Question

Seu desafio nesta etapa será determinar as características de um sistema que possua um tipo de hélice acoplada ao eixo de um gerador síncrono, de tal forma que, quando inserido no sistema de captação do movimento de água, irá ter suas hélices girando a uma velocidade suficiente para alimentar as cargas ligadas no gerador. Considere que para o sistema em questão, foi utilizado um gerador síncrono de 480 V, operando em 60 Hz, ligado em triângulo. Ele possui 4 polos e possui uma reatância síncrona de 0,1 Ω e resistência de armadura de 0,015 Ω. Quando está operando a plena, esse gerador fornece 1200 A com fator de potência 0,8 atrasado. Nessa condição, as perdas por atrito e ventilação somam 40 kW e as perdas no núcleo são de 30 kW. A Figura apresenta a relação entre a tensão de terminal a vazio e a corrente de campo desse gerador. Sabendo disso, responda as seguintes perguntas sobre esse gerador e as condições de funcionamento citadas:

a) Qual é a velocidade de rotação desse gerador?

b) Quanta corrente de campo deve ser fornecida ao gerador para que a tensão de terminal seja de 480 V a vazio?

c) Se o gerador for ligado a uma carga que solicita 1200 A com FP 0,8 atrasado, quanta corrente de campo será necessária para manter a tensão de terminal em 480 V?

d) Quanta potência o gerador está fornecendo agora? Quanta potência é fornecida ao gerador pela máquina motriz? Qual é a eficiência total dessa máquina? Obs.: considere que a potência de entrada é igual a potência de saída, somadas as perdas elétricas devido à resistência da armadura, as perdas do núcleo e as perdas mecânicas (atrito e ventilação).

e) Se a carga do gerador for repentinamente desligada da linha, que acontecerá à sua tensão de terminal?

Answer 1

a) F = nmP/120

F = Frequência Elétrica, em Hz

nm = velocidade do campo magnético(igual a de rotação)

P = Número de polos

Fse = 60Hz

P = 4

nm = 60(120)/4

nm = 1800 rpm

b)Através da curva de saturação para Ea = 480V a Corrente é de 4,5 A

c) Ia = IL/√3

1200/√3 = 1200√3/3 aproximadamente 692,82A

cosy = 0,8

Y = Ov - Oi

Ov = 0° - cos0,8

Ia = 692,82 |-cos0,8

Ia = 692,82 | -36,87°

Ealinha = Vt + Ia . Zs

Ea = 480 |0° + 692,82 |-36,87° . (0,015+j0,1)

Ea = 532,16 |5,36°

Através da curva de saturação dnv, para Ea = 532,16 o IL = 5,7A

d) Psaída = √3VL . IL . CosO

Ps = √3. 480. 1200. 0,8 = 798,129kW

Pcu = 692² . 0,015 . 3 = 21,6 kW

Pentrada = Psaída + Pcu + Pnu + Pa/v

Pe = 798,129 + 21,6 + 30 + 40 = 889,729 kW

n = eficiência = Psaída/Pentrada.100

n = 89,75%

e)Se for retirada repentinamente, a tensão terminal será igual a interna.

Vt = Ea = 532V