Máquina Síncrona Trifásica — funcionamento em paralelo com a rede eléctrica
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MÁQUINAS ELÉCTRICAS II
++ 1999 / 2000 ++
SEE
FEUP
LEEC
T LM E-2.5
Máquina Síncrona Trifásica – funcionamento em paralelo com a rede
1. Introdução
As máquinas eléctricas síncronas têm funcionamento reversível podendo trabalhar
como gerador ou como motor. Para trabalharem como motor têm de estar ligadas a
uma rede eléctrica, que as alimentará em energia.
A ligação de uma máquina síncrona trifásica à rede eléctrica obedece a um conjunto de
condições de ligação:
– igualdade de tensões nos terminais de ligação;
– igualdade de frequência dos dois sistemas de tensão;
– igualdade de ordem de sucessão de fases.
No momento da ligação à rede a máquina não funciona como gerador nem como
motor.
Se se aumentar a velocidade da máquina primária, aumentar-se-á a potência fornecida
à máquina síncrona e esta funcionará como gerador. Se, em seguida se alterar o valor
da corrente eléctrica de excitação do gerador, a máquina síncrona fornecerá (sobreexcitada), ou consumirá (sub-excitada), energia reactiva.
Se se diminuir a velocidade da máquina primária, a máquina síncrona passará a
funcionar como motor. Se, então, estiver sobre-excitada o motor síncrono fornecerá, à
rede, energia reactiva; se a máquina síncrona estiver sub-excitada o motor consumirá
energia reactiva da rede eléctrica.
Quando a máquina síncrona é, apenas, utilizada como gerador (ou receptor) de
energia reactiva, sendo o seu consumo (ou produção) de energia activa nulo
(desprezando a energia consumida em perdas) diz-se que a máquina síncrona funciona
como compensador síncrono.
2.
Objectivos
Execução da manobra de colocação do alternador em paralelo com rede. Estudo do funcionamento da
máquina síncrona como gerador ou como motor, sobre ou sub-excitada.
3.
Bibliografia
Carlos C. Carvalho; “Funcionamento a Tensão Constante da Máquina Síncrona de Pólos Salientes”, ENGENHARIA, nº
32, pp. 14-29, 1962
Carlos C. Carvalho; “Máquinas Síncronas”, F E U P, 1971, [B_FEUP]
ver o Apêndice: “O Alternador Síncrono Trifásico — sincronização”
4.
4.1.
Trabalho a Efectuar
Material Necessário
– Grupo motor CC - alternador
– Um rectificador
– Um voltímetro CC
– Dois amperímetros CC
– Um voltímetro CA
– Amperímetro CA
– Dois transformadores de medida de intensidade de corrente
© Manuel Vaz Guedes, 1998
– Um reóstato líquido
– Dois Wattímetros
Máquina Síncrona Trifásica — funcionamento em paralelo com a rede eléctrica
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4.2. Funcionamento da máquina síncrona em paralelo com a rede
Montagem a realizar
TI
U
A
G
V
R
W1
V
V
3
~
S
W
W2
A
T
TI
A
4.2.1.
Manobra de colocação do alternador síncrono em paralelo com a rede
Modo de proceder
–
Realizar a montagem.
–
Colocar o reóstato de excitação no ponto de resistência máxima.
☎
Chamar o docente para verificação
▲ Provocar o arranque do motor de corrente contínua.
▲ Ligar o circuito de excitação do alternador.
➚
Elevar o valor da tensão até à tensão nominal da rede eléctrica.
❈● Verificar que as três lâmpadas acendem e apagam ao mesmo tempo
—
se não se verificar, trocar duas fases no barramento de distribuição.
–
Regular a velocidade do motor de forma a que a frequência da tensão do
alternador coincida com a frequência da rede
❈● o acender e apagar das lâmpadas deve ser lento…
☎
Chamar o docente para acompanhamento do restante trabalho
–
Verificar o valor da tensão.
Reverificar as condições para efectuar o paralelo
●
✍
…
Quando as lâmpadas se apagarem ligar o alternador à rede ✌
Tomar nota do valor da corrente eléctrica de excitação.
Continuar o trabalho com,
4.2.2. Funcionamento em Paralelo com a Rede Eléctrica
Funcionamento como Gerador Síncrono
Modo de proceder
Diminuir 10% (variar o reóstato 10%) a corrente de excitação do motor de
corrente contínua.
✍ Medir a potência eléctrica W1 e W2 (atenção aos sentidos de desvio dos
ponteiros).
– nesta situação P > 0 e a potência reactiva Q > 0, assim W1 > |W2| > 0.
Elevar a corrente de excitação (1,2·If) [funcionamento em sobre-excitação].
✍ Ler a potência em W1 e W2.
Diminuir a corrente de excitação (0,8 If) [funcionamento em sub-excitação].
✍ Ler a potência em W1 e W2.
▼ Diminuir a corrente de excitação para o valor mínimo permitido pelo
reóstato.
© Manuel Vaz Guedes, 1998
Máquina Síncrona Trifásica — funcionamento em paralelo com a rede eléctrica
…
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Continuar o trabalho com,
Funcionamento como Motor Síncrono
Modo de proceder
▲ Desligar a alimentação do motor de corrente contínua.
– a máquina passa a funcionar como dínamo.
➚
Elevar a tensão no dínamo para o valor nominal Un.
▲ Ligar o reóstato líquido como carga do dínamo (1/4 da carga).
✍ Ler o valor da potência em W1 e W2, das correntes de excitação, e da corrente
de carga das duas máquinas eléctricas.
— variar a corrente de carga do gerador de corrente contínua de 0 A até I a
(correspondente à corre nte nominal do motor síncrono i n) e retornar a 0 A.
✍
Tomar nota dos valores que permitam traçar a característica de
excitação I(If)|λ = const.
…
Alterar GRADUAL e CUIDADOSAMENTE o valor da corrente de excitação
do motor síncrono, para um valor constante da corrente de carga do gerador de
corrente contínua.
✍ Para cada valor da corrente de excitação tomar nota dos valores que vêm
anotando ao longo do trabalho, (mantendo a potência activa absorvida da
rede eléctrica constante).
!!
atenção que para certos valores da corrente eléctrica de excitação, a
máquina síncrona pode “perder o passo”.
✍
Tomar nota dos valores para traçado de característica de regulação
If(I)|P = const.
✩✰✰
–
Determinar os valores da potência reactiva para diferentes valores da
potência activa Q(P).
–
o valor da potência activa é alterado variando a excitação da máquina
de corrente contínua;
o valor da potência reactiva altera-se, variando a corrente de
excitação da máquina síncrona.
✍
Tomar nota dos valores
–
Retirar a carga da máquina de corrente contínua.
▲ Reduzir a excitação e desligar a máquina síncrona da rede.
❇
5.
Interpretação dos Resultados
• Traçar as curvas características:
– característica de regulação If(I)|P = const. (“compounding curve”)
– característica de excitação I(If)|λ = const. (curvas em V)
– curva Q(P)
• Utilizando os valores de I f , i, P e Q estabelecer um quadro com os diferentes tipos de
funcionamento da máquina síncrona (quatro quadrantes).
6. Temas de Desenvolvimento
A
B
Um alternador a funciona em paralelo com uma rede de potência infinita a 60% da
carga; bruscamente, desaparece a excitação. Justificar as posteriores ocorrências…
Apresentar um ante-projecto e uma memória descritiva de uma pequena instalação
de sincronização do alternador trifásico utilizando um sincronoscópio. Apresentar
um guia com as operações de colocação em paralelo do alternador com a rede com o
auxílio do sincronoscópio, destinada a ser utilizado por um electricista.
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© Manuel Vaz Guedes, 1998