3.2.1 Elemente generale ale mainilor sincrone.

3.2.1 Elemente generale ale mainilor sincrone.Generaliti. Utilizri. Pri componente i rol funcional.

Generaliti.Ca i ntr-o main de curent continuu, n maina sincron se produc tensiuni electromotoare induse prin deplasarea unor spire conductoare n cmpul unor poli inductori. ns, spre deosebire de mainile de curent continuu care au inductorul fix i indusul mobil, la maina sincron rolurile se inverseaz: inductorul este mobil i indusul fix. Aceast soluie este impus de considerente:-electrice (dificulti de conectare i izolare a unui indus mobil);-mecanice (un inductor mobil masiv este mai rezistent dect unul lamelat).UtilizriMainile electrice sincrone pot funciona n regim de motor, n regim de generator sau n regim de compensator de faz (compensator de putere reactiv).Mainile sincrone se folosesc n special ca generatoare de curent alternativ, n care caz ele sunt denumite i alternatoare. Dup cum alternatorul este antrenat cu o turbin hidraulic sau cu o turbin cu abur, se folosesc i denumirile de hidro alternator sau turboalternator.Generatoarele sincrone monofazate - seria SCRM - sunt destinate alimentrii cu energie electric n curent alternativ monofazat a instalaiilor de for i iluminat de puteri mici.Generatoarele sincrone n execuie naval, tip SCRN, sunt destinate grupurilor electrogene de baz ale navelor fluviale sau maritime.Generatoarele sincrone pentru traciune feroviar (tip GSI, GSA-M, Gl, GTE- 4/220 TS) sunt destinate s echipeze locomotivele Diesel electrice, Diesel hidraulice, s alimenteze cu energie electric vagoanele de cltori.Grupurile electrogene de curent alternativ monofazat tip GTE sunt destinate alimentrii instalaiilor de lumin i for (putere mic) din locurile unde nu exist reele electrice publice.Grupurile electrogene de curent alternativ trifazat au aceeai destinaie ca i grupurile monofazate.

Grupurile electrogene pentru sudare (GST) sunt destinate s asigure lucrrile de sudare cu un post cu arc electric, cu electrozi metalici nvelii sau cu electrozi cu crbune, n locurile unde nu este disponibil o reea trifazat pentru alimentarea convertizoarelor de sudare, antrenate de un motor electric de curent alternativ.La puteri de peste 100 kW, n locul motoarelor asincrone, sunt folosite motoarele sincrone (tip MSI-D, MSO, MS), dat fiind funcionarea lor cu un factor de putere dorit, n industrie, motorul sincron este folosit i pentru compensarea factorului de putere a reelelor. Motoarele sincrone de putere mic se utilizeaz numai dac acionarea este condiionat de o turaie constant.Compensatoarele sincrone sunt motoare sincrone supraexcitate destinate s funcioneze fr sarcin mecanic (n gol), pentru producerea energiei reactive necesarei mbuntirii factorului de putere la consumator.Componentele mainii sincrone au de ndeplinit urmtoarele trei funcii:FUNCIA MAGNETIC1.Producerea unui cmp magnetic radial, funcie ce revine inductorului mobil, deci rotorului pe care se afl polii magnetici alternani;2.Asigurarea unui circuit magnetic nchis ntre doi poli consecutivi, funcie ce revine rotorului, cu miezul magnetic al polilor, i statorului, pe care se afl nfurrile indusului.

Pri componente. Rol funcional

FUNCIA ELECTRIC1.Producerea curentului de excitaie pentru polii inductori, prin diferite metode:-utiliznd un generator de curent continuu (excitatrice);-utiliznd curentul produs chiar de maina sincron (n regim de generator) i redresnd acest curent cu dispozitive semiconductoare;-utiliznd curentul produs de un alt generator sincron i redresndu-l.2.Colectarea tensiunii electromotoare induse, rol care revine bobinajului indus, i, deoarece acesta este fix (stator), legturile spre exterior nu prezint dificulti.

FUNCIA MECANIC1.Susinerea elementelor fixe2.Susinerea i ghidarea elementelor mobile3.Protejarea elementelor interioare4.Asigurarea rcirii

asigurate de carcas, paliere, arbore, ventilator (cu excepia carcasei, toate sunt similare celor| de la maina de curent continuu)

Construcia mainilor sincrone ridic, n plus fa de problemele evideniate la maina de curent continuu, dou probleme specifice acestora, i anume:Rezisten la aciunea forei centrifuge care, deseori, capt valori considerabile fie datorit vitezelor mari ale rotorului, fie datorit diametrelor mari ale acestuia.Rcire eficient: orice main rotativ are nevoie, la fiecare 30 de minute de funcionare, de o mas de aer pentru rcire.Deci, maina sincron, ca orice alt main electric rotativ, este alctuit din dou armturi: una fix, numit stator, i alta mobil, numit rotor.Statorul, care la maina sincron n construcie normal are rol de indus, este realizat dintr-un miez feromagnetic i o nfurare.Miezul se execut, ca i n cazul mainii asincrone, din tole tanate din tabl silicioas cu grosimea de 0,5 mm. Acestea, pentru diminuarea pierderilor in Hm, :.o izoleaz ntre ele cu lac sau oxizi.n periferia interioar a miezului statoric sunt practicate crestturi uniform repartizate n care se introduce nfurarea corespunztoare.nfurarea statorului este polifazat, n general trifazat, repartizat n crestturi, ea se execut din conductor de cupru izolat cu fibre de sticl, hrtie, n funcie de tensiunea de lucru a mainii.Rotorul are rol de inductor.n funcie de tipul constructiv al acestora, mainile sincrone se clasific n maini sincrone cu poli necai i cu poli apareni.Mainile care funcioneaz n regim de motor au plasat pe rotor o nfurare n scurtcircuit, ca la maina asincron, al crei rol este acela de a uura aducerea mainii la sincronism.

Carcasa mainii sincrone difer de cea a mainii de curent continuu prin forma constructiv, care asigur posibilitatea fixrii sigure a circuitului magnetic statoric, cu intervalele necesare ventilrii: un perete subire este prevzut, spre interior, cu nervuri longitudinale i transversale care permit aezarea tolelor n aa fel nct s se creeze canalele necesare ventilaiei.Generatorul sincronSe presupune un generator sincron cu nfurarea de excitaie alimentate n curent continuu. n acest fel, n main ia natere un cmp magnetic fix n raport cu rotorul, variaia acestuia prezentnd p perioade (p fiind numrul de perechi de poli ai mainii).Deci, n regim de generator, maina primete putere mecanic pe la arbore i furnizeaz receptorului putere electric, pe la bornele nfurrii statorului.Motorul sincronPentru a funciona n regim de motor, maina sincron primete putere electric de curent continuu pentru nfurarea inductorului, i de curent alternativ pentru nfurarea indusului - i furnizeaz putere mecanic la arbore. Pentru a funciona n acest regim, maina sincron necesit aducerea la sincronism sau, echivalent, asigurarea condiiei ca ntre cmpul magnetic statoric i cel rotoric s nu existe vitez relativ (cele dou cmpuri s se roteasc sincron).Compensatorul sincronUn regim de funcionare specific mainii sincrone este cel de convertizor rotativ, care este un caz particular al regimului de motor, ns cuplul rezistent la arbore este nul: n acest regim, maina este utilizat pentru mbuntire factorului de putere sub care se consum energia electric.Cuplarea n paralel, la o reea electric, a generatoarelor sincroneGeneratoarele sincrone pot s funcioneze fie cuplate n paralel la o reea electric fie autonom, caz n care fiecare dintre acestea alimenteaz cte un receptor.Principiul de funcionare a mainii sincrone.Prin generator sincron autonom se nelege o main sincron care debiteaz energie pe un consumator local.Principalele caracteristici ale generatorului sincron sunt prezentate n continuare.Caracteristica de mers n gol se definete ca dependena ntre tensiunea de mers n gol, U0, i curentul de excitaie, IE, n condiiile n = ct. (f= 0), I = 0.Caracteristica extern reprezint dependena U = f(I) n condiiile n care: f= ct., IE = ct. i cos - ct.Caracteristica de reglaj se definete ca fiind dependena I = f(IE) pentru cazul n care U = ct., f= ct. i cos = ct.

Caracteristicile generatorului sincron.