Máquinas síncronas

MÁQUINAS SÍNCRONAS

1. Descrição das Máquinas Síncronas

Descrição sumária

Os alternadores e motores síncronos são constituídos pelo rotor e pelo

estator. No rotor está montado o enrolamento indutor que é

percorrido por corrente contínua e tem como função a criação de um campo

magnético intenso. No estator estão montados os enrolamentos induzidos

nos quais se efectua a conversão electromecânica de energia.

As correntes e tensões, em regime permanente, são alternadas no

estator e contínuas no rotor.

A ligação eléctrica entre a parte móvel, o rotor, e o exterior pode

fazer-se através de vários processos como se verá, sendo um dos mais

vulgares, a utilização de anéis contínuos e escovas fixas.

O estator é constituído basicamente por uma "carcaça" com funções

essencialmente mecânicas. Esta carcaça suporta um núcleo de material

ferromagnético sob o qual, em cavas, se encontram distribuídos os

enrolamentos do induzido.

O rotor pode ser de dois tipos consoante a existência ou não de

saliência. O rotor de pólos salientes (fig. 2.2a) é constituído por um número

mais ou menos elevado de pólos sob os quais se encontra instalado o

enrolamento indutor. Este enrolamento é normalmente do tipo concentrado.

O rotor de pólos lisos contém um enrolamento indutor distribuído em cavas

e realiza-se com um número reduzido de pólos. Este enrolamento indutor é

designado também por enrolamento de campo ou por enrolamento de

excitação.

Descrição detalhada das máquinas síncronas

1. Carcaça

A carcaça tem essencialmente uma função de suporte mecânico do

estator. Normalmente não é atravessada por um fluxo magnético apreciável.

2. Núcleo do induzido

Tem por função permitir uma indução magnética intensa. Como é

atravessado por um campo magnético variável no tempo, tem que ser

constituído por um material com pequenas perdas no ferro, ou seja com

pequena área do ciclo de histerese e com resistividade eléctrica elevada.

3. Enrolamento do induzido

Os enrolamentos do induzido são constituídos por condutores, em

geral de cobre, isolados e colocados em cavas.

Estes enrolamentos são do mesmo tipo dos enrolamentos do estator

das máquinas assíncronas. São normalmente distribuídos ao longo da

periferia podendo o número de cavas por pólo e fase atingir um número

elevado.

4. Rotor

Os rotores são normalmente de dois tipos: rotores de pólos salientes e

rotores de pólos lisos ou bobinados. Nas máquinas de pequena potência

usam-se também rotores constituídos por ímanes permanentes.

Nos rotores de pólos salientes há um núcleo central montado no veio,

ao qual se ligam pólos onde são enrolados os enrolamentos do indutor. Esta

solução é utilizada normalmente em máquinas de elevado número de pólos

(baixa velocidade de rotação) sendo relativamente reduzida a força

centrífuga a que os pólos estão sujeitos.

Máquina polifásica

Neste capitulo é realizada uma breve introdução aos motores de indução polifásicos,

em que são evidenciadas as suas vantagens e desvantagens e alguns métodos de

controlo de velocidade/binário. São apresentadas as técnicas tradicionais de controlo da

velocidade/binário através da variação do número de pólos dos motores de indução.

Descreve-se também o método de obtenção de um sistema hexafásico e dodecafásico a

partir do sistema trifásico.

Vantagens e Desvantagens

O primeiro registo de uma máquina polifásica de velocidade variável remota a 1969

[16]. Durante os 20 anos seguintes continuou a atrair alguma atenção mas muito

limitada, só nos anos 90 é que o número de pesquisas se intensificou, tornando-se na

viragem do século, alvo de grande atenção. Isto foi resultado predominantemente de

três áreas especificas de aplicação denominadas propulsão eléctrica em barcos, tracção

eléctrica (incluindo carros híbridos) e o conceito de mais electricidade na aviação [3].

Existem inúmeras vantagens de um motor com mais do que as três fases convencionais de alimentação.

A excitação de uma máquina polifásica produz um campo com menos harmónicas

espaciais, o que melhora a eficiência;

As máquinas polifásicas têm uma maior tolerância a falhas, isto é, um defeito numa

fase pode permitir o funcionamento do dispositivo.