Alternador

Os alternadores síncronos para grupos geradores foram desenvolvidos para utilização em geração de energia elétrica nas mais variadas aplicações. Podendo ser utilizados em aplicações mais simples, como em interligações no acionamento de força de tratores nas propriedades rurais, ou até mesmo mais complexas em situações de acionamentos em paralelo, com sistemas de transferência em rampa, aplicações remotas em navios. Para os alternadores síncronos WEG, figura 7, apresenta desempenho que superam as expectativas citadas nas configurações acima.

Figura 7 - Alternador

Fonte: WEG (2010)

O gerador foi inventado em 1831 por Michael Faraday na Inglaterra, e nos Estados Unidos por Joseph Henry, mais ou menos na mesma época. O gerador desenvolvido consistia basicamente de um ímã que se movimentava dentro de uma espira, provocando o surgimento de uma força eletromotriz (fem) registrado num galvanômetro.

Máquinas geradoras síncronas são projetadas para transformar energia mecânica em energia elétrica. Ou seja, toda energia consumida nas indústrias, residências, cidades, entre outras, são proveniente de geradores. [17]

Nomenclatura

Nas tabelas a seguir é apresentada a especificação de cada nomenclatura de modelo de gerador. A tabela 6 apresenta abreviatura da linha representada pela letra G.

Tabela 6. Abreviatura da linha

G T A 16 1 A I SR Linha

G Gerador Síncrono – Linha G Plus

Fonte: WEG (2010)

A segunda letra da nomenclatura identifica a característica de excitação do gerador, demonstrado na tabela7.

Tabela 7. Abreviatura das características de excitação G T A 16 1 A I SR

Caracteristicas de excitação

T Gerador brushless com bobina auxiliar

P Gerador brushless com excitatriz auxiliar

S Gerador brushless sem bobina auxiliar e sem excitatriz auxiliar

M Gerador brushless com rotor principal de ímãs permanentes Fonte: WEG (2010)

O tipo de refrigeração também é classificado na nomenclatura de identificação do gerador, que é representado pela terceira letra, a tabela 8 explica os tipos.

Tabela 8. Abreviatura tipo de refrigeração G T A 16 1 A I SR

Tipo de refrigeração A Aberto auto ventilado

F Fechado com trocador de calor ar-ar

W Fechado com trocador de calor ar-água

K Totalmente fechado e com aletas na carcaça Fonte: WEG (2010)

Em forma numeral é representado o modelo de carcaça do mesmo, tabela 9.

Tabela 9. Abreviatura carcaça IEC G T A 16 1 A I SR

Carcaça IEC

16 Carcaça 160 a 560

O comprimento da carcaça do gerador é classificado na nomenclatura, na tabela 10 verifica-se a classificação.

Tabela 10. Abreviatura comprimento da carcaça G T A 16 1 A I SR Comprimento da carcaça 1 Carcaça curta 2 Carcaça média 3 Carcaça longa Fonte: WEG (2010)

A tabela 11 apresenta a nomenclatura da tensão de geração do gerador, frequências e números de cabos de ligação.

Tabela 11. Abreviatura tensão G T A 16 1 A I SR Tensão A Trifásico – 12 cabos 480/240V – 440/220V – 380/190V – 208V (60Hz) 400/200V – 380V/220/190V (50Hz) B Trifásico – 6 cabos 220V/60Hz – 190V/59Hz C Trifásico – 6 cabos 380V/60Hz D Trifásico – 6 cabos 440V/60Hz – 380V/50Hz E Trifásico – 6 cabos 480V/60Hz– 400V/50Hz F Trifásico – 6 cabos 600V/60Hz – 575V/60Hz G Trifásico – 6 cabos 208V/60Hz H Trifásico – 6 cabos 414V/50Hz I Trifásico – 6 cabos 2300V/60Hz J Trifásico – 6 cabos 4160V/60Hz K Trifásico – 6 cabos 6600V/60Hz L Trifásico – 6 cabos 13800V/60Hz M Trifásico – 6 cabos 3300V/50Hz N Trifásico – 6 cabos 6000V/50Hz O Trifásico – 6 cabos 11000V/50Hz Z Tensão especial Fonte: WEG (2010)

O tipo de aplicação do gerador deve ser classificado, na tabela 12 representa a abreviatura de cada aplicação.

Tabela 12. Abreviatura aplicação G T A 16 1 A I SR Aplicação I Industrial M Marinizado T Telecomunicações N Especial Fonte: WEG (2010)

A última nomenclatura da especificação do gerador representa o código adicional, o qual é relativo à potência, conforme tabela 13.

Tabela 13. Abreviatura código adicional G T A 16 1 A I SR

Código Adicional

Código relativo a potência do gerador

Fonte: WEG (2010)

Para o funcionamento de um gerador de energia é necessário uma série de unidades funcionais. Na figura 8 é apresentada a vista detalhada do gerador com as peças específicas, e identificadas na legenda ao lado direito da figura.

Figura 8 – Características e especificações

Fonte: WEG (2010)

As carcaças das máquinas do gerador WEG são fabricadas de duas formas, para a linha G são em chapas de aço calandradas, em formato tubular, e para a linha S são fabricadas em chapas de aços soldadas. Para os dois modelos que recebem solda, são encaminhadas para um tratamento de normalização para alívio de tensões. O pacote de chapas do estator junto com o enrolamento é colocado sobre as nervuras da carcaça para a linha S, e para a linha G são prensados. Para geradores fabricados em baixa tensão são utilizados fios circulares, já para geradores em média tensão é utilizado fios retangulares. São fixadas as bobinas ás ranhuras por cunhas de fechamento, usando material isolante. Por gotejamento são impregnadas as máquinas de baixa tensão da linha G e para a linha S por imersão, já para as de alta tensão são impregnadas pelo sistema VPI (Vacuum Pressure Impregnation).

Conforme o fabricante WEG, o rotor acomoda o enrolamento de campo, cujos polos são formados por pacotes de chapas. Uma gaiola de amortecimento também é montada no rotor para a compensação nos serviços e variações de carga. [17]

Excitatriz principal é o gerador trifásico de polos salientes. Para os geradores da linha G o seu estator é fixado na tampa traseira do gerador e dentro dele, já para os modelos da linha S o estator é fixado na tampa traseira ou na base, porém ele é posicionado fora da máquina.

Polos salientes acomodam as bobinas de campo, quais são ligadas em série e sua extremidade é conectada ao regulador de tensão para modelos da linha G, ou através de bornes na caixa de ligação da excitatriz, para modelos da linha S.

Sobre o eixo da máquina é montado o rotor da excitatriz. O rotor é laminado e possui ranhuras as quais recebem um enrolamento trifásico ligado em estrela. De cada ponto da ligação estrela saem dois fios que vão para os retificadores girantes. Um dos fios é ligado ao retificador sobre o suporte positivo, e o outro fio sobre o suporte negativo.

A excitatriz auxiliar pode ser chamada também de PMG (Permanent Magnets Generator) que é um gerador trifásico com rotor constituído por imãs. Para a linha G a excitatriz auxiliar somente é fornecida opcionalmente (sob pedido). Na linha S somente é utilizada ou não dependendo do cliente e especificação, na maioria fixada na tampa ou na base, de acordo com o projeto.

Para o padrão na linha G o enrolamento auxiliar é um conjunto auxiliar de bobinas, monofásico, que fica impregnada em algumas ranhuras do estator principal. Tem como função fornecer a potência para o regulador de tensão alimentar o campo da excitatriz. [17]