Conversando um pouco sobre máquinas elétricas #máquinas síncronas

Entenda um pouco melhor a geração de energia eólica

Uma turbina eólica é acoplada ao rotor de um gerador síncrono; esta turbina tem paletas (grandes hélices) que giram, impulsionadas pela velocidade do vento. O vento, portanto, aciona a turbina eólica, a qual, por sua vez, aciona o gerador síncrono. No gerador, há uma configuração de eletroímãs no rotor da máquina girante, que quando acionado à velocidade síncrona pela turbina, produz uma tensão alternada trifásica, de mesma freqüência síncrona no estator do gerador.

Quando a velocidade do vento diminui, o torque da turbina eólica consequentemente diminui também, assim com o torque do gerador síncrono, mantendo, entretanto, a velocidade constante. A freqüência começa a cair, mas depois de um tempo também se mantém constante. No entanto, haverá um decréscimo de potência produzida pela turbina e pelo gerador, que isoladamente terá autonomia bastante reduzida no fornecimento da potência demandada.

A relação entre a quantidade de pólos magnéticos de uma máquina elétrica e sua velocidade

O eixo de um gerador elétrico (síncrono ou assíncrono) de 4 pólos, por exemplo, pode gerar energia elétrica com a metade da velocidade de um gerador elétrico de 2 pólos, para produzir a mesma freqüência do fluxo magnético.

Isso ocorre porque o par de pólos magnéticos de um gerador de 2 pólos tem que dar uma volta completa para gerar tensão, enquanto no gerador de 4 pólos, apenas meia volta. Portanto, a quantidade de rotações por minuto numa máquina de 4 pólos (mais lenta) é a metade da máquina de 2 pólos.

Torque eletromagnético

O torque na máquina síncrona é resultado da interação do fluxo do rotor com o fluxo do estator, gerando o fluxo do entreferro.

Excitação da máquina síncrona

A máquina síncrona pode gerar potência reativa indutiva, capacitiva ou não gerar nenhuma potência reativa (neste último caso, quando seu fator de potência for zero, com tensão e corrente em fase). Quando sobreexcitado pelo campo (If maior que a nominal), fornece energia capacitiva, corrigindo o fator de potência das outras cargas indutivas conectadas na mesma barra; quando subexcitado, fornece energia reativa indutiva, contribuindo para o decréscimo do fator de potência total na barra. É claro que existe um limite (estabelecido pelo próprio fabricante da máquina síncrona) para a corrente excitatriz de campo máxima.

Gerador operando com fator de potência indutivo

Com o fator de potência indutivo, a corrente de armadura fica atrasada em relação à tensão de excitação de campo (f.e.m. interna) e há uma redução do fluxo magnético resultante (desmagnetização da máquina síncrona). Com isso, o fluxo de entreferro diminui e é necessário aumentar a tensão de excitação de campo para garantir a mesma tensão nos terminais.

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