Qual os méritos e deméritos da excitação brushless em relação à excitação estática?

Passo 1

O enunciado pergunta quais são os méritos e deméritos de usar um sistema de excitação brushless em comparação com um sistema de excitação estática. O conteúdo é máquinas síncronas e seus sistemas de fornecimento de corrente de campo. Vamos precisar entender como cada sistema funciona e quais características de desempenho, manutenção, custo e confiabilidade eles apresentam.

Passo 2

Descrevendo a excitação estática: trata-se de um retificador estático de potência (normalmente ponte de tiristores) ligado a uma fonte de CC externa ou ao próprio gerador, que alimenta diretamente o enrolamento de campo da máquina síncrona por meio de escovas e anéis coletores. O controle da corrente de campo é feito por modulação dos tiristores.

Passo 3

Descrevendo a excitação brushless: nesse esquema existe um pequeno gerador de excitação montado no eixo da máquina principal. A corrente alternada produzida nesse exciter passa por um conjunto de diodos rotativos (rotating rectifier) fixados no rotor, e daí alimenta o enrolamento de campo da máquina principal. Não há escovas nem anéis coletores para a corrente de campo.

Passo 4

Analisando os méritos da excitação brushless em relação à excitação estática:
  • Ausência de escovas e anéis coletores, ou seja, sem desgaste mecânico nem necessidade de manutenção periódica dessas partes.
  • Eliminação de faíscas (sparking) no rotor, aumentando a confiabilidade em ambientes explosivos e reduzindo interferência eletromagnética.
  • Menor consumo de manutenção preventiva e custos associados (troca de escovas, lubrificação, retífica de anéis).
  • Isolamento galvânico natural entre circuito de CA e campo CC, sem necessidade de transformador de isolamento para o campo.

Passo 5

Analisando os deméritos da excitação brushless em relação à excitação estática:
  • Complexidade mecânica e elétrica maior, pois inclui um exciter girante, conjunto de diodos rotativos e suporte mecânico adicional.
  • Custo de instalação e aquisição mais elevado decorrente dos componentes extras e do projeto mais sofisticado.
  • Volume e peso adicionais no conjunto rotor/exciter, o que pode ser crítico em máquinas de alta velocidade ou espaço restrito.
  • Em alguns casos, resposta dinâmica do campo pode ser ligeiramente mais lenta que com tiristores modernos, exigindo projeto cuidadoso do controlador para atender a requisitos de regulação rápida.

Resposta

Méritos da excitação brushless em relação à estática:
  • Sem escovas nem anéis coletores (menor manutenção e maior confiabilidade).
  • Sem faíscas no rotor (mais seguro e menos EMI).
  • Isolamento natural do circuito de campo.
Demeritos da excitação brushless em relação à estática:
  • Sistema mais complexo e caro (exciter e diodos rotativos).
  • Maior peso e volume no rotor.
  • Resposta dinâmica de regulação pode ser menos ágil sem projeto adequado.

Exercícios relacionados