Masini Electrice 1 Curs 7

8/15/2019 Masini Electrice 1 Curs 7

1/28

2015-2016 Masini electrice 1 - Curs 7 1

MAŞINI ELECTRICECurs 7: Maşina sincronă: Generalităţi, construcţie şi funcţionare

Prof.dr.ing. Claudia MARŢIŞ([email protected])

Departamentul de Maşini şi Acṭionări Electrice Grupul de Sisteme Electromecanice

(www.ems.utcluj.ro)


2/28


Maşină sincronă: maşină de curent alternativ construită pentrua funcţiona cu o viteză constantă, legată de frecvenţa f a reţelei

şi de numărul de perechi de poli p ai maşinii, prin relaţia:

p

f 60 n


3/28


GENERALITĂŢI

Primul generator sincron trifazat: proiectat de C. Brown în 1891, cu S=230kVA, U=95 V, n=150 rot/min, antrenat de o turbină hidraulică instalată pe râulNeckar, lângă Frankfurt.

Regimul de bază este regimul de generator, fiind construit pentru puteri

într-o gamă largă, până la valori de 1500MW.Ca motor, se utilizează în aplicaţii care necesită viteză constantă.

Avantajele motorului sincron faţă de cel asincron: randament mai ridicat,factor de putere mergând către unitate, turaţie constantă, întrefier mai mare.

Dezavantajele motorului sincron faţă de cel asincron: absenţa cuplului de

pornire şi posibilitatea de pendulare cu pericolul desprinderii din sincronism(pierderea stabilităţii)

Turaţiile, la f=50Hz pentru care se construiesc sunt de 68, 94, 187, 250, 375,500, 600, 750, 1000, 1500 şi 3000 rpm


4/28


CONSTRUCŢIA MAŞINIISINCRONE – Miezul

feromagnetic

Se execută în două variante constructive:

Maşină sincronă cu întrefier constant

Maşină sincronă cu întrefier variabil

Stator similar cu cel almaşinii asincrone (tolesau segmente de tole)

Rotor cu poli înecaţi(material masiv în care

se taie crestăturile)

Rotor cu poli aparenţi (piese polarefixate la periferia unei roţi polare

solidare cu arborele maşinii)


5/28


CONSTRUCŢIA MAŞINII SINCRONE – Înfăşurări statorice

Înfăşurarea statorică este distribuită în crestături şi se conectează la

reţeaua de curent alternativ.Se realizează din conductor (bare)de cupru.


6/28


Înfăşurarea rotorică estealimentată în curent continuu.

CONSTRUCŢIA MAŞINII SINCRONE – Înfăşurări rotorice

Concentrată pe poli aparenţi

1- inele3- butuc

6- ax7- înfăşurare excitaţie 8- bare9- segmente de inel

1- pol ; 2 - înfăşurare


7/28


Distribuită în crestăturile rotorice

1 – dinte mare2 - înfăşurare

1- inele2- bandaj3- dinte mare4- crestături 5- capete de bobină excitaţie 6- ax


8/28


1 – talpa polului2 – bara3 – inel de scurtcircuitare4 - polul

Înfăşurare în colivie de obiceinesimetrică

CONSTRUCŢIA MAŞINII SINCRONE – Înfăşurare de amortizare


9/28


CONSTRUCŢIA MAŞINII SINCRONE – Alimentarea înfăşurării de excitaţie

Caracteristici :

Variaţia în limite largi a curentului de excitaţie

Variaţia rapidă a curentului de excitaţie

Reglajul automat al curentului de excitaţie

Mod de realizare:

Maşini rotative - excitatoare

Maşini rotative şi elemente statice

Elemente statice


10/28


Scheme de excitaţie cu maşini rotative

G

3

Ex1

Ex2

R c

reglajtensiune

Excitatoare 1

Generatoare decurent continuu

Excitatoare 2

P = kn+1.Pr


11/28


Schema de excitaţie cumaşini rotative şielemente statice

Schema de excitaţie cu

elemente statice

Ex1

R

G

3

R c

RA

G

3

Tr


12/28


REGIMUL DE GENERATOR ALMAŞINII SINCRONE

HIDROGENERATOR

Turbină hidro

TURBOGENERATOR

Turbină cu aburi

MAŞINA PRIMARĂ


13/28


Înf ăşurarea inductoare(excitaţia)

- Pe rotor, concentratsau distribuit

- Alimentată în curentcontinuu

Înf ăşurarea indusă

- Pe stator, distribuită în crestături

- Înf ăşurare de curentalternativ

Solenaţia rotorică generează câmpul magnetic inductor în

maşină (Bδ1)

Înf ăşur ările induse vor fi înlănţuite de fluxuri magnetice

variabile

3

4tcos

3

2tcos

tcos

1m0C

1m0B

1m0A


14/28


3

4tcos

3

2tcos

tcos

1m0C

1m0B

1m0A

3

4tsinEe

3

2tsinEe

tsinEe

1m0C0

1m0B0

1m0A0

3

4tsinIi

3

2tsinIi

tsinIi

1m2C2

1m2B2

1m2A2

Fluxul ce înlănţuie înfăşurările statorice

Tem induse în înfăşurărilestatorice

Curenţii ce se închid prin înfăşurările statorice (inprezenta unei sarcini la

bornele statorice)

Pentru maşini cedebitează pe o

sarcină


15/28


Rotor bobinat – o pereche depoli, p=1

Rotor bobinat – trei perechi depoli, p=3

Rotor cu magneti permanenti – trei perechi de poli, p=3

0 50 100 150 200 250 300 350-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

Unghi [grade]

I n d u c t i e m a g n e t i c a i n i n t r e f i e r [ T ]

0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06-50

0

50

0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06-50

0

50

T e n s i u n e i n d u s a [ V ]

0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06-50

0

50

Timp [s]

Faza A

Faza B

Faza C

0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06-50

0

50

0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06-50

0

50


0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06-50

0

50

Timp [s]

Faza A

Faza B

FazaC

0 50 100 150 200 250 300 350-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

Unghi [grade]

I n d u c t i e m a g n e t i c a i n i n t r e f i e r [ T ]

0 50 100 150 200 250 300 350-1

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

Unghi [grade]

I n d u c t i a m a g n e t i c a i n i n t r e f i e r [ T ]

0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03-50

0

50

0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03-50

0

50


0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03-50

0

50

Timp [s]

Faza A

Faza B

Faza C

Mers in gol, I2 = 0


16/28


2tpcosBB 1m22

Câmpul învârtitor de

reacţie

2 1 total B B B

t p cos B B 1 m 1 1

Câmpul inductor

rotoric

Câmpul rezultant în

maşină

Reacţia indusului

1 B

2 B

t tan rezul B

1

0

reactie

t tan rezul

1

Mers in sarcina, I2 ≠ 0


17/28


Maşină sincronă cu poli înecaţi

Câmpul magnetic în întrefier laalimentarea înfăşurării rotorice în

curent continuu

111f 10

m11m11 p,Ik N

B,tpcosBB

Fundamentala:


18/28


ΘE solenaţia inductoare (rotorică)

B

inducţia rezultantă în întrefier

Θ2 solenaţia indusului (statorică), reacţia indusului

x

Reacţia indusului


19/28


Ecuaţiile de funcţionare

1

0

2 w 2

1 w 1

1 1 k N 3

k N p I ' I

Curent de excitaţieraportat la stator

0 1 2 I ' I I

1 ' I

2 I

0 I


20/28


2222m uiR ee

t.e.m. rezultantăindusă în stator

t.e.m. indusă defluxul statoric de

dispersie Rezistenţa de fazăa înfăşurării

statorice

Curentul de fazăstatoric

Tensiunea de fază labornele înfăşurării

statorice

dt

diLe 222

Echivalareapierderilor înfierul statoric


21/28


22/28


2s202 I jXUE0R

Diagrama fazorială Schema echivalentă a generatoruluisincron în regim permanent

Θ – unghiul intern al maşinii


23/28


Maşină sincronă cu poliaparenţi

x

B 1

B

ΘE

ΘE1

0

d

τ

bp=αiτ

δ Câmpul magnetic în întrefier la

alimentarea înfăşurării rotorice încurent continuu


24/28


Θr – solenaţia rotorică la mers în gol Θsq - solenaţia de reacţie transversală a indusuluiΘrez – solenaţia rezultantă

d

N S

E0A

E0B E0C

IA

IB IC

β=0

Reacţia indusului

β este unghiul de defazaj între curentul

înf ăşurării induse şi tensiunea indusă


25/28


Θr – solenaţia rotorică la mers în gol Θsd - solenaţia de reacţie longitudinală a indusuluiΘrez – solenaţia rezultantă

N NSS

β=π/2 β=-π/2


26/28


Pentru o sarcină oarecare: 02

,2

Θs - solenaţia de reacţie a indusuluiΘsd – componenta longitudinală a solenaţiei de reacţie a indusului Θsq – componehta transversală a solenaţiei de reacţie a indusului

sin

cos

ssd

ssq

E0

Φ0

I2(Θs)Iq(Θsq)

Id(Θsd)

β


27/28


22222m I jXIR UE

0reactie _ qreactie _ d0reactiem EEEEEE

dreactie _ dreactie _ d I jXE qreactie _ qreactie _ q I jXE

0R

XX

XXX

XXX

2

qd

2reactie _ qq

2reactie _ dd


28/28


qqdd20 I jXI jXUE

φ

E0

Φ0

I2(Θs)I(Θsq)

Id(Θsd)

θ

XqIq

XdId

U2

Diagrama fazorială

Date post:	05-Jul-2018
Category:	Documents
Upload:	grigore-prepelia
View:	257 times
Download:	2 times

Masini Electrice 1 Curs 7

Documents