OS MOTORES SÍNCRONOS

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA

CONVERSÃO ELETROMECÂNICA DE ENERGIA II - ENG04408

MOTORES SÍNCRONOS

                                                              Gabriel Bertaluci da Costa - 243922

           Leomar Mateus Radke - 243934

Vinícius Cella Ceriotti - 246792

        

PORTO ALEGRE, 2017

SUMÁRIO[pic 1]

INTRODUÇÃO        3

DESENVOLVIMENTO        4

Princípios Básicos de um Motor Síncrono        4

Circuito Equivalente de um Motor Síncrono        5

Campo Magnético de um Motor Síncrono        6

Curva Característica de Conjugado versus Velocidade do Motor Síncrono        8

Partida de Motores Síncronos        9

Esquemas        14

Procedimentos        17

Análise dos Resultados        18

CONCLUSÃO        23

BIBLIOGRAFIA        24

        

 INTRODUÇÃO

Os motores síncronos são aplicados com maior frequência pelas indústrias, devido ao fato de possuírem características especiais de funcionamento. O alto rendimento e o fato de poderem trabalhar como compensador síncrono para corrigir o fator de potência da rede, se destacam como os principais motivos que resultam na escolha dos deste tipo de máquina para acionamento de diversos tipos de cargas.

Por isso, faz-se necessário uma abordagem teórica e prática deste assunto. A utilização de motores síncronos na indústria, induz a uma necessidade de se compreender os fenômenos físicos presentes em seu funcionamento.

Ao fim deste relatório, será possível identificar todos os procedimentos para o acionamento do motor síncrono e características relacionadas ao mesmo.

.

DESENVOLVIMENTO

Princípios Básicos de um Motor Síncrono

Motores síncronos são máquinas síncronas utilizadas para converter potência elétrica em potência mecânica.

        Em um motor, a corrente de campo  produz um campo magnético  em regime permanente. Ao estator da máquina é aplicado um conjunto trifásico de tensões, produzindo um fluxo trifásico de correntes nos enrolamentos.[pic 2][pic 3]

Figura 1 – Motor síncrono de dois polos.

[pic 4]

Como já visto para geradores síncronos, um conjunto trifásico de correntes nos enrolamentos de armadura produz um campo magnético uniforme girante . Assim, temos dois campos magnéticos presentes na máquina e o campo do rotor tenderá a se alinhar com o campo do estator. Essa é uma das diferenças entre uma máquina operando como gerador e como motor. Para geradores, o campo do estator tende a se alinhar ao campo do rotor, enquanto que para motores segue a característica supracitada.[pic 5]

        Quanto maior for o ângulo entre os dois campos magnéticos, até um certo valor máximo, maior será o conjugado no rotor da máquina. O princípio básico de funcionamento do motor síncrono é que o rotor persegue em círculo o campo magnético girante do estator, sem nunca conseguir se alinhar com ele.

Circuito Equivalente de um Motor Síncrono

Um motor síncrono é o mesmo que um gerador síncrono sob todos aspectos, exceto pelo fato de o sentido do fluxo de potência ser invertido. Como esse sentido é invertido, pode-se esperar que o sentido do fluxo de corrente no estator também seja invertido. Portanto, o circuito equivalente de um motor síncrono é exatamente o mesmo que o circuito de um gerador síncrono, exceto pelo fato de o sentido de referência da corrente de armadura  ser invertido.[pic 6]

        Como para geradores, as três fases do circuito equivalente de um motor podem ser ligadas em delta ou em estrela.

Na figura 2 podemos visualizar o circuito equivalente de um motor síncrono, bem como o sentido atribuído para a corrente de armadura.

Figura 2 – Circuito equivalente completo de um motor síncrono trifásico.

[pic 7]

        Como houve uma mudança no sentido de , a equação da lei das tensões de Kirchhoff para o circuito equivalente também muda. Assim temos que a nova equação, relacionada ao circuito equivalente de um motor é [pic 8]

[pic 9]

        Essa é exatamente a mesma equação de um gerador, exceto pelo fato de o sinal do termo de corrente ter sido invertido.

Campo Magnético de um Motor Síncrono

Vimos em aulas passadas que o gerador síncrono tem uma máquina motriz aplicada a seu eixo, fazendo-o girar. Nas figuras 3 e 4 podemos observar o diagrama fasorial e o diagrama de campo magnético de um gerador síncrono, respectivamente.

Figura 3 – Diagrama fasorial de um gerador síncrono.

[pic 10]

Figura 4 – Diagrama de campo magnético de um gerador síncrono.

[pic 11]

O conjugado induzido para um gerador é no sentido horário, opondo-se ao sentido de rotação. Assim, denomina-se que o conjugado induzido em um gerador é um contraconjugado. A equação do conjugado induzido para uma máquina síncrona é dada por

[pic 12]

        Em um motor, o rotor perde velocidade devido ao arraste no seu eixo e se atrasa em relação ao campo magnético líquido da máquina. Quando  está atrasado em relação a , o sentido do conjugado torna-se anti-horário. Neste caso o conjugado da máquina é no sentido do movimento. O aumento do ângulo de conjugado  resulta em um conjugado cada vez maior no sentido de rotação até que finalmente o conjugado induzido do motor torna-se igual ao conjugado de carga no eixo. Nesse ponto, a máquina estará operando em regime permanente e novamente com velocidade síncrona, mas agora como motor.[pic 13][pic 14][pic 15]