ACIONAMENTOS AULA 04 DINAMICA MAQUINA SINCRONAS, Notas de estudo de Máquinas Elétricas

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Curso: Engenharia ElétricaProfessor: Dêibson Sena, MScE-mail: Deibson.Sena@unifbv.edu.br

APLICAÇÃO E ACIONAMENTOS

DE MÁQUINAS ELÉTRICAS^ DINÂMICA E CONTROLE DE

MAQUINAS SÍNCRONAS

Uma descrição preliminar do desempenho de uma máquina síncrona pode ser obtidadiscutindo a tensão induzida na armadura do gerador síncrono CA de polos salientes,muito

simplificado,

que

está

mostrado

esquematicamente

na^

Figura

abaixo.

O

enrolamento de campo dessa máquina produz apenas um par de polos magnéticos e poressa razão essa máquina é referida como máquina de dois polos.O enrolamento de armadura consiste aqui em uma única bobina de N espiras. Estámostrada por meio de uma vista transversal dos seus dois lados

a^ e

−a^

que estão

alojados em ranhuras estreitas, diametralmente opostas, localizadas na periferia internado estator.

MÁQUINA SÍNCRONA

Quando uma máquina tem mais de dois polos, é conveniente concentrar-se em apenasum par de polos e assegurar-se de que as condições elétricas, magnéticas e mecânicasassociadas aos demais pares de polos sejam repetições das do par considerado. Por essarazão, é conveniente expressar os

ângulos em graus elétricos ou radianos elétricos

em

vez de unidades mecânicas.

MÁQUINA SÍNCRONA

Considere

a^

máquina

elementar

de^

entreferro

liso

da^

Figura

abaixo

com

um

enrolamento no estator e um no rotor, em que

θ é ângulo mecânico entre os eixos dos m^

dois enrolamentos. Esses enrolamentos estão distribuídos por um determinado númerode ranhuras de modo que suas ondas de FMM podem ser aproximadas por senóidesespaciais.

MÁQUINA SÍNCRONA

CIRCUITOS EQUIVALENTES

A indutância mútua está em seu máximo positivo quando

θme^

= 0 ou 2

π , está em zero

quando

θme^ =^ ±π

/2^ e está em seu máximo negativo quando

θme^ =^ ±π

MÁQUINA SÍNCRONA

CIRCUITOS EQUIVALENTES

Quando os fluxos concatenados das fases de armadura

a ,^ b

,^ c^ e do enrolamento de

campo

f^ são expressos em termos de indutâncias e correntes, então as tensões induzidas podem ser obtidas da lei de Faraday.

MÁQUINA SÍNCRONA

CIRCUITOS EQUIVALENTES

Indutâncias Próprias do Rotor Indutâncias mútuas entre Estator e Rotor Indutâncias do Estator^ Indutâncias Síncrona

TRANSFORMAÇÃO DE CLARKE

VETORES ESPACIAIS

TRANSFORMAÇÃO DIRETA

TRANSFORMAÇÃO INVERSA

TRANSFORMAÇÃO DE CLARKE

RELAÇÕES BÁSICAS DA MS EM DQ

As relações entre o fluxo concatenado e a corrente, em termos de variáveis de fase: As várias indutâncias de máquina podem então ser escritas em termos do ânguloelétrico

θme^

do rotor (entre o eixo direto do rotor e o eixo da fase a do estator). Indutâncias Próprias do Estator

Indutâncias Mútuas entre Estator e Estator

RELAÇÕES BÁSICAS DA MS EM DQ

Indutâncias Próprias do Enrolamento de Campo

Indutâncias Mútuas entre Estator e Rotor

RELAÇÕES BÁSICAS DA MS EM DQ

Para que o conjunto de equações úteis fique completo, são necessárias expressõespara a potência e o conjugado.

TRANSFORMAÇÃO DE PARK

CONTROLE DE MOTORES SÍNCRONOS

CONTROLE DE VELOCIDADE

O meio mais simples de controlar um motor síncrono é variando a velocidade por meiodo controle de frequência da tensão de armadura aplicada. Isso é obtido acionando omotor com um inversor fonte de tensão polifásica, como o inversor trifásico mostradona Figura abaixo. O bloco de retificação produz a tensão contínua V

no capacitor doCC

“link CC” e, controlando as chaves do bloco inversor, é possível produzir formas deonda de tensão de amplitude variável através da modulação por largura de pulso(PWM).

CONTROLE DE MOTORES SÍNCRONOS

CONTROLE DE VELOCIDADE

Da lei de Faraday, sabemos que a componente de entreferro da tensão de armadura emuma máquina CA é proporcional à densidade de fluxo de pico da máquina e àfrequência elétrica. Assim, se desprezarmos a queda de tensão na resistência dearmadura e na reatância de dispersão, poderemos escrever: