Máquina Síncrona:
modelo geral de máquina síncrona em p.u. e no
sistema de coordenadas de Park (Anderson & Fouad – cap. 4 / Kundur – cap. 3)
• eqs de enlace de fluxo:
d  Ld  id  k  M F  iF  k  M D  iD 
  Estator
q  Lq  iq  k  M Q  iQ

F  LF  iF  k  M F  iD  k  M R  iD 

D  LD  iD  k  M D  id  M R  iF   Rotor

Q  LQ  iQ  k  M Q  iq

• eqs de tensão:

vd   r  id   d  w  q 
  Estator

vq   r  iq   q  w  d 


vF  rF  iF   F 
 
0   rD  iD   D   Rotor


0   rQ  iQ   Q 


Equações do Estator:
d  Ld  id  k  M F  iF  k  M D  iD
q  Lq  iq  k  M Q  iQ

0
wR

0
wR
vd  r  id  d  w  q
vq   r  iq  q  w  d

d  Ld  id  k  M F  iF  k  M D  iD
q  Lq  iq  k  M Q  iQ
vd   r  id  wR  q
vq   r  iq  wR  d
Equações do Estator: em regime permanente


0  rD  iD   D


0  rQ  iQ   Q


(dx/dt = 0)
0  rD  iD  iD  0
0  rQ  iQ  iQ  0
0
d  Ld  id  k  M F  iF  k  M D  iD
0
q  Lq  iq  k  M Q  iQ
vd  r  id  wR  q
vq  r  iq  wR  d
vd  r  id  wR  Lq  iq

q  Lq  iq

d  Ld  id  k  M F  iF
xq
vq  r  iq  wR  Ld  id  wR  k  M F  iF




xd
eq
Em valores eficazes:
Vd 
1
 vd
3
Vq 
1
 vq
3
Vd  r  I d  xq  I q
Vq  r  I q  xd  I d  Eq
Em termos fasoriais:
V  Vq  j  Vd   r  I q  xd  I d  Eq  j  r  I d  j  xq  I q
V   r  I q  j  I d   xd  I d  j  xq  I q  Eq

I q  I q


I d  j  I d  I d   j  I d
E q  V  r  I  xd  I d  j  xq  I q
Eq  V  r  I  j  xd  I d  j  xq  I q  j  xq  I d  j  xq  I d


 



Eq  V  r  I  j  xq  I  j  xd  xq  I d

Eq  V  r  I  j  xq  I  j  xd  xq  I d
Equações do Estator: em regime transitório


0  rD  iD   D


0  rQ  iQ   Q


0  rD  iD

0  rQ  iQ   Q
(dx/dt  0)
iD  0

iQ  0
0
d  Ld  id  k  M F  iF  k  M D  iD
q  Lq  iq  k  M Q  iQ
vd  r  id  wR  q
vq  r  iq  wR  d
vd  r  id  wR  Lq  iq  wR  k  M Q  iQ




q  Lq  iq  k  M Q  iQ

d  Ld  id  k  M F  iF
xq
 ed
vq  r  iq  wR  Ld  id  wR  k  M F  iF




xd
eq
Em valores eficazes:
Vd 
1
 vd
3
Vq 
1
 vq
3
Vd  r  I d  xq  I q  Ed
Vq  r  I q  xd  I d  Eq
Ed  f I Q 
Eq  f I F 
logo é util criar tensões fictícias que
representam as variações dos enlaces
de fluxo dos enrolamentos do rotor.
   
 I Q ; I F  f  Q ; F 


permanente
.transitóri o
regime
.

 regime



Vd   r  I d  xq  I q  Ed   r  I d  xq  I q  Ed
Vq  r  I q  xd  I d  Eq  r  I q  xd  I d  Eq
pode ser provado que:
Ed   wR  k 
Eq  wR  k 
MQ
LQ
Ed  Q
 Q
MF
 F
LF

Eq  F
Em termos fasoriais:
V  Vq  j  Vd  r  I q  xd  I d  Eq  j  r  I d  j  xq  I q  j  Ed
V  r  I q  j  I d   xd  I d  j  xq  I q  Eq  j  Ed 

I q  I q


I d  j  I d  I d   j  I d
E   V  r  I  xd  I d  j  xq  I q
E   V  r  I  j  xd  I d  j  xq  I q  j  xq  I d  j  xq  I d


 



E  V  r  I  j  xq  I  j  xd  xq  I d

Equações do Estator: em regime sub-transitório
(dx/dt  0)
Procedimento análogo ao caso transitório, porém agora adicionando o efeito
dos enrolamentos amortecedores (iD0; iQ0). As equações do estator são
obtidas trocando-se as grandezas transitórias por grandezas subtransitórias.
Vd   r  I d  xq  I q  Ed
Vq   r  I q  xd  I d  Eq
Em termos fasoriais:
E  V  r  I  j  xq  I  j  xd  xq  I d
Equações do Rotor: em regime transitório


0  rD  iD   D


0  rQ  iQ   Q



vF  rF  iF   F
0

0  rD  iD   D


0  rQ  iQ   Q
0  rD  iD

0  rQ  iQ   Q

(dx/dt  0)
iD  0
iQ  0


  wR  k  M F
v

r

i


F
 F

F
F
rF

 





  wR  k  M Q 
0  rQ  iQ   Q   

rQ

 

wR  k  M F
wR  k  M F  wR  k  M F LF
 vF  rF  iF 
 F

rF
rF
rF
LF
0  rQ  iQ 
wR  k  M Q
rQ

 Q
wR  k  M Q LQ

rQ
LQ
wR  k  M F
LF wR  k  M F 
 vF  wR  k  M F  iF 

F
rF
rF
LF
LQ wR  k  M Q 
0   wR  k  M Q  iQ 

Q
rQ
LQ




wR  k  M F
d  LF wR  k  M F
 vF  wR  k  M F  iF 

 F 


 dt  rF

rF
LF
eq






Tdo

e fd
e
q






d  LQ wR  k  M Q
0   wR  k  M Q  iQ 

 Q 

 dt  rQ
LQ
 ed

  

T


e
qo
d


e fd  eq  Tdo 
0  ed  Tqo 
d
eq
dt
d
ed
dt
Em valores eficazes:
d
E fd  Eq  Tdo  Eq
dt
d
0  Ed  Tqo  Ed
dt
1
 E fd  Eq
Tdo

1
  Ed 

Tqo
Eq 



Ed 

porém:
Vd  r  I d  xq  I q  Ed  r  I d  xq  I q  Ed
Vq  r  I q  xd  I d  Eq  r  I q  xd  I d  Eq
Ed  xq  xq  I q  Ed
Eq  xd  xd   I d  Eq


1
Eq 
 E fd  xd  xd   I d  Eq
Tdo

1
Ed 
  xq  xq  I q  Ed

Tqo








1
 Eq  xd  xd   I d  Eq
Tdo

1
 Ed  xq  xq  I q  Ed


Tqo
Eq 
Ed 
Conjunto completo de Equações da Máquina Síncrona
permanente
.transitóri o
regime . subtransit ório
regime
.

 regime


 


Estator: Vd   r  I d  xq  I q  Ed   r  I d  xq  I q  Ed   r  I d  xq  I q  Ed
Vq  r  I q  xd  I d  Eq  r  I q  xd  I d  Eq  r  I q  xd  I d  Eq
Rotor:


1

 E fd  xd  xd   I d  Eq 
Tdo

  efeitos.transitórios

1

Ed 
  xq  xq  I q  Ed

Tqo

1

Eq 
 Eq  xd  xd   I d  Eq 
Tdo

  efeitos.subtransitórios

1
Ed 
 Ed  xq  xq  I q  Ed 

Tqo

w

w  R Pm  Pe  D  w
2H
  equações.eletrom ecânicas


  w  wR


Eq 






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Aula 02