Análise de curto-circuito e princípios de proteção em sistemas de energia elétrica Fundamentos e prática

Como foi visto anteriormente, os geradores síncronos são máquinas elétricas destinadas à gerar energia elétrica, através da conversão da energia mecânica rotacional provenientes de turbinas instaladas em usinas, hidrelétricas, termelétricas, entre outras. São conhecidos como síncronos em razão de não haver escorregamento, consequentemente há sincronismo entre a velocidade do motor ser a mesma do campo magnético.

Os geradores podem ser construidos por polos salientes ou por polos lisos.

Os geradores de polos salientes possuem alto número de polos e geralmente são utilizados em usinas hidrelétricas operadas por turbinas de baixas velocidades, já os geradores de polos lisos possuem baixo número de polos e são empregados máquinas primárias de maior velocidade, geralmente utilizadas em turbinas de usinas termoelétricas.

Foto Esquema de um gerador elementar de dois polos.

Principais elementos construtivos do gerador síncrono:

estator:

Rotor: Entolamento amortecedor, é um enrolamento instalado no rotor do tipo gaiola. Este enrolamento destina-se a amortecer oscilações de binário mecânico que provoquem quebras de sincronismo , e que poderiam causar a saída de serviço da máquina uma vez que fora do sincronismo esta deixa de produzir binário útil (motor ou gerador). Fora do sincronismo circularão correntes neste enrolamento, à frequência de escorregamento, que pela lei de Lenz criam binário com sentido oposto à variação, que tende a

repor a situação de sincronismo.

Este enrolamento amortecedor possibilita ainda o arranque assíncrono de uma máquina síncrona,

que de outra maneira não possui binário de arranque Em geral os rotores dos geradores síncronos possuem um enrolamento amortecedor em geral é dimensionado apenas para absorver as correntes de sequencia negativa, menor que os instalados nos motores síncronos, que são usados para manter a velocidade diante das variações de cargas, além de absorver as correntes de sequência negativas, geralmente devido a alguns desbalanceamentos de cargas entre as fases.

A velocidade de sincronismo é dada por

n= f x p / 60

Rotor de polos lisos, também conhecido como rotor cilíndrico, tem os seus enrolamentos instalados em "Valas"Sapatas(Procurar nomes), no próprio eixo do rotor.

Rotor de polos salientes é o rotor em que o enrolamento é instalados em torno das cabeças polares

Este tipo de máquina é possível para todas as velocidades de rotação, entretanto o número mínimo de polos é 4, geralmente usadas em usinas com menor velocidade, sendo então ser construidos com um maior numero de polos, consequentemente possui um diametro maior do que o comprimento.

Excitatriz

O funcionamento dos geradores se baseiam na lei de faraday, isto significa que tensões são induzidas nos enrolamentos do estator (Armadura) a partir do giro de um campo magnético que é criado no rotor for uma fonte de corrente contínua, proveniente da excitatriz.