Maquinas CA - Motor Sincrono
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Motores Síncronos:
Os Motores Síncronos convertem energia elétrica emenergia mecânica.
O enrolamento de campo alimentado por uma fonte CCe normalmente localizado no ROTOR.
O enrolamentos da armadura são localizados noESTATOR e são alimentado por uma fonte CA.
Como o motor síncrono é idêntico fisicamente ao geradorsíncrono todas as equações desenvolvidas são válidas
(e.g. velocidade, potência, torque, etc.)
– p. 1/20
Princípios básicos:
1. Os enrolamentos da armadura são percorridos por correntes alternadas trifásicas;
2. Essas correntes criam no estator um campo girante de amplitude constante ( ~BS );
3. O campo do estator ( ~BS ) interage com o campo produzido no rotor ( ~BR) induzindoum torque mecânico.
– p. 2/20
Circuito equivalente:
Motor síncrono de pólos lisos:
I A
.
E A
.V t
.L F
RFI F
V F
jX S RA
Vt = Ea + RaIa + jXS Ia
– p. 3/20
Diagrama fasorial
I A
.
V T
.
E A
.
AR I A
.SjX I A
.θ δ
(característica indutiva)
V T
.
E A
.
SjX I A
.
AR I A
.
I A
.
δθ
(característica capacitiva)– p. 4/20
Campos magnéticos no interior do MS para correnteadiantada (caract. capacitiva)
EA
.
0o
SBI A
.
BF
BM
ER
. EM
.
c
b´
b
c´
a
a´a´
ω
– p. 5/20
Motor síncrono de pólos salientes:
E A
.V t q
.L F
RFI F
V F
V t d
.
I d
.
0 V
I q
.
circuito equivalente de eixo−q
circuito equivalente de eixo−d
RAjX d
RAjX q
Vt = Ea + RaIa + jXdId + jXqIq– p. 6/20
Diagrama fasorial I
V T
.
I A
.
I q
.
qjX I q
.
I d
.djX
E A
.
AR I A
.
I d
.θ δ
dq
(característica de operação indutiva)
– p. 7/20
Diagrama fasorial II
V T
.
E A
.
I A
.
I d
.
I q
.
AR I A
.
qjX I q
.
I d
.djX
δ
θ
d
q
(característica de operação capacitiva)
– p. 8/20
Operação em regime permanente:
Característica τx ω :
τind = kBR · BM sin δ
– p. 9/20
Potência ativa e reativa nos MS:
P mec
τ ωmec mec
P = 3 V I cos ele t a
Q = 3 V I sin ele t aGS θ
θ
Potência ativa:
Pele = 3VtIa cos θ
(grandezas de fase)
Pele =√
3VLIa cos θ
(grandezas de linha)
Potência reativa:
Qele = 3VtIa sin θ
(grandezas de fase)
Qele =√
3VLIa sin θ
(grandezas de linha)
– p. 10/20
MS de pólos lisos
Considerando Ra ≈ 0 tem-se:
Pele = 3VtIa cos θ = 3VtEa
XS
sin δ
e,
Qele = 3VtIa sin θ = 3Vt
XS
(Vt − Ea cos δ)
O torque induzido no MS pode ser calculado por:
τind =Pmec
ωm=
Pele − Perdasωm
Desprezando as perdas e fazendo ωm = ωs tem-se:
τind = 3VtEa
ωsXS
sin δ
– p. 11/20
MS de pólos salientes:
Considerando Ra ≈ 0 tem-se:
Pele = 3VtEa
Xd
sin δ +3
2V 2
t
(
Xd − Xq
XdXq
)
sin 2δ
e,
Qele = 3Vt
Xd
(Vt − Ea cos δ) + 3V 2
t
(
Xd − Xq
XdXq
)
sin2 δ
Sendo o torque induzido dado por:
τind = 3VtEa
ωsXd
sin δ +3
2
V 2t
ωs
(
Xd − Xq
XdXq
)
sin 2δ
– p. 12/20
Variações de carga nos MS:
– p. 13/20
Variações na corrente de campo:
– p. 14/20
Correção de fator de potência:
O motor síncrono é usado para gerar potência reativapara o sistema.
– p. 15/20
Condensador síncrono:
Condensador Síncrono é um motor síncrono projetadopara gerar/absorver apenas potência reativa em seusterminais CA.
– p. 16/20
Partida de motores síncronos:
O torque (conjugado) induzido nos motores síncronos énulo fora da velocidade síncrona.
– p. 17/20
Técnicas de partida de MS.1. Redução da velocidade do campo magnético girante
criado no estator;utilização de inversores de freqüência.
2. Utilização de uma máquina motriz (motor de induçãoou motor CC) para acelerar o rotor do motorsíncrono até próximo da velocidade síncrona docampo girante;
3. Utilização de enrolamentos amortecedores.
– p. 18/20
Enrolamentos amortecedores:
– p. 19/20
Torque nos enrolamentos amortecedores:
O torque produzido pelos enrolamentos amortecedoresé pulsante porém sempre na mesma direção
– p. 20/20