Máquinas e motores síncronos

Imagem calções

São as máquinas cuja velocidade para um determinado número de polos é única e determinada pela frequência da rede. A frequência é o número de ciclos por unidade de tempo. Cada loop passa por um pólo norte e um pólo sul.

f=p*n/60

Na Europa e na maior parte do mundo a frequência das redes industriais é de 50Hz e nos EUA e alguns outros países é de 60Hz)

Quando funciona como gerador, a velocidade da máquina deve ser perfeitamente constante.

Da fórmula segue que para uma máquina síncrona, funcionando como motor, girar em velocidades diferentes, ela deve ser alimentada com uma frequência variável, que é específica para cada velocidade. Mas como a corrente elétrica fornecida pelas redes industriais tem uma frequência fixa, é necessário um inversor de frequência.

Vantagens

  • Funciona com um fator de potência muito alto que não precisa ser corrigido, economizando energia e dinheiro.
  • Mantém velocidade constante, é auto-sincronizado, mesmo para variações de carga.
  • Tem alto desempenho e é muito estável.
  • O torque do motor é proporcional à tensão e no motor assíncrono é proporcional ao quadrado da tensão. Assim, as repercussões das quedas de tensão na rede são menos
  • O entreferro é relativamente grande, o que aumenta a segurança mecânica.

Devido a essas vantagens, em acionamentos de Megawatts e velocidade constante, o motor síncrono alimentado pela rede é de grande aplicação.

Desvantagens

  • Um motor síncrono não pode partir sozinho. Para que funcione, temos que trazê-los para a velocidade de sincronização. Portanto, precisamos de instalações adicionais para inicializar.
  • Se houver variações bruscas de carga, a velocidade de sincronismo entre frequência e velocidade pode ser perdida e a máquina para.
  • Dificuldades de inicialização e problemas de estabilidade.

Uma máquina síncrona alimentada diretamente da rede industrial não é, em princípio, muito adequada para uso como motor.

Quando vemos a máquina em modo gerado, embora do ponto de vista teórico seja indiferente ter os pólos indutores no estator e a espira no rotor com a espira colocada nas ranhuras do estator e os pólos indutores alimentados com corrente contínua através dois anéis coletores e escovas ou vice-versa. A nível tecnológico e construtivo não é o mesmo e a configuração é utilizada.

Para uma operação adequada, as tensões CA precisam ser o mais semelhantes possível a uma onda senoidal. Para isso, por um lado, a configuração espacial da onda de indução é modificada e, por outro, a espira é substituída por um enrolamento mais complexo.

Com a configuração de três bobinas diamétricas com três saídas independentes e 120º fora de fase para obter um sistema trifásico.

Nos últimos anos, devido à descoberta e aprimoramento de materiais com propriedades magnéticas muito boas com samário, cobalto e terras raras, motores síncronos com ímãs permanentes estão sendo utilizados, sem enrolamento na excitação.

Vantagens dos motores de ímanes permanentes

Ausência de anéis coletores e escovas. Os problemas de manutenção associados às partes móveis, que eram as partes mais críticas do motor, desaparecem

Como não há enrolamento de excitação, as perdas Joule no rotor são eliminadas, melhorando o desempenho e facilitando o resfriamento.

Desvantagens ímãs permanentes

Tendência à desmagnetização dos ímãs devido às grandes correntes na armadura e devido às altas temperaturas atingidas durante a operação do motor

A excitação é fixa e este valor não pode ser alterado. O que reduz as configurações de operação do motor.

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a nível da indústria

O campo de aplicação por excelência das máquinas síncronas é a geração de energia elétrica.

Quase toda a energia elétrica produzida é gerada por meio de máquinas síncronas em sua versão geradora. Um gerador síncrono médio pode ter entre 3 e 100 MVA e em usinas nucleares até 300 – 1000 MVA. Com saídas de 1500KV e correntes da ordem de kA.

Como motor, são amplamente utilizados na faixa de 3 a 30 Megawatts, concorrendo com os assíncronos.

Hoje, com convertmachines, um conjunto conversor eletrônico mais uma máquina síncrona, são competitivos mesmo para potências abaixo de 10kW, mesmo com velocidades variáveis. É uma montagem mais cara devido ao conversor. mas já é industrialmente lucrativo para essas potências. competindo com motores DC e motores assíncronos.

Fontes

  • Fundamentos de máquinas elétricas rotativas. Luis Serrano Iribarnegaray

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