Reação do Eixo no Alternador
Definição de Reação da Armadura
A reação da armadura em um alternador é definida como o efeito do campo magnético da armadura no campo magnético principal do alternador ou gerador síncrono.
Interação de Campos Magnéticos
Quando a armadura conduz corrente, seu campo magnético interage com o campo principal, causando distorção (magnetização cruzada) ou redução (desmagnetização) do fluxo do campo principal.
Influência do Fator de Potência
No fator de potência unitário, o ângulo entre a corrente da armadura I e a força eletromotriz induzida E é zero. Isso significa que a corrente da armadura e a força eletromotriz induzida estão na mesma fase. Mas sabemos teoricamente que a força eletromotriz induzida na armadura é devida à mudança no fluxo do campo principal, ligado ao condutor da armadura.
Como o campo é excitado por CC, o fluxo do campo principal é constante em relação aos ímãs do campo, mas será alternado em relação à armadura, pois há um movimento relativo entre o campo e a armadura no alternador. Se o fluxo do campo principal do alternador em relação à armadura pode ser representado como
Então, a força eletromotriz E induzida na armadura é proporcional a, dφf/dt.
Portanto, a partir dessas equações (1) e (2) acima, fica claro que o ângulo entre φf e a força eletromotriz E induzida será 90o.
Agora, o fluxo da armadura φa é proporcional à corrente da armadura I. Portanto, o fluxo da armadura φa está em fase com a corrente da armadura I.
Novamente, no fator de potência elétrico unitário, I e E estão na mesma fase. Então, no fator de potência unitário, φa está em fase com E. Nessa condição, o fluxo da armadura está em fase com a força eletromotriz E induzida e o fluxo do campo está em quadratura com E. Portanto, o fluxo da armadura φa está em quadratura com o fluxo do campo principal φf.
Como esses dois fluxos são perpendiculares um ao outro, a reação da armadura do alternador no fator de potência unitário é puramente distorcendo ou magnetizando cruzadamente.
Como o fluxo da armadura empurra o fluxo do campo principal perpendicularmente, a distribuição do fluxo do campo principal sob uma face do polo não permanece uniformemente distribuída. A densidade de fluxo sob as pontas traseiras dos polos aumenta um pouco, enquanto sob as pontas dianteiras diminui.
Cargas Atrasadas e Adiantadas
Na condição de fator de potência adiantado, a corrente da armadura "I" antecipa a força eletromotriz E por um ângulo de 90o. Novamente, mostramos que o fluxo do campo φf antecipa a força eletromotriz E por 90o.
Além disso, o fluxo da armadura φa é proporcional à corrente da armadura I. Portanto, φa está em fase com I. Portanto, o fluxo da armadura φa também antecipa E, por 90o, já que I antecipa E por 90o.
Nesse caso, tanto o fluxo da armadura quanto o fluxo do campo antecipam a força eletromotriz E por 90o, pode-se dizer que o fluxo do campo e o fluxo da armadura estão na mesma direção. Portanto, o fluxo resultante é simplesmente a soma aritmética do fluxo do campo e do fluxo da armadura. Portanto, finalmente, pode-se dizer que a reação da armadura do alternador devido a um fator de potência elétrico puramente adiantado é do tipo magnetizante.
Efeito do Fator de Potência Unitário
O fluxo de reação da armadura é constante em magnitude e gira na velocidade síncrona.
A reação da armadura é magnetizante cruzadamente quando o gerador fornece uma carga no fator de potência unitário.
Quando o gerador fornece uma carga no fator de potência adiantado, a reação da armadura é parcialmente desmagnetizante e parcialmente magnetizante cruzadamente.
Quando o gerador fornece uma carga no fator de potência adiantado, a reação da armadura é parcialmente magnetizante e parcialmente magnetizante cruzadamente.
O fluxo da armadura age independentemente do fluxo do campo principal.
