masina sincrona

download masina sincrona

of 16

description

masina sincrona

Transcript of masina sincrona

  • CAP.4____________________________________________________________________MASINA SINCRONA

    Conf.dr.ing. Gloria CIUMBULEA 27

    4.8 Caracteristicile de funcionare ale generatorului sincronfuncionnd pe reea proprie

    4.8.1 Caracteristica de mers n gol

    0.)( 10

    IctnnIfE e

    OBSERVAII: Caracteristica n gol reprezint, la alt scar, caracteristicamagnetic n gol 0 = f(e) deoarece U E0 0; Ie e Caracteristica nu pornete din zero; se remarc prezena uneitensiuni remanente, Er, de ordinul procentelor din tensiuneanominal Caracteristica magnetic n gol este neliniar datoritfenomenului de saturaie magnetic Deoarece circuitul magnetic realizat din material feromagneticprezint fenomenul de histerezis, caracteristica de mers n golare dou ramuri, (una ascendent i alta descendent), care sesuprapun numai n cazul n care maina este saturat.Caracteristica standard este media celor dou ramuri

    E0 (0)

    Unn

    Ie (e)Ie0nE0r

  • CAP.4____________________________________________________________________MASINA SINCRONA

    Conf.dr.ing. Gloria CIUMBULEA 28

    4.8.2 Caracteristica n scurtcircuit

    0.)( 1

    UctnnIfI e

    OBSERVAII: Caracteristica n scurtcircuit este o dreapt, la valori mici alesolenaiei rezultante maina fiind nesaturat Caracteristica n gol i cea n scurtcircuit sunt utilizate pentruconstruirea triunghiului de scurtcircuit, determinarea unorparametrii ai mainii sincrone (Xd, Xq, Xd0), determinarearaportului de scurtcircuit RSC = Ieon / Iescn = 1/xd, (poate fisupraunitar la maina sincron cu poli apareni sau subunitar lamaina sincron cu poli necai) i predeterminarea pe calegrafic a caracteristicii n sarcin

    4.8.3 Caracteristica n sarcin

    .cos0..

    )(1

    ctctI

    ctnnIfU e

    OBSERVAIE:Caracteristica n sarcin se poatepredetermina prin translatareatriunghiului de scurtcircuit,vrful A al acestuia ramnndpe caracteristica n gol iar Bdescrie caracteristica n sarcin

    I

    Iescn Ie

    In

    0

    AC

    U

    Ie

    = /2; (L)

    = /2; (C)gol

    0 B

  • CAP.4____________________________________________________________________MASINA SINCRONA

    Conf.dr.ing. Gloria CIUMBULEA 29

    4.8.4 Caracteristica extern

    .cos0..

    )(1

    ctctI

    ctnnIfU e

    OBSERVAII : Fenomenul de reacie a indusului conduce la modificarea aluriicaracteristicii externe n funcie de natura sarcinii:

    sarcin rezistiv ( = 0)- Cmpul magnetic de reacie determin scderea fluxului

    magnetic rezultant pentru sarcini mari cnd circuitul magneticse satureaz o scdere a tensiunii la borne de la gol lasarcin, n condiiile n care curentul de excitaie se menineconstant scderea tensiunii este mai puin accentuat fa decazul sarcinii inductive

    sarcin inductiv ( = /2)- Cmpul magnetic de reacie este demagnetizant fluxul

    magnetic rezultant scade puternic de la gol la sarcin i nconsecin tensiunea la borne scade i ea de la gol la sarcin, ncondiiile n care curentul de excitaie se menine constant

    sarcin capacitiv ( = /2)- Cmpul magnetic de reacie este magnetizant fluxul magnetic

    rezultant crete de la gol la sarcin i n consecin tensiunea laborne crete i ea de la gol la sarcin, n condiiile n carecurentul de excitaie se menine constant

    U

    I0

    Un

    In

    R( = 0)

    C( = /2)

    L ( = /2)

  • CAP.4____________________________________________________________________MASINA SINCRONA

    Conf.dr.ing. Gloria CIUMBULEA 30

    4.8.5 Caracteristica de reglaj

    .cos0..

    )(1

    ctctU

    ctnnIfI e

    OBSERVAII : Fenomenul de reacie a indusului determina alura acestor

    curbe Scderea tensiunii la bornele indusului generatorului sincron

    se datoreaz i cderii de tensiune pe reactana de scpri i perezistena nfurrii indusului, acestea avnd ns o pondere mic

    Ie

    I0

    Ien

    In

    RC

    L

  • CAP.4____________________________________________________________________MASINA SINCRONA

    Conf.dr.ing. Gloria CIUMBULEA 31

    4.9 Funcionarea n paralel cu reeaua a generatoarelor sincroneCondiiile de cuplare n paralel cu reeaua a generatoarelor sincronesunt:

    1. succesiunea fazelor generatorului s coincid cu succesiuneafazelor reelei

    2. frecvena tensiunii generatorului s fie egal cu frecvenatensiunii reelei

    3. valorile efective ale tensiunilor generatorului s fie egale cuvalorile efective ale tensiunilor reelei

    La ndeplinirea condiiilor anterioare, cuplarea mainii sincronen paralel cu reeaua se face cnd sistemele se suprapun ntotalitate.OBSERVAIE:

    n condiiiile n care succesiunea fazelor este corect darcelelalte condiii nu sunt ndeplinite, conectarea maini sincrone nparalel cu reeaua este posiil dar este urmat de cureni de oc iarprcesul de sincronizare este nsoit de pendulaii puternice alerotorului.

    Realizarea experimental a condiiilor 1 3: Dac succesiunea fazelor nu este aceeai se inverseaz ntre ele dou faze la generator sau la reea;

    Pentru a regla frecvena tensiunilor generatorului sincron se acioneaz asupra turaiei acestuia ( n1 = 60 f1/ p)

    Pentru a regla tensiunea la bornele generatorului sincron n gol se acioneaz asupra curentului de excitaie a generatorului.

  • CAP.4____________________________________________________________________MASINA SINCRONA

    Conf.dr.ing. Gloria CIUMBULEA 32

    Verificarea experimental a ndeplinirii cond. 1 3:a. Metoda celor dou voltmetre

    aceeai succesiune a fazelor:- nendeplinit acele voltmetrelor oscileaz n opoziie de faz- ndeplinit acele voltmetrelor oscileaz n faz aceeai frecven:- nendeplinit acele voltmetrelor oscileaz cu o frecven cu att

    mai mare cu ct diferena de frecven este maimare

    - ndeplinit acele voltmetrelor rmn nemicate aceeai tensiune:- nendeplinit minimul valorii prin care trec acele voltmetrelor

    este diferit de zero- ndeplinit minimul valorii prin care trec acele voltmetrelor

    este zeroSchema de principiu pentru verificarea condiilor de cuplare n paralel cu

    reeaua a generatorului sincron (met. celor 2 voltmetre)

    V2

    GSIe

    Ue

    L V1

  • CAP.4____________________________________________________________________MASINA SINCRONA

    Conf.dr.ing. Gloria CIUMBULEA 33

    b. Metoda sincronoscopului n montajul cu lmpi stinseSe poate verifica egalitatea frecvenelor, succesiunea fazelor imomentul n care tensiunile sunt n faz (momentul cnd trebuiefcut cuplarea la reea)

    aceeai succesiune a fazelor:- nendeplinit n apropiere de sincronism, lmpile se aprind i

    se sting succesiv- ndeplinit n apropiere de sincronism, lmpile se aprind i

    se sting simultan cu frecven foarte micCnd lmplile sunt stinse, tensiunile generatorului i cele ale reeleisunt n faz i se poate face cuplarea generatorului n paralel cu reeaua.

  • CAP.4____________________________________________________________________MASINA SINCRONA

    Conf.dr.ing. Gloria CIUMBULEA 34

    c. Metoda sincronoscopului cu lmpi n montajul mixtSe poate verifica egalitatea frecvenelor, succesiunea fazelor imomentul n care tensiunile sunt n faz (momentul cnd trebuiefcut cuplarea la reea)

    aceeai succesiune a fazelor:- nendeplinit n apropiere de sincronism, lmpile se aprind i

    se sting simultan- ndeplinit n apropiere de sincronism, lmpile

    sincronoscopului se aprind i se sting succesiv cu ofrecven foarte mic

    Cnd lampa conectat ntre faze omoloage (reea: R; generator: U)este stins i celelalte dou lmpi sunt aprinse, tensiunilegeneratorului i cele ale reelei sunt n faz i se poate face cuplareageneratorului n paralel cu reeaua.

  • CAP.4____________________________________________________________________MASINA SINCRONA

    Conf.dr.ing. Gloria CIUMBULEA 35

    d. Utilizarea voltmetrului i frecvenmetrului Egalitatea valorilor efective ale tensiunilor generatorului i reeleise poate verifica cu dou voltmetre, unul conectat la borneleindusului generatorului sincron i altul conectat la bornele reelei:

    Egalitatea frecvenei tensiunii generatorului sincron i a frecveneitensiunii reelei se poate verifica prin conectarea succesiv afrecvenmetrului la bornele indusului generatorului sincron i apoila bornele reelei:

  • CAP.4____________________________________________________________________MASINA SINCRONA

    Conf.dr.ing. Gloria CIUMBULEA 36

    La funcionarea n sarcin, curentul din indusul generatorului este:

    00 sjXUEI ( generator sincron cu poli necai; Rz0)

    fazorii E0 i U trebuie s difere ca amplitudine sau/i fazncrcarea mainii cu putere reactiv se realizeaz prin modificarea curentului de exctaie al mainiisincrone:

    E0 i U au amplitudini diferite E0 i U rmn n faz

    dac E0 > U Ie > Ie0 maina este supraexcitat maina transmite putere reactiv nreea

    Diagrama fazoriala a mainiisincrone supraexcitate

    dac E0 < U Ie < Ie0 maina este subexcitat maina absoarbe putere reactiv dinreea

    Diagrama fazoriala a mainiisincrone subexcitate

  • CAP.4____________________________________________________________________MASINA SINCRONA

    Conf.dr.ing. Gloria CIUMBULEA 37

    ncrcarea mainii cu putere activ se realizeaz prin modificarea admisiei la motorul primar deantrenare:

    se modific faza fazorilor E0 i U E0 i U au aceeai amplitudine

    dac unghiul intern este pozitiv, > 0, (se crete admisia la motorulprimar):

    maina d putere activ n reea maina funcioneaz n regim de generator

    Diagrama fazorial a mainiisincrone n regim de generator

    dac unghiul intern este negativ, < 0, (se scade admisia la motorulprimar):

    maina ia putere activ din reea maina funcioneaz n regim de motor

    Diagrama fazorial a mainiisincrone n regim de motor

  • CAP.4____________________________________________________________________MASINA SINCRONA

    Conf.dr.ing. Gloria CIUMBULEA 38

    OBSERVAII1. Pentru maina sincron cu poli apareni: I = Id+ Iq Maina sincron este supraexcitat dac E0 > prE0U Maina sincron este subexcitat dac E0 < prE0U Maina sincron funcioneaz n regim de generator dac E0Iq > 0 Maina sincron funcioneaz n regim de motor dac E0Iq < 02. Dac se acioneaz simultan asupra excitaiei mainii sincrone iasupra admisiei motorului de primar, atunci maina sincron sencarc att cu putere reactiv ct i cu putere activ.

  • CAP.4____________________________________________________________________MASINA SINCRONA

    Conf.dr.ing. Gloria CIUMBULEA 39

    4.10 Caracteristicile n V

    ct.ct.

    ct.cos;

    2

    1

    PU

    nnIfIfI ee

    P2 = 3UIcos este puterea activ debitat de generator n reea

    Locul geometric al fazorilor I i E0(MS cu poli necai)

    Alura curbelor n V

    Icos = ct. locul geometric al curentului I este dreapta (d1) perpendicular pe fazorul U

    locul geometric al vrfului fazorului E0 este dreapta (d2)paralel cu U; distana BE este constant i proportionalcu puterea activ, (BE = Xs Icos P2)

    OBSERVAII: Pentru Ie0 (P=0; cos = 1) puterea reactiv schimbat cureeaua este zero Pentru Ie < Ie0 maina functioneaz n regim subexcitat,absoarbe putere reactiv din reea Pentru Ie > Ie0 maina functioneaz n regim supraexcitat,debiteaz putere reactiv n reea

    D

    (d1)(d2)

    O A

    B

    C EIUE0 jXsI

    I

    Ie

    cos1

    =0

    >00QPP2>P1

    cos

    Ie0

  • CAP.4____________________________________________________________________MASINA SINCRONA

    Conf.dr.ing. Gloria CIUMBULEA 40

    4.11 Motorul sincron trifazat n regim de motor, unghiul intern 0 axa c.mg. inductor rmne n urma axei c.mg. resultant

    n regim de MOTOR : maina transform puterea activ primit de la reea nputere util la ax schimbul de putere reactiv cu reeaua se poate face nambele sensuri prin reglarea curentului de excitaie

    4.12 Caracteristicile de funcionare alemotorului sincron trifazat

    4.12.1 Caracteristicile n V ale motorului sincron

    ct.

    ct.ct.

    cos;2

    1

    MU

    nnIfIfI ee

    OBSERVAII : M2 Me E0sin = ct. Forma curbelor n V este similar cu cea a curbelor n V dinregimul de generator Motorul sincron poate funciona la factor de putere unitar ceeace reprezint un avantaj important la puteri mari Pentru Ie > Ie0 motorul funcioneaz n regim supraexcitat Pentru Ie < Ie0 motorul funcioneaz n regim subexcitat

  • CAP.4____________________________________________________________________MASINA SINCRONA

    Conf.dr.ing. Gloria CIUMBULEA 41

    4.12.2 Caracteristica mecanic a motorului sincron

    ..

    .)( 1

    1

    2

    ctIctff

    ctUMfn

    e

    unde: Me M2

    OBSERVAII : Pentru o anumit frecven a tensiunii de alimentare, U, i Ie =ct., de la gol la sarcin, pn la ieirea din sincronism, turaiaeste riguros constant i egal cu turaia de sincronism Caracteristica mecanic a motorului sincron este rigid La depirea cuplului maxim, Mm, maina iese din sincronism Motorul sincron dezvolt un cuplu sincron mediu 0 numai lafuncionarea cu vitez unghiular sincron 1= 1/p Spre deosebire de motorul asincron, (M U2), cuplul motoruluisincron este mai puin sensibil la variaiile de tensiune, (M U) un avantaj pentru motorul sincronMotorul sincron nu are cuplu de pornire

    n

    M2

    n1

    Mm(U)

    Mm=Mm/2(U=U/2)

  • CAP.4____________________________________________________________________MASINA SINCRONA

    Conf.dr.ing. Gloria CIUMBULEA 42

    4.12.3 Caracteristica randamentului

    .).(

    ).()( 11

    11

    2

    ctIfctff

    UctUPf

    e

    n

    n

    OBSERVAII : Randamentul maxim se obine atunco cnd pierderileconstante sunt egale cu pierderile variabile Pe intervalul care conine punctul nominal de funcionare,randamentul variaza n limite restrnse

    4.12.4 Caracteristica factorului de putere

    .).(

    ).()(cos 11

    11

    2

    ctIfctff

    UctUPf

    e

    n

    n

    OBSERVAIE :Fa de factorul de putere de la mers n gol, (s-a considerat lagol cos =1), o dat cu creterea sarcinii, factorul de puterescade relativ puin din cauza creterii puterii reactive consumaten motor

    Pn

    P2

    1

    P2

    cos

    1