Qual é a diferença entre um motor síncrono e um gerador síncrono?

Passo 1

O enunciado pede para destacarmos a diferença entre um motor síncrono e um gerador síncrono. O tema é máquinas elétricas síncronas, onde precisamos entender o princípio de funcionamento, a transferência de energia e a direção do fluxo de potência.

Passo 2

Primeiro, definimos a máquina síncrona de forma genérica. É um dispositivo com um estator que cria um campo magnético girante de frequência f e um rotor excitado por corrente contínua que gira exatamente na velocidade síncrona
n_s = \frac{120\,f}{p}
com p polos. Essa condição de “sincronismo” vale tanto para motor quanto para gerador.

Passo 3

Quando operamos a máquina como motor síncrono, ela consome energia elétrica do estator e do circuito de excitação do rotor, produz torque no rotor e entrega energia mecânica ao eixo. Nessa condição, a potência elétrica de entrada P_\text{el} e a potência mecânica de saída P_\text{me} estão relacionadas pelo ângulo de torque \delta:
P_\text{el} = \frac{3V_t E_f}{X_s}\sin\delta
onde V_t é a tensão terminal, E_f é a tensão de excitação interna e X_s é a reatância síncrona.

Passo 4

Já funcionando como gerador síncrono, a máquina recebe energia mecânica no eixo (geralmente de uma turbina ou motor externo) e converte em energia elétrica no estator. A mesma fórmula
P_\text{el} = \frac{3V_t E_f}{X_s}\sin\delta
vale, mas agora P_\text{me} é a potência mecânica de entrada e P_\text{el} é a potência elétrica de saída. O ângulo \delta também determina a potência gerada.

Passo 5

Portanto, o ponto central da diferença é a direção da conversão de energia e o sinal do torque-ângulo \delta:
  • Como motor, a máquina absorve potência elétrica e fornece potência mecânica (o rotor “segue” o campo).
  • Como gerador, ela absorve potência mecânica e fornece potência elétrica (o rotor “empurra” o campo).

Resposta

A diferença fundamental é a direção do fluxo de potência:
– No motor síncrono, a máquina consome potência elétrica e entrega potência mecânica.
– No gerador síncrono, ela consome potência mecânica e entrega potência elétrica.

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