UNIVERSIDADE DO ESTADO DO RIO DE JANEIRO – UERJ UERJ FACULDADE DE ENGENHARIA – FEN FEN MÁQUINAS ELÉTRICAS II
Professor: Rômulo Aluno: Douglas Gomes dos Santos Ribeiro Turma: 3
ENSAIO Nº 1
Objetivo: Determinação da impedância síncrona de um gerador síncrono e calculo da regulação de tensão.
Maquinas II – II – Experiencia Experiencia nº 1
Página 1/4
TRABALHO PREPARATÓRIO
1) Apresentar um resumo teórico do assunto indicado no objetivo.
ZS – impedância síncrona da máquina (valor não saturado). Para a máquina síncrona não saturada a relação de curto-circuito expressa em p.u. o inverso da impedância da máquina. Quando da consideração do efeito da saturação, este valor de “r”deverá ser multiplicado pela relação das correntes de excitação Ifa/Ifz, obtida
da característica a vazio, para a tensão nominal sobre as características a vazio saturada e não saturada. Máquinas síncronas com baixos valores para r podem apresentar grandes flutuações de tensão com variações de carga e com baixo r possuem uma menor corrente de curtocircuito. O custo das máquinas com altas impedâncias são menores, embora os custos sejam mais elevados para máquinas com baixas impedâncias, prefere-se comumente a utilização destes em detrimento das máquinas com baixo r. A impedância síncrona é composta de: Zs = Ra + jXs Ra Resistência por fase do circuito da armadura. Xs = Xa + Xra Xa Reatância própria do circuito da armadura. Xra Reatância devido ao efeito da reação da armadura (sujeito à saturação).
2) Apresentar os esquemas das montagens necessárias a realização dos ensaios.
3) Apresentar uma sequencia lógica de execução prevendo o material a ser utilizado
As impedâncias podem ser calculadas por: Zd = Vmax. [(3)½.lmin]-¹ ---- relutância menor e, Zd = Vmin . [(3)½.lmax]-¹ ---- relutância menor
Maquinas II – Experiencia nº 1
Página 2/4
O valor de Ra é obtido por medição direta, logo as reatâncias Xd e Xq serão: Xd = ( Z2 - Ra2 ) ½ Xq = ( Zq2 - Ra2 ) ½ Obs. Este ensaio é também chamado de ensaio de escorregamento, que determina os parâmetros Xd e Xq de uma máquina síncrona de polos salientes. Para o ensaio a vazio: Considerações: - A velocidade nas máquinas de polos lisos é maior que nas máquinas de polos salientes, consequentemente por exigências mecânicas, o espaçamento entreferro é maior nas primeiras. - A relutância nas máquinas de polos lisos é maior que nas máquinas de polo salientes. - Para uma mesma fem. gerada a corrente de excitação é maior para as máquinas de polos lisos. - A saturação nas M.S. se manifesta mais acentuadamente nas máquinas de pólos salientes. - A parte retilínea caracteriza a linha do entreferro (ar), daí a proporcionalidade entre fem e corrente. - Durante o ensaio da curva característica, a velocidade deverá ser mantida constante e igual a nominal, caso contrário a fem deverá sofrer correção (com If cte). 2
Onde: -Velocidade sincrona -Velocidade de ensaio do rotor -fem para -fem para Para o ensaio de curto circuito. Para a realização deste ensaio, estabelece-se um curto-circuito nos terminais do estator e, aumenta-se gradativamente o valor da corrente de excitação. É fácil imaginar que estando a máquina curto-circuitada, uma pequena fem induzida poderia originar uma grande corrente. Assim sendo, o ensaio iniciado com If = 0 e, aumentando-se lentamente o seu valor até que a corrente no estator assuma valores permissíveis pela máquina. Superpondo-se as curvas de tensãoxcorrente dos circuitos de curto e a vazio, obtém-se a curva da impedância síncrona da máquina
4) Explique de que maneira a reação do induzido é considerada neste método.
A reatância Xa foi mantida a mesma quer para o eixo d como para o eixo q. A razão disto é a similaridade dos circuitos magnéticos de dispersão para as bobinas e eixo d e q. Já o efeito de reação da armadura possuirá circuitos de diferentes relutâncias e daí , a substituição de Xra por Xra(d) e Xra(q), que são respectivamente responsáveis pelas componentes de reação da armadura de eixos d e q. O fluxo de reação produzido pelo induzido de uma máquina síncrona de pólos lisos depende da força magneto motriz correspondente e do valor do entreferro. Como o entreferro é constante ao longo da periferia da máquina, este fluxo de reação e correspondente reatância Xs é independente da posição relativa entre o rotor e a força magneto motriz produzida pelo induzido Maquinas II – Experiencia nº 1
Página 3/4
5) Defina impedância síncrona.
Impedância síncrona é o somatória da resistência das impedâncias transversais e longitudinais da maquina, sendo a impedância longitudinal, referente a resistência e reatância do cobre do estator e a impedância transversal referente a condutância e admitância do núcleo. 6) Supondo que se disponha das características a vazio e em curto circuito, explique como determinar a impedância síncrona.
A impedância síncrona pode ser determinada por Zs=Ef/Icc . A partir da característica em vazio e da característica de curto-circuito traçadas no mesmo gráfico, traça-se a curva Zs=Ef/Icc. Em regime não saturado, a reatância síncrona é constante e pode definir-se uma impedância síncrona não saturada. Já o mesmo não se pode dizer da impedância síncrona em regime saturado pois a saturação praticamente só influi na característica de vazio e não interfere na característica de curto-circuito.
Convém notar que as duas grandezas Ef e I que figuram nestas duas curvas são valores não coerentes por não corresponderem a estados de saturação magnética equivalentes. De fato, a f.e.m. é determinada com o circuito magnético saturado e Icc é determinado sob um circuito magnético não saturado. Assim, na zona saturada, o seu coeficiente tem um significado muito discutível. 7) Explique por que a curva “corrente de curto-circuito da armadura versus corrente de campo” é linear.
Porque a resistência de armadura tende a ser um valor insignificante, quando comparado a reatância de magnetização, logo a corrente na armadura aumenta linearmente com a corrente de campo.
Maquinas II – Experiencia nº 1
Página 4/4
