Prof. Samuel Bettoni Máquinas Elétricas I – Aula 20

Máquinas Síncronas Prof. Samuel Bettoni Máquinas Elétricas I – Aula 20

Construção das Máquinas Síncronas • Campo Fixo (armadura girante e um campo estacionário) • A mesma construção do estator é empregada na máquina síncrona como feito na máquina de CC; • O enrolamento de campo é excitado por uma fonte CC; • O enrolamento de armadura colocado no rotor é levado a anéis coletores bem como a um comutador; • A máquina operará como motor ou como gerador dependendo se a entrada é corrente CC ou correntes CA; Máquinas Elétricas I Centro de Ensino Superior – Conselheiro Lafaiete

Construção das Máquinas Síncronas Máquinas Elétricas I Centro de Ensino Superior – Conselheiro Lafaiete

Construção das Máquinas Síncronas • Campo Móvel (campo girante e armadura fixa) • A construção da máquina síncrona com o campo fixo é bastante limitada em comparação com a máquina síncrona de campo móvel; • O enrolamento de campo é alimentado por uma corrente CC através de anéis coletores; • O enrolamento de armadura é ligada diretamente à fonte CA ou à carga; Máquinas Elétricas I Centro de Ensino Superior – Conselheiro Lafaiete

Construção das Máquinas Síncronas • Ambos os tipos de Máquinas Síncronas podem ser utilizados como alternadores, mas a máquina com a armadura fixa e o campo girante (Campo móvel) é sem dúvida o mais usado para a geração de energia elétrica; • A máquina com a armadura girante (Campo fixo) é mais utilizada como conversor síncrono (converter corrente contínua em alternada ou vice-versa). • A menos que deixemos claro, nosso estudo recaíra sobre a máquina síncrona de campo móvel. Máquinas Elétricas I Centro de Ensino Superior – Conselheiro Lafaiete

Construção das Máquinas Síncronas • Em máquinas antigas, a corrente de excitação era fornecida tipicamente por meio de anéis coletores a partir de uma máquina CC, conhecida como excitatriz, que era montada no mesmo eixo da máquina síncrona; • Em máquinas modernas, a excitação é dada a partir de excitatrizes CA e retificadores de estado sólido (pontes com diodos ou retificadores de fase controlada); • Excitatriz Estática (com escovas); • ExcitatrizBrushless (sem escovas). Máquinas Elétricas I Centro de Ensino Superior – Conselheiro Lafaiete

Construção das Máquinas Síncronas – Excitatriz Estática • Retificação na parte estacionária da máquina; • Motores Síncronos com excitatriz do tipo estática são constituídos de anéis coletores e escovas que possibilitam a alimentação de corrente dos pólos do rotor através de contato deslizante; • A corrente contínua para alimentação dos pólos deve ser proveniente de um conversor e controlador estático CA/CC; • Os Motores Síncronos com excitatriz estática atualmente estão sendo muito utilizados em aplicações com variação de velocidade através de Inversores de Freqüência. Máquinas Elétricas I Centro de Ensino Superior – Conselheiro Lafaiete

Construção das Máquinas Síncronas – Excitatriz Estática Máquinas Elétricas I Centro de Ensino Superior – Conselheiro Lafaiete

Construção das Máquinas Síncronas – ExcitatrizBrushless • Outro modo é quando a excitatriz CA está no rotor da máquina síncrona, assim como a retificação, sendo que nesse caso a corrente é fornecida ao rotor sem a necessidade de anéis coletores (Brushless); • Motores Síncronos com sistema de excitação brushless possuem uma excitatriz girante; Máquinas Elétricas I Centro de Ensino Superior – Conselheiro Lafaiete

Construção das Máquinas Síncronas – ExcitatrizBrushless Máquinas Elétricas I Centro de Ensino Superior – Conselheiro Lafaiete

Vantagens • Muitas vantagens está por trás do uso de motores síncronos na indústria. • Algumas dessas razões são listadas abaixo: • Baixo custo inicial; • Altos rendimentos; • Obter correção do fator de potência; • Obter características de partida especiais; • Características especiais do motor síncrono. Máquinas Elétricas I Centro de Ensino Superior – Conselheiro Lafaiete

Vantagens • Baixo custo • De um modo geral um motor síncrono com excitatriz e controle pode ter um custo inferior a um outro motor CA de igual potência; • Alto rendimento • Se o rendimento do motor for uma consideração muito relevante, motores síncronos com fator de potência unitário é muitas vezes o melhor nesse aspecto. • Considerando que a potência reativa (KVar) não é necessária, e somente a potência útil (KW), a corrente de linha se torna menor e consequentemente as perdas no cobre também. Máquinas Elétricas I Centro de Ensino Superior – Conselheiro Lafaiete

Vantagens • Alto Rendimento Máquinas Elétricas I Centro de Ensino Superior – Conselheiro Lafaiete

Vantagens • Correção do Fator de Potência • Uma multa pode ser aplicada pelas concessionárias de energia se o fator de potência de determinada instalação estiver abaixo de valores especificados; • Baixo fator de potência = alto consumo de energia reativa = aumento dos equipamentos de geração e transmissão; • Plantas industriais geralmente possuem predominância de cargas reativas indutivas tais como motores de indução de pequeno porte que requerem considerável quantidade de potência reativa (KVAR) consumida como corrente de magnetização. • Embora seja possível usar capacitores para suprir a necessidade de potência reativa, havendo a possibilidade, é frequentemente preferível a utilização de motores síncronos para este objetivo. Máquinas Elétricas I Centro de Ensino Superior – Conselheiro Lafaiete

Vantagens • Obter características de partida especiais • Combinações de conjugado mais alto ou mais baixo e baixa corrente de partida sem reduzir ou afetar as características em regime permanente. • Características especiais do motor síncrono • Velocidade constante • Entreferro de grande dimensão Máquinas Elétricas I Centro de Ensino Superior – Conselheiro Lafaiete

Resumo do que vimos até agora...

Resumo do que vimos até agora... • Características principais da Maq. Síncrona: • Máquina de corrente alternada; • Velocidade proporcional à frequência das correntes de armadura; • Rotor gira em sincronismo com o campo girante do estator; • Rotor alimentado por corrente contínua; • Estator com corrente alternada; Máquinas Elétricas I Centro de Ensino Superior – Conselheiro Lafaiete

Resumo do que vimos até agora... • Tipos de Máquinas Síncronas: • Monofásicas e polifásicas; • Bipolares e multipolares; • Pólos salientes e pólos cilíndricos; • Campo fixo e campo móvel; • Excitação independente e auto-excitado; • Baixa frequência e alta frequência;

Referências • Fitzgerald, A. E.; Kingsley Jr., C.; Umans, S. D.; “Máquinas Elétricas”, 6ª ed., Bookman, 2006. • Catálago WEG – Motores Síncronos; Disponível em http://catalogo.weg.com.br/files/wegnet/WEG-motor-sincrono-644-catalogo-portugues-br.pdf; Acesso em 18/04/2012.

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