O que é carta de capacidade (ou curva de capabilidade) de uma máquina síncrona?
Passo 1
Estamos falando da carta de capacidade (ou curva de capabilidade) de uma máquina síncrona, que é uma forma gráfica de mostrar quais combinações de potência ativa
e potência reativa
o gerador pode entregar de forma contínua sem violar limites elétricos, térmicos ou de estabilidade. Para montar essa carta, precisamos conhecer os principais limites da máquina: limites de corrente de estator, limites de corrente de campo e limites de estabilidade de ângulo.
Passo 2
Limite térmico do enrolamento de estator
- A corrente de linha no estator não pode exceder o valor máximo de projeto (corrente nominal aumentada de um fator de segurança), sob pena de superaquecimento.
- Graficamente, esse limite aparece como um círculo de raio
no diagrama de componentes de corrente no eixo direto e eixo em quadratura . - Convertendo
e em e , esse círculo vira o arco de círculo de potência aparente máxima , onde
Passo 3
Limites de excitação de campo
- Para gerar reativo em excesso (sobreelevação), há um limite de corrente de campo máxima que o rotor pode suportar termicamente. Esse é o limite de superexcitação.
- Para absorver reativo (subexcitação), existe um limite de fluxo magnético mínimo, sob o qual a máquina perde excitação e pode entrar em operação motora indesejada—é o limite de subexcitação.
- No diagrama
– , esses limites aparecem como duas linhas inclinadas à esquerda e à direita, fechando a região de operação em potência reativa.
Passo 4
Limite de estabilidade angular
- A máquina síncrona tem um ângulo rotor-estator
. Se a potência ativa for muito alta, aproxima-se de e a máquina pode perder estabilidade (perda de sincronia). - Geralmente, usa-se um limite prático de
ou menos (dependendo do projeto) para definir outra curva que, convertida em – , fecha a região superior da carta.
Passo 5
Construção final da carta
Unindo:
Unindo:
- o arco de círculo do limite de
, - as retas de super- e subexcitação (limites de campo),
- e a fronteira de estabilidade angular,
obtemos o polígono ou a curva fechada que define todas as curvas deem função de permitidas.
Resposta
A carta de capacidade de uma máquina síncrona é o gráfico que mostra, no plano de potência ativa
versus potência reativa
, a região de operação segura delimitada pelos limites térmicos do estator (corrente máxima), pelos limites de excitação do campo (super- e subexcitação) e pelo limite de estabilidade angular. Essa curva define todas as combinações de
e
que a máquina pode entregar de forma contínua sem danos ou perda de sincronia.