CAPITOLUL I GENERALITATI

CUPRINS

Argument ....3

Cap. I Generaliti .4

I.1 Definiii i elemente constructive de baz ..5

I.2 Semne convenionale ....5

I.3 Domenii de utilizare ....5

Cap. II Construcia motoarelor sincrone .....7

Cap. III Pornirea motoarelor sincrone ...9

Cap. IV Defectele i regimurile anormale de funcionare ale mainilor

electrice sincrone, cauzele i remedierea lor .....10

IV.1 nclzirea excesiv a mainii sincrone 10

IV.2 Defecte i regimuri anormale n funcionarea motorului sincron .11

Cap. V Msuri de tehnica securitii muncii i msuri de prevenire i

stingere a incendiilor la exploatarea motoarelor electrice sincrone ....12

V.1 Msuri de tehnica securitaii muncii ...12

V.2 Msuri de prevenire i stingere a incendiilor ...13

Bibliografie ..15

ARGUMENT

CAPITOLUL I GENERALITI

I.1 DEFINIII I ELEMENTE constructive de baz Maina de curent alternativ la care turaia rotorului este egal cu cea a cmpului nvrtitor, indiferent de sarcin, se numete maina sincrona. (fig. I.1.1)

Armatura inductorului mainii este format dintr-o succesiune de poli N si S, realizai din electromagnei excitai n c.c. sau din magnei permaneni. n general, inductorul este rotor i numai la mainile mici, din motive de spaiu, poate fi stator, maina fiind considerat n acest caz de construcie invers. Inductorul poate fi cu poli apareni (fig. I.1.2) i bobine concentrate aezate pe acetia sau cu poli plini (poli necati fig. I.1.3), cnd nfurarea de excitaie este repartizat n crestturi. nfurarea de excitaie are capetele legate la dou inele de pe arbore, pe care calc periile care fac legtura 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. 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.

Armtura 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.

I.2 SEMNE CONVENIONALE n figura I.2.1 se dau o parte din semnele convenionale pentru mainile sincrone. nfurrile indusului sunt notate cu U, V si W, ca la maina asincron, iar nfurarea de excitaie cu F.

I.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 alternativ de frecvena 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, antrenate de turbine cu abur sau gaze la turaii de 3.000 rot/min i mai rar, de 1500 rot/min, se numesc turbogeneratoare, iar cele cu turaii mici cu poli apareni, antrenate de turbine hidraulice, hidrogeneratoare. 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. Ca motoare mai mici se utilizeaz acolo unde se impune o turaie sincrona.

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.

CAPITOLUL II CONSTRUCIA MOTOARELOR

SINCRONE

Motoarele sincrone sunt motoarele care au viteza de rotaie a rotorului egal cu viteza cmpului magnetic nvrtitor.

Motoarele sincrone sunt alctuite din urmtoarele pari principale:

Statorul este format din: carcasa, pachetul de tole i nfurarea statoric. Are aceeai construcie cu a statorului motorului asincron.

Rotorul este format din:

arbore, executat din oel cu rolul cunoscut de la motorul asincron;

nfurarea rotorului, numit i nfurare de excitaie, este legat la dou inele colectoare, fixate pe rotor printr-un butuc izolat. Prin intermediul inelelor colectoare se alimenteaz cu curent continuu nfurarea rotoric. nfurarea rotoric se afl fixat fie pe un pachet de tole sau oel masiv cu crestturi la exterior, n care caz motorul se numete cu rotorul cu poli apareni. Motoarele cu poli necai se construiesc pentru turaii mari, iar cele cu poli apareni pentru turaii mici;

periile i sistemul portperii au rolul de a asigura legtura electric ntre nfurarea de excitaie (a rotorului) i sursa de curent continuu. Aceast surs este un generator de curent continuu i se numeste excitatoare.

Schema de legare electric a unui motor sincron trifazat este dat n fig. II.1.

Statorul este alimentat cu curent alternativ trifazat, ce creeaz cmpul magnetic nvrtitor. nfurarea din rotor este alimentat cu curent continuu de la o surs separat (excitatoare). Interaciunea dintre cmpul magnetic nvrtitor i curent electric din rotor duce la apariia unor cupluri de fore ce provoac rotaia rotorului. Acesta este rotit cu aceeai turaie cu a cmpului magnetic nvrtitor. Deci alunecarea este s = 0. Din acest motiv motoarele sincrone au turaia constant i ea nu poate fi modificat. Motoarele sincrone se execut n general de puteri mari i foarte mari : 100 kW - 1600kW cu utilizare n antrenarea utilajelor grele ce necesit turaie constant (cuptoare rotative etc.) i nu au variaii mari ale cuplului rezistent.

Se execut de asemenea i motoare sincrone de mic putere pentru antrenarea mecanismelor de ceasuri. Motoarele sincrone au o construcia mai complicat i dezavantajul ca turaia rotorului nu poate fi reglat . Au n schimb un mare avantaj i anume c pot funciona cu curent (n stator) cu factor de putere cos = 1 sau chiar capacitiv. n acest fel ele sunt receptoare ce permint mbuntirea factorului de putere al reelelor de curent alternativ din care sunt alimentate. Pentru a funciona n acest fel este necesar ca motoarele sincrone s fie supraexcitate. Dac este curentul de excitaie pentru o funcionare a motorului cu un factor de putere cos = 1, atunci :

- o funcionare cu un curent de excitaie mai mare, conduce la un factor de putere capacitiv (curentul din stator este defazat naintea tensiunii reelei de alimentare) i motorul funcioneaz supraexcitat.

- o funcionare cu un curent de excitaie mai mic, conduce la un factor de putere inductiv (curentul din stator este defazat n urma tensiunii reelei de alimentare, la fel ca la motoarele asincrone) i motorul funcioneaz subexcitat.

CAPITOLUL III PORNIREA MOTOARELOR

SINCRONE

Pentru a dezvolta un cuplu activ, maina sincron trebuie adus la turaia de sincronism prin antrenarea cu 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 n asincron (fig. III.1) utilizat n mod curent, nfurarea de excitaie este deconectat de la surs i este nchis pe o rezisten Rs, pentru limitarea supracurenilor i supratensiunilor, iarinfurarea de amortizare formeaz colivia ntalnit la motorul asincron. Cnd s-a ajuns la turaia de gol n asincron, apropiat de cea sincron, se conecteaz nfurarea de excitaie la sursa de c.c. n funcie de poziia relativ a polilor inductori fa de cei ai indusului n momentul conectrii, poate aparea n sensul cuplului asincron i cuplul sincron care aduce rotorul la sincronism dac < / 2.

Pornirea n asincron presupune :

- legarea n scurtcircuit a rotorului, de regul pe o rezisten pentru a limita t.c.m. indus. nfurarea rotorului nu se las deschis pentru c t.c.m. indus capat valori foarte mari, ce ar putea duce la strpungere. De cele mai multe ori n rotor se monteaz o colivie special, cu un rol numai la pornirea motorului n regim de motor asincron;

- se leag statorul la reea i motorul pornete la fel ca un motor asincron. Motorul pornete i turaia lui crete pn la aproximativ 95% din turaia cmpului nvrtitor.

- se excit rotorul prin cuplare excitatoare i rotorul intr n sincronism.

Dac turaia rotorului scade, se ntrerupe excitaia i se reia pornirea n asincron, urmat de o nou cuplare a excitaiei pn cnd intr n sincronism.

De regul aceste manevre nu se execut manual, ci automat, ele asigurnd pornirea corect a motorului sincron.CAPITOLUL IV DEFECTELE I REGIMURILE ANORMALE DE FUNCIONARE ALE MAINILOR ELECTRICE SINCRONE, CAUZELE I REMEDIEREA LOR

IV.1 nclzirea excesiv a mainii asincronenclzirea excesiv a miezului magnetic al statorului. Fierul activ al statorului se poate nclzi excesiv n urmtoarele cazuri:

Funcionarea mainii cu miezul magnetic al statorului saturat. Saturaia magnetic excesiv a oelului activ al statorului, datorit creterii fluxului magnetic, i deci a induciilor magnetice n fier duce la creterea masiv a pierderilor n fier, i deci miezul magnetic se va nclzi mult. Cauzele saturrii excesive pot fi urmtoarele:

- tensiunea reelei la care este conectat maina este prea mare. Se va reduce tensiunea la normal;

- frecvena tensiunii este prea redus. Se va aduce frecvena la valoarea normal. Dac maina este generator se acioneaz la creterea turaiei motorului primar, iar dac este motor se va aciona asupra frecvenei reelei de alimentare.

Scurtcircuite locale ntre tolele miezului magnetic al statorului. Aceste scurtcircuite se pot produce n urmtoarele cazuri:

- a frecat rotorul de stator, sau bavurile rezultate de la prelucrare scurtcircuiteaz tolele. Se izoleaz tolele ntre ele;

- izolaia buloanelor sau a bridelor de strangere a miezului magnetic s-a deteriorat. Se remediaz izolaia acestora.

Supranclzirea nfurrii n excitaie. Supranclzirea nfurrii statorului se poate produce n urmatoarele cazuri:

- maina este suprancarcat n care nfurarea se nclzete uniform. Se va reduce sarcina, sau se schimb maina cu una mai mare;

- exist un scurtcircuit n nfurare, cnd nclzirea este local i iese fum din nfurare. Se deconecteaz maina de la reea i se localizeaz scurtcircuitul. Se nlocuiesc bobinele defecte sau se rebobineaz maina.

Supranclzirea nfurrii n excitatie. Astfel de situaii se pot produce n urmtoarele cazuri mai importante:

- maina funcioneaz cu o tensiune mai ridicat la reea i necesit un curent de excitaie mai mare. Se reduce tensiunea reelei.

- maina funcioneaz supraexcitat, debitnd energie reactiv mare n reea; curentul de excitaie este foarte mare. Se va regla excitaia n limitele normale.

- maina absoarbe curent mare de excitaie datorit unor scurtcircuite n nfurarea de excitaie. Defectul este nsoit de obicei, de vibraii puternice.

Se verific bobinele polare. Se izoleaz spirele defecte sau se schimb bobinele care au scurtcircuite.IV.2 DEFECTE I REGIMURI ANORMALE N FUNCIONAREA MOTORULUI SINCRON

Defecte i regimuri anormale la pornirea motorului asincron. Motorul nu pornete. Cazurile mai importante cnd motorul nu pornete sunt:

- n nfurarea statorului nu circul curent, din cauza topirii fuzibilelor siguranelor. Se nlocuiesc fuzibilele cu altele noi. Este posibil i defectarea ntreruptorului automat de pornire. Se va repara ntreruptorul;

- ntr-una din fazele statorului nu circul curent, datorit ntreruperii uneia din faze, arderii unei sigurane sau contact defect la ntreruptorul de pornire. Se va remedia ntreruperea fazei, se schimb fuzibilul ars sau se repar ntreruptorul.

Motorul nu ajunge la turaia normal. Asemenea manifestri pot aparea n urmtoarele cazuri:

- tensiunea de pornire este mic din cauza cderii tensiunii reelei, conectarea greit a autotransformatorului de pornire sau alegerea greit a reactorului de pornire. Se va verifica tensiunea la bornele motorului la pornire; se va redimensiona reeaua de alimentare, se va verifica modul de conectare autotransformatorului cu motorul, sau se va reduce reactana bobinei reactorului prin reducerea numarului de spire sau creterea ntrefierului;

- sarcina la pornire este prea mare. Se va reduce sarcina la pornire;

- exist un scurtcircuit n nfurarea excitaie, n care se dezvolt cuplul monoxial, care nu permite ridicarea turaiei la valoarea nominal. Se va verifica circuitul de excitaie i se va remedia scurtcircuitul.

- exist ntreruperi sau contacte imperfecte n nfurarea de amortizare (colivia de pornire) a rotorului. Se verific sudurile barelor cu inele de scurtcircuitare i se sudeaz locurile constante defecte. Defecte i regimuri anormale la funcionarea motorului sincron. n timpul funcionrii apar pendulari ale rotorului i ocilaii ale indica ale indicatoarelor ampermetrelor i wattmetrelor din circuitul statoric.

Pendulari ale rotorului se pot produce n urmtoarelor cazuri:

- sarcina variaz rapid. Se va mri curentul de excitaie a motorului, msura care reduce mult ocilaiile.

- tensiunea i frecvena reelei ocileaz puternic. Se foreaz excitatia care stabilizeaz funcionarea n regim tranzatoriu.

Motorul iese din sincronism. Ieirea din sincronism a motorului sincron se produce n urmtoarele situaii:

- motorul este suprancrcat. Se va reduce sarcina;

- excitaia motorului s-a ntrerupt. Se va nltura defeciunea din circuitul de excitaie i se sincronizeaz maina;

- au avut loc ntreruperi de tensiune n reeaua de alimentare a statorului.

Pentru astfel de cazuri se va utiliza protecia motorului mpotriva reapariiei tensiunii, care n cazul opoziiei de faz ar putea reprezenta un scurtcircuit brusc. Se va dezexcita rapid motorul i va porni din nou la reapariia tensiunii n reea.CAPITOLUL V MSURI DE TEHNICA SECURITII MUNCII I MSURI DE PREVENIRE I STINGERE A INCENDIILOR LA EXPLOATAREA MOTOARELOR ELECTRICE SINCRONE

V.1 MASURI DE TEHNICA SECURITATII MUNCII

n marea majoritate, accidentele ce survin n exploatare, ntreinerea i repararea mainilor electrice se datoresc neglijenei sau lipsei de atenie. Pentru a evita aceste accidente se impune n mod deosebit o diciplin a personalului de exploatare a utilajelor i a echipamentelor electrice, a normelor de protecie a muncii i PSI, precum i prin folosirea unor mijloace de protecie corespunztoare operaiilor efectuate de ctre acest personal.

Att timp ct echipamentul electric se afl n exploatare, cele mai frecvente accidente se datoresc electrocutrii. Aciunea curentului electric asupra organismului omenesc are ca efect provocarea de traumatisme externe (arsuri, ruperea esuturilor, orbirea) sau interne (tulburri ale sistemului nervos, ale funcionari sistemului cardiovascular i ale respiraiei).

Accidentarea unei persoane prin electrocutare se poate produce n urmtoarele condiii:

- cnd persoana atinge concomitent dou elemente bune conductoare de electricitate, ntre care exist diferena de potenial electric (de exemplu atingerea a dou faze, atingerea unei faze i a pmntului etc.);

- atingerea cu picioarele a dou puncte de pe sol, aflate la poteniale electrice diferite, n apropierea unei scurgeri de curent n pmnt;

- atingerea conductorului de nul, ntr-o poriune neizolat, cnd reeaua este dezechilibrat i cnd apar diferene ntre nul i pmnt.

Pentru evitarea accidentelor prin electrocutare, pe durata exploatrii mainilor electrice se iau urmtoarele msuri de protecie:

- la motoarele electrice protejate numai prin sigurane i care nu au alte elemente de separaie n faa acestora, nainte de nceperea oricrei lucrri pe circuitul de fora, se vor demonta aceste sigurane, folosind mnui electroizolante i n locuri umede o platform electroizolant, iar n locul lor se vor monta capace de siguran fr fuzibil, vopsite n rou. n cazul n care elementele de protecie electric ale motorului se gasesc n alt ncpere, n mod suplimentar se va deconecta cablul de alimentare de la bornele motorului i se vor asigura conductoarele acestuia cu degetare de cauciuc.

- corpurile mainilor electrice i cele ale echipamentului din circuitul lor de for trebuie s fie legate la pmnt.

- bornele nfurrilor i cutiile terminale ale mainilor electrice trebuie s fie nchise, astfel nct s fie imposibil ridicarea capacelor fr a demonta piuliele.

- elementele n rotaie trebuie ngrdite sau protejate de aprtori (inele colectoare, curele de trasmisie , cuplele, ventilatoarele, prile deschise ale arborilor etc.).

- izolarea electric a circuitului de for de pe care urmeaz a se demonta motorul electric, ncepe prin oprirea motorului, verificarea lipsei tensiunii, realizarea unei separaii vizibile, care se va bloca, iar pe dispozitivul de acionare (heblu, ntreruptor etc. ) se va monta un indicator de interzicere : Nu inchidei! Se lucreaz .

- este interzis a se lucra la conductorul de legare la pmnt atta timp ct motorul funcioneaz i alimentarea lui este conectat.

- la motoarele electrice se pot executa lucrri i pe baz de instruciune tehnic intern. Aceasta ns nu exclude luarea tuturor msurilor tehnice i organizatorice care sunt necesare pentru asigurarea deplinei securiti a personalului.

- scoaterea plcilor avertizoare i repunerea n funciune a motoarelor se vor face numai dac n registrul seciei respective s-a consemnat faptul c lucrarea s-a terminat, precum i numele persoanei care a comunicat acest lucru.

- n scopul prevenirii personalului de exploatare asupra pericolului de atingere a pieselor aflate sub tensiune, n vecintatea acestora se afieaz inscripii sau placarde specifice; pentru fiecare fel de tensiune i curent se vor utiliza notaiile prevzute n normative.

Pe parcursul executrii reparaiei mainilor electrice pot aparea noi cauze de accidentare att prin electrocutare, ct i de ordin electric;

- lmpile i sculele electrice portabile pot provoca electrocutri prin folosirea unor conductoare necorespunztoare, prin lipsa legrii la centura de mpmntare i prin existena unor defeciuni tehnice ce pot aprea la ele.

- n cazul lmpilor electrice, metoda cea mai sigur de protecie este utilizarea tensiunilor de 24 V si 36 V.

- n cazul sculelor electrice, care lucreaz cu tensiune de 120 220 V, securitatea muncii este asigurat prin construcia i securitatea sculelor; de aceea este necesar verificarea lor periodic, iar utilizarea lor se face folosind o fis de contact ce se racordeaz ntre priza cu contact de legare la pmnt.V.2 MSURI DE PREVENIRE SI STINGERE A INCENDIILOR

n timpul exploatrii mainilor electrice, pe lng pericolul electrocutrii, curentul electric poate provoca incendii, datorit nclzirii aparatajului electric n timpul funcionrii, n timpul scurtcircuitului sau suprasarcinilor. Arcurile electrice produse prin deranjamentele prii electrice pot provoca arsuri personalului sau pot determina aprinderea prafului aglomerat sau a amestecului gazelor din atmosfera ncperii.

Pentru prevenirea pericolului de aprindere din cauza scnteilor i a supranclzirii, trebuie luate urmtoarele msuri:

- la regimul de funcionare n plin sarcin, prile motorului electric nu trebuie s se nclzeasc pn la o temperatur periculoas (lagrele nu trebuie s depeasc temperatura de 80 C).

- prile din cldiri i prile din utilaje care sunt expuse aciunii arcului electric trebuie s fie neinflamabile.

- siguranele, ntreruptoarele i alte aparate asemntoare, care n timpul exploatrii pot provoca ntreruperea curentului electric, trebuie acoperite cu carcase.

- prile reostatelor i ale celorlate aparate care se nclzesc n timpul funcionrii trebuie montate pe socluri izolate termic.

- utilajul care lucreaz n medii de praf trebuie sa fie acionat cu motoare electrice antiexplozive, iar instalaiile i aparatajul sa fie n execuie antiexploziv.

- pentru a se putea interveni cu eficacitate n caz de incendiu se recomand ca lng mainile unelte ( sau n secii ) s fie amplasate extinctoare cu CO2.

- folosirea apei este interzis la stingerea incendiilor n instalaiile electrice, deoarece prezint pericol de electrocutare i determin i extinderea defeciunii.

BIBLIOGRAFIE

Bichir, N. Mihoc, D. Botan, C. si Hilohi, S. Maini, aparate, acionari i automatizri. Bucureti, Editura Didactic i Pedagogic, 1996.

Mira, N. si Negus, C. Instalii i echipamente electrice . Bucureti, Editura Didactic i Pedagogic, 1987.

PAGE 13