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Modelos Predefinidos de Máquina Síncrona

A definição de modelo predefinido de máquina síncrona consiste na escolha de um modelo de máquina síncrona (modelo clássico, modelo de polos lisos e modelo de polos salientes), seus parâmetros elétricos e o modelo da curva de saturação a ser definida pelo código DCST.

As opções MD01 a MD03 são utilizadas para ativação da leitura de dados dos respectivos tipos de modelo de máquina síncrona. Somente uma destas opções pode ser ativada em cada execução do código DMDG.

Dica

Para a definição de barra infinita, basta preencher os campos de identificação (No) e frequência (Fr) na opção MD01.

Modelo clássico

DMDG MD01

Modelo Clássico de máquina síncrona com fonte de tensão constante em série com a reatância transitória de eixo direto. A régua definição do modelo clássico, a menos de barra infinita, exige o preenchimento dos seguintes parâmetros:

No

Número de identificação do modelo de máquina síncrona

L’d

Indutância transitória de eixo direto, em %

Ra

Resistência do enrolamento de armadura, em % (default = 0)

H

Constante de inércia, em segundos. Representa a relação entre a energia cinética armazenada no grupo turbina-gerador, à velocidade síncrona, e a potência aparente nominal da máquina

D

Constante de amortecimento, em pu/pu. Representa a relação entre a potência de amortecimento, em pu na base da máquina e a variação da velocidade do rotor em pu na base da velocidade síncrona (default = 0)

MVA

Potência aparente nominal da máquina, em MVA, usada como base para os parâmetros

Fr

Frequência síncrona da máquina, em Hz (default = 60)

C

Indica se será considerada (S) ou não (N) a correção com a frequência nas equações de oscilação eletromecânica e nas equações elétricas do gerador (default = N)

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Fig. 46 Diagrama para a equação de oscilação eletromecânica

sendo:

\(P_e\)

potência elétrica ativa gerada pela máquina, em pu na base da máquina

\(P_m\)

potência mecânica da máquina, em pu na base da máquina

\(\Delta \omega\)

desvio da velocidade angular da máquina, em pu

\(\omega\)

velocidade angular da máquina, em pu

\(\omega_s\)

velocidade angular síncrona da máquina, em rad/s

\(\delta\)

ângulo absoluto do eixo q da máquina, em radianos

Modelo para geração hidráulica

DMDG MD02

Modelo de máquina síncrona de polos salientes com um enrolamento de campo e dois enrolamentos amortecedores sendo um no eixo direto e outro no eixo em quadratura. A saliência subtransitória é desprezada neste modelo. Este tipo de modelo de máquina é usualmente utilizado para a representação de usinas hidráulicas. Duas réguas precisam ser preenchidas para este modelo. A primeira régua possui os seguintes parâmetros:

No

Número de identificação do modelo de máquina síncrona

CS

Número de identificação da curva de saturação, como definido no campo Nc do código DCST

Ld

Indutância síncrona de eixo direto, em %

Lq

Indutância síncrona de eixo em quadratura, em %

L’d

Indutância transitória de eixo direto, em %

L”d

Indutância subtransitória de eixo direto, em %

Ll

Indutância de dispersão da armadura, em %

T’d

Constante de tempo transitória de eixo direto em circuito aberto, em segundos

T”d

Constante de tempo subtransitória de eixo direto em circuito aberto, em segundos

T”q

Constante de tempo subtransitória de eixo em quadratura em circuito aberto, em segundos

A segunda régua possui os seguintes parâmetros:

No

Número de identificação do modelo de máquina síncrona

Ra

Resistência do enrolamento de armadura, em % (default = 0)

H

Constante de inércia, em segundos. Representa a relação entre a energia cinética armazenada no grupo turbina-gerador, à velocidade síncrona, e a potência aparente nominal da máquina

D

Constante de amortecimento, em pu/pu. Representa a relação entre a potência de amortecimento, em pu na base da máquina e a variação da velocidade do rotor em pu na base da velocidade síncrona (default = 0)

MVA

Potência aparente nominal da máquina, em MVA, usada como base para os parâmetros

Fr

Frequência síncrona da máquina, em Hz (default = 60)

C

Indica se será considerada (S) ou não (N) a correção com a frequência nas equações de oscilação eletromecânica e nas equações elétricas do gerador (default = N)

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Fig. 47 Diagrama para as equações de eixo em quadratura de máquina com polos salientes

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Fig. 48 Diagrama para as equações de eixo direto de máquina com polos salientes

sendo:

\(P_e\)

potência elétrica ativa gerada pela máquina, em pu na base da máquina

\(P_m\)

potência mecânica da máquina, em pu na base da máquina

\(\Delta \omega\)

desvio da velocidade angular da máquina, em pu

\(\omega\)

velocidade angular da máquina, em pu

\(\omega_s\)

velocidade angular síncrona da máquina, em rad/s

\(\delta\)

ângulo absoluto do eixo q da máquina, em radianos

\(E_\text{fd}\)

tensão de campo da máquina, em pu

\(E_q\)

tensão proporcional à corrente de campo da máquina, em pu

\(E'_d\)

tensão transitória da máquina projetada no eixo d, em pu

\(E'_q\)

tensão transitória da máquina projetada no eixo q, em pu

\(E''_d\)

tensão subtransitória da máquina projetada no eixo d, em pu

\(E''_q\)

tensão subtransitória da máquina projetada no eixo q, em pu

\(|E''|\)

módulo da tensão subtransitória da máquina, em pu

\(I_d\)

corrente da armadura da máquina projetada no eixo d, em pu

\(I_q\)

corrente da armadura da máquina projetada no eixo q, em pu

\(I_\text{fd}\)

corrente de campo da máquina, em pu

\(Sat\)

saturação da máquina, em pu

Modelo para geração térmica

DMDG MD03

Modelo de máquina síncrona de rotor liso com um enrolamento de campo e três enrolamentos amortecedores sendo um no eixo direto e dois no eixo em quadratura. Este tipo de modelo de máquina é usualmente utilizado para a representação de usinas hidráulicas. Duas réguas precisam ser preenchidas para este modelo. A primeira régua possui os seguintes parâmetros:

No

Número de identificação do modelo de máquina síncrona

CS

Número de identificação da curva de saturação, como definido no campo Nc do código DCST

Ld

Indutância síncrona de eixo direto, em %

Lq

Indutância síncrona de eixo em quadratura, em %

L’d

Indutância transitória de eixo direto, em %

L’q

Indutância transitória de eixo em quadratura, em %

L”d

Indutância subtransitória de eixo direto, em %

Ll

Indutância de dispersão da armadura, em %

T’d

Constante de tempo transitória de eixo direto em circuito aberto, em segundos

T’q

Constante de tempo transitória de eixo em quadratura em circuito aberto, em segundos

T”d

Constante de tempo subtransitória de eixo direto em circuito aberto, em segundos

T”q

Constante de tempo subtransitória de eixo em quadratura em circuito aberto, em segundos

A segunda régua possui os seguintes parâmetros:

No

Número de identificação do modelo de máquina síncrona

Ra

Resistência do enrolamento de armadura, em % (default = 0)

H

Constante de inércia, em segundos. Representa a relação entre a energia cinética armazenada no grupo turbina-gerador, à velocidade síncrona, e a potência aparente nominal da máquina

D

Constante de amortecimento, em pu/pu. Representa a relação entre a potência de amortecimento, em pu na base da máquina e a variação da velocidade do rotor em pu na base da velocidade síncrona (default = 0)

MVA

Potência aparente nominal da máquina, em MVA, usada como base para os parâmetros

Fr

Frequência síncrona da máquina, em Hz (default = 60)

C

Indica se será considerada (S) ou não (N) a correção com a frequência nas equações de oscilação eletromecânica e nas equações elétricas do gerador (default = N)

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Fig. 49 Diagrama para as equações de eixo em quadratura de máquina com rotor liso

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Fig. 50 Diagrama para as equações de eixo direto de máquina com rotor liso

sendo:

\(P_e\)

potência elétrica ativa gerada pela máquina, em pu na base da máquina

\(P_m\)

potência mecânica da máquina, em pu na base da máquina

\(\Delta \omega\)

desvio da velocidade angular da máquina, em pu

\(\omega\)

velocidade angular da máquina, em pu

\(\omega_s\)

velocidade angular síncrona da máquina, em rad/s

\(\delta\)

ângulo absoluto do eixo q da máquina, em radianos

\(E_\text{fd}\)

tensão de campo da máquina, em pu

\(E_q\)

tensão proporcional à corrente de campo da máquina, em pu

\(E'_d\)

tensão transitória da máquina projetada no eixo d, em pu

\(E'_q\)

tensão transitória da máquina projetada no eixo q, em pu

\(E''_d\)

tensão subtransitória da máquina projetada no eixo d, em pu

\(E''_q\)

tensão subtransitória da máquina projetada no eixo q, em pu

\(|E''|\)

módulo da tensão subtransitória da máquina, em pu

\(I_d\)

corrente da armadura da máquina projetada no eixo d, em pu

\(I_q\)

corrente da armadura da máquina projetada no eixo q, em pu

\(I_\text{fd}\)

corrente de campo da máquina, em pu

\(Sat_d\)

saturação da máquina projetada no eixo d, em pu

\(Sat_q\)

saturação da máquina projetada no eixo q, em pu