Problemas de Geradores disciplina de Sistemas Eletromecânicos da Faculdade Engenharia da Universidade do Porto (FEUP)

SELM – 2015/2016
Aplicações Numéricas

Problema GST-01
O grupo gerador representado na figura é composto por uma máquina primária MP (motor
Diesel) com velocidade estipulada nMP.N = 1500 rpm, que aciona diretamente um gerador elétrico G (AC síncrono trifásico) autoexcitado e dotado com um regulador eletrónico de tensão
(REV).
Tal MP está dotada com um regulador (RN) que lhe garante velocidade praticamente invariável
(1500 rpm ± 0,5%) na gama 0 ≤ PMP ≤ 300 kW.
O gerador elétrico é de 250 kVA, 400-230 V (Y), 50 Hz, 4 polos, cosϕ ϕN = 0,85 ind., Classe de
Isolamento 130 (B) e apresenta um rendimento estipulado ηN = 96,0%. A resistência medida entre pares de terminais estatóricos deste gerador, a 75 ºC, vale Rs.FF = 24mΩ
Ω.
A repartição das perdas não-Joule estipuladas deste gerador está estimada em: perdas magnéticas = 43%; perdas mecânicas = 53%; perdas de excitação = 4%.
Ensaiado a 3/4 de carga, com excitação estipulada e partindo do estado frio num ambiente de temperatura aproximadamente constante e igual a 20 °C, verificou-se que:
Temperatura ao fim de 15 min: 44,2 °C
Temperatura ao fim de 30 min: 58,3 °C
Pretende-se saber:
(a) A corrente estipulada do alternador.
(b) As potências elétricas ativa, reativa e aparente disponibilizadas pelo alternador quando funciona a 75% de carga com fator de potência estipulado.
(c) A potência absorvida pelo alternador quando ele funciona em regime estipulado.
(d) O valor das perdas Joule estatóricas do mesmo alternador nas condições da alínea b).
(e) O binário de acionamento exigido pelo gerador à respetiva MP nas condições de funcionamento indicadas na alínea c).
(f) A potência estipulada aconselhável para a máquina primária, sabendo-se que se pretende uma reserva não inferior a 25%.
(g) O valor global das perdas no alternador no regime de ensaio especificado no enunciado e a sua desagregação por origem física.
(h) O valor do fator de carga a que ocorre o rendimento máximo do alternador e o valor desse mesmo rendimento máximo.