Da óptica da carga aplicada aos terminais do gerador, a regulação de tensão não necessita uma regulação tão fina como acontece no regulador de velocidade. O que se justifica com o facto de a generalidade das cargas permitirem uma variação da tensão de alimentação, sem contrapartidas consideráveis. Em pequenos sistemas de produção de energia, como é o caso da válvula FLUCON 200 com turbina integrada, é usual fazer-se a regulação de tensão através do controlo da corrente de excitação, utilizando um reóstato de ajuste.
A principal diferença entre as duas opções é que no regulador de tensão, o valor da tensão aos terminais Vaé constantemente actualizado, enquanto que na regulação manual
através do reóstato de ajuste, a regulação é feita pontualmente pelo utilizador. No segundo caso dificilmente se mantém Va num valor constante, isso apenas se verifica
quando o factor de potência e a quantidade de energia consumida são constantes. A opção de utilizar um regulador de tensão ou um reóstato de ajuste para fazer o controlo da tensão, é também uma questão relacionada com as características da própria carga. Há cargas que não carecem de um valor de tensão Vaconstante, como por exemplo
em iluminação e aquecimento. A maioria das cargas tem que ser alimentada com uma tensão próxima do valor normalizado.
No âmbito da dissertação, não é tão relevante descrever a regulação de tensão, no sentido em que, não há um sistema inovador desenvolvido pela Valcon relativamente ao controlo da tensão do dispositivo. Assim, ao nível da implementação deste projecto pode ser utilizada um solução tradicional, mais ou menos complexa, como é o caso do regulador de tensão tipo ou do reóstato de ajuste.
10 Escolha do Gerador, Controlo de
Parâmetros
Conhecidas as capacidades da máquina primária, determinadas experimentalmente, é possível fazer a escolha do gerador síncrono a integrar no conjunto. No entanto, para fazer uma escolha correcta do gerador, é necessário contabilizar vários aspectos, como por exemplo as perdas mecânicas relacionadas com o acoplamento entre a máquina primária e o gerador, caso se opte por utilizar desmultiplicação é necessário entrar com o seu rendimento, o rendimento da própria máquina síncrona, considerar o factor de potência de modo a contabilizar qual a potência aparente e activa, entre outros.
No âmbito desta dissertação, não é possível escolher o gerador a aplicar no conjunto, dado que se desconhece as características da carga que se pretende alimentar e o modo como o gerador está integrado: geração independente, em paralelo com uma rede in- finitamente forte ou em paralelo com outros geradores semelhantes. Desta forma, são apresentadas algumas soluções possíveis de geradores a integrar no sistema.
É ainda descrito, tendo por base o modo como o gerador está integrado, qual o con- trolo dos parâmetros, corrente de excitação e binário mecânico, mais adequado em cada situação. Genericamente pode optar-se por uma solução mais dispendiosa, mas por vezes indispensável, constituída pelos mecanismos de governo, ou seja regulador de velocidade e de tensão. Outras alternativas, são a utilização do sistema de regulação de velocidade desenvolvido pela Valcon para controlar o binário mecânico e o reóstato manual de ajuste para regular a corrente de excitação.
10.1 Resultados Obtidos Laboratorialmente
Com base nos resultados obtidos no laboratório da Valcon, secção 7.3.2, traçaram-se para pressões próximas de 1bar as curvas características, as curvas de potência e as curvas aproximadas dos rendimentos. Tendo por base este mesmo ensaio, através da análise dimensional, traçou-se para a pressão de 3bar a curva característica e a curva de potência.
O dispositivo desenvolvido pela Valcon que se pretende aplicar nas condutas, é ligeira- mente diferente do modelo utilizado laboratorialmente. A diferença prende-se com o facto de o último não ter conjunto obturador nem regulador de velocidade. Construtiva- mente, o modelo ensaiado laboratorialmente corresponde à situação em que o dispositivo completo tem o conjunto obturador totalmente aberto, permitindo a máxima passagem de fluido. Desta forma, as curvas características, obtidas com base no ensaio laborato- rial, indicam qual o binário mecânico máximo que é possível gerar para cada velocidade de rotação. De modo análogo, as curvas da potência mecânica permitem conhecer para
10 Escolha do Gerador, Controlo de Parâmetros
cada velocidade de rotação, qual a potência máxima que é possível obter. Por exemplo, observando as figuras 8.1 e 8.2, para a velocidade de rotação de 3000rpm, o binário e a potência máxima que a máquina primária pode fornecer são respectivamente 17N.m e 5000W.
Segundo o exemplo anterior, no dispositivo real que se pretende aplicar nas condutas, ao regular a velocidade para 3000rpm, o dispositivo pode fornecer até 17N.m ou 5000W . Se a carga aplicada ao gerador criar no eixo do mesmo um binário resistente inferior a 17N.m, por exemplo 12N.m, o conjunto obturador fecha ligeiramente de forma a diminuir a admissão de fluido. Assim, a velocidade é mantida constante. Nesta situação, a curva característica não é conhecida, mas esse facto não é relevante, no sentido em que se conhece o binário máximo que a máquina primária pode fornecer.
Quando a máquina primária fornece o binário máximo para uma dada velocidade de rotação, o conjunto obturador está no seu nível de abertura máximo. Com base no mesmo exemplo, se a carga aplicada ao gerador criar no eixo do mesmo um binário re- sistente superior a 17N.m, por exemplo 22N.m, o conjunto obturador mantém a abertura máxima. No entanto, para atingir o binário desejado é deslocado o ponto de funciona- mento na curva característica, no sentido de diminuir a velocidade de rotação inicial de 3000rpm. Observando a figura 8.1, quando a velocidade do conjunto atinge 2100rpm aproximadamente, é satisfeito o binário de 22N.m requerido pela carga.
O facto de a velocidade de rotação do conjunto diminuir, de modo a satisfazer o binário exigido pela carga, pode ser um factor prejudicial à carga alimentada pelo gerador. Na situação em que o gerador opera isoladamente, este facto implica a diminuição da frequência, o que pode levar à perda de rendimento ou mesmo avaria da carga alimentada pelo gerador. Esta análise realça o facto de as curvas obtidas laboratorialmente para níveis de admissão máximos serem de extrema importância, estas permitem saber o valor limite de binário e potência que pode ser requerido pelo gerador à máquina primária.