As Maquinas no Matlab

Análise de Máquinas Síncronas no Software Simulink

Brenda E. Campos* Lucas R. Santos**
Paulo H. Costas***

*Universidade Federal de Itajubá, Itabira MG

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Abstract: The preparation of the simulation of synchronous machines from the software simulator, with a view to analyzing such machines working as generators operating in parallel in different situations, having generators A and B. The synchronous generators of the same are operating in parallel and feeding a load of at least 60% of the power of each generator, with a load power factor of 0.8 and with a large system supplying a load of at least 60% of the generator power and a power factor of 0.7. The results found result in relation to the parameters of tension and speed of the machine

Resumo: A elaboração da simulação de máquinas síncronas a partir do software Simulink, tendo em vista a análise de tais máquinas que operam como geradores operando em paralelo em situações diferentes, tendo geradores A e B. Os geradores síncronos de mesmo estarão operando em paralelo e alimenta uma carga de no mínimo 60% da potência de cada gerador, com fator de potência da carga 0.8 e com um sistema de grande porte que alimenta uma carga de no mínimo 60% da potência do gerador e fator de potência de 0.7. Os resultados encontrados serão analisados em relação aos parâmetros de tensão e velocidade da máquina.

Keywords: synchronous machine; Simulink; generator.

Palavras-chaves: Máquinas síncronas; Simulink; gerador .

1. INTRODUÇÃO

As máquinas síncronas são as mais importantes fontes de geração de energia elétrica, onde a máquinas consiste de dois elementos fundamentais sendo um para gerar um campo magnético giratório e outro para um elemento para acoplar com o campo e rotacionar em relação ao primeiro, assim gerando uma conversão de energia. Na construção temos que o primeiro elemento que gera o campo magnético, normalmente é enrolado no rotor chamando de campo de enrolamento. A outra seção tem o segundo elemento que se encontra acoplado no enrolamento de campo onde é enrolado em ranhuras no estator e é denominado como enrolamento de armadura.

Dentre o enrolamento de  armadura é comum que seja enrolado como um enrolamento “estrela” trifásico. Quando usado como um gerador, o neutro da  estrela é comumente aterrado, frequentemente através de um reator com intuito para limitar alguns tipos de corrente de falha e sobre tensões.

As bobinas da armadura são colocadas em repartições e a distribuição das bobinas dispostas para se aproximar de uma distribuição senoidal de condutores para cada fase.

2- MÁQUINAS SÍNCRONAS

O paralelismo, para  que ocorra tal operação entre os geradores temos que ter as tensões promovidas sendo iguais para prevenir que a corrente de circulação entre as duas máquinas, a fim de evitar danos. Os geradores precisam estar sincronizados, assim devem seguir tais condições sendo, mesma sequência de fase, mesma frequência, mesma forma de onda, mesmo ângulo de fase e mesmo valor eficaz.

A Fim de verificar o sincronismo da máquinas devemos olhar pela da partida na máquina primária, que deve ser acelerada ao ponto de alcançar sua velocidade nominal, em sequência analisar a frequência nominal, utilizando o frequencímetro duplo, prosseguindo temos a excitação da máquina com a corrente no campo da máquina buscando igualar com a tensão da rede, para o último parâmetro deve se colocar a tensão da máquina em fase com a tensão da rede.

O controle de potência dos geradores se dá em referência a potência fornecida assim a turbina fornece potência para o gerador atuar,  ao sistema de carregamento quando se tem com cargas reativas tal potência é fornecida para a carga e retorna ao gerador, assim não gerando trabalho,  entretanto quando  com a potência ativa se dá  o carregamento com cargas ativas temos que levar em conta a demanda pois quanto maior a demanda de potência ativa  vai exigir uma  potência maior da máquina primária, para manter a operação. Com tal operação se considera a maior necessidade ter uma potência mecânica maior no eixo da máquina, assim sendo possível efetuar controle da potência reativa de tais geradores definindo o ângulo de carga constante e tendo a variação do módulo do fator da tensão induzida .

3- DESENVOLVIMENTO

Afim da análise dos geradores síncronos (A e B) operando em paralelo temos o desenvolver que parte da simulação realizada no software Simulink onde nas suas questões são utilizadas cargas de 2MVA e com base nos fatores de potência é calculado a potência ativa e reativa para ser implementada no simulador, onde o modelo de gerador foi retirado do próprio Software.

3.1- Questão 01

Dois geradores síncronos de mesmo porte (A e B) operando em paralelo e alimentando uma carga de no mínimo 60% da potência de cada gerador (fator de potência da carga = 0,8).

        a) Gerador A contribuindo com 0% da carga e B com 100%.

        b) Gerador A contribuindo com 75% da carga e B com 25%.

        c) Gerador A contribuindo com 65% da carga e B com 35%.

A figura abaixo mostra a representação do sistema, onde tal elaboração se deu pelo esquema de power machine, para a solução da questão 01.

[pic 1]

Figura 1. Representação esquemática para Questão 01.

Para a determinada questão deve ser controlada a velocidade e a tensão de referência para alterar a contribuição do gerador para a carga.

3.2- Questão 02

Um gerador síncrono operando em paralelo com um sistema de grande porte e alimentando uma carga de no mínimo 60% da potência do gerador e fator de potência = 0,70.

        a) Gerador síncrono contribuindo com 70% da carga (W) e fp = 0,96 medido no barramento do sistema.

        b) Gerador síncrono contribuindo com 90% da carga e fp = 0,93 medido no barramento do sistema.

Para que questão 02 foi montado a partir do primeiro esquema, como pode ser observado abaixo.

[pic 2]

Figura 2. Representação esquemática para Questão 02.