Máquinas Síncronas
Prof. Samuel Bettoni
Máquinas Elétricas I – Aula 20
Construção das Máquinas Síncronas
 Campo Fixo (armadura girante e um campo estacionário)
 A mesma construção do estator é empregada na máquina
síncrona como feito na máquina de CC;
 O enrolamento de campo é excitado por uma fonte CC;
 O enrolamento de armadura colocado no rotor é levado a anéis
coletores bem como a um comutador;
 A máquina operará como motor ou como gerador dependendo
se a entrada é corrente CC ou correntes CA;
Máquinas Elétricas I
Centro de Ensino Superior – Conselheiro Lafaiete
Construção das Máquinas Síncronas
Máquinas Elétricas I
Centro de Ensino Superior – Conselheiro Lafaiete
Construção das Máquinas Síncronas
 Campo Móvel (campo girante e armadura fixa)
 A construção da máquina síncrona com o campo fixo é bastante
limitada em comparação com a máquina síncrona de campo móvel;
 O enrolamento de campo é alimentado por uma corrente CC
através de anéis coletores;
 O enrolamento de armadura é ligada diretamente à fonte CA ou
à carga;
Máquinas Elétricas I
Centro de Ensino Superior – Conselheiro Lafaiete
Construção das Máquinas Síncronas
Máquinas Elétricas I
Centro de Ensino Superior – Conselheiro Lafaiete
Construção das Máquinas Síncronas
 Ambos os tipos de Máquinas Síncronas podem ser
utilizados como alternadores, mas a máquina com a
armadura fixa e o campo girante (Campo móvel) é
sem dúvida o mais usado para a geração de energia
elétrica;
 A máquina com a armadura girante (Campo fixo)
é mais utilizada como conversor síncrono
(converter corrente contínua em alternada ou
vice-versa).
 A menos que deixemos claro, nosso estudo recaíra
sobre a máquina síncrona de campo móvel.
Máquinas Elétricas I
Centro de Ensino Superior – Conselheiro Lafaiete
Construção das Máquinas Síncronas
 Em máquinas antigas, a corrente de excitação era fornecida
tipicamente por meio de anéis coletores a partir de uma
máquina CC, conhecida como excitatriz, que era montada no
mesmo eixo da máquina síncrona;
 Em máquinas modernas, a excitação é dada a partir de
excitatrizes CA e retificadores de estado sólido (pontes com
diodos ou retificadores de fase controlada);
 Excitatriz Estática (com escovas);
 Excitatriz Brushless (sem escovas).
Máquinas Elétricas I
Centro de Ensino Superior – Conselheiro Lafaiete
Construção das Máquinas Síncronas –
Excitatriz Estática
 Retificação na parte estacionária da máquina;
 Motores Síncronos com excitatriz do tipo estática são
constituídos de anéis coletores e escovas que possibilitam
a alimentação de corrente dos pólos do rotor através de
contato deslizante;
 A corrente contínua para alimentação dos pólos deve ser
proveniente de um conversor e controlador estático
CA/CC;
 Os Motores Síncronos com excitatriz estática atualmente
estão sendo muito utilizados em aplicações com variação
de velocidade através de Inversores de Freqüência.
Máquinas Elétricas I
Centro de Ensino Superior – Conselheiro Lafaiete
Construção das Máquinas Síncronas –
Excitatriz Estática
Máquinas Elétricas I
Centro de Ensino Superior – Conselheiro Lafaiete
Construção das Máquinas Síncronas –
Excitatriz Brushless
 Outro modo é quando a excitatriz CA está no rotor da
máquina síncrona, assim como a retificação, sendo que
nesse caso a corrente é fornecida ao rotor sem a
necessidade de anéis coletores (Brushless);
 Motores Síncronos com sistema de excitação brushless
possuem uma excitatriz girante;
Máquinas Elétricas I
Centro de Ensino Superior – Conselheiro Lafaiete
Construção das Máquinas Síncronas –
Excitatriz Brushless
Máquinas Elétricas I
Centro de Ensino Superior – Conselheiro Lafaiete
Construção das Máquinas Síncronas
Máquinas Elétricas I
Centro de Ensino Superior – Conselheiro Lafaiete
Vantagens
 Muitas vantagens está por trás do uso de motores síncronos
na indústria.
 Algumas dessas razões são listadas abaixo:
 Baixo custo inicial;
 Altos rendimentos;
 Obter correção do fator de potência;
 Obter características de partida especiais;
 Características especiais do motor síncrono.
Máquinas Elétricas I
Centro de Ensino Superior – Conselheiro Lafaiete
Vantagens
 Baixo custo
 De um modo geral um motor síncrono com excitatriz e
controle pode ter um custo inferior a um outro motor CA de
igual potência;
 Alto rendimento
 Se o rendimento do motor for uma consideração muito
relevante, motores síncronos com fator de potência unitário é
muitas vezes o melhor nesse aspecto.
 Considerando que a potência reativa (KVar) não é necessária, e
somente a potência útil (KW), a corrente de linha se torna
menor e consequentemente as perdas no cobre também.
Máquinas Elétricas I
Centro de Ensino Superior – Conselheiro Lafaiete
Vantagens
 Alto Rendimento
Máquinas Elétricas I
Centro de Ensino Superior – Conselheiro Lafaiete
Vantagens
 Correção do Fator de Potência
 Uma multa pode ser aplicada pelas concessionárias de energia se o
fator de potência de determinada instalação estiver abaixo de valores
especificados;
 Baixo fator de potência = alto consumo de energia reativa =
aumento dos equipamentos de geração e transmissão;
 Plantas industriais geralmente possuem predominância de cargas
reativas indutivas tais como motores de indução de pequeno porte
que requerem considerável quantidade de potência reativa (KVAR)
consumida como corrente de magnetização.
 Embora seja possível usar capacitores para suprir a necessidade de
potência reativa, havendo a possibilidade, é frequentemente preferível
a utilização de motores síncronos para este objetivo.
Máquinas Elétricas I
Centro de Ensino Superior – Conselheiro Lafaiete
Vantagens
 Obter características de partida especiais
 Combinações de conjugado mais alto ou mais baixo e baixa
corrente de partida sem reduzir ou afetar as características em
regime permanente.
 Características especiais do motor síncrono
 Velocidade constante
 Entreferro de grande dimensão
Máquinas Elétricas I
Centro de Ensino Superior – Conselheiro Lafaiete
Resumo do que vimos até agora...
Resumo do que vimos até agora...
 Características principais da Maq. Síncrona:
 Máquina de corrente alternada;
 Velocidade proporcional à frequência das correntes de
armadura;
 pólos n
fe  

 2  60
Hz
onde n  rotaçõespor minuto
 Rotor gira em sincronismo com o campo girante do estator;
 Rotor alimentado por corrente contínua;
 Estator com corrente alternada;
Máquinas Elétricas I
Centro de Ensino Superior – Conselheiro Lafaiete
Resumo do que vimos até agora...
 Tipos de Máquinas Síncronas:
 Monofásicas e polifásicas;
 Bipolares e multipolares;
 Pólos salientes e pólos cilíndricos;
 Campo fixo e campo móvel;
 Excitação independente e auto-excitado;
 Baixa frequência e alta frequência;
Referências
1. Fitzgerald,
A. E.; Kingsley Jr., C.; Umans, S. D.;
“Máquinas Elétricas”, 6ª ed., Bookman, 2006.
2. Catálago WEG – Motores Síncronos; Disponível em
http://catalogo.weg.com.br/files/wegnet/WEG-motorsincrono-644-catalogo-portugues-br.pdf; Acesso em 18/04/2012.