O que significa a curva de saturação de u’a máquina síncrona? Como ela é obtida?

Passo 1

O enunciado pede para explicar o que é a curva de saturação de uma máquina síncrona e como essa curva é obtida. O conteúdo envolve magnetismo de máquinas elétricas, especialmente a relação entre corrente de excitação e fluxo (ou tensão induzida) em regime de vazio, levando em conta a saturação do circuito magnético.

Passo 2

A curva de saturação mostra a relação entre a corrente de campo I_f e a tensão de vazio (ou fluxo) no eixo da máquina síncrona quando ela gira em vazio. Inicialmente, para pequenos valores de I_f, o circuito magnético está na região quase linear do seu magnetismo, de modo que o fluxo \Phi e a tensão induzida E_0 crescem proporcionalmente a I_f. À medida que I_f aumenta, partes de ferro do entreferro e do circuito magnético passam a entrar em saturação, fazendo com que o acréscimo de fluxo (e, portanto, de E_0) por unidade de corrente diminua. É isso que dá a “curva” característica: uma parte quase reta seguida de uma região que se aplainou.

Passo 3

Para obter essa curva na prática, faz-se o chamado ensaio de vazio (ou curva de circuito aberto). Procede-se assim:
  1. Aciona-se a máquina síncrona no banco de testes a uma velocidade constante síncrona.
  2. Com o gerador (ou motor em modo gerador) rodando em vazio, varia-se gradualmente a corrente de excitação I_f.
  3. Para cada valor de I_f, registra-se a tensão de linha a linha (ou fase a neutro), que corresponde à tensão induzida em vazio E_0.
  4. Plota-se E_0 versus I_f. O gráfico resultante é a curva de saturação.

Passo 4

No gráfico, costuma-se traçar também a reta de entreferro (a chamada linha de ar-gap), que representa a relação ideal E_0\propto I_f sem saturação (ou seja, considerando apenas o entreferro de largura constante). A distância entre essa reta e a curva real indica o grau de saturação do circuito magnético em cada ponto.

Resposta

A curva de saturação de uma máquina síncrona é o gráfico da tensão de vazio E_0 (ou fluxo \Phi) em função da corrente de excitação I_f, mostrando como o circuito magnético deixa de responder linearmente por causa da saturação do ferro. Ela é obtida pelo ensaio de vazio: gira-se a máquina em velocidade síncrona, varia-se I_f e mede-se a tensão induzida no estator, traçando E_0 versus I_f.

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