Determinarea randamentului unui alternatorAlternatorul este un convertor de energie electromecanica in energie electrica, o masina sincrona trifazata care lucreaza in regim de generator. Numele acestei maini vine din caracteristica ei principal de funcionare i anume faptul c viteza cmpului nvrtitor este ntotdeauna egal cu viteza mecanic a rotorului mainii.Constructia alternatorului:

Generatoarele sincrone sunt realizate ca maini sincrone trifazate i servesc pentru producerea energiei electrice. Maina sincron are dou pri constructive de baz: statorul i rotorul

Statorul la masina sincrona de constructie obisnuita reprezinta indusul masinii si este format dintr- un miez feromagnetic care poarta n crestaturi o nfasurare de curent alternativ trifazat. Miezul feromagnetic se realizeaza din tole sau segmente de tole stantate din otel electrotehnic de 0,5 mm grosime izolate ntre ele cu lac izolant sau oxizi ceramici mpachetate n pachete de cca. 5 cm grosime, ntre pachete prevazndu-se canale radiale de racire . Miezul se consolideaza cu tole marginale de (1 3) mm grosime si se preseaza cu ajutorul unor placi frontale pentru a evita aparitia vibratiilor n timpul functionarii. nfasurarea statorica este repartizata .nfasurarea se realizeaza din conductoare de cupru izolate cu fibre de sticla, micanita sau rasini sintetice. Carcasa masinii se realizeaza din otel turnat sau din tabla sudata de otel si poarta dispozitivele de fixare pe fundatie , inelele de ridicare, cutia de borne a indusului si a inductorului, placuta indicatoare si scuturile frontale.

Rotorul mainii sincrone este partea mobil a mainii, care cuprinde miezul de fier rotoric, nfurrile rotorice (de curent continuu), inelele colectoare, perii. Inelele i periile servesc pentru alimentarea nfurrilor rotorice. Alimentarea n curent continuu a nfurrii de excitaie a mainii sincrone se poate realiza de la un generator de curent continuu ce se afl pe acelai arbore cu maina sincron, denumit excitatoare. nfurarea rotoric a generatorului, cea care prin micare de rotaie induce tensiune electromotoare n nfurrile statorice se numete nfurare de excitaie sau inductor.

Ecuatia de functionare in gol a alternatorului : (1) unde :

Din (1) si (2) rezulta : (3) ; (4)

unde: n=turatia

p=nr de perechi de poli

Din (3) si (4) rezulta : unde : In concluzie tensiunea efectiva la functionarea in gol depinde de turatia cu care este antrenat alternatorul si de fluxul de excitatie, adica de curentul de excitatie .

Functionarea in sarcina a alternatorului:

Alimentand infasurarea de excitatie in masina ia nastere un camp magnetic numit camp magnetic inductor (principal). Prin antrenarea rotorului campul magnetic devine variabil si determina inducerea unei tensiuni electromotoare in faza de referinta . Conectand un consummator la bornele fazei respective prin infasurare va circula curentul . Acesta va produce la randul sau un camp magnetic care se suprapune campului magnetic inductor. Astfel in masina vom avea un camp magnetic diferit care determina producerea unei tensiuni electromotoare diferita de . Acest efect poarta denumirea de reactia indusului . Acestui fenomen ii corespunde o tensiune electromotoare care este egala cu .

Insa nu toate liniile de camp magnetic ale indusului se inched pe circuitul magnetic complet al masinii. Acestea formeaza pierderile sau dispersia , de unde rezulta fluxul magnetic de dispersie .

In masina vom avea (5) (6)

Din (5) si (6) rezulta : (7)

(8)

Din (7) si (8) rezulta : (9)

Inlocuind in ecuatia de functionare in sarcina a alternatorului (9) tensiunea la borne la functionarea in gol () rezulta :

In concluzie tensiunea la functionarea in sarcina este egala cu tensiunea la mers in gol () din care se scade o cadere de tensiune interna care este in functie de curentul de sarcina () si de impedanta de faza ()Metodologia folosita pentru determinarea randamentului alternatorului:Alternatorul este antrenat de un motor asincron trifazat . Pentru a afla randamentul alternatorului trebuie sa cunoastem puterea mecanica de intrare si puterea electrica de iesire .

Puterea mecanica de intrare este egala cu produsul dintre cuplul motorului de lansare si turatia acestuia . Puterea electrica de iesire este egala cu produsul dintre intensitatea curentului pe fiecare faza , tensiunea pe fiecare faza si defazajul intre curent si tensiune . Randamentul este egal cu produsul dintre puterea electrica la iesire si puterea mecanica de la intrare .

Schema block este urmatoarea :

Descrierea echipamentelor utilizate:

Pentru a afla parametri puteri mecanice de intrare respectiv cuplul si turatia vom folosii un traductor de cuplu si un tahogenerator pentru turatie .

Tahogeneratorul pentru turatie

Tahogeneratorul pentru turatie este un traductor pentru turatie care poate furniza la iesire tensiuni electrice proportionale cu viteza de rotatie a arborelui la care sunt cuplate. Acesta isi bazeaza functionarea pe legea inductiei electromagnetice . El este format dintr-un stator si un rotor.

Tahogeneratorul are in componenta sa un stator realizat din tole de otel electrotehnic in crestaturile carora se afla infasurarea si un magnet cu poli permanenti . Rotorul este pe post de inductor si statorul pe post de indus.

La antrenarea rotorului se produce o variatie a inductiei de unde se produce o variatie a fluxului ce aduce la aparitia unei tensiuni electromotoare . Valoarea efectiva a tensiunii electromotoare este proportional cu turatia n de masurat . Traductorul de cuplu

Traductorul de cuplu este un traductor de tip tensorezistiv , are ca marime de intrare o deformatie sic a marime de iesire variatia unei rezistente electrice. Structura de principiu este dintr-un element sensibil din material semiconductoare sau conductoare prevazute la capete cu electrozi, un suport care se va aseza pe obiectul a carui deformatie se masoara . Cand obiectul sufera o deformatie aceasta este transmisa elementului sensibil care isi va modifica rezistenta .

Deoarece n practic elementele tensorezistive se ntlnesc sub denumirea unanim acceptat de marc tensometric, acestea au un coeficient K care poart numele de factor de marc. El depinde de natura materialului i de tehnologia de realizare a mrcii i reprezint sensibilitatea acestui sensor.Principalele carateristici ale mrcilor tensometrice sunt determinate de natura

materialului din care se realizeaz. Din acest punct de vedere ele se grupeaz n patru categorii:1)Mrci tensometrice din conductor metalic.-acestea pot fi cu capete libere, aderente prin lipire, transferabile pe suprafa imrci sudabile. Marca tensometric ce are capetele libere (nelipit) const dintr-o srm(cupru, nichel sau crom) cu diametru de circa 0,025 mm, ntins ntre dousuporturi. Acestea se utilizeaz doar la doze tensometrice destinate operaiilorde cntrire, deoarece pentru alte aplicaii nu ofer o precizie suficient de bundatorit dificultilor de amplasare i a sensibilitii reduse.

Marca aderent prin lipire (numit marc lipit) este fixat cu un adeziv specialpe suprafaa piesei supus la efort. Cea mai rspndit configuraie const dintr-un filament de srm subire, dispus n zig-zag sicimentat la baz. Conductoarele de legtur se sudeaz, prin procedee speciale,la terminalele filamentului pentru a facilita conexiunile electrice externe. Lungimea configuraiei (exclusiv conexiunile) reprezint lungimea activ a mrcii.

Mrcile transferabile se execut pe suporturi adezive, care se dispun pe suprafaa piesei supus la efort, fr alt liant (ciment). Materialul suport este de obicei plasticul (vinil) sau poliesterul, poliamida, azbestul etc.

Mrcile sudabile se monteaz pe supori metalici . Fiind de dimensiuni reduse, montarea pe suprafaa solicitat se face prin tehnici speciale de microsudur (n puncte). Se utilizeaz obligatoriu n aplicaii dificile, de exemplu, dispunerea acestora pepereii rezervoarelor de lichide criogenice.2)Marci tensiometrice din folii metalice

Acestea sunt realizate dup tehnologia circuitelor imprimate i audimensiuni mai reduse. Materialul foliei este nicromul (Ni-Cr) sau constantanul.Aceste mrci sunt utilizate atunci cnd pentru msurarea forelor mari, nu sunt suficient de robuste mrcile din conductor metalic.

n figura 9.2 se prezint trei configuraii tipice de mrci tensometrice realizate din folii metalice.Mrcile de lime sporit se recomand atunci cnd efortul transversal este neglijabil, deoarece disip o putere fat de configuraia normal.Configuraia de tip rozet se utilizeaz n situaiile n care nu se cunosc direciile de aplicare a eforturilor.

3)Mrci tensometrice obinute prin depuneri metalice.

Aceste mrci se realizeaz direct pe suprafaa solicitat la eforturi prin metode de bombardare cuparticule dup ce aceasta a fost acoperit cu un strat izolator.

Avantaje: dimensiuni reduse i rezisten la temperaturi nalte (1200C ).4)Mrci tensometrice semiconductoare Acestea funcioneaz pe baza fenomenului piezorezistiv ntlnit la semiconductoare. Rezistivitatea a unui semiconductor este invers proporional cu produsul dintre sarcina electric,numrul de purttori i mobilitatea acestora. Amplitudinea i semnul acesteia depinde de forma i tipul materialului,gradul de dozare i orientarea cristalografic.

Punti tensiometrice

O punte tensometric poate fi format din 1-4 elemente sensibile n funcie de precizia (sensibilitatea) dorit. La alegerea schemei de conectare, n funcie de scopul urmrit, se ine seama de faptul c efectele din dou brae (laturi) adiacente ale punii se scad, iar efectele din dou brae (laturi)opuse se adun. Cele mai utilizate tipuri de puni sunt: sfert de punte, semipunte, punte complet.

Pentru a afla parametri puteri electrice de iesire respectiv curentul si tensiunea vom folosii un ampermetru si un voltmetru pentru fiecare faza a alternatorului .

AmpermetrulAmpermetrul este un aparat de msurare a intensitii curentului electric ce trece printr-un conductor sau un circuit electric. Exist ampermetre folosite pentru curent continuu (c.c.) i ampermetre pentru curent alternativ (c.a.). Unitatea de msur pentru intensitatea curentului electric este, n SI Amperul. Pentru a msura curentul ce trece printr-un element (component) de circuit, ampermetrul se monteaz n serie cu acesta. Dat fiind c n timpul operaiei de msurare, prin ampermetru trece curentul de msurat, rezistena lui electric intern (constructiv) trebuie sa fie ct mai mic posibil (putnd ajunge pn la 10-3 ), pentru o bun precizie i pentru limitarea pierderilor de energie nejustificate.VoltmetrulVoltmetrul este un aparat electric de msur folosit pentru msurarea tensiunilor n circuitele electrice. O alt definire valabil spune c, voltmetrul este un aparat de msur care msoar diferena de potenial electric dintre dou puncte. Voltmetrele clasice sunt compuse din dispozitive de msur propriu-zise, alturi de care pentru extinderea domeniului de msur sau/i divizarea n game de msur sunt incluse n construcie rezistene adiionale i divizoare de tensiune.

~ 1 ~