Resumo Transformadores

Faculdade de Negócio e Tecnologia – Anhanguera

GERADORES E TRANSFORMADORES

(RESUMO)

ELETRICIDADE

APLICADA

Turma: EEL-5B

Professor: Roberto Brum

Alunos: Rosivon Ap. P. Oliveira RA 3722685087

Angelo Morales Wisniewski RA 5222980356

Rodrigo Pereira Lima RA 4246839401

Thiago Correia Sena RA 4211811455

Luiz Augusto de Oliveira RA 3776709183

Brasília 03 de junho de 2014

1 – GERADORES DE CORRENTE ALTERNADA

Os geradores de corrente alternada também são chamados de alternadores. Praticamente toda energia elétrica consumida nas residências e indústrias é fornecida pelos alternadores das usinas que produzem eletricidade. Um alternador simples é formador por: um campo magnético forte e constante; condutores que giram através do campo magnético; e alguma forma de se manter uma ligação contínua dos condutores à medida que eles giram (Fig. 1). O campo magnético é produzido pela corrente que flui pela bobina de campo estacionário ou estator. A excitação para a bobina de campo é fornecida por uma bateria ou qualquer outra fonte CC.

A armadura, ou rotor, gira dentro do campo magnético. Para uma única espira em volta do rotor, cada extremidade é ligada a anéis coletores separados, isolados do eixo. Cada vez que o rotor gira e se completa uma rotação, processa-se um ciclo completo de corrente alternada (no caso de 2 pólos). Na prática, um alternador contém várias centenas de espiras enroladas nas fendas (ranhuras) do rotor. Duas escovas são pressionadas através de molas contra os anéis coletores de modo a manter uma ligação contínua entre a corrente alternada induzida no rotor (bobina da armadura) e o circuito externo (carga).

1.1 – FREQÜÊNCIA DA TENSÃO GERADA

O valor da tensão gerada por um gerador CA depende da intensidade do campo e da velocidade do rotor. Como a maioria dos geradores funciona com velocidade constante (geradores síncronos), o valor da fem induzida (ou tensão gerada) é controlado através da excitação do campo. A frequência da fem gerada depende do número de pólos do campo e da velocidade do rotor, como mostra a equação abaixo:

onde: f → freqüência da tensão gerada, Hz

p → número total de pólos da máquina

n → velocidade do rotor, rotações por minuto (rpm)

Para uma máquina de um par de pólos, a cada giro das espiras teremos um ciclo completo da tensão gerada. Os enrolamentos podem ser construídos com um número maior de pares de pólos, que se distribuirão alternadamente (um norte e um sul). Neste caso, teremos um ciclo a cada par de pólos. Os geradores da usina hidrelétrica de Itaipu possuem 78 pólos e giram a uma velocidade de 92,3 rpm.

1.2 – REGULAÇÃO DE TENSÃO NOS GERADORES CA

A regulação de tensão de um gerador CA é o aumento percentual na tensão dos terminais à medida que a carga vai sendo reduzida, desde o valor da corrente de carga máxima até zero, mantendo-se a velocidade e a excitação do campo constante, ou:

Quando a tensão de saída não é constante, ocorre um pisca-pisca nas lâmpadas e a televisão não funcionará corretamente. São necessários então, aparelhos de regulação de tensão automáticos para minimizar as quedas na tensão de saída aumentando-se a corrente de campo. A regulação da tensão é geralmente uma função externa do gerador.

1.3 – FUNCIONAMENTO DE GERADORES EM PARALELO

Um sistema útil normalmente consiste de várias estações centrais geradoras (usinas), todas operando em paralelo. Em cada estação central pode haver vários geradores CA operando em paralelo. Há numerosas vantagens na subdivisão de um sistema gerador em várias centrais menores, tanto do ponto de vista econômico quanto do ponto de vista estratégico. Estas vantagens também se aplicam ao uso de várias unidades geradoras (geradores) menores, em lugar de uma única máquina maior, embora esta última tenha um rendimento maior quando carregada à sua capacidade nominal.

A maioria das usinas elétricas possui vários geradores CA funcionando em paralelo a fim de aumentar a potência disponível.

Antes de dois geradores serem ligados em paralelo é preciso que:

A) as tensões dos geradores sejam iguais;

B) os ângulos de fase das tensões dos geradores sejam iguais;

C) as frequências das tensões dos geradores sejam iguais; e

D) a ordem de sequência das fases nos pontos da conexão seja a mesma.

Quando forem atingidas estas condições, os dois geradores estarão funcionando em sincronismo. A operação de se colocar os geradores em sincronismo chama-se sincronização. Estas observações também são válidas para a conexão de geradores em paralelo com a rede da concessionária. Ligando-se geradores em paralelo, a distribuição da potência ativa depende do conjugado acionante (máquina primária), enquanto que a distribuição da potência reativa depende da excitação do campo de cada gerador.

As máquinas acionantes mostram uma tendência de queda na rotação com o aumento da potência ativa (carga). Isto é necessário para termos uma distribuição estável da potência ativa.

1.4 – PERDAS E EFICIÊNCIA

As perdas de um gerador CA são análogas às do gerador CC, e incluem:

1. As perdas no circuito elétrico:

(a) as perdas no cobre do enrolamento da armadura;

(b) as perdas no cobre do enrolamento de campo.

2. As perdas no circuito