Www.referat.ro crone 9ae0f

7/31/2019 Www.referat.ro crone 9ae0f

1/15


2/15

(fig. 3). nfurarea de excitaie are capetele legate la dou inele de pe arbore, pe care calc

periile care fac legatura cu sursa exterioar de c.c. Mainile sincrone mai au pe armatura

inductoare o nfurare de tip colivie (Ca la mainile asincrone) numit nfurare de

amortizare, utilizat i la pornirea motoarelor (fig. 4). Circuitul magnetic al inductorului se

poate realiza i din piese masive de oel, deoarece fluxul fiind produs de c.c., nu variaz n

timp i nu se produc pierderi.

Fig. 2 Schia unei seciuni printr-o main electric cu poli apareni i forma de

variaie a induciei in intrefier

Fig. 3 Schita de principiu a unei Fig. 4

Infasurarea de

masini sincrone cu poliu inecati amortizare la

o masina

cu poli aparenti

2


3/15

Armatura indusului este format din pachete de tole i n crestturile ei se gasete o

nfurare trifazat conectat n stea. Gama larg de puteri, ca i locul de utilizare, a condus

la numeroase forme constructive ale cror elemente n afara celor indicate mai nainte , pot

diferi de la un tip la altul. Astfel n fig. 5 se dau unele elemente specifice mainii sincrone

Fig. 5.Msina sincrona cu poli aparenti (2p=6)1-circuit magnetic statoric; 2-carcasa; 3-infasurare indusa; 4-scuturile; 5-placi de

strangerea pachetelor de tole stator;6-butucul armaturii rotorice; 7-poli inductori; 8-

infasurare excitatie 9-excitatoare(masina de c.c cuplata pe acelesi ax care alimenteaza

infasurarea de excitatie); 10-ventilatorul

2. Semne convenionale

n figura 6 se dau o parte din semnele convenionale pentru mainile sincrone.

nfurrile indusului sunt notate cu U, V si W ca la maina asincron, nfurarea de

excitaie cu .F

3


4/15

Fig 6 Semne conventionale pentru masinile sincrone:

a-generator cu poli formatii de magneti permanenti; b-generator trifazat,in stea; c-

generator trifazat in stea cu nulul scos; d-motor sincron

3. Domenii de utilizare

Mainile sincrone pot funciona n regim de generator, de motor i ntr-un regim

specific de compensator de putere reactiv (compensator sincron).

Generatoarele sincrone, numite i alternatoare, constituie sursele de curent alternativde frecven industrial din centralele electrice. Tendina este ca ele s se realizeze cu

puteri ct mai mari pe unitate, pentru obinerea de randamente mari i consumuri specifice

mici de materiale.

Generatoarele sincrone mari cu poli necai (fig. 3), antrenate de turbine cu abur sau

gaze la turaii de 3000 rot/min i mai rar, de 1500 rot/min, se numesc turbogeneratoate, iar

cele cu turaii mici, cu poli apareni, antrenate de turbine hidraulice, hidrogeneratoare.

Terminologia, clasificare i simbolizarea hidrogeneratoarelor sunt date n STAS 8817-71,iar ale mainilor rotative n general, n STAS 4861-71.

Motoarele sincrone se folosesc la puteri peste 100 kW, n locul motoarelor asincrone,

pentru funcionare la un factor de putere dorit sau chiar pentru compensarea factorului de

putere al reelelor (fig. 7). Ca motoare mai mici se utilizeaz acolo unde se impune o turaie

sincron.

Compensatoarele sincrone sunt motoare sincrone care funcioneaz n gol i

debiteaz putere reactiv n reelele la care sunt conectate pentru a le mbunti factorul de

putere.

La noi n ar se construiesc aproape toate mainile sincrone de care avem nevoie,

avnd i disponibiliti de export.

4


5/15

Fig. 7 Compensarea locala a factorului de al retelei cu o baterie de condensatori

B. PRINCIPIUL I ECUAIILE DE FUNCIONARE

1. Principiul de funcionare a generatorului

Dac rotorul mainii sincrone (fig. 2) are nfurarea de excitaie alimentat de la o

surs de c.c. i este antrenat de un motor cu viteza unghiular Q, se formeaz un cmp

nvrtitor de forma (fig. 8) care produce printr-o nfurare de faza fluxul , dat de

relaia=wkwcos2t=cos2t. nfurrile de faz fiind decalate n spaiu cu un unghi electric

de ( radiani),n baza relaiei

e=2wkwsin2t=2wkwcos

22

t ,t.e.m. induse n cele trei nfurri statorice de

faza sunt:

rel. 1

5


6/15

Fig. 8 Forma camp invartitor

n care =p, iar Eo are expresia dat de relaia

rel. 2

pentru fluxul o de la funcionarea n gol.

Dac nfurarea statoric se conecteaz la o sarcin trifazat de impedane

corespunztoare, acestea, ca i nfurrile, vor fi parcurse de un sistem trifazat de cureni,curentul din faza de referin avnd forma:

rel. 3

Unghiul de decalaj dintre t.e.m. e01 i curentul i1 depinde de natura sarcinii i de

parametrii nfurrii. n acest caz, maina cedeaz o putere electric sarcinii, putere

preluat prin intermediul cmpului electromagnetic de la motorul primar, funcionnd deci

n regim de generator.

2. Reacia indusului la maina sincron

6


7/15

Reacia indusului are o mare influen asupra comportrii mainii sincrone, nu ca la

maina de c.c. unde influena ei este, practic, neglijabil.

nfurarea trifazat a statorului, parcurs de sistemul trifazat de curent de forma

celor dai de relaia 3, produce Ia rndul ei un cmp nvrtitor de reacie care are aceeai

vitez unghiular i acelai sens de rotaie ca i cmpul nvrtitor inductor , dar decalat

in urm, ca i curentul i1, fa de fluxul care a indus t.e.m. (rel. 1):

rel. 4

Deci, fluxul de reacie prin nfurarea de faz a indusului va fi defazat fa de fluxul

inductor cu acelai unghi, avnd expresia:

rel. 5

iar t.e.m. indus de acest flux va fi:

rel 6.

Cele dou fluxuri inductor 0 i de reacie a se compun i dau un flux

rezultant:

rel. 7

Care induce o t.e.m. rel. 8

Avnd n vedere relaia =wkwcos2t=cos2t a lui 0 i relaia 5 a lui a, se

traseaz n figura 9 diagramele de fazori corespunztoare pentru o sarcin rezistiv-

inductiv. Fluxul rezultant este decalat n urma fluxului inductor o cu un unghi , numit

unghi intern al mainii sincrone i care n realitate reprezint decalajul polilor cmpului

nvrtitor rezultant fa de polii cmpului inductor (polii armturii rotorice). Diagramele de

7


8/15

fazori pentru sarcina rezistiv ( = 0), sarcin pur inductiv ( = /2) i sarcin pur

capacitiv ( = - /2), reprezentate n figura 6,6 conduc la urmtoarele concluzii:

fa de fluxul inductor o fluxul rezultant din ntrefierul mainii este micorat n

cazul sarcinilor inductive si mrit n cazul sarcinilor capacitive;

unghiul intern =0 numai cnd maina este ncrcat cu o sarcin pur reactiv.

Fig. 9. Diagramele de fazori ale fluxurilor i ale t.e.m. corespunztoare pentru o

sarcin rezistiv-inductiv.

8


9/15

Fig. 10. Influena fluxului de reacie asupra fluxulul rezultant, n funcie de

caracterul sarcinii: a sarcin rezistiv b sarcin pur inductiv;

c sarcin pur capacitiv.

3. Ecuaia tensiunior

Pentru o urmrire mai simpl a fenomenelor de baz, ecuaiile se vor deduce pentru

maina sincron cu ntrefier constant (cu polii plini), chiar dac nu vor fi prinse unele

particulariti funcionale specifice mainii sincrone cu ntrefier variabil (cu poli apareni).

Ecuaia tensiunior pentru o faz a indusului se determin aplicnd regula dipolului

generator ca i la relaiile (

22222022221111101111 ; EIZEIjXIRUEIZEIjXIRU =+==+= ):

rel. 9

unde R este rezistena nfurrii de faz, X este reactana corespunztoare fluxului de

scpri al nfurrii respective, iarE este dat de relalia 8. Dac se are n vedere c a

este n faz i proporional cu curentul i1 cum reiese din relaiile (3) i (5), n baza relaiei 6

se poate scrie:

rel. 10

unde Xa este reactana corespunztoare fluxului de reacie.

Cu relaia (10), relaia (9) se mai poate scrie:

rel. 11

n care Xs = X + Xa este reactana sincron a mainii.

9


10/15

C. REGIMURILE DE FUNCIONARE, BILANUL DE PUTERI I

RANDAMENTUL

1. Cuplul electromagnetic dezvoltat cnd maina este cuplat Ia reea

Dac tensiunea reelei U i t.e.m. Eo a generatorului au aceeai pulsaie se pstreaz

relaia (11). Avnd n vedere c Ia maina sincron rezistena R i reactana X sunt mici

fa de reactana Xs, n relaia (9) se poate considera U E i ecuaia (11) devine

IjXUE s+0 . Cu aceste simplificri, diagrama de fazori este cea din figura 11 iar

puterea electromagnetic a mainii sincrone trifazate se aproximeaz cu

rel. 12

Avnd n vedere c n figura 11 segmentul expresia (12)

a puterii i cea a cuplului electromagnetic devin:

rel. 13

Deci, att puterea ct i cuplul electromagnetic variaz sinusoidal cu unghiul intern,

pentru Eo = ct, adic pentru curentul de excitalie Ie = ct i fluxul o = ct (fig. 12).

10


11/15

2. Definiia regimurilor de generator i de motor

Considernd c rotorul mainii are 1, Eo are puIsaia

= p 1 unghiul intern , definit la reacia indusului variaz continuu, iar cuplul

electromagnetic dat de relaia (13) este un cuplu alternativ, deci cu valoare medie nul. De

aici rezult c maina sincron nu dezvolt cuplu electromagnetic dect atunci cnd =1,

adic rotorul are turaia de sincronism impus de pulsaia 1 a reelei Ia care este cuplat

maina. Dac maina sincron funcioneaz pe reea proprie ca generator, acesta impune i

frecvena reelei alimentate. Din aceast cauz, cuplul electromagnetic al mainii sincrone

se mai numete cuplu sincron.

Dac maina cuplat la reea funcioneaz n regim de generator, adic d energie

activ n reea, trebuie s fie antrenat de un motor primar care s conduc la creterea

unghiului intern definit Ia reacia indusului si Pe0 din relaia 13. n regim de generator

cmpul rezultant este decalat n urma campului inductor (fig. 10a si fig. 13a). Dac =0,

maina nu d i nu primete energie activ (fig. 10b si 13b). Dac la arborele mainii apare

un cuplu rezistent care tinde s scad turaia motorului , axa polului rotoric rmne n urm

fa de axa polului cmpului rezultant (fig. 13c) deci =0, apare un cuplu sincron, maina

primete energie activ de la reea i dezvolt un cuplu mecanic la arbore.

11


12/15

n acest caz, maina funcioneaz n regim de motor. Se reamintete c motorul

sincron dezvolt un cuplu numai dac are turaia n =n1. La pornire (n = 0) sau Ia alt turaie

(n n1) nu dezvolt cuplu. Cnd maina este cuplat Ia reea, dar nu schimb putere activ c

ea, deci = 0, dar poate, da sau primi energie reactiv se spune c funcioneaz n regim de

compensator (fig. 10, b i c i fig. 13, b).

3. BiIanul de puteri active i randamentul.

Schimbul de energie a mainii sincrone cu reeaua Ia care este conectat depinde,

cum s-a artat, de regimul su de funcionare. Puterea util poate fi activ la motor, activ-

reactiv Ia generator sau complet reactiv Ia compensator. Randamentul unei maini find

definit de puterile active primit Pi cedat P2 se va urmri relaia dintre aceste puteri

i pierderile de putere activ din main. Ca orice main rotativ, maina sincron are

pierderi mecanice Pf de frecare i ventilaie, pierderi n circuitul magnetic aI indusului

PFe1

datonit variaiei n timp a fluxului magnetic, pierderile n nfuurarea trifazat a

indusului Pw = 3RI2 i pierderi n nfurare de excitaie Pex = ReI2e (pierderi n circuitul

12


13/15


14/15

D. CUPLAREA I FUNClONAREA GENERATORULUI SINCRON N

PARALEL CU REEAUA

Cuplarea generatoarelor sincrone Ia reea se realizeaz automat, evitndu-se ocurile

periculoase, de curent care ar putea s apar Ia o cuplare necorespunztoare. n momentul

cuplrii trebuie ca t.e.m. E0 i frecvena acesteia, produse de generator, s fie egale cu

tensiunea, respectiv frecvena reelei, iar succesiunea n timp a fazelor generatorului s fie

aceeai cu a reelei, adic cmpurile nvrtitoare ale rotorului i a statorului s aib acelai

sens de rotaie.

Operaiile prin care sunt realizate aceste condiii constituie sincronizarea mainii. Se

aduce mai nti generatorul Ia o turaie apropiat de cea sincron, apoi se excit pn cnd

tensiunea crete Ia valoarea tensiunii reelei. Cnd sincronizarea nu se face automat,verificarea succesiunii fazelor se face cu un sincronoscop cu ac indicator sau cu un

sincronoscop cu ,,foc nvrtitor.

Dup conectarea Ia reea, generatorul nu debiteaz nici un fel de putere, iar motorul

de antrenare acoper numai pierderile Ia funcionarea n gol, adic Pf + PFeI . Totodat,

unghiul intern = 0.

Pentru ncrcarea cu sarcin activ, se mrete admisia Ia motorul de antrenare

(combustibil, ap, abur). turaia are tendina s creasc, dar rmne constant i creteunghiul intern (fig. 13) i, n baza relaiei (13), se ncarc generatorul cu sarcin activ.

Pentru ncrcarea cu sarcin reactiv, aa cum s-a artat Ia curbele n V, se acioneaz

asupra curentului de excitaie Ie al generatorului putnd primi energie reactiv prin scderea

Iui Ie fa de Ie0, sau s dea energie reactiv n reea prin creterea lui Ie faa de Ie0.

F. PORNIREA MOTOARELOR SINCRONE

14


15/15

Pentru a dezvolta un cuplu activ, maina sincron trebuie adus la turaia de

sincronism prin antrenarea cu un motor auxiliar sau prin pornirea n asincron.

La antrenarea cu un motor auxiliar,

- motorul sincron devine generator i pornirea este echivalent cu conectarea generatorului

sincron la reea. Acest mod de pornire formeaz metoda sincronizrii fine i se aplic

numai la pornirea n gol a motoarelor.

La pornirea in asincron ,

- utilizat n mod curent, nfurarea de excitaie este deconectat de Ia surs i este nchis

pe o rezisten Rs, pentru limitarea supracurenilor i supratensiunilor, iar nfurarea de

amortizare formeaz colivia ntlnit la motorul asincron. Cnd s-a ajuns Ia turaia de gol

n asincron, apropiat de cea sincron, se conecteaz nfurarea de excitaie Ia sursa de

c.c. n funcie de poziia relativ a polilor inductori fa de cei ai indusului n momentulconectrii, poate aprea n sensul cuplului asincron i cuplul sincron care aduce rotorul la

sincronism dac 2

, cele dou cupluri sunt opuse

i maina nu intr n sincronism.

n acest caz se face o nou ncercare, deconectnd i conectnd nfurarea de

excitaie. Cnd maina nu a intrat n sincronism, se constat c absoarbe un curent mare a

crui valoare variaz cu frecvena dat de aIunecare (f2 = sf1).

Nu

me: Bacanaru Ionut

15

Date post:	05-Apr-2018
Category:	Documents
Upload:	ionut-bacanaru
View:	233 times
Download:	0 times

Www.referat.ro crone 9ae0f

Documents