Máquinas Síncronas

Modelagem e características de máquinas síncronas

Introdução

As máquinas síncronas podem operar como motor, gerador ou compensador síncrono e geralmente são trifásicas. O nome máquina síncrona é em decorrência da velocidade de rotação do rotor, que em regime permanente tem a mesma velocidade do campo girante criado pelos enrolamentos do estator.

Devido a razões construtivas e ao seu custo maior em relação às máquinas de indução, as máquinas síncronas são mais utilizadas como geradores. A maior parte da energia elétrica consumida no mundo é fornecida por geradores síncronos. Como motores elas são em geral utilizadas em altas potências. Por outro lado, máquinas síncronas a imãs permanentes vem tendo uma utilização cada vez maior em baixas e médias potências.

Constituição da máquina síncrona

A máquina síncrona é constituída de um estator e um rotor. Com raras exceções, o enrolamento da armadura de uma máquina síncrona localiza-se no estator, e o enrolamento de campo, no rotor. Esta configuração será adotada ao longo deste texto.

O estator de uma máquina síncrona é muito semelhante ao de uma máquina de indução. É composto de chapas laminadas dotadas de ranhuras axiais onde é alojado o enrolamento do estator.

O rotor é também formado de chapas laminadas que em geral são do mesmo material que o estator; ele é construído possuindo o mesmo número de polos do estator. Do ponto de vista construtivo existem dois tipos básicos de rotores: rotores contendo pólos salientes e rotores contendo pólos lisos. A Figura 1 apresenta as duas configurações.

No caso de pólos salientes o enrolamento de campo, também chamado de enrolamento de excitação, é alojado no espaço interpolar. Nesta configuração, o raio do rotor é superior ao seu comprimento. No caso de pólos lisos o enrolamento de campo é distribuído em ranhuras, as quais em geral cobrem apenas uma parte da superfície do rotor. Neta configuração o raio do rotor é inferior ao seu comprimento.