Automação, Energia, Magnetismo, Motores, Sistema de potência

Tensão CC para o rotor do gerador síncrono

Esta é a segunda parte do gerador síncrono. O assunto é uma introdução sobre as formas de fornecer corrente contínua para o rotor da máquina síncrona.

Link para ver a primeira parte dos geradores síncronosClique aqui

Excitatriz

A excitatriz é o nome dado a fonte de corrente contínua para o rotor do gerador síncrono. É uma máquina elétrica menor que o alternador.

Excitatriz

Fica no mesmo eixo da turbina e fornece corrente continua para o rotor por meio de anéis de deslizamento e escovas de grafite.

Rotor de máquina síncrona

Para manter a tensão gerada constante, o campo magnético no rotor deve ser constante. Portanto, um regulador de tensão automático (AVR) deve detectar a variação de tensão na saída do gerador síncrono e controlar a corrente de campo fornecida pela excitatriz.

Excitatriz piloto

Em alguns sistemas de alimentação do rotor, há uma excitatriz piloto, que controla o campo do estator da excitatriz principal. Tem um rotor de ímã permanente, pode ficar no mesmo eixo da turbina e do alternador, ser ligado ao eixo por um conjunto de engrenagens ou é acionado separadamente por um motor.

Excitação CC ou shunt

Neste sistema, a excitatriz principal é um gerador CC que fornece corrente para o rotor. Em um gerador CC, o comutador é dividido em segmentos eletricamente isolados entre si. Impedindo que a corrente mude de direção. O gerador CC também é chamado de dínamo.

Na saída dos enrolamentos do gerador síncrono, existem transformadores abaixadores de corrente e potência, estes enviam o sinal da tensão de saída do gerador para o AVR. O AVR controla os enrolamentos do estator da excitatriz (exciter). Este sistema de realimentação está presente em todos os modos de excitação.

Sistema shunt

A corrente de campo (que vai para o estator) na excitatriz piloto é regulada por reostatos, estes são resistências variáveis.  Em caso de falhas, um disjuntor de campo (field breaker) abre e um resistor em paralelo com o campo da excitatriz recebe a descarga indutiva, este sistema de segurança é usado em outros sistemas.

excitação CC para o gerador síncrono

O método CC não é mais usado para grandes geradores. As razões são:

  • Os anéis e as escovas exigem muita manutenção.
  • Considerável perda de potência nas escovas.
  • Aumento de carga reduz a tensão de saída e o AVR precisa de uma maior corrente de excitação.
  • Faíscas durante súbitas variações de carga.

Excitação CA estática

Neste sistema, a corrente para o rotor do alternador vem da saída de uma excitatriz CA. O AVR recebe o sinal trifásico da saída do alternador com transformadores abaixadores e controla uma ponte retificadora trifásica de tiristores. São componentes de eletrônica de potência e assunto para outro post.

AC excitation

A tensão no estator da excitatriz principal vem de uma excitatriz piloto ou da própria saída. Outra ponte retificadora é usada para o estator da excitatriz principal receber corrente contínua.

Ac exciter

Em algumas configurações, as duas pontes retificadores são controladas pelo AVR. A resposta de regulação é mais rápida devido ao controle dos tiristores. Porém, anéis deslizantes exigem manutenção.

Excitação sem escovas

Neste sistema, os anéis condutores não são usados nem as escovas de grafite. Possui uma ponte retificadora rotativa de diodos, montada no eixo entre a excitatriz principal e o gerador síncrono e, uma rede de tiristores controlados pelo AVR para o estator da excitatriz principal.

Brushless Excitation
Tradução da figura. Output voltage=tensão de saída, shaft=eixo, exciter=excitatriz, main=principal.

Este é um exemplo de uma ponte rotativa de diodos para o gerador síncrono. Os diodos de alta potência são os componentes com os fios.

Este sistema de excitação é o mais usado atualmente para grandes alternadores. Devido ao rápido tempo de resposta e exige menos manutenção.

 

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