A ciência por trás do aumento de tensão em geradores autoexcitados
Luciano Bertene
Um gerador autoexcitado é um gerador elétrico que pode produzir excitação ou corrente de campo sem a necessidade de uma fonte de energia externa. O aumento de tensão é um dos processos críticos na operação de um gerador autoexcitado. O aumento de tensão é o aumento gradual da tensão de saída do gerador de zero até sua tensão nominal durante a fase de partida. Isto acontece devido à interação entre o campo magnético criado pelo enrolamento de campo do gerador e a corrente da armadura. Compreender o processo de aumento de tensão é crucial para a operação estável e eficiente de geradores autoexcitados e, portanto, representa um aspecto essencial da geração de eletricidade.
Gerador de derivação
Quando o gerador shunt funciona a uma velocidade constante, existe uma força eletromotriz criada pelo magnetismo residual nos pólos principais. Esta pequena força eletromotriz cria uma corrente de campo que produz sucessivamente fluxo adicional para amplificar a mudança residual inicial. Este processo continua e o gerador acumula a tensão gerada tradicionalmente de acordo com a característica sem carga, conforme mostrado na Fig.
Uma linha que passa pela origem geralmente representa a resistência de campo Rf. As duas curvas são muitas vezes traçadas num único gráfico porque requerem uma ordenada equivalente, que é mostrada na Fig.
A partir do ponto em que o circuito de campo é indutivo, há um atraso no aumento da corrente à medida que a chave do circuito de campo fecha. A taxa nesta corrente aumenta dependendo da tensão disponível para melhoria. Suponha que a corrente de campo seja I (= OA) a qualquer momento e cresça à taxa di/dt. Então se aplica o seguinte:
EÓ=IRF+Ldi/Alemão
Onde,
RF = Resistência total do circuito de campo
L = indutância do circuito de campo
Características de um gerador de corrente contínua excitado separadamente
Num momento, a força eletromotriz total disponível em AC – a quantidade AB da gota eletromotriz iRf absorve AC, e a porção restante BC está disponível para superar L di/dt. Como esse excesso de tensão está disponível, é possível que a corrente de campo aumente além do valor OA. Porém, no ponto D, a tensão disponível é OM, que a queda I Rf absorve. Consequentemente, a corrente de campo não pode aumentar mais e o gerador para de funcionar.
Finalmente, deve-se dizer que a intersecção da característica sem carga e da linha de resistência de campo determina o aumento de tensão do gerador. Fig. c, D é a intersecção das duas curvas. O gerador pode, portanto, criar uma tensão OM.
Gerador de série
Na operação primária, quando não há fluxo de corrente, é gerada uma tensão residual, especialmente com um gerador shunt. A tensão residual pode fazer com que uma corrente flua através de todo o circuito quando o circuito estiver fechado. Há um aumento na tensão até um ponto de equilíbrio equivalente ao de um gerador shunt. O gráfico de aumento de tensão é semelhante ao do gerador shunt, exceto que a corrente de carga atual (em vez da corrente de campo no gerador shunt) é plotada no eixo X.
Distribuição de carga do gerador shunt DC
O compartilhamento de carga em geradores CC é fundamental quando vários geradores são conectados em paralelo para fornecer energia a uma carga comum. Para obter distribuição de carga, o controle de queda é frequentemente usado. Cada gerador possui um dispositivo de controle de queda, como um controlador eletrônico ou mecânico, que ajusta sua corrente de campo ou excitação para variar sua velocidade e tensão de saída. A velocidade do gerador diminui à medida que a carga aumenta, fazendo com que a tensão de saída diminua.
Gerador de conexão
Quando um gerador composto usa seu fluxo de campo em série e mantém seu fluxo de campo em derivação, a máquina é chamada de gerador composto cumulativo. Diz-se que o gerador está acoplado diferencialmente quando o campo em série é acoplado inversamente, de modo que seu fluxo de campo se opõe ao fluxo do campo shunt.
A maneira mais fácil de aumentar a tensão em um gerador composto é inicializá-lo em marcha lenta. Quando inativo, apenas o campo shunt é eficaz. Assim que a tensão sem carga aumenta, o gerador é carregado. Se a tensão aumentar sob carga, a conexão em série é cumulativa. Se a tensão cair significativamente, é um composto diferencial.
Conclusão
Em resumo, o aumento de tensão num gerador autoexcitado é um processo fundamental que garante que o gerador possa produzir eletricidade de forma autónoma. O gerador gera seu campo magnético por meio de um mecanismo de autoexcitação, permitindo começar a gerar eletricidade sem a necessidade de fonte externa de excitação. Examinamos os diferentes métodos para alcançar o aumento da tensão, tais como: B. Magnetismo residual e utilização de capacitores no circuito de excitação. Compreender esse fenômeno é fundamental para manter a geração de energia estável e confiável em diversas aplicações, desde pequenos geradores portáteis até grandes usinas de energia. Ao otimizar as técnicas de geração de tensão, podemos melhorar a eficiência e o desempenho dos geradores autoexcitados, contribuindo para uma infraestrutura elétrica mais resiliente e sustentável.
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