Trabalho De Proteção

1.12 - Proteção por perda de excitação

Na operação normal do gerador síncrono, conectado ao sistema elétrico, toda transferência de energia é feita pelo acoplamento magnético do campo girante do rotor com o campo girante da armadura. Ou seja, a máquina primária transfere energia através do rotor, que gira fortemente acoplado ao campo girante da armadura. O campo girante do rotor é mantido pela excitatriz. A excitatriz é a fonte DC que gera uma corrente de campo necessária para a criação do campo magnético no rotor. A máquina primária é responsável pela geração do torque necessário para manter o rotor girando na velocidade síncrona. A perda da excitação provoca sérias conseqüências na maquina síncrona e, portanto, deve-se prover uma proteção para esta finalidade.

Apresentam-se as causas que podem provocar a perda de excitação:

 Curtos-circuitos na bobina do campo do rotor;

 Abertura na bobina de campo do rotor;

 Falha no circuito da excitatriz;

 Abertura acidental (indevida) do disjuntor de campo (41);

 Mau contato nas escovas (se tiver) da excitatriz;

 Operação indevida da proteção de perda de excitação (40);

 Erros de operação.

As principais conseqüências da perda de excitação são:

• Súbita sobrevelocidade do rotor;

• Sobreaquecimento no rotor. O aquecimento no rotor de máquinas síncronas de rotor liso é mais acentuado, devido a não existência de enrolamento amortecedor. Este aquecimento pode provocar sérios danos ao rotor, no período de 2 a 3 minutos.

• Sobreaquecimento no estator de qualquer tipo de máquina, isto porque, na perda da excitação devido ao curto-circuito nos terminais da bobina de campo, o rotor, devido a sobrevelocidade, gira numa velocidade maior que o campo girante das correntes estatóricas mantidas pelas correntes do sistema elétrico. Portanto, o rotor passa a funcionar como um gerador de indução (assíncrono). Neste caso, as correntes no estator podem atingir magnitude variando de 2 a 5 vezes o valor nominal.

• Se, na operação normal, o gerador síncrono estiver fornecendo reativo ao sistema elétrico, a perda da excitação fará com que:

-- O gerador passe a absorver grande quantidade de reativo do sistema elétrico.

A absorção de reativo pode ir até 7 vezes a potencia nominal da maquina;

-- Haja queda de tensão nos seus terminais.

• Produz perturbação, de modo a comprometer a estabilidade das máquinas da mesma usina, colocando em risco o sistema elétrico.

Na operação de uma máquina síncrona conectada ao sistema elétrico, a impedância representa um ponto distante da máquina, que está representada na figura 1.12.1 pelo lugar geométrico das cargas.

Numa máquina