Como se sabe, os geradores síncronos são máquinas destinadas a transformar energia mecânica em elétrica. O acionamento pode ocorrer por motores a explosão ou, em máquinas maiores, por turbinas hidráulicas, a vapor, eólicas e outras fontes.

Conceitualmente, a tensão interna do equipamento é definida pelo sistema de excitação, que é responsável por estabelecer não só a tensão de saída, como também o fator de potência e a intensidade da corrente. No caso de geradores trifásicos, o enrolamento é formado por três conjuntos de bobinas, formando um ângulo de 120° entre si.

Usualmente, a ligação entre esses conjuntos é feita de duas maneiras: triângulo, no qual os conjuntos são simplesmente ligados dois a dois, e estrela, no qual os conjuntos são ligados a um ponto comum, do qual pode também sair um quarto fio, chamado neutro.

COMPONENTES

Os geradores são utilizados, por exemplo, em locais onde as redes de distribuição não existem ou são insuficientes (como fazendas, vilas, repetidoras de comunicação etc.).

Esses equipamentos são usados ainda para assegurar o fornecimento sem interrupção (no-break) em hospitais, centros de computação, aeroportos e outros ambientes críticos, assim como em aplicações industriais para geração de emergência, atendimento de horários de ponta e, até mesmo, em embarcações, para suprimento da energia elétrica necessária à operação.

Os geradores são utilizados em locais onde as redes de distribuição não existem ou são insuficientes

Em termos construtivos, o gerador compreende um conjunto de componentes com funções diversas no funcionamento.

Nesse rol, os principais componentes incluem estator da máquina principal, composto pelo núcleo e respectivo enrolamento, rotor da máquina principal, que acomoda o enrolamento de campo, excitatriz principal, formada por um gerador trifásico – que pode ser fixado na tampa traseira do gerador, dentro ou fora do equipamento, e cujo estator está ligado ao regulador de tensão, excitatriz auxiliar e bobina auxiliar.

Já a excitação pode ser feita por sistemas com ou sem escovas. O sistema clássico corresponde a um gerador CC montado no eixo do gerador principal. Atualmente, todavia, já existem sistemas com respostas mais rápidas, que exigem menos manutenção que os similares tradicionais.

Nos grupos geradores com excitação com escovas, o campo no rotor é alimentado em CC através das escovas, enquanto a tensão alternada de saída é retirada do estator.

Normalmente, o campo é alimentado por uma excitatriz estática, ao passo que a tensão de saída é mantida constante através de um regulador de tensão, que verifica a tensão de saída e atua na excitatriz estática.

A principal vantagem desse sistema é o menor tempo de resposta na recuperação da tensão. Por outro lado, as principais desvantagens incluem a necessidade de manutenção do conjunto das escovas e porta-escovas e a possibilidade de faiscamento na comutação durante variações súbitas de carga.

Em geradores com excitação sem escovas (brushless), a corrente contínua de alimentação do campo é obtida por indução. A armadura da excitatriz principal e um conjunto de diodos são montados no eixo do gerador e alimentam o campo com corrente contínua.

O regulador de tensão acompanha a tensão de saída e atua no estator da excitatriz.

Graus de proteção contra contato, água e corpos estranhos variam de acordo com a classe

Atualmente, são usadas excitatrizes CC diretamente acopladas ao eixo para geradores até 50 MW e excitatrizes CC de baixa velocidade acopladas por engrenagens para geradores até 275 MW. Acima dessa capacidade, são utilizadas somente excitatrizes de corrente alternada com retificadores.

Os geradores e motores de grande porte dispõem de proteções destinadas a evitar danos, que devem, portanto, estar sempre em perfeitas condições de funcionamento. As proteções mais comuns adotadas nesse caso são contra falta de fase e contra sobrecorrente (relê térmico), subcorrente, subtensão e sobretensão.

Em termos construtivos, o gerador compreende um conjunto decomponentes com funções diversas no funcionamento

O relê térmico deve ser ajustado de acordo com o fator de serviço do motor. Quando esse fator não for informado, deve-se considerar um nível de 10%.

O relê de nível ou subcorrente é particularmente importante quando se usam bombas submersas, pois sua refrigeração é feita com a água que é bombeada e, sem o nível adequado de água, irá ocorrer a queima do motor.

O ajuste dos relês de subtensão e sobretensão (supervisor trifásico) deve levar em conta uma variação de aproximadamente 10% na tensão nominal.

MANUTENÇÃO

As tabelas a seguir indicam os principais itens de manutenção preventiva a serem seguidos para grupos geradores. Há também algumas diretrizes gerais importantes de operação, apresentadas a seguir. De início, é necessário considerar que os grupos geradores de acionamento automático devem estar sempre abastecidos e prontos para entrar em serviço.

De modo geral, deve-se funcionar o grupo gerador com carga pelo menos meia hora por semana.

Da mesma maneira, não se deve operar o grupo gerador em marcha lenta, a menos que o grupo disponha de um dispositivo de desligamento do regulador automático de tensão do alternador ou da excitatriz estática durante os intervalos em que permanecer em marcha lenta.

Também é importante não acionar o motor de partida por mais de 30 segundos, devendo-se aguardar de 3 a 5 minutos entre cada duas tentativas consecutivas de partida. Quando forem acionados diversos motores, deve-se partir primeiro os de maior potência.

Outro aspecto importante a se destacar é que não se deve parar o motor ou gerador imediatamente após um período de operação em carga.

Com efeito, deve haver um tempo de trabalho em vazio de 3 a 5 minutos, para que ocorra o resfriamento adequado do motor.