Uma pequena central hidrelétrica (PCH) possui dois geradores idênticos que fornecem em seus terminais de saída uma tensão (
) igual à
e apresentam uma impedância síncrona de j4,0 ohm; os geradores 1 e 2 suprem correntes de armadura iguais à
A e
, respectivamente. O setor de operação da PCH deseja que os dois geradores atendam de forma simétrica a atual carga despachada em watts. Do ponto de vista do ângulo de potência, levando-se em conta os cálculos, qual o procedimento a ser realizado? ( 2,0 pontos)
Passo 1
O enunciado fala de dois geradores síncronos idênticos, cada um com tensão de linha no terminal de
e impedância síncrona . Eles suprem correntes de armadura
e
.
O setor de operação quer que cada gerador entregue a mesma potência ativa . Para calcular
usamos a relação, por fase,
e impedância síncrona
O setor de operação quer que cada gerador entregue a mesma potência ativa
onde
é o ângulo de defasagem entre corrente e tensão (ângulo de potência).
Passo 2
Calculemos rapidamente as potências ativas de cada gerador (três fases):
Tomando
, obtém-se numericamente
Fica claro que
, ou seja, no estado atual o gerador 2 está entregando mais potência ativa que o gerador 1.
Passo 3
Para que
devem valer
sabendo que
e
já estão fixos pelas cargas, a única alavanca de ajuste é o ângulo de potência
. Nos síncronos, mudar
significa alterar a excitação (campo), pois isso desloca o fasor de corrente relativo ao de tensão.
Passo 4
Como
está maior, temos duas opções para igualar:
- Reduzir
(isto é, aumentar o atraso de ), diminuindo a excitação do gerador 2. - Aumentar
(isto é, diminuir o atraso de ), aumentando a excitação do gerador 1.
Em geral faz-se um ajuste simultâneo: aumenta-se a excitação do gerador com menor potência ativa (G1) e diminui-se a excitação do que está entregando em excesso (G2) até que os dois operem com o mesmo ângulo de potência.
Passo 5
Concluindo do ponto de vista do ângulo de potência, deve-se:
- Aumentar a excitação (campo) do gerador 1, reduzindo seu ângulo de defasagem
. - Diminuir a excitação do gerador 2, aumentando seu ângulo de defasagem
.
Fazendo isso, os dois fasores de corrente terão o mesmo ânguloe, por serem máquinas idênticas em e , passarão a entregar a mesma potência ativa.
Resposta
Ajustar os excitadores de forma a igualar os ângulos de potência: aumentar a excitação do gerador 1 (reduzir
) e diminuir a excitação do gerador 2 (aumentar
) até que ambos operem com o mesmo ângulo de defasagem, garantindo
.