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Prof. Samuel Bettoni Máquinas Elétricas I – Aula 20 Máquinas Síncronas.

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1 Prof. Samuel Bettoni Máquinas Elétricas I – Aula 20 Máquinas Síncronas

2 Construção das Máquinas Síncronas Campo Fixo (armadura girante e um campo estacionário) A mesma construção do estator é empregada na máquina síncrona como feito na máquina de CC; O enrolamento de campo é excitado por uma fonte CC; O enrolamento de armadura colocado no rotor é levado a anéis coletores bem como a um comutador; A máquina operará como motor ou como gerador dependendo se a entrada é corrente CC ou correntes CA; Máquinas Elétricas I Centro de Ensino Superior – Conselheiro Lafaiete

3 Construção das Máquinas Síncronas Máquinas Elétricas I Centro de Ensino Superior – Conselheiro Lafaiete

4 Construção das Máquinas Síncronas Campo Móvel (campo girante e armadura fixa) A construção da máquina síncrona com o campo fixo é bastante limitada em comparação com a máquina síncrona de campo móvel; O enrolamento de campo é alimentado por uma corrente CC através de anéis coletores; O enrolamento de armadura é ligada diretamente à fonte CA ou à carga; Máquinas Elétricas I Centro de Ensino Superior – Conselheiro Lafaiete

5 Construção das Máquinas Síncronas Máquinas Elétricas I Centro de Ensino Superior – Conselheiro Lafaiete

6 Construção das Máquinas Síncronas Ambos os tipos de Máquinas Síncronas podem ser utilizados como alternadores, mas a máquina com a armadura fixa e o campo girante (Campo móvel) é sem dúvida o mais usado para a geração de energia elétrica; A máquina com a armadura girante (Campo fixo) é mais utilizada como conversor síncrono (converter corrente contínua em alternada ou vice-versa). A menos que deixemos claro, nosso estudo recaíra sobre a máquina síncrona de campo móvel. Máquinas Elétricas I Centro de Ensino Superior – Conselheiro Lafaiete

7 Construção das Máquinas Síncronas Em máquinas antigas, a corrente de excitação era fornecida tipicamente por meio de anéis coletores a partir de uma máquina CC, conhecida como excitatriz, que era montada no mesmo eixo da máquina síncrona; Em máquinas modernas, a excitação é dada a partir de excitatrizes CA e retificadores de estado sólido (pontes com diodos ou retificadores de fase controlada); Excitatriz Estática (com escovas); Excitatriz Brushless (sem escovas). Máquinas Elétricas I Centro de Ensino Superior – Conselheiro Lafaiete

8 Construção das Máquinas Síncronas – Excitatriz Estática Retificação na parte estacionária da máquina; Motores Síncronos com excitatriz do tipo estática são constituídos de anéis coletores e escovas que possibilitam a alimentação de corrente dos pólos do rotor através de contato deslizante; A corrente contínua para alimentação dos pólos deve ser proveniente de um conversor e controlador estático CA/CC; Os Motores Síncronos com excitatriz estática atualmente estão sendo muito utilizados em aplicações com variação de velocidade através de Inversores de Freqüência. Máquinas Elétricas I Centro de Ensino Superior – Conselheiro Lafaiete

9 Construção das Máquinas Síncronas – Excitatriz Estática Máquinas Elétricas I Centro de Ensino Superior – Conselheiro Lafaiete

10 Construção das Máquinas Síncronas – Excitatriz Brushless Outro modo é quando a excitatriz CA está no rotor da máquina síncrona, assim como a retificação, sendo que nesse caso a corrente é fornecida ao rotor sem a necessidade de anéis coletores (Brushless); Motores Síncronos com sistema de excitação brushless possuem uma excitatriz girante; Máquinas Elétricas I Centro de Ensino Superior – Conselheiro Lafaiete

11 Construção das Máquinas Síncronas – Excitatriz Brushless Máquinas Elétricas I Centro de Ensino Superior – Conselheiro Lafaiete

12 Construção das Máquinas Síncronas Máquinas Elétricas I Centro de Ensino Superior – Conselheiro Lafaiete

13 Vantagens Muitas vantagens está por trás do uso de motores síncronos na indústria. Algumas dessas razões são listadas abaixo: Baixo custo inicial; Altos rendimentos; Obter correção do fator de potência; Obter características de partida especiais; Características especiais do motor síncrono. Máquinas Elétricas I Centro de Ensino Superior – Conselheiro Lafaiete

14 Vantagens Baixo custo De um modo geral um motor síncrono com excitatriz e controle pode ter um custo inferior a um outro motor CA de igual potência; Alto rendimento Se o rendimento do motor for uma consideração muito relevante, motores síncronos com fator de potência unitário é muitas vezes o melhor nesse aspecto. Considerando que a potência reativa (KVar) não é necessária, e somente a potência útil (KW), a corrente de linha se torna menor e consequentemente as perdas no cobre também. Máquinas Elétricas I Centro de Ensino Superior – Conselheiro Lafaiete

15 Vantagens Alto Rendimento Máquinas Elétricas I Centro de Ensino Superior – Conselheiro Lafaiete

16 Vantagens Correção do Fator de Potência Uma multa pode ser aplicada pelas concessionárias de energia se o fator de potência de determinada instalação estiver abaixo de valores especificados; Baixo fator de potência = alto consumo de energia reativa = aumento dos equipamentos de geração e transmissão; Plantas industriais geralmente possuem predominância de cargas reativas indutivas tais como motores de indução de pequeno porte que requerem considerável quantidade de potência reativa (KVAR) consumida como corrente de magnetização. Embora seja possível usar capacitores para suprir a necessidade de potência reativa, havendo a possibilidade, é frequentemente preferível a utilização de motores síncronos para este objetivo. Máquinas Elétricas I Centro de Ensino Superior – Conselheiro Lafaiete

17 Vantagens Obter características de partida especiais Combinações de conjugado mais alto ou mais baixo e baixa corrente de partida sem reduzir ou afetar as características em regime permanente. Características especiais do motor síncrono Velocidade constante Entreferro de grande dimensão Máquinas Elétricas I Centro de Ensino Superior – Conselheiro Lafaiete

18 Resumo do que vimos até agora...

19 Características principais da Maq. Síncrona: Máquina de corrente alternada; Velocidade proporcional à frequência das correntes de armadura; Rotor gira em sincronismo com o campo girante do estator; Rotor alimentado por corrente contínua; Estator com corrente alternada; Máquinas Elétricas I Centro de Ensino Superior – Conselheiro Lafaiete

20 Resumo do que vimos até agora... Tipos de Máquinas Síncronas: Monofásicas e polifásicas; Bipolares e multipolares; Pólos salientes e pólos cilíndricos; Campo fixo e campo móvel; Excitação independente e auto-excitado; Baixa frequência e alta frequência;

21 Referências 1. Fitzgerald, A. E.; Kingsley Jr., C.; Umans, S. D.; “Máquinas Elétricas”, 6ª ed., Bookman, Catálago WEG – Motores Síncronos; Disponível em sincrono-644-catalogo-portugues-br.pdf; Acesso em 18/04/ sincrono-644-catalogo-portugues-br.pdf


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