Um gerador síncrono de 6 pólos,
, conectado em Y, tem reatância síncrona de
. Sua corrente de armadura a plena carga é 60 A com FP
atrasado. As perdas por atrito e ventilação são de
e as perdas no núcleo são de
, ambas a plena carga. A resistência de armadura é desprezível. A corrente de campo do gerador foi ajustada para que o mesmo forneça 480 V a vazio.
a) Qual a rotação do gerador?
b) Determine a tensão nos terminais do gerador, nas seguintes situações:
i) Ele está drenando corrente nominal e
atrasado.
ii) Ele está drenando corrente nominal e FP
.
iii) Ele está drenando corrente nominal e FP = 0,8 adiantado.
c) Qual o rendimento do gerador quando ele opera na situação descrita na questão b.ii)?
d) Qual o torque que deve ser aplicado pela fonte primária à plena carga? Qual o contra torque induzido pelo gerador?
e) Qual a regulação de tensão do gerador em cada situação descrita na questão b?
a) Qual a rotação do gerador?
b) Determine a tensão nos terminais do gerador, nas seguintes situações:
i) Ele está drenando corrente nominal e
ii) Ele está drenando corrente nominal e FP
iii) Ele está drenando corrente nominal e FP = 0,8 adiantado.
c) Qual o rendimento do gerador quando ele opera na situação descrita na questão b.ii)?
d) Qual o torque que deve ser aplicado pela fonte primária à plena carga? Qual o contra torque induzido pelo gerador?
e) Qual a regulação de tensão do gerador em cada situação descrita na questão b?
Passo 1
O enunciado trata de um gerador síncrono de 6 pólos,
,V linha–linha,
,Hz, conexão Y, com reatância síncrona
,
. A plena carga é
,A com fator de potência
atrasado; as perdas por atrito e ventilação são
,kW e as perdas no núcleo são
,kW. A resistência de armadura é desprezível e a excitação foi ajustada para que, em vazio, o terminal fique em
,V.
Precisamos calcular:
a) rotação síncrona,
b) tensão de terminais em três condições de fator de potência,
c) rendimento em PF=1,
d) torque aplicado pela fonte primária e contra-torque eletromagnético,
e) regulação de tensão em cada situação do item b.
Precisamos calcular:
a) rotação síncrona,
b) tensão de terminais em três condições de fator de potência,
c) rendimento em PF=1,
d) torque aplicado pela fonte primária e contra-torque eletromagnético,
e) regulação de tensão em cada situação do item b.
Passo 2
A rotação síncrona em rpm é dada por
Passo 3
Vamos calcular a tensão de terminais por fase em cada caso usando o diagrama fasorial:
O ângulo de
em relação a
é
.
Em geral .
Em geral
i) PF
atrasado (
):
ii) PF
(
):
iii) PF
adiantado (
):
Passo 4
Em PF,=1 a potência de saída é
As perdas totais são
,kW.
Logo o rendimento é
Logo o rendimento é
Passo 5
A potência mecânica fornecida pela fonte primária é
A velocidade angular é
O torque do eixo (prime mover) é
O contra-torque eletromagnético corresponde à potência no entreferro
portanto
Passo 6
A regulação de tensão em cada caso é
(i)
.
(ii) .
(iii) .
(ii)
(iii)
Resposta
a)
,rpm.
b)i)
,V; ii)
,V; iii)
,V.
c)
.
d)
,N·m e
,N·m.
e) Regulação: (i)
, (ii)
, (iii)
.