APOSTILA_Maquina_ Sincrona - Páginas Pessoais

MOTOR SÍNCRONO
É um motor composto por duas máquinas rotativas, em que uma funciona como motor
propriamente dito e a outra como gerador. O motor tem os enrolamentos do estator alimentados
em tensão alternada, da rede elétrica, e os enrolamentos do rotor alimentados em tensão
contínua, proveniente do referido gerador.
O gerador é chamado de Excitatriz, e o rotor do motor é chamado de rotor principal.
Nos motores síncronos antigos a excitatriz é um gerador CC (dínamo).
Fases
MOTOR SÍNCRONO
GERADOR (EXCITATRIZ)
+
-
1- Classificação
a) Quanto à alimentação: Monofásico ou Trifásico
b) Quanto à Excitatriz: excitatriz CC; excitatriz CA (brushless); excitatriz Estática
Estator
excitatriz CC
Rotor
excitatriz CA (brushless)
excitatriz Estática
A excitatriz estática não é um gerador, mas, um retificador com a tensão de saída variável. É
alimentada pela própria tensão da rede elétrica que alimenta os enrolamentos do estator do motor
síncrono.
2- Aplicação
a) MONOFÁSICO: Prato rotativo forno microondas, horímetros, temporizador programador,
espremedor de frutas.
b) TRIFÁSICO: Britadores, moinhos, correias transportadoras, laminadores, ventiladores, bombas
d’água, compressores, moedores, extrusoras.
OBS.: Com GERADOR tem-se as aplicações:
1234-
Hidrogerador (usinas hidrelétricas)
Conjunto motor-gerador estacionário (supermercados, hospitais, bancos, aeroportos...)
Gerador em locomotivas de trem
Gerador automotivo (alternador)
3- CARACTERÍSTICAS
a) Rotação constante, dependente somente da freqüência de alimentação do estator;
b) Não possui conjugado próprio de partida, por isto, necessita de sistema auxiliar de partida;
c) Trabalha com CA no estator e com CC no rotor principal;
d) Pode ser utilizada como gerador de reativos cpacitivos, para a correção de FP.
4- PARTES CONSTITUINTES
Estator
a) Carcaça com tampas, mancais e porta- escovas
b) Núcleo do estator
c) Enrolamentos do estator
Rotor
a) Eixo com anéis coletores
b) Núcleo do rotor
c) Enrolamentos do rotor
Excitatriz
Como já foi visto no item (1), a excitatriz de um máquina síncrona pode ser de 3 tipos. Se for do tipo
CC as partes constituintes serão todas as de uma máquina CC.
Se for do tipo CA (brushless), as partes constituintes serão:
a) Estator; formado por núcleo, enrolamentos (alimentados em CC) e carcaça
b) Rotor; formado por núcleo, enrolamentos trifásicos, retificador girante (acoplado mecanicamente
ao eixo da máquina síncrona). Neste caso não há anéis coletores.
c) Circuito de disparo, que curto-circuita o enrolamento de campo (rotor) durante a partida.
5- FUNCIONAMENTO
a) CAMPO GIRANTE
b) SINCRONISMO
O rotor do motor síncrono deve ser acelerado até próximo à velocidade do campo girante (95% da
velocidade síncrona aproximadamente). Ao ser atingida esta condição,devem-se alimentar os
enrolamentos do rotor principal, que serão atraídos pelos pólos do campo girante, colocando
assim, o rotor principal em alinhamento com o campo magnético girante.
Quando uma carga é acoplada ao eixo do mesmo, um pequeno deslocamento angular, , ocorre
entre o rotor e o campo girante, saindo estas duas partes, levemente do alinhamento. Este
deslocamento, chamado de “ângulo de atraso” ou “ângulo de torque”, é tanto maior quanto maior
é o conjugado resistente da carga (incluindo o conjugado resistente do rotor, devido ao seu
momento de inércia). Porém, se este ângulo ultrapassar 90° o motor perde o sincronismo, e se não
tiver um sistema auxiliar de partida, como enrolamentos de compensação, o rotor pára. Mesmo
tendo este recurso, se a carga não for reduzida para valores que resultem em  < 90° , o rotor
ficará fora do sincronismo. A figura abaixo mostra a situação para 0°<  < 90°
b1) SEQUÊNCIA DE PASSOS PARA PARTIDA E SINCRONISMO
Considera-se aqui um motor síncrono com enrolamentos de compensação.
- Curto-circuitar os anéis coletores, ou seja, os enrolamentos de campo (do rotor). Como
em algumas máquinas as correntes de curto circuito induzidas nos enrolamentos de campo (rotor)
atingem valores muito elevados, durante a partida, comprometendo assim a integridade dos
condutores, utiliza-se um resistor entre os anéis, cujo valor é 10 vezes a resistência dos
enrolamentos de campo ;
- Aplicar a tensão trifásica nos enrolamentos do estator;
- aguardar o rotor atingir 95% da velocidade síncrona “N”;
- Neste momento, retirar o curto-circuito dos anéis;
- Aplicar a tensão do campo (enrolamentos do rotor);
Neste momento o motor síncrono entra em sincronismo.
c) fcem E DIAGRAMA FASORIAL
pg 238 a 241 do livro do Kosow
índice 1 : motor “resistivo”
índice 2 : motor “capacitivo”
índice 3 : motor “indutivo”
c2) Curvas em “V”
FONTE: http://www.cpdee.ufmg.br/~lai/disciplinas/graduacao/conversao/ELE034-Parte4.pdf
d) TORQUE EM MOTOR SÍNCRONO
pg
265 a 266 do livro do Kosow
e) CIRCUITO EQUIVALENTE
ed= tensão estatórica, eixo d
id= corrente estatórica, eixo d
eq= tensão estatórica de regime, eixo q
iq= corrente estatórica, eixo q
efd= tensão instantânea de campo
ωr= velocidade angular do rotor
q= enlace de fluxo eixo q
d= enlace de fluxo eixo d
Provenientes
Ll= indutância de dispersão ____________________________________ da divisão de
Lad, Laq = indutâncias mútuas, que enlaçam os circuitos do rotor _____ La e Ld.
ikd= corrente nos enrolamentos amortecedores, eixo d
ikq= corrente nos enrolamentos amortecedores, eixo q
Rdes = resistor de descarca para limitar a corrente dos enrolamentos do rotor na partida;
Rkd = resistência dos enrolamentos de compensação, inseridos nas sapatas do rotor
Lkd = Indutância dos enrolamentos de compensação, inseridos nas sapatas do rotor
e) REATÂNCIA SÍNCRONA
f)
DISTRIBUIÇÃO DO CAMPO NOS PÓLOS E NO ENTREFERRO
1- Especificação
Fonte de Referência: Apostila WEG de Máquinas Síncronas
Páginas do Kosow
- pg 229 – 8.3 Operação do Motor Síncrono
- pg 233 – Partida de Motores Síncronos
- pg 237 – Operação do Motor Síncrono, 238, 239, 240 e 241
QUESTIONÁRIO
Fazer um diagrama com todas as ligações presentes num motor síncrono com excitatriz estática.
Como a excitatriz estática faz a variação da tensão de saída, que alimentará os enrolamentos do rotor
principal do motor síncrono?
Fazer um descritivo da sequência de passos para a partida de um motor síncrono com excitatriz estática,
até o momento da entrada do rotor em sincronismo.
Qual a diferença entre regulador de tensão e excitatriz estática, para uma máquina síncrona?
R: O regulador de tensão tem na sua saída uma tensão que pode ser variada e é aplicada aos
enrolamentos estatóricos da excitatriz.
A excitatriz estática tem na sua saída uma tensão que pode ser variada,mas, é aplicada
diretamente aos enrolamentos do rotor principal da máquina síncrona.
O que acontece se, na partida de um motor síncrono, não forem curto-circuitados os enrolamentos de
campo?
Trace o diagrama vetorial para um motor síncrono:
a) Antes de se desconectar a máquina auxiliar de partida
b) Após desconectar- se a máquina auxiliar de partida.
Desenhe e explique o diagrama elétrico equivalente de uma máquina síncrona, desenergizada.
Qual a expressão do torque em um motor síncrono?