Trabalho de geradores sincronos 19-12-2012

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Operação como Gerador Síncrono
Princípio de funcionamento

O nome Síncrono se deve ao fato de esta máquina operar com uma velocidade de rotação constante sincronizada com a frequência da tensão elétrica alternada aplicada aos terminais da mesma, ou seja, devido ao movimento igual de rotação, entre o campo girante e o rotor é chamado de máquina síncrona (sincronismo entre campo doestator e rotor).
Ao operar como gerador, a energia mecânica é fornecida à máquina pela aplicação de um torque e pela rotação do eixo/veio da mesma, a fonte de energia mecânica pode ser, por exemplo, uma turbina hidráulica, a gás ou a vapor. Uma vez estando o gerador ligado à rede elétrica, a tensão aos seus terminais é ditada pela frequência de rotação e pelo número de polos: a frequência datensão trifásica gerada depende diretamente da velocidade da máquina.
Para que a máquina síncrona seja capaz de converter a energia mecânica aplicada no seu eixo/veio, é necessário que o enrolamento de campo localizado no rotor da máquina seja alimentado por uma fonte de tensão contínua de forma que ao girar o campo magnético gerado pelos pólos do rotor tenham um movimento relativo aoscondutores dos enrolamentos do estator.
Devido a esse movimento relativo entre o campo magnético dos pólos do rotor, a intensidade do campo magnético que atravessa os enrolamentos do estator irá variar no tempo, e assim teremos pela lei de Faraday uma indução de tensões aos terminais dos enrolamentos do estator. Devido à distribuição e disposição espacial do conjunto de enrolamentos doestator, as tensões induzidas aos seus terminais serão alternadas.
A corrente elétrica utilizada para alimentar o campo (enrolamento do rotor) é denominada corrente de excitação. Quando o gerador está a funcionar de forma isolada de um sistema elétrico (ou seja, o sistema estará sendo alimentado exclusivamente pelo gerador síncrono.) a forma de onda e a frequência da tensão deste sistema"ilhado" serão ditados pelo gerador e a excitação do campo irá controlar diretamente a tensão elétrica gerada. Quando o gerador está conectado a um sistema/rede elétrica que possui diversos geradores interligados, a excitação do campo irá controlar a potência reativa que a máquina vai entregar ao sistema podendo eventualmente controlar indiretamente a tensão local.
Operação como Motor SíncronoAo operar como Motor síncrono, a energia elétrica é fornecida à máquina pela aplicação de tensões alternadas trifásicas aos terminais dos enrolamentos do estator, além disso os enrolamentos de campo do rotor são alimentados por uma fonte de tensão contínua.
Como as tensões aplicadas aos enrolamentos do estator são alternadas e trifásicas, circulará nos mesmos um conjunto trifásico decorrentes alternadas de mesma frequência que a tensão, essas correntes trifásicas produzirão campos magnéticos também alternados que variam no tempo.
Além disso, devido a disposição espacial dos enrolamentos no estator, esses campos magnéticos variantes no tempo também irão circular pelo estator, de forma que o campo magnético resultante irá rodar em torno da circunferência do estator com velocidadeangular proporcional à frequência da tensão alternada aplicada nos enrolamentos. Este campo que circula em torno da circunferência do estator também é conhecido como campo girante.
Assim, quando um dos pólos do campo magnético constante no tempo gerado pelo enrolamento de campo do rotor interagir com o campo girante resultante do estator, tentará alinhar-se com o pólo de sinal oposto, ecomo o pólo do campo girante do estator está a girar, surgirá no rotor um binário de forças que gerarão um torque de forma que o rotor gire e mantenha os campos do enrolamento de campo do rotor e o campo girante do estator alinhados.
Com o surgimento do torque, o rotor girará seguindo o sentido e velocidade do campo girante do estator, logo, a velocidade angular do motor Síncrono...
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