Sincronização de Gerador

Um gerador estacionário nunca deve ser conectado a barras de distribuição sob tensão. Quando um gerador está parado, a força eletromotriz (FEM) induzida é zero, o que levaria a um curto-circuito se conectado a barras de distribuição sob tensão. O processo de sincronização e os equipamentos associados para verificação permanecem consistentes, independentemente de se tratar de conectar um alternador em paralelo com outro ou ligá-lo a uma barra infinita.

Conteúdo

• Sincronização por Lâmpadas Sincronizadoras

• Vantagens do Método da Lâmpada Escura

• Desvantagens do Método da Lâmpada Escura

• Método das Três Lâmpadas Brilhantes

• Método das Duas Lâmpadas Brilhantes e Uma Lâmpada Escura

Os seguintes métodos são comumente empregados para a sincronização de máquinas elétricas:

Sincronização por Lâmpadas Sincronizadoras

Um conjunto de três lâmpadas sincronizadoras pode ser utilizado para avaliar as condições necessárias para paralelizar uma máquina entrante com outra máquina ou para alcançar a sincronização. O método da lâmpada escura, frequentemente usado em conjunto com um voltímetro, é ilustrado abaixo. Este método específico é tipicamente aplicado a máquinas elétricas de baixa potência.

Primeiro, inicie o motor principal da máquina entrante e ajuste sua velocidade próxima ao valor nominal. Em seguida, ajuste a corrente de campo da máquina entrante para que sua tensão de saída corresponda à tensão da barra. À medida que a máquina entrante se aproxima da sincronização, as três lâmpadas sincronizadoras piscarão a uma taxa correspondente à diferença de frequências entre a máquina entrante e a barra. Quando as fases estão corretamente conectadas, todas as três lâmpadas iluminarão e escurecerão simultaneamente. Se isso não ocorrer, indica-se uma sequência de fases incorreta.

Para corrigir a sequência de fases, basta intercambiar qualquer dois dos condutores de linha da máquina entrante. Em seguida, ajuste finamente a frequência da máquina entrante até que as lâmpadas pisquem muito lentamente, com uma taxa inferior a um ciclo completo escuro por segundo. Uma vez que a tensão de entrada tenha sido adequadamente ajustada, feche o interruptor de sincronização exatamente no meio do período escuro das lâmpadas.

Vantagens do Método da Lâmpada Escura

• Econômico: Este método é relativamente barato de implementar.

• Determinação fácil da sequência de fases: Permite a identificação direta da sequência de fases correta.

Desvantagens do Método da Lâmpada Escura

• Risco de sincronização falsa: As lâmpadas parecem escuras quando a tensão sobre elas é aproximadamente metade do valor nominal. Isso pode levar ao fechamento prematuro do interruptor de sincronização, mesmo quando ainda existe uma diferença de fase entre as máquinas.

• Vulnerabilidade do filamento da lâmpada: Os filamentos das lâmpadas são propensos a queimar durante a operação.

• Limitação na indicação de frequência: O piscar das lâmpadas não fornece informações sobre qual fonte (a máquina entrante ou a barra) tem a frequência mais alta.

Método das Três Lâmpadas Brilhantes

No método das três lâmpadas brilhantes, as lâmpadas são cruzadas entre as fases: A1 é ligada a B2, B1 a C2, e C1 a A2. Quando as três lâmpadas brilham e escurecem simultaneamente, confirma-se que a sequência de fases está correta. O momento ideal para fechar o interruptor de sincronização é no pico do período brilhante das lâmpadas.

Método das Duas Lâmpadas Brilhantes e Uma Lâmpada Escura

Neste método, uma lâmpada é conectada entre fases correspondentes, enquanto as outras duas lâmpadas são cruzadas entre as duas fases restantes, conforme ilustrado na figura abaixo.

Neste método, as conexões são feitas da seguinte forma: A1 é conectada a A2, B1 a C2, e C1 a B2. Primeiro, inicie o motor principal da máquina entrante e acelere-o até a velocidade nominal. Em seguida, ajuste a excitação da máquina entrante. Através deste ajuste, a máquina entrante induzirá tensões \(E_{A1}\), \(E_{B2}\), \(E_{C3}\), que devem corresponder às tensões da barra \(V_{A1}\), \(V_{B1}\) e \(V_{C1}\) respectivamente. O diagrama de conexão correspondente é apresentado abaixo.

O momento ideal para fechar o interruptor ocorre quando a lâmpada diretamente conectada está escura e as lâmpadas cruzadas têm brilho igual. Se a sequência de fases estiver incorreta, este instante específico não ocorrerá; em vez disso, todas as lâmpadas ficarão escuras simultaneamente.

Para mudar a direção de rotação da máquina entrante, dois de seus condutores de linha são intercambiados. Dado que o estado escuro da lâmpada pode ocorrer em uma faixa de tensão relativamente ampla, um voltímetro \(V_1\) é conectado em paralelo à lâmpada diretamente conectada. O interruptor de sincronização é então fechado exatamente quando a leitura do voltímetro atinge zero.

Uma vez que o interruptor é fechado, a máquina entrante está agora conectada à barra de distribuição em um estado "flutuante", pronta para funcionar como um gerador e assumir a carga. Por outro lado, se o motor principal for desconectado, a máquina funcionará como um motor elétrico.

Em usinas de energia, quando se paralelizam máquinas pequenas, geralmente se emprega uma combinação de três lâmpadas sincronizadoras e um sinóscopo. Para a sincronização de máquinas muito grandes, no entanto, todo o processo é automatizado e executado por um sistema de computador, garantindo alta precisão e confiabilidade.