser um valor que esteja muito próximo do limite ali né de de tensão de ruptura ali para não ocorrer curto circuito né no rolamento Então essa é outra questão estão ali que tem que prestar atenção né a corrente de campo então como a gente já já viu né é a corrente que vai gerar Então esse fluxo E aí ela tá também atrelada aqui ao valor do EA que tu quer né bom então a potência

aparente tá aí o fator de potência os fatores que determinam as especificações desses caras aqui São ã normalmente o conjugado mecânico máximo permitido no eixo tá e o aquecimento e desenrolamento de Armadura só que como os eixos ali do adores eles são normalmente mecanicamente robustos né então esse cara aqui geralmente não é um fator ã tão limitante tá na prática tu pode exeder em bastante ali o conjugado mecânico ali que o dominal ali do do teu gerador por causa dessa característica do eixo né então isso aqui geralmente não é um impecílio para para não é

um fator limitante ali na definição da potência aparente já o aquecimento desenrolamento de Armadura sim tá então se a gente lembrar né da fómula da potência aparente do do gerador trifásico a gente vai ver que a gente tem três fases então três vezes tensão terminal né tensão de de fase vezes corrente de fase né se a tensão nominal for conhecida a corrente de Armadura máxima aceitável determinará os kov né os kvas nominais do gerador então a tensão V filro já definiu agora é só determinar a corrente elétrica máxima né que vai gerar o o aquecimento

máximo permitido nos enrolamentos de armadura E aí tu vai ter Então os teus o a tua especificação de potência aparente do teu gerador né então aqui as duas expressões s ninal agora igual a três vezes né tensão de tensão terminal de fase vezes a corrente de fase máxima permitida valor eficaz né a gente fala aqui de potência aparente aqui a gente tá falando de valores eficazes né de tensão e corrente né e ou então aqui em termos de tensão de linha né de grandezas de linha outra coisa que importante ali pra gente comentar tá aqui

é que o pro aquecimento tá para aquecimento do do enrolamento dos enrolamentos de Armadura né o fator de potência ele é irrelevante tá o fator de potência que a máquina tá operando porque não importa se se tu tem 100 A tá de corrente eficaz ali sendo entregues ali pra carga se esses 100 Amp ali eles estão entregando tudo em potência ativa pra carga ou se esses 100 Amp ali estão entregando x x x valores de de kow ou x valores de kv tá isso não interessa o importante é que é o que gera o aquecimento

ali dos enrolamentos é o valor eficaz tá então o fator de potência não interfere nessa questão aqui do aquecimento Tá bom então nesse slide aqui a gente vai ver tá como que a gente determina o fator de potência nominal do gerador tá e a gente vai ver o modo como o limite da corrente de campo do rotor tá a corrente de Campo ela vai determinar o fator de potência nominal do gerador tá então a gente viu antes ali a que a o limite térmico né o aquecimento da do enrolamento de Armadura era o principal o

fator limitante ali paraa potência aparente e a potência dissipada né no enrolamento a potência de perd nesse enrolamento de Armadura né paraas três fases ela dada por essa equação aqui né onde tem ia quadrado né cor de Armadura vezes essa resistência ra já pro enrolamento de Campo tá a gente tem if Quad vezes a resistência do enrolamento de Campo RF tá se o enrolamento de Campo ele também tiver um limite térmico né que é tá atrelado essa potência máxima que ele pode dissipar então eu vou ter um valor de F máximo Tá para para não

ultrapassar essa potência aqui esse valor de F ele poderia estar limitado também a questão do Por uma questão de de de saturação do núcleo né eu não posso exceder determinado valor de F para não saturar o núcleo mas também tem essa questão da potência né do do aquecimento máximo que o enrolamento de Campo também vai vai permitir né então se eu a partir disso tiver um ef máximo para não dissipar uma potência maior aqui do que a permitida eu vou ter um fluxo máximo também né gerado no rotor e esse fluxo máximo também vai me

gerar um valor máximo do EA porque o k aqui é constante a velocidade também já já foi já foi definida como uma constante ela tá atrelada né a frequência do da tensão aqui então eu vou ter um e máximo tá esse a máximo Tá representado por essa linha aqui nesse diagrama tá onde qualquer valor aqui que exceda que passe aqui desse aqui tá o começo né do diagrama fasorial então qualquer reta aqui do EA que eca esse ponto aqui de essa essa circunferência de Ea máxima vai requerer aqui do do do enrolamento de Campo aqui

um valor de de corrente maior né do que o valor if máximo aqui portanto vai exceder né o valor limite aqui do enrolamento de campo e vai queimar o o enrolamento do campo então eu não posso ultrapassar essa linha aqui do EA tá ã outra questão aqui nesse diagrama fasorial aqui que é para essa representação dessa essa fase do gerador aqui tô desconsiderando ra tá eu tenho só a queda aqui no no jxs a que são essas retas aqui de subida e o EA tá que é esse cara aqui a tensão gerada interna bom o

fator de potência tá do que que é o o a intenção aqui desse diagrama fazor é mostrar né o limite do fator de potência ele é dado pela diferença tá angular aqui entre a corrente a que a carga consome e a tensão Terminal da carga VF né esse ângulo ele depende exclusivamente aqui do fator de potência da carga tá depende dessa carga aqui e a gente vai considerar tá que nesse diagrama aqui em todos os casos eu tô consumindo a potência parente nominal tá independente do ângulo aqui do ia em relação ao VF que a

gente tem quatro situações aqui o a potência que tá sendo consumida por essa carga aqui é sempre o valor nominal só que com fatores de potência diferentes tá ou seja tá consumindo os kvas nominais ali do gerador mas com fatores de potência que estão variando tá porque o ângulo da corrente aqui tá variando Isso isso isso aqui é mostrado no diagrama através do módulo tá das correntes em cada uma dessas situações aqui i a eu tenho ia1 ia2 ia3 ia4 o módulo delas é exatamente o mesmo só muda a fase e o vfi também é

o mesmo em todos os casos então a potência aparente que tá sendo consumida aqui né no terminal do gerador é sempre o mesmo tá ã aqui então a gente tem que para cada uma dessas condições de correntes eu vou ter um um EA diferente então o meu ia1 vai me vai me gerar o meu ea1 o meu ia2 vai gerar o meu ea2 o meu ia3 que é a condição nominal vai me gerar o meu ea3 tá que tá bem aqui batendo na circunferência do EA máximo e o meu ia4 vai gerar o meu ea4

tá então ã dito aqui né Vocês estão vendo aqui que todas essas condições aqui de corrente tensão terminais vão gerar a mesmo o valor de de tensão de potência aliás de potência aparente consumida a gente vê que na situação ia1 ia2 e ia3 o meu EA aqui que tá sendo gerado aqui ele ainda tá dentro da da circunferência né tá dentro do valor permitido só que se eu consumir tá se se a minha carga ela ela for ela tiver o o fator de potência tão atrasado que chega aqui nesse ângulo aqui até até representado por

essa reta aqui do ia4 isso vai me requerer um valor de Ea aqui que cai fora desse círculo aqui do EA máximo tá que vai ser o ea4 Então essa condição aqui né não seria possível pro meu pro meu gerador tá operando tá eu ia tá excedendo o valor do do IF máximo aqui para tem que gerar um EA maior do que o EA máximo eu ia queimar o enrolamento de campo do rotor tá então para consumir determinado fator de potência aliás para para consumir para tá extraindo a potência nominal do gerador os kva os

os kvas nominais aqui do gerador eu tenho o fator de potência nominal que é o menor fator de potência possível tá se eu operar com o fator de potência menor que nem é o caso do ea4 eu vou para um EA que é maior do que o EA máximo eu queimo enrolamento de campo então qualquer de fator de potência maior do que esse ou seja esse aqui do ia2 que tem fator de potência unitário né que é a corrente aqui em fase com a tensão terminal ou o ia1 que é o fator de potência adiantado

né a carga capacitiva eu vou ter valores aqui de F que vão gerar um EA menor do que o EA máximo Então esses valores de F aqui eles não vão queimar o enrolamento aqui da o enrolamento de Campo tá então ã com essa condição aqui né Considerando o EA máximo EA que bate aqui nessa circunferência aqui eu analiso aqui o ângulo do fator de potência né que a corrente vai ter que ter eu descubro o fator de potência nominal que é também o fator de potência mínimo admissível aqui para mim tá operando como a potência

né nominal e a x vfi aqui do do gerador tá eu até poderia operar aqui na com esse fator de potência aqui né que representado aqui pelo ângulo do ia4 Só que aí o módulo do ia4 ele tem que ser menor tá ou seja el tem que estar consumindo aqui uma potência menor do que a potência aparente nominal do gerador para est conseguindo trabalhar nesse fator de potência aqui que gera esse ângulo aqui do ia4 aí essa reta aqui ia ter o módulo dela menor né até ela bater aqui ia tem que diminuir essa corrente

Até que esse módulo desse desse esse vetor aqui batesse aqui e o meu EA tivesse dentro do valor máximo permitido tá