Máquinas sincronas

Máquinas sincronas

1. O que são?

   • São conversores eletromecânicos rotativos de energia que funcionam baseados na produção de campos girantes no entreferro e, por essa razão , ás vezes , são denominadas máquinas de campo girante. A corrente e a tensão elétricas são alternadas nos enrolamentos do estator e do rotor nas máquinas de indução e, por sua vez, nas máquinas síncronas o estator é excitado em corrente alternada e o rotor em corrente continua.
   • Os enrolamentos usados no rotor das máquinas síncronas  duplamente excitadas produzem forças magnetomotrizes estacionárias em relação à estrutura física do rotor, pois são excitadas com corrente continua, embora seja girantes no espaço, devido à rotação do rotor. Essas máquinas produzem torque médio não nulo quando as ondas fmm girantes são estacionárias entre si.

2. Para que serve?

3. Como funciona?

   • Enquanto os enrolamentos de estator das máquinas síncronas e de indução são semelhantes, os seus rotores diferem entre si tanto na forma geométrica quanto no tipo de enrolamento. Enquanto o motor da maquina de indução é cilíndrico com enrolamento polifásico, o rotor da máquina síncrona com bobinas de excitação pode ser de polos lisos ou salientes: o primeiro é um enrolamento distribuído, enquanto o segundo é concentrado. 
   • A distribuição de fluxo magnético de rotor estabelecida por excitação contínua ou por imãs permanentes é estacionária em relação ao rotor e, por esse fato, a máquina síncrona só desenvolve torque quando a velocidade de rotor é igual à síncrona.
   • Maquinas CC
     • A estrutura básica de uma máquina CC convencional tem duas partes fisicamente distintas que são associadas a dois circuitos elétricos de funções bem específicas: 1) o estator que aloja os polos indutores, os polos auxiliares e, eventualmente, os enrolamentos compensadores e 2) o rotor que acomoda as bobinas associadas à conversão de energia e as lâminas do comutador.
     • As máquinas síncronas, de forma semelhante às contínuas, têm dois circuitos com funções distintas e bem definidas: o circuito de campo, localizado no rotor, e o de armadura distribuído nas ranhuras do estator;no grupo das máquinas de indução não há distinção entre o campo e a armadura e, por essa razão, não se emprega essa nomenclatura.
   • Rotor
     • A rotação do rotor da máquina síncrona é sincronizada com a velocidade da onda de fmm de estator, isto é, a velocidade do seu eixo é dada por Wm=2.W'1'/p. O enrolamento do estator é distribuído e excitado por corrente alternada, como ocorre nas máquinas de indução.
     • Motores síncronos com imãs permantes
       • O enrolamento de armadura é polifásico e acomodado em ranhuras do estator, enquanto imãs são fixados no rotor, sendo, portanto, girantes. Nas aplicações que envolvem potências, o enrolamento do estator e a geometria das lâminas utilizadas no núcleo são semelhantes àqueles usados nas máquinas de corrente alternada. Se o nível de potência for baixo, o enrolamento poderá ser do tipo concentrado, em vez do distribuído, mas é na geometria do rotor e na posição da fixação dos imãs permanentes que estão as maiores diferenças entre essas máquinas.
       • Imãs fixados sobre a superfície do rotor
         • Podem ser sólidos ou laminados. A espessura desses imãs é tal que exigem entreferros grandes, e como eles apresentam permeabilidade magnética praticamente igual a do entreferro, a relutância ao longo do entreferro é praticamente constante e, portanto as indutâncias de magnetização  têm valores baixos e aproximadamente iguais. A sua principal desvantagem, quando comparados com os imãs embutidos, é a baixa robustez, sendo, por essa razão, utilizados em máquinas de baixa velocidade.
       • Imãs fixados no interior do rotor
         • A fixação dos imãs é mais robusta do que aquela em que os imãs estão colocados sobre a superfície do rotor, permitindo a operação com velocidades relativamente maiores.
   • Estator

4. Onde são usadas?

5. Por que são usadas?

6. Senoidais

   • São caracterizados por terem enrolamentos de estator distribuidos, densidade de fluxo magnético estabelecido pelos imãs ao longo do entreferro aproximadamente senoidal e forma de onda senoidal das correntes. Como o enrolamento do estator é distribuído, ao ser alimentado por correntes senoidais ele estabelece uma distribuição espacial da fmm do estator aproximadamente senoidal. Diferentemente dos motores de onda quadrada ideal, a fem induzida em casa fase varia de forma senoidal com a posição do rotor. A configuração do rotor é projetada para que o fluxo magnético dos imãs estabeleça uma densidade de fluxo magnético mais próxima possível da forma de onda senoidal. Os rotores utilizados são do tipo ímã-superfície e ímã-interior.

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