SISTEMA DE GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA GERANDO TENSÃO À FREQUÊNCIA CONSTANTE E GERADOR SÍNCRONO À VELOCIDADE SÍNCRONA CONSTANTE E ENERGIA ELÉTRICA GERADA COM TENSÃO À FREQUÊNCIA CONSTANTE E EQUAÇÕES DE FLUXO DE ENERGIA NO SISTEMA DE GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA GERANDO TENSÃO À FREQUÊNCIA CONSTANTE E MÁQUINA ELÉTRICA MÚLTIPLA

IPC Classification

Abstract

Patente de Invenção de um Sistema de Geração de Energia Elétrica Gerando Tensão à Frequência Constante, denominado neste texto de Sistema de Geração, ou SG (35), figuras 1 à 9, e, de uma Máquina Elétrica Múltipla, ou MEM (9), figuras 3 e 4. O Sistema de Geração, ou SG (35), é um Sistema de Geração onde a velocidade angular do Gerador Síncrono, GS (4), figuras 1 e 2, fica constante e em velocidade síncrona durante cada volta completa de seu eixo, portanto, de marcha regular. Se compõe o Sistema de ao menos um Gerador Síncrono GS (4), de ao menos uma Máquina Primária MP (12) e de ao menos um Motor Síncrono MS (3), conforme figuras 1 à 9, interligado do modo convencional a todo o Sistema de Geração de Energia Elétrica e a todo o Sistema Geral de Controle e Operação, SGCO (29). O Motor Síncrono MS (3) é alimentado por um Sistema Inversor CC/CA (15) ou CA/CA (27), de frequência fixa e de precisão tão elevada quanto a que se espere na tensão gerada pelo Gerador Síncrono GS (4), conforme as especificações de projeto. Este Sistema Inversor CC/CA (15) ou CA/CA (27) pode ter um ajuste de frequência de tal forma que permita ao Sistema Interligado retornar à frequência síncrona de operação caso ocorra um transitório capaz de tirar o mesmo de sua frequência síncrona de operação. O Motor Síncrono MS (3), de potência nominal, com o devido fator de segurança e conforme projeto, maior que a máxima aceleração instantânea de entrada ou de saída de carga solicitada ao GS (4) pelo Sistema de Transmissão e Distribuição, STD (16), tem a função de manter Gerador Síncrono GS (4) operando em velocidade síncrona constante, por meio de uma frenagem dinâmica constante. A potência nominal do MS (3) é, portanto, apenas uma pequena parcela de potência nominal do GS (4), ou, quando em sistemas pequenos e isolados, onde não há controle da potência fornecida pela Máquina Primária MP (12), permanecendo esta constante, com o devido fator de segurança, o Motor Síncrono MS (3) deve ser maior que cinquenta por cento da potência nominal da Máquina Primária MP (12). Pode o Motor Síncrono MS (3) ser substituído por ao menos um Motor Elétrico ME (3) qualquer, de características elétricas, mecânicas e construtivas semelhantes ou não entre sí, desde que em comum apliquem um Conjugado Mecânico Resultante nos eixos ((1) e (2)) do GS (4) e que estejam sendo controlados por controladores de velocidade de tal forma que se consiga manter a velocidade síncrona do GS (4) com tanta precisão e em marcha regular quanto o projeto o especifique. Para efeito de análise nos referiremos à Máquina (3), ou ao seu conjunto, apenas como Motor Síncrono MS (3). O Funcionamento do Sistema de Geração SG (35), se baseia no fato de que o Motor Síncrono MS (3) vai usar cinquenta por cento da energia fornecida pela Máquina Primária, esta, além daquela energia demandada pelo Sistema de Transmissão e Distribuição STD (16), para reagir causando uma frenagem dinâmica nos eixos ((1) e (2)) do Gerador Síncrono GS (4) de valor idêntico aos restante cinquenta por cento desta energia fornecida pela Máquina Primária MP (12), que age no sentido de fazer acelerar os eixos ((1) e (2)) do Gerador Síncrono GS (4). Ocorre então um equilíbrio entre o Conjugado Mecânico Resultante nos eixos ((1) e (2)) com o Conjugado Eletromagnético do Gerador Síncrono GS (4). Então, este permanece girando em velocidade síncrona perfeita e constante. Qualquer variação na demanda, reflete uma variação em sentido inverso na potência do Motor Síncrono (3), enquanto que os ajustes feitos na Potência fornecida pela MP (12) se refletem no sentido direto. O Motor Síncrono MS (3) em conjunto com o Gerador Síncrono GS (4) formam um Moto Gerador, ou MG (9) e podem ser da forma discreta, com Máquinas isoladas e interconectadas por seus eixos (1), ou conforme as figuras 3 e 4, de modo a formarem uma Máquina Elétrica Múltipla, MEM (9), ou seja, um Moto Gerador Múltiplo MGM (9), tendo seus rotores e estatores respectivamente instalados lado a lado uns dos outros, de forma contígua, dentro de uma mesma e única carcaça, tendo em comum o Conjugado Mecânico Resultante em seus sistemas de eixos ((1) e (2)).