Ensaios e testes no motor sincrono

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  • Publicado : 24 de abril de 2013
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Introdução
As máquinas síncronas constituem uma das famílias de máquinas elétricas mais importantes. Os geradores síncronos produzem a maior parte da energia eléctrica consumida no mundo. Os motores síncronos por sua vez são muito utilizados, tanto pela característica de possuírem uma velocidade garantida em função da frequência, como pela característica, de resto comum aos dois modos defuncionamento, do seu fator de potência ser regulável.
Segundo o vocabulário eletrotécnico internacional, “uma máquina síncrona é uma máquina de corrente alterna na qual a frequência da tensão induzida e a velocidade possuem uma relação constante”. VEI 411-01.06
O induzido da máquina síncrona, normalmente no estator, é idêntico ao da máquina assíncrona, e, portanto constituído por um enrolamentodistribuído, normalmente trifásico e com um ou mais pares de pólos.

Enrolamento estático de uma máquina síncrona

O indutor, normalmente no rotor, é constituído por um enrolamento monofásico alimentado por corrente contínua, também designado enrolamento de campo ou de excitação, embora se assista a um progressivo uso de ímanes permanentes em substituição desse enrolamento, nas unidades de menorpotência.
Normalmente este último órgão apresenta-se sob duas formas possíveis, originando duas famílias de máquinas:
Máquinas de rotor cilíndrico: ditas turbo-alternadores ou turbo-motores. Neste caso o enrolamento rotórico é distribuído.
Máquinas de pólos salientes: em que o enrolamento é constituído por bobinas concentradas em torno das cabeças polares.

Figura: Tipos de máquinas síncronasEnsaios
Através dos ensaios é determinado os parâmetros da maquina síncrona. Estes parâmetros são importantes para a caracterização do modelo matemático da máquina síncrona que é, habitualmente, utilizado nos diversos tipos de estudo de estabilidade do funcionamento desta maquina elétrica. Os valores destes parâmetros, também, fornecem informação sobre o comportamento da máquina em regimetransitório, e são utilizados no dimensionamento dos sistemas de proteção.

1. Medição da Resistência do Estator e do Rotor
A parte real da impedância do estator, rs, é determinada alimentando uma das fases do estator com o rotor do motor síncrono aberto. São utilizados: uma fonte senoidal variável, um amperímetro e um voltímetro. Assim, é possível variar e monitorar o valor da tensão aplicada emedir a corrente de estator resultante.
O parâmetro rf, resistência de campo (rotor), é determinado através de um procedimento semelhante ao realizado na determinação da resistência de armadura. Porém, nesse caso, o circuito de estator é mantido aberto enquanto uma tensão é aplicada no circuito do rotor da máquina.
Em um modelo de fonte em série com uma impedância, pode-se determinar o valor dafonte e o valor da impedância através dos ensaios em vazio e em curto-circuito.

2. Ensaio em Vazio
Para a realização deste ensaio, utiliza-se, além da máquina síncrona, uma máquina de corrente contínua que atuou como motor. A máquina de corrente contínua funcionando como motor faz com que a máquina síncrona funcione como gerador, isto por causa da unicidade de seus eixos.
A máquinasíncrona, durante o ensaio a vazio, tem o circuito do rotor alimentado com uma tensão contínua que pode ser variada através de um conjunto varivolt/retificador. A tensão e a corrente de rotor são medidas através de um voltímetro e de um amperímetro, respectivamente.
Um outro voltímetro é conectado entre os terminais de uma das fases do estator e através dele são medidos valores da tensão alternada geradapela máquina síncrona à medida que a tensão aplicada ao rotor é variada.

Exemplo de ensaio em vazio:

- Aciona-se a máquina na velocidade síncrona, mantendo o estator em aberto b
- Excita-se o circuito de campo, variando a corrente de excitação If desde zero até valores acima da corrente de campo nominal.
- Mede-se a tensão de linha no estator e a corrente de campo.

- O resultado...
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