Em primeiro lugar, precisamos delimitar o escopo da discussão para evitar imprecisões. O gerador aqui discutido refere-se a um gerador síncrono CA trifásico sem escovas, doravante denominado apenas de “gerador”.
Este tipo de gerador é composto por pelo menos três partes principais, que serão mencionadas na discussão a seguir:
O gerador principal é dividido em estator principal e rotor principal; o rotor principal fornece um campo magnético e o estator principal gera eletricidade para alimentar a carga; o excitador é dividido em estator e rotor do excitador; o estator do excitador fornece um campo magnético, o rotor gera eletricidade e, após retificação por um comutador rotativo, fornece energia ao rotor principal; o Regulador Automático de Tensão (AVR) detecta a tensão de saída do gerador principal, controla a corrente da bobina do estator do excitador e atinge o objetivo de estabilizar a tensão de saída do estator principal.
Descrição do trabalho de estabilização de tensão do AVR
O objetivo operacional do AVR é manter uma tensão de saída do gerador estável, comumente conhecida como "estabilizador de tensão".
Seu funcionamento consiste em aumentar a corrente do estator do excitador quando a tensão de saída do gerador for inferior ao valor definido, o que equivale a aumentar a corrente de excitação do rotor principal, fazendo com que a tensão do gerador principal suba até o valor definido; caso contrário, reduz a corrente de excitação e permite que a tensão diminua; se a tensão de saída do gerador for igual ao valor definido, o AVR mantém a saída existente sem ajustes.
Além disso, de acordo com a relação de fase entre corrente e tensão, as cargas CA podem ser classificadas em três categorias:
Carga resistiva, onde a corrente está em fase com a tensão aplicada; carga indutiva, onde a fase da corrente está atrasada em relação à tensão; carga capacitiva, onde a fase da corrente está adiantada em relação à tensão. Uma comparação das características dessas três cargas nos ajuda a entender melhor as cargas capacitivas.
Para cargas resistivas, quanto maior a carga, maior a corrente de excitação necessária para o rotor principal (a fim de estabilizar a tensão de saída do gerador).
Na discussão subsequente, usaremos a corrente de excitação necessária para cargas resistivas como padrão de referência, o que significa que as maiores serão consideradas maiores; as menores serão consideradas menores.
Quando a carga do gerador for indutiva, o rotor principal exigirá uma corrente de excitação maior para que o gerador mantenha uma tensão de saída estável.
Carga capacitiva
Quando o gerador encontra uma carga capacitiva, a corrente de excitação exigida pelo rotor principal é menor, o que significa que a corrente de excitação deve ser reduzida para estabilizar a tensão de saída do gerador.
Por que isso aconteceu?
Devemos lembrar que a corrente na carga capacitiva está adiantada em relação à tensão, e essas correntes adiantadas (que fluem pelo estator principal) gerarão corrente induzida no rotor principal, que por sua vez se sobrepõe positivamente à corrente de excitação, intensificando o campo magnético do rotor principal. Portanto, a corrente do excitador deve ser reduzida para manter uma tensão de saída estável do gerador.
Quanto maior a carga capacitiva, menor a saída do excitador; quando a carga capacitiva aumenta até certo ponto, a saída do excitador deve ser reduzida a zero. A saída do excitador é zero, o que representa o limite do gerador; nesse ponto, a tensão de saída do gerador não se estabilizará e esse tipo de fonte de alimentação não é adequado. Essa limitação também é conhecida como "limitação de subexcitação".
O gerador só pode aceitar uma capacidade de carga limitada; (Obviamente, para um gerador específico, também existem limitações quanto ao tamanho das cargas resistivas ou indutivas.)
Se um projeto apresentar problemas com cargas capacitivas, é possível optar por usar fontes de alimentação de TI com menor capacitância por quilowatt ou utilizar indutores para compensação. Não deixe o grupo gerador operar próximo ao limite de subexcitação.
Data da publicação: 07/09/2023
