FIŞĂ DE DOCUMENTAŢIE NR. 2
1.Maşină sincronă
Maşinile sincrone sunt maşini de curent alternativ, la care turatia n a rotorului este riguros egala cu turatia n1, a câmpului magnetic învârtitor (de sincronism) şi invariabilă cu sarcina, respectiv: n
Generatorul sincron trifazat (alternatorul) constituie tipul de generator folosit în exclusivitate în centralele electrice. Dupa felul motorului de antrenare, generatoarele sincrone pot fi:
-
turbogeneratoare, când motorul de antrenare este o turbina cu aburi sau gaze, de turaţie mare (1500 sau 3000 rot/min);
-
generatoare antrenate de motoare Diesel, la care turatia este cuprinsa între 500 şi 1000 rot/min;
-
hidrogeneratoare, la care motorul de antrenare este o turbina hidraulica, de turatie mica (94 - 500 rot/min).
Puterile masinilor sincrone sunt limitate din considerente mecanice şi termice. Astfel,
hidrogeneratoarele se construiesc pentru puteri pâna la 500 MVA, iar turbogeneratoarele, pâna la 1000 -1500 MVA. Prin utilizarea supraconductibilitatii se prevede puterea limita de 2500, respectiv 5000 MVA.
Cu exceptia hidrogeneratoarelor, care se construiesc cu ax vertical, celelalte maşini sincrone au axul orizontal.
Elemente constructive. Marimi nominale
Ca orice maşină electrică rotativă, maşina sincronă este alcatuită din două părti principale: statorul şi rotorul. La maşinile sincrone trifazate de constructie normala, statorul este indusul si este identic cu cel al unei masini asincrone . Rotorul, care este inductorul maşinii sincrone, se executa în două variante: cu poli aparenti (fig. a) şi cu poli înecaţi (fig., b).
Rotorul cu poli aparenti,
1, este construit dintr-un numar par de poli, 2, (compuşi din miezul polului şi piesa polară) fixati de butucul rotorului cu buloane sau pene. Pe miezul polilor se află înfăşurarea de excitaţie, 3, formată din bobine legate în serie astfel încât polaritatea polilor să alterneze (N,S,N,S, ...). Prin forma lor, piesele polare, 4,asigura o repartiţie practic sinusoidală a
câmpului magnetic în întrefierul maşinii.
Generatorul şi turbina dintr-o termocentrală
La maşinile sincrone de mare putere, piesele polare sunt prevăzute cu bare din cupru
sau alamă,scurtcircuitate la capete prin inele (similar înfăşurării rotoarelor motoarelor asincrone în simpla colivie), constituind înfăşurarea de amortizare. Rolul acestei
înfăşurări este de a produce cupluri care să amortizeze oscilaţiile pendulare ale rotorului în jurul pozitiei de funcţionare stabilă. De asemenea, ea serveste la pornirea în asincron a motorului sincron. La acest tip de rotor întrefierul este neuniform, el fiind mic sub piesele polare si foarte mare în portiunile dintre poli. Rotoarele cu poli aparenţi se construiesc pentru turaţii joase.
Miezul rotorului cu poli înecati, 1, (fig.b) este realizat dintr-un bloc cilindric de oţel special (Cr-Ni-Mo),
de mare rezistenţă. La periferia acestui cilindru sunt prevazute crestături axiale, distribuite simetric în raport cu partea centrală a polului rotoric, în care sunt plasate conductoarele înfasurarii de excitatie 2.Întrefierul este constant (0,5 - 5cm). Rotoarele cu poli înecati se construiesc pentru turaţii mari (3000 rot/min si uneori 1500 rot/min).
La ambele tipuri de rotoare, pe axul lor sunt dispuse două inele de bronz, la care se conecteaza capetele înfăşurarii de excitaţie. Prin intermediul a doua perii de grafit, fixe, care calcă pe inele, se realizează alimentarea înfăşurarii rotorice de la o sursa de curent continuu.
Sursa de curent continuu poate fi un generator de curent continuu sau un generator de c.a. asociat cu o instalaţie de redresare(excitatoare), situate pe acelasi ax cu maşina sincronă sau antrenate de un alt motor (generatoare sincrone cu excitaţie independentă); de asemenea, înfăşurarea de excitaţie se poate alimenta direct de la bornele generatorului sincron, prin intermediul unor transformatoare de tensiune şi de curent şi al unei instalaţii de redresare (generatoare sincrone cu excitaţie statică). Puterea sursei de c.c. reprezintă în general (1 - 1,5)% din puterea maşinii sincrone, astfel încât construcţia normală este mult mai avantajoasa decât construcţia inversată (inductor fix şi indus mobil),folosită la maşinile de puteri mici sau cu destinaţie specială.
2.Generator sincron
Generator este o masină electrică care transformă energia mecanică primită la arbore în energie electrică cedată pe la borne. Există generator de curent continuu ( maşina de curent continuu), generator asincron ( maşina asincrona), generator sincron ( maşina sincrona) şi generatoare speciale ( amplidină, generatoare de sudare, generatoare de frecvenţă ridicată etc). În conformitate cu principiul reversibilităţii maşinilor electrice, un generator poate funcţiona, in general, şi ca motor.
Din punct de vedere constructiv, generatorul sincron este realizat dintr- o parte mobilă numită rotor, echipat cu o înfăşurare de excitaţie (inductoare) şi o parte fixă numită stator, care este echipat cu o înfăşurare trifazată în care se induce tensiunea electromotoare - vezi fig.
În funcţie de puterea maşinii, înfăşurarea inductoare se poate pune în stator (putere mică) sau în rotor (putere mare). Rotorul poate fi realizat cu poli aparenţi, la care înfăşurarea de excitaţie este dispusă concentrat sau cu poli înecaţi, la care înfăşurarea este repartizată în crestături.
Cele mai frecvente sunt generatoarele sincrone trifazate care au înfăşurarea de excitaţie, alimentată în c.c.,plasată în rotor iar înfăşurările induse în stator. Înfăşurarea statorică fiind trifazată se conectează, în funcţie de puterea generatorului,
-
în stea (putere mică şi medie) sau
-
în triunghi (putere mare).
Pentru ca generatorul să debiteze tensiune la borne trebuie ca înfăşurarea de excitaţie să fie alimentată de la o sursă de c.c iar rotorul să fie antrenat de o maşina primară.
Antrenarea rotorului realizat dintr-o succesiune de poli alternanţi (NS) produce, pe cale mecanică, un câmp magnetic învârtitor care conform principiului inducţiei electromagnetice induce în fiecare spiră de pe stator o tensiune altrenativă. Ţinând cont de numărul de spire şi de dispunerea înfăşurării în crestăturile statorului se va obţine tensiunea pe fiecare fază. În cazul generatorului trifazat, cu înfăşurările statorice identice şi axele înfăşurărilor decalate cu 120o în spaţiu, se va induce un sistem trifazat simetric de tensiuni.
3. Motorul sincron
Motorul sincron este o masină sincronă construită pentru a funcţiona in regim de motor. Motorul sincron necesită aparataj complex de pornire si protecţie, motiv pentru care se foloseşte, de regulă, la puteri mari (peste 100 kW), la care costul accesoriilor devine mic în comparatie cu costul motorului.
Motorul sincron prezintă indicatori energetici superiori si sigurană mărită în funcţionare faţă de motorul asincron. Randamentul mare (0,96 ... 0,98) se datoreşte inexistentei pierderilor în rotor.
Factorul de putere depinde de curentul de excitaţie: in regim supraexcitat motorul sincron are factor de putere capacitiv, furnizând reţelei de alimentare putere reactivă, reglabilă, înlocuind o parte din bateriile de condensatoare de îmbunătăţire a factorului de putere,
întrefierul nu influenţează factorul de putere, ca la motorul asincron si poate fi de 2 ... 4 ori mai mare decât al acestuia, mărindu-se astfel siguranţa în funcţionare (se evită situaţiile de avarie cand rotorul freacă statorul ca urmare a uzării lagarelor).
Cuplul electromagnetic depinde de puterea întâi a tensiunii de alimentare încât motorul sincron nu este atât de sensibil la variaţii de tensiune ca motorul asincron. La scăderea tensiunii, printr-o mărire corespunzatoare a excitaţiei (forţarea excitaţiei) se poate păstra valoarea maximă a cuplului electromagnetic. La puteri peste 200 kW si turaţii sub 600 rot/min, motoarele sincrone sunt mai ieftine decât motoarele asincrone iar la puteri peste 2 000 kW, masa lor este cu 10... 20 % mai mică.
Pornirea motorului sincron (care nu dezvoltă cuplu de pornire sincron la frecvenţa constantă se poate face cu motor auxiliar (de lansare)sau in asincron. În perioada pornirii în asincron, care este cea mai folosită, înfăşurarea de excitaţie se conectează la o rezistenţă de descărcare (de 7 ... 10 ori mai mare decât rezistenţa infăşurării de excitaţie), în scopul micşorării tensiunii induse de câmpul magnetic învirtitor în înfăşurarea inductorului, care poate depăşi 10 kV, dacă înfăşurarea de excitaţie este deschisă şi poate periclita izolaţia dintre inelele colectoare. La atingerea alunecării minime (3 .. 5%) înfăşurarea de excitaţie se deconectează de pe rezistenţa de descărcare şi se conectează la sursa de curent continuu de excitaţie. Comanda automată a pornirii in asincron se poate face, in funcţie de timp (cu relee de timp), in funcţie de curentul statoric sau în funcţie de tensiunea indusa în rotor (cu relee de tensiune minimă, polarizate).
Reglarea curentului de excitaţie urmăreşte asigurarea funcţionării optime a motorului sub aspectul stabilităţii (la acţionări cu şocuri de sarcină), furnizarea puterii reactive maxime sau menţinerea factorului de putere optim.
Dostları ilə paylaş: |
