3.2. Generatoare Sincrone Navale

Embed Size (px)

Citation preview

  • 5/26/2018 3.2. Generatoare Sincrone Navale

    1/52

    GENERATOARE SINCRONE NAVALE

    Funcionarea mainii sincrone n paralel cu o reea de o putere infinit

    Cuplarea la reea a unei maini sincrone

    Schema principial de cuplare la reea a unei maini sincrone trifazate, n

    reprezentarea simplificat (unifilar), este dat n fig.1!. cuplarea la reea tre"uie fcut

    astfel nc#t pertur"aia produs s fie minim. $cest lucru are loc dac la cuplare nu a%em

    oc de curent, adic & '

    Fig. 1!

    ocurile de curent la cuplare, la fel ca n cazul pornirii motoarelor asincrone produc o

    serie de neaunsuri cum ar fi scderea tensiunii la "arele locale de alimentare, eforturi

    electrodinamice (fore) i termice importante, ocuri de cuplu la a*ul mainilor, pierderea

    sta"ilitiistatice sau dinamice etc...

    +entru ca la nchiderea ntreruptorului s nu a%em oc de curent, estenecesar ca

    tensiunile de o parte i de alta a contactelor acestuia s fie identice ca form, de %ariaie

    n timp.

    $ceasta nseamn, in#nd seama de %ariaia sinusoidal i de e*istena celor trei faze,urmtoarele condiii-

    (1) aceeai succesiune a fazelor

    (/) aceleai frec%ene

    (!) aceleai %alori efecti%e

    (0) de faza nul

    1

  • 5/26/2018 3.2. Generatoare Sincrone Navale

    2/52

    pentru tensiunea reelei i respecti% a generatorului. Cum naintea nchiderii

    ntreruptorului , generatorul funcioneaz n gol, deci EUG = , condiiile precedente

    se reduc la egalitatea fazorial UE = ,pe fiecare faz. n ade%r, dac considerm

    ecuaia de tensiuni a generatorului sincron-(/2) qqdd IjXIjXIRUE +++=

    i inem seama de condiia precedent E '3 , se o"ine-

    (/4) =++ qqdd IjxIjxIR

    adic ntr5ade%r curentul este nul.

    $. 6etoda sincronizrii precise

    6etoda de cuplare n reea care urmrete ndeplinirea cu precizie a condiiilor 1...0

    enunate anterior, se numete 7metoda sincronizrii precise (e*acte)8 i necesit pentru

    %erificare condiiilor aparatur de msurare i indicare, precum i aparatur de comutare

    i comand n %ederea realizrii practice a condiiilor.

    n cele mai simple cazuri se folosesc %oltmetre de curent alternati% i

    s9ncronoscoape, de e*emplu cu "ecuri incandescente, ca cel din fig.10, denumit

    7s9ncronoscop cu foc n%#rtitor8. Cu autorul su se pot %erifica primele dou condiii.

    nainte de a e*pune modul de %erificare, tre"uie su"liniat faptul c cele patru condiii

    de sincronizare precis, tre"uiesc realizate n ordinea enumerrii lor (astfel realizarea unei

    condiii poate duce la stricarea alteia ndeplinite dea).

    $cest lucru se datoreaz faptului c t.e.m. E depinde at#t de %iteza c#t i de

    curentul de

    /

  • 5/26/2018 3.2. Generatoare Sincrone Navale

    3/52

    Fig.10

    e*citaie ei , n timp ce frec%ena f depinde numai de %iteza i nu depinde (teoretic)

    de ei (n practic depinde totui puin de ei , din cauz c %ariaia curentului dee*citaie modific cuplul de mers n gol, ca urmare a pierderilor n fier, fapt resimit la

    a*ul motorului primar de antrenare).

    +rima condiie (1) de realizare a aceleiai succesiuni a fazelor se %erific cu

    s9ncronoscopul cu foc n%#rtitor din fig.10 n modul urmtor- dac cele trei "ecuri

    :1,:/,:!se aprind i se sting n acelai ritm (se zice c a%em foc propulsatoriu) nseamn

    c succesiunea este in%ersat, iar dac ele se aprind i se sting succesi% cre#nd impresia

    de lumin rotitoare (foc n%#rtitor) nseamn c succesiunea fazelor este aceeai la

    am"ele sisteme de tensiuni trifazate. n ade%r, n fig.1; s5au figurat cele dou cazuri

    posi"ile n care se pot afla la un moment de timp dat, cele dou sisteme de fazori 1,/,! i

    1!

  • 5/26/2018 3.2. Generatoare Sincrone Navale

    4/52

    Fig.1;

    Cele trei "ecuri electrice sunt supuse tensiunilor diferen 151), sau putem

    in%ersa sensul de rotaie al generatorului (procedeu neuzual). n centralele electrice unde

    cone*iunile sunt e*ecutate odat pentru totdeauna, iar sensul de rotaie este ntotdeauna

    acelai, nu es pune pro"lema %erificrii succesiunii fazelor, dect o singur dat n faza demonta.

    Cea de5a doua condiie de egalitate a frec%enelor (/) re%ine la aprecierea

    momentului n care cele dou stele re fazori %or fi n repaus relati%, caz n care cele trei

    tensiuni aplicate "ecurilor nu %or mai %aria n timp (ca %aloare efecti% "ineneles).

    $cest lucru nseamn o stare de iluminare in%aria"il a fiecrui "ec electric, adic

    0

  • 5/26/2018 3.2. Generatoare Sincrone Navale

    5/52

    7oprirea focului n%#rtitor8. +entru realzarea acestei condiii tre"uie reglat %iteza de

    antrenare a generatorului, acion#nd asupra motorului primar n sensul necesar.

    n legtur cu %erificarea i realizarea primelor dou condiii tre"uie o"ser%ate

    urmtoarele-

    5 "ecurile electrice, %or crea impresia de foc n%#rtitor cu cea mai mare pregnan,

    atunci c#nd tensiunile reelei i ale generatorului %or fi cel mai apropiate.

    5 ?ensiunile apropiate ale "ecurilor tre"uie s fie cel puin du"le fa de tensiunea

    pe faz a reelei.

    5 ?ensiunile instantanee aplicate "ecurilor au o form de %ariaie n timp identic

    cu cea a 7"tilor8 o"ser%ate n fenomenele ondulatorii@ n ade%r, tensiunile pe fazele

    reelei i generatorului n ipoteza egalitii %alorilor lor efecti%e sunt-

    (/A) tVu 1sin/ =

    tVug /sin/ =

    diferena lor fiind-

    (/1) ttVuu g/

    cos/

    sin// /1/1 +

    =

    relaiile precedente ffind reprezentate grafic pe fig.1B alturat.

    Fig.1B

    $n%elopa (nfurtoarea) cur"ei din figur, "), corespunde parantezei patrate din

    (/1).

    erificarea condiiei a treia, de egalitate a %alorilor efecti%e, se face cu autorul

    %oltmetrului (fig.10), msur#nd tensiunile de linie ale reelei i generatorului i

    ;

  • 5/26/2018 3.2. Generatoare Sincrone Navale

    6/52

    regl#nd prin %ariaia curentului de e*citaie tensiunea celui din urm p#n la %aloarea

    necesar.

    3ltima condiie se %erific tot cu autorul %oltmetrului conectat ns ntre dou

    faze omoloage 1 1< sau / /< , sau ! !

  • 5/26/2018 3.2. Generatoare Sincrone Navale

    7/52

    Fig.12

    S presupunem rotorul n micare cu %iteza R (de pori mai mare ca cea real), n

    sensul lui . otorul fiind monofazat i parcurs de curent cu pulsaia / a reelei, %a

    da natere la dou c#mpuri n%#rtitoare n sensuri opuse, cu %iteze egale cu / fa de

    rotor, notate cu d/ i i/ pe fig.1A. %itezela fa de stator ale celor dou flu*uri %or fi

    / +R i / R .

    Conform celor spuse n %ol. & pag.0 (teorema celor trei pulsaii) i %ol && pag.1!1,

    pentru ca s a%em cuplu care s roduc rotaia motorului este necesar i suficient s a%em

    relaia-

    2

  • 5/26/2018 3.2. Generatoare Sincrone Navale

    8/52

    Fig.14

    (/11) /1 += R

    $dic flu*urile 1 i d/ s fie n repaus relati%, caz n care cuplul e*citat este dat de

    relaia (!/1) din %ol. && pag.1!1, fiind de forma-(/1/) ),sin( /11 / ddctM =

    Fig.1A

    Se %ede c rotorul se %a roti ntr5un sens sau cellalt, dup cum a%em 1= / sau

    1 G / , i se %a opri doar dac a%em /1 = , adic ndeplinirea condiiei de

    egalitate a frec%enelor. otorul n%#rtindu5se n gol (fr a produce cuplu la a*, fercrile

    fiind mult reduse), poziia de repaus %a corespunde anulrii cuplului, deci condiiei

    , /1 =d .

    Hri decalaul spaial dintre flu*uri depinde de defazaul dintre cele dou sisteme de

    fazori, al reelei i al generatorului poziia de oprire fiind deci funcie uni%oc de caest

    defaza i put#nd fi marcat ca atare (fig.12).

    $paratul se ataloneaz n condiii e*perimentale, n mod indi%idual, pentru a elimina

    orice erori sistematice. Folosirea rotorului monofazat permite s nu se in seama la

    montare de modul de legare la reea i generator (la schim"area succesiunii %or

    interaciona flu*urile 1 i i/ , n acelai mod ca 1 cu /). I*ist desigur i alte

    sisteme de sincronoscoape.

    6etoda descris, a sincronizrii precise, asigur o cuplare teoretic perfect a mainii

    la reea, lipsit total de ocuri de curent sau cuplu, dac este e*ecutat corect. Dac ns

    nu sunt respectate condiiile (1)...(0), la cuplare %or aprea cureni egalizatori. 6aina %a

    4

  • 5/26/2018 3.2. Generatoare Sincrone Navale

    9/52

    a%ea atunci la cuplare un regim tranzitoriu caracterizat de ocuri de putere actu% i

    reacti%, de scderea temporar a tensiunii la "arele de alimentare, de oscilaii ale

    rotorului (pendulaii), fenomene ce pot compromite procesul de cuplare la reea. ocurile

    de putere reacti% sunt preluate numai de generator, dar cele de putere acti% sunt

    transmise i motorului primar su" form de ocuri de cuplu (accelerator sau fr#nant).

    $ceste fenomene pot fi nelese dac considerm ecuaia (/2) su" o form simplificat

    (negli#nd rezistena i neuniformitatea ntrefierului)-

    (/1!) UUIjXUEU dg +=+=

    i dac se consider dou cazuri de nerespectare a condiiilor de sincronizare i anume-

    %alori efecti%e neegale (fig.11 5 st#nga), sau defaza diferit de zero (fig.11 5 dreapta).

    Fig.11

    n primul caz curentul de egalizare %a a%ea caracter reacti% (dac , este inducti%), n

    timp ce n al doilea caz el %a a%ea un caracter pronunat acti%.

    Dei aceste consideraii sunt riguroase doar pentru regim staionar, ele rm#n

    apro*imati% %ala"ile i pentru regim tranzitoriu, pentru componentele periodice

    tranzitorii.

    ocul de curent reacti% produce fore electrodinamice asupra nfurrii indusului,

    precum i scderea tensiunii la "are, dar nu produce ocul de cuplu la a*, pentru care

    conteaz doar puterea acti% (a%em UPMP == . acti%, dac se neglieaz pierderile

    n cupru@ dac neglim i celelalte pierderi, rezult aMM = al motorului primar).

    ocul de curent acti% produce fore electrodinamice, o scdere ce%a mai mic a

    tensiunii, dar produce oc de cuplu la a*ul agregatului.

    A

  • 5/26/2018 3.2. Generatoare Sincrone Navale

    10/52

    n anumite condiii aceste solicirri pot fi foarte puternice. $nticip#nd rezultatele

    studiului regimurilor tranzitorii, %om remarca faptul c n primele momente ale regimului

    tranzitoriu maina sincron este caracterizat printr5o reactan echi%alent

    supratranzitorie dX JJ i o t.e.m. echi%alent JJE cu c.c.a.. ;...1;E mai mare ca E .

    Consider#nd cazul mai defa%ora"il al ocului de curent acti% (fig.11 5 dreapta) i

    folosind e*presia curentului de oc (B!) dat mai departe, se determin de e*emplu

    pentru cazul din fig.111 curentul de cuplare ma*im-

    KS ?r. :I L+&

    f

    M

  • 5/26/2018 3.2. Generatoare Sincrone Navale

    11/52

    (/12)

    =/

    /

    /1)(

    It

    Tt

    dtiT

    tI

    la momentul atingerii %alorii ma*ime. $%em cu apro*imaie relaia-

    (/14)+

    =

    XX

    UUUIP

    d

    nJJ

    )/

    cos!(/

    cos!

    :a aceast %aloare se adaug componenta datorat curenilor li"eri, a crei %aloare

    ma*im ce tre"uie adugat lui (/14) este (se d fr demonstraie)-

    (/1A)/

    sin/JJ

    ! /J +

    XX

    UP

    d

    nm

    Cuplul ma*im %a fi atunci-

    (//) )/

    sin/(sin)JJ(

    ! / +

    +

    XX

    UM

    d

    nm

    aung#nd n cele mai defa%ora"ile condiii la de patru ori %aloarea corespunztoare

    scurtcircuitului "rusc trifazat la "orne, adic total inadmisi"il.

    Din cauza celor artate, a"aterile ma*im admise la ndeplinirea condiiilor de cuplare

    la reea (1)...(0), sunt- /E pt. alorile efecti%e, ,/E pt. Frec%ene i 1;

    o

    electricepentrudefaza.

    Fa de a%antaul oferit al lipsei ocurilor la cuplare, metoda sincronizrii precise are

    ns o serie de deza%antae-

    5 necesit efectuarea multor mane%re, cu aparatur comple* i cu calificare nalt

    a operatorului.

    5 Dureaz destul de mult timp (peste ; min.)

    5 n cazul unor mane%re gerite poate duce la ocuri de %aloare compara"il cu

    scurtcircuitul "rusc la "orne

    5 Nu poate fi aplicat n condiii de a%arie n sistem, c#nd tensiunea i frec%ena

    oscileaz permanent

    +rimul deza%anta poate fi eliminat prin eliminarea sincronizatoarelor n locul

    sincronizrii manuale. Cel de5al doilea i ultimul sunt ns decisi%e n caz de a%arie i au

    11

  • 5/26/2018 3.2. Generatoare Sincrone Navale

    12/52

    condus la folosirea mai cu seam n ultimele decenii a unei alte metode de cuplare la

    reea i anume metoda autosincronizrii.

    $ceast metod necesit timp mult mai redus (1.../ min), put#nd fi aplicat i n caz

    de a%arie n sistem (aut chiar la lichidarea a%ariei i resta"ilirea regimului normal de

    lucru al sistemului).

    L. 6etoda autosincronizrii

    +rocesul cuplrii la reea prin metoda autosincronizrii decurge n trei etape-

    a generatorul nee*citat (e*citaia se nchide pe o rezisten de cca. 1 ori mai mare

    ca rezistena nfurrii) se n%#rte cu autorul motorului primar n sensul corect, la o

    %itez apropiat de cea de sincronism (alunecare de ordin /...0E), indusul fiind deschis(n gol).

    " se cupleaz la reea nfurarea indusului@

    c la scurt inter%al dup cuplare (zecimi de secund) se comut fr ntrerupere

    nfurarea de e*citaie de pe rezisten pe sursa de alimentare cu curent continuu, rotorul

    intr#nd n sincronism ca urmare a cuplului sincron, n circa .1.../ sec.

    6etoda este mult mai rapid ca cea precedent (cca.15/ min.) necesit calificare mai

    redus, aparatur de comand i control, mai puin complicat, se poate automatiza uori ceea ce este mai important se poate aplica n condiii de a%arie c#nd tensiunea i

    frec%ena %ariaz de la un moment la altul.

    n schim" a%em deza%antaul ocului de curent care apare n etapa a doua, ca urmare

    a cuplrii la reea a generatorului nee*citat. egimul tranzitoriu este apro*imati% acelai

    cu cel care apare la scurtcircuitul "rusc trifazat la "ornele generatorului e*citat (diferena

    const n reactana mrit cu cea a transformatorului i a liniei de legtur p#n la "arele

    de putere infinit), astfel c %aloarea instantanee ma*im a curentului este-

    (//1)LTd

    n

    LTd

    mXXX

    U

    XXX

    Ei

    ++

    ++

    JJ

    /4,1

    JJ

    JJ/4,1

    1/

  • 5/26/2018 3.2. Generatoare Sincrone Navale

    13/52

    6aina fiind nee*citat, curentul are caracter reacti%, deci nu produce oc de cuplu ci

    numai fore electrodinamice asupra nfurrii i o scdere atensiunii la "are (cca.

    ,2...,4 din nU ), temporar, p#n la prinderea n sincronism.

    Datorit ocului de curent metoda se poate aplica numai n anumite cazuri, criteriul

    de aplica"ilitate fiind sta"ilit dup %aloarea efecti% instantanee (%ezi definiia (/12)) a

    curentului de oc, care se pstreaz un timp mai ndelungat pe durata regimului

    tranzitoriu. Se %a arta la studiul regimului tranzitoriu mai departe, c n primele sutimi

    de secund maina este caracterizat de reactana supratranzitorie dX JJ , dar dup aceasta

    ea este caracterizat de reactana tranzitorie JdX , ce%a mai mare ca %aloare.

    De aceea se consider ca %aloare efecti% instantanee de oc mrimea-

    (///)LTd

    nm

    XXX

    UI ++ J

    Criteriul de aplica"ilitate al metodei cere ca %aloarea (///) s nu depeasc de !,;

    ori curentul nominal &N pe faz al mainii.

    n ceea ce pri%ete procesul intrrii n sincronism, un rol decisi% l au aici cuplurile

    ce acioneaz asupra rotorului.

    n prima etap rotorul este accelerat de ctre cuplul acti% aM al motorului primar

    p#n n apropierea %itezei sincrone, regimul sta"ilizat o"in#ndu5se atunci c#nd

    MMa = , unde M este cuplul de mers n gol datorat pierderilor mecanice i n

    fier (din cauza magnetismului remanent).

    n etapa a doua apare n plus un cuplu asincron asM produs de nfurarea de

    amortizare dup a*a D sau dup am"ele a*e D, O care se rotete cu alunecare fa de

    c#mpul n%#rtitor al curenilor luai de reea de ctre nfurarea indusului trifazat. $scest

    cuplu asincron, la fel ca n cazul motorului asincron, acelereaz motorul dac %iteza sa

    este mai mic ca cea de sincronism, a c#mpului sau l fr#neaz dac %iteza rotorului este

    mai mare ca cea sincron a%#nd deci un efect fa%ora"il asupra intrrii ulterioare n

    sincronism.acest efect se manifst ns ntr5un timp mai lung, din cauza momentului mare

    de inerie al agregatului. :a maini cu poli apareni apare i un cuplu sincron de

    reluctan srM (cel de5al doilea termen din formula (1!)) %aria"il n timp din cauz

    c e funcie liniar de timp ca urmare a alunecrii. n anumite cazuri acest cuplu

    1!

  • 5/26/2018 3.2. Generatoare Sincrone Navale

    14/52

    poate asigura intrarea n sincronism (e*ist ns posi"ilitatea de prindere greit n

    sincronism, la 14 fa de poziia corect c#nd maina este e*citat de curent

    continuu).

    n etapa a treia, maina fiind e*citat, apare cuplul sincron sM (primul termen din

    (1!)) care mpreun cu cel asincron oac rolul decisi% n atragerea n sincronism a

    rotorului. 3n cuplu parazit suplimentar asincron apare n aceast etap din cauz c

    inductorul n micare asincron induce curent n indus care se nchid prin nfurrile

    mainii i ale transformatorului. $cest cuplu e*ercit aciune fr#nant asupra rotorului

    (tinde s roteasc statrul, dar acesta fiind fi*at de fundaie, conform legii aciunii i

    reaciunii, se resimte cu sens in%ers asupra rotorului). Cuplul asincron la ulunecri mici

    este de forma-

    (//!) skMas J

    (%ol.&& e*presia (0!1) pag.142), alunecare fiind-

    (//0)

    gfs

    =

    = ( 5 corespunde reelei@ g 5 corespunde

    mainii)

    deci poziti% dac rotorul se mic mai ncet dec#t c#mpul n%#rtitor produs de curenii

    din stator. Consider#nd fig.11/ a%em-

    Fig.11/(//;) += t @ ggg t +=

    (//B) 1 )()()()()( +=+=++= tptppttp ggggg

    (am considerat poziti% atunci c#nd E este naintea lui 3>)

    ezult atunci-

    10

  • 5/26/2018 3.2. Generatoare Sincrone Navale

    15/52

    (//2)

    sdt

    dg ==

    Cuplul asincron este atunci-

    (//4)dt

    dk

    dt

    dkMas

    =J

    aloarea poziti% a cuplului nseamn o scdere n timp a lui , deci o fr#nare a

    rotorului (care este legat de ) la fel ca n cazul cuplului sincron al generatorului.

    Cuplul sincron limitat la primul termen (%om neglia cuplul suplimenatr d

    anizotropie, sau de reluctan are e*presia-

    (//A) sinsin!

    ma* =

    = M

    X

    UEM

    d

    s

    %ariind sinusoidal n timp, at#t timp c#t rotorul se mic asincron, dup cum rezult din

    (//B).

    Cuplul de inerie al maselor rotitoare este n aceste condiii-

    (/!) //)(

    dt

    d

    p

    J

    dt

    d

    p

    J

    dt

    d

    p

    J

    dt

    dj

    ggg =

    =

    mpreun cu cel sincron el oac un rol esenial n prinderea n sincronism.

    Isena fizic a fenomenului de intrare n sincronism const n procesul de accelerare

    al rotorului n etapa a treia , su" aciunea cuplurilor acceleratoare, cel asincron i mai cu

    seam cel sincron. Cuplul asincron se anuleaz ns la sincronism, astfel c dei aut peparcurs, rolul principal l oac cuplul sincron. Din (//A) i (//B) rezult-

    (/!1) )sin()( 1ma* += tsMtMs

    n fig. 11! alturat se arat modul de %ariaie n timp al cuplului sincron, pe

    perioada anterioar intrrii n sincronism, pentru alunecri din ce n ce mai mici.

    1;

  • 5/26/2018 3.2. Generatoare Sincrone Navale

    16/52

    Fig.11!

    Cuplul %ariaz sinusoidal, n unele perioade fiind acceleratoe (P) i n altele fr#nant

    (5). Se %ede c cu c#t alunecarea este mai mic , perioada de timp n care cuplul see*ercit n acela sens este mai mare, ceea ce la inerie dat %a nsemna o %itez mai mare

    la sf#ritul perioadei, deci posi"ilitate mai mare de atingere a %itezei sincrone. Se poate

    "nui din consideraiile fcute, c e*ist o alunecare critic peste care nu se mai poate

    prinde n sincronism rotorul. +entru a preciza acest lucru plecm de la ecuaia cuplurilor

    su" forma-

    (/!/) //

    dt

    d

    p

    JMMMM sasa

    ++=

    n care inem seama de faptul c aM echili"reaz pe M i n care neglim cuplul

    asincron (rezultatele %or fi deci acoperitoare, cci precum am %zut e*ercit aciune

    fa%ora"il prinderii n sincronism). $ungem deci la ecuaia asemntoare pendulului-

    (/!!) sin //

    ma* =+dt

    d

    p

    JM

    nmulind cudt

    d, o"ser%#nd c-

    (/!0)

    = /

    /

    /

    )(/

    1))((

    dt

    d

    dt

    d

    dt

    d

    dt

    d

    i integr#nd n raport cu dt, a%em- )(dt

    d

    1B

  • 5/26/2018 3.2. Generatoare Sincrone Navale

    17/52

    (/!;) =+ )(/sin

    /

    ma*

    dt

    dd

    p

    JdM

    i n cele din urm- (dt

    d)

    (/!B) )cos(cos)(/)(

    /

    /

    ma*

    /

    ma*

    =dt

    d

    PM

    J

    dt

    d

    pM

    J

    ?ermenul prim din meme"rul al doilea, reprezint alunecarea iniial (cu factorul

    ) n procesul integrrii n sincronism. Faptul c apar patrate /)(dt

    d i funcii pare

    cos n (/!B), pune n e%iden lipsa de importan a semnului alunecrii (fie c =

    gfie c a%em G g , fenomenul se petrece la fel).

    Dac mem"rul drept al ecuaiei (/!B) nu se anuleaz, nseamn c dtd deci

    fie crete, fie scade, deci nu poate fi %or"a de sincronism. Sincronismul nu poate fi atins

    dec#t la anularea dup un timp a mem"rului drept.

    n fig.110 de pe pagina urmtoare sunt reprezentate trei cur"e ale e*presiei

    coscos pentru = ,/

    i , precum i dreapta ce reprezint termenul

    /

    ma*

    )(/ dt

    dpMJ . dac e*ist intersecie ntre cur"e (ca punctul $ de e*emplu)

    %om a%ea prindere n sincronism, iar dac nu, atunci rotorul nu %a fi atras n sincronism.

    12

  • 5/26/2018 3.2. Generatoare Sincrone Navale

    18/52

    Fig.110

    Din analiza fig. 110 se desprind o serie de concluzii importante.

    a) pentru = a%em cele mai "une condiii de intrare n sincronism, deoarece

    succesul este asigurat pentru cele mai mari alunecri iniiale- )(1

    dt

    ds

    =

    $cest lucru se %ede i intuiti% pe fig.11!, cci doar la = a%em disponi"il pe o

    perioad mai lung de timp cuplul accelerator. +entru 1 a%em disponi"il cuplul de

    accelerare doar corespunztor poriunii haurate, deci pe un inter%al mai mic de timp.

    ") pentru = nu putem a%ea prindere n sincronism@

    c) pentru = cea mai mare alunecare pentru care mai este cu putin intrarea n

    sincronism, numit aluneacre critic, rezult din-

    (/!2) )(/

    /

    ma*

    =dt

    d

    pM

    J

    adic-

    (/!4)/

    ma*/)(1

    ==

    J

    Mp

    dt

    dscr

    $tunci condiia de prindere n sincronism se mai poate formula i altfel, anume-

    (/!A) s G crs

    14

  • 5/26/2018 3.2. Generatoare Sincrone Navale

    19/52

    Qin#nd seama de pro"a"ilitatea de realizare a %alorii iniiale a unghiului n

    momentul ineciei curentului continuu n e*citaie, criteriul precedent %a fi-

    (/0) /ma*

    =

    J

    Mpscr = s

    +entru comoditatea calculelor practice formula (/0) se poate pune su" forma-

    (/01)fGD

    Pm

    nss

    s

    n

    /

    2;

    n care sn este %iteza sincron n rotRmin, mP , puterea ma*im la e*citaia

    considerat, n T, /GD este momentul de giraie al ntregului agregat n /.m iar

    f este frec%ena n Uz. aloarea numeric este rotunit cu trei cifre semnificati%e, pentru

    ca s fie mai uor di%izi"il cu %itezele sincrone la ; Uz.

    Se constat rolul fa%ora"il al curentului de e*citaie mrit (pentru o mai radpid i

    sigur prindere n sincronism se folosete pe perioada cuplrii, timo de c#te%a secunde,

    aa numita 7forare a e*citaiei8 adic trecerea unui curent de e*citaie mai mare dec#t cel

    nominal) precum i efectul defa%ora"il al ineriei mecanice, apreciat prin /.D! . ezult

    de asemenea efectul fa%ora"il al unei alunecri c#t mai reduse.

    H"ser%aii- 5 la tur"ogeneratoare unde cuplul sincron are caracteristici mai fa%ora"ile

    procesul intrrii n sincronism se poate asigura de multe ori la alunecri iniiale (n etapa

    a doua) mai mari ca cele date de (/0) sau (/01)@ n schim" datorit %ariaiilor mai mici

    alelui dxJ ocul de curent este mai mare, ceea ce impune pe perioada cuplrii nserierea

    cu reactoare ("o"ine) pentru limitarea curentului.

    5 semnele mrimilor i s nu conteaz

    procesul de intrare n sincronism este nt#rziat fa de momentul aplicrii tensiunii pe

    nfurarea de e*citaie i datorit regimului tranzitoriu@ se poate considera cu

    apro*imaie o t.e.m. a crei %aloare efecti% este-

    (/0/) )1(JJR

    d"TteEE

    =

    n care d"TJ este constanta de timp a nfurrii de e*citaie dat de raportul ee RL R .

    5 s5a folosit peste tot unghiul dei n realitate este %or"a de unghiul J.

    5 n maini cu poli apareni cuplul sincron reacti% care apare n etapa a doua poate

    produce intrarea n sincronism, aa cum s5a mai spus@ acesta este unul din moti%ele

    1A

  • 5/26/2018 3.2. Generatoare Sincrone Navale

    20/52

    alimentrii la tensiune sczut la determinarea reactanelor sincrone dx i qX prin

    metoda alunecrii (deoarece cuplul reacti% este proporional cu ptratul tensiunii, el %a

    scdea foarte mult permi#nd efectuarea cu uurin a regimului asincron de rotaie la

    mici alunecri).

    5 n ecuaia (/!/) cuplul asincron apare cu semnul minus n mem"rul drept, deoarece

    dac gGel are caracter acti%, accelerator, adug#ndu5se cuplul acti% al motorului

    primar . n acest caz alunecarea este poziti% i din (//2) rezultdt

    dnegati%, deci

    in#nd seama de (//4) asM rezult poziti%, ceea ce ustific semnul minus din ecuaia

    cuplurilor@ pentru a elimina pro"lema semnelor ecuaia cuplurilor se scrie direct funcia

    de ,dt

    d i/

    /

    dt

    d su" forma-

    (/0!) //

    )/sinJsin(dt

    d

    p

    J

    dt

    dkMMMM mmre#a

    ++++=

    termenii din parantez reprezent#nd cuplul sincron total (main cu poli apareni).

    !./.0./. eglarea schim"ului de puteri cu reeaua

    &mediat dup cuplarea, de e*emplu prin sincronizare precis, a generatorului sincron

    la reeaua de putere infinit, curentul & schim"at cu reeaua este nul (doar aceasta am i

    dorit >). n continuare se pune ns pro"lema ca generatorul cuplat s contri"uie alturi de

    celelalte generatoare din sistem la producerea energiei acti%e i reacti%e. Dup cum %om

    %edea puterile schim"ate cu reeaua sunt limitate pentru o main dat@ depirea acestor

    limite conduc#nd la pierdrea sta"ilitii (ieirea din sincronism).

    6aina fiind cuplat la reeaua de putere infinit , %iteza ei tre"uie s fie constant i

    egal cu cea de sincronism . spre deose"ire de cazul mainii singure pe reea pasi% unde%ariaiile cuplului motoruli primar produc %ariaii ale %itezei, deci frec%enei, n acest caz

    %ariaiile cuplului motorului primar, n anumite limite, nu produc modificarea %itezei

    rotorului (dac sunt suficient de lente, altfel la modificri "rute %om %edea c apar

    oscilaii ale %itezei n urul %alorii sincrone, numite pendulaii), fenomen care se e*plic

    /

  • 5/26/2018 3.2. Generatoare Sincrone Navale

    21/52

    prin apariia forelor de sincronizare a cror cauz este caracterul acti% al sarcinii

    (reeaua nu este pasi%, ci conine surse de t.e.m.).

    Dac la funcionarea pe reea proprie, pasi%, se decupleaz motorul primar de la

    a*ul generatorului, acesta se %a opri n scurt timp (a%em un regim de fr#nare dinamic@

    pierderile din generator i din sarcina alimentat, de putere acti%, inclusi% 7cea util8, se

    %or acoperi din singura surs de energie, cea cinetic a maselor n rotaie@ pe acest

    principiu funcioneaz generatoarele de oc folosite la ncercri n la"oratoare, pentru a

    elimina ocurile de putere n reea).

    n schim" dac dup cuplarea la reea de putere infinit, %om decupla motorul primar

    de antrenare, %om constata c rotorul se%a n%#rti mai departe sincron (regim de motor

    sincron n gol).

    Isena fizic a acestui mod de comportare diferit const n caracterul acti% al reelei,n faptul c indiferent de regimul rotorului, prin nfurarea trifazat din stator circul

    cureni trifazai, deci se produce un c#mp magnetic n%#rtitor cu %iteza de sincronism.

    otorul e*citat cu curent continuu se %a magnetiza, fiind la decuplare orientat n a*a

    c#mpului nc#rtitorstatoric, e*terior, ca n fig.11;a, ceea ce corespunde unghiului interior

    nul. :a orice tendin de rm#nere n urm a rotorului, ca n fig. 11;", deci la %alori

    diferite de zero ale lui , %or apare forele Fsasupra polilor rotorici, care sunt astfel

    nc#t dau un cuplu de accelerare (cuplu de sincronizare) care %a readuce (e%entual cuoscilaii ) rotorul n poziia iniial (la fel n cazul unei tendine de accelerare a rotorului ,

    c#nd ns cuplul de sincronizare %a a%ea sens opus, de fr#nare a rotorului).

    /1

  • 5/26/2018 3.2. Generatoare Sincrone Navale

    22/52

    Fig.11;

    Din moti%e fizice e%idente, cuplul de sincronizare %a depinde de flu*ul n%#rtitor

    e*terior, deci de tensiunea 3 a reelei, de curentul de e*citaie (deci de E ) i de sinusul

    unghiului dintre a*a (d) a rotorului i a*a c#mpului statorului, adic de sin , fiind chiar

    cel dat de (1/;) sau (1!) (pe fig.11; am considerat e*clusi% cuplul datorat e*citaiei i

    nu am considerat cuplul reacti%, datorat magnetizrii temporare i anizotropiei de form a

    rotorului).

    n limitele P A.....5Agrade electrice ale unghiului , cuplul de sincronizare

    poate prelua cuplul e*terior acti%, sau rezistent fr ca rotorul s ias din sincronism,

    deci maina cuplat la reea de putere infinit este capa"il s5i menin %iteza

    neschim"at, efectele cuplului e*terior e*ercit#nd5se asupra %alorii unghiului intern .

    e%enind la pro"lema schim"ului de puteri cu reeaua, %om remarca faptul c asupra

    unei maini sincrone cuplate la reea putem aciona din e*terior pe dou ci-

    5 prin modificarea cuplului la a*

    5 prin modificarea curentului de e*citaie n rotor

    Ifectele acestor reglae sunt ns diferite. om considera separat cele dou moduri de

    aciune, consider#nd de fiecare dat c n momentul iniial a%em EUU g == (condiia

    de cuplare fr oc de curent).

    a) Ifectele cuplului

    n condiiile sincronizrii precise cu reeaua, generatorul se aduce n gol cu situaia

    ndeplinirii celor patru condiii (1)...(0) de la pag.110, tensiunile pe faz ale reelei 3 i

    ale generatorului EUg = fiind ca n fig.11B a.

    //

  • 5/26/2018 3.2. Generatoare Sincrone Navale

    23/52

    Fig.11B

    +entru aceasta motorul primar dez%olt un cuplu MMM re#a == (de frecri i

    pierderi n fier). Dup cuplarea fr oc la reea, unghiul nu %ariaz n timp fiind

    zero. Din ecuaia (/0!) a cuplurilor rezult c cuplul sincron este nul, ceea ce seacord cu

    e*presiile (1/;), sau cu (1!).

    n aceast situaie s presupunem c mrim cuplul des%oltat de ctre motorul primar

    (de e*emplu prin deschiderea %anei de admisie a apei la o tur"in hidraulic, sau prin

    mrirea cantitii de com"usti"il la un motor cu ardere intern). 6rind aM la acela

    cuplu MMre#= (pactic nu %ariaz), diferena %a fi preluat conform ecuaiei (/0!) de

    ctre cuplul sincron, care rezult poziti%, deci unghiul %a fi poziti% ( gUE =

    naintea lui 3) astfel c la mrirea cuplului e*terior diagrama fazorial din fig.11Ba se %a

    modifica ca n fig.11B". ntre gU i 3 apare o diferen,

    care la maina cu poli necai la care neglim rezistena , este IXj s . 3nghiul

    fiind poziti%, cuplul electromagnetic este deasemenea poziti% (deci cuplul rezistent

    resimit la a* ctre motorul primar). +e de alt parte unghiul de defaza S este ascuit, deci

    rezult o putere n principal acti%, poziti%, deci cedat reelei.

    /!

  • 5/26/2018 3.2. Generatoare Sincrone Navale

    24/52

    Dac n loc de a mri cuplul aplicat din e*terior la a*ul mainii, %om decupla

    motorul primar i %om conecta o sarcin la a*ul mainii cu cuplu rezistent, conform

    ecuaiei (/0!A pentru regim staionar %om a%ea-

    (/00) sin MMM sarcre# ++=

    din care rezult un cuplu sincron negati%, adic un mai mic ca zero (deci 3 naintea

    lui EUg = ) i deci diagrama de fazori %a fi ca aceea din fig.11Bc.

    Cuplul sincron schim"#nd de semn, deci de sens, %a fi de data aceasta acti%. +uterea

    la "orne !3& cos S rezult negati%, fiind n principal tot acti%. Cum %iteza rm#ne n

    acelai sens rezult c s5a schim"at total sensul de circulaie al puterii la a* 6.i al

    puterii acti%e la "orne. egimul descris corespunde funcionrii mainii sincrone ca

    motor.

    n concluzie, %ariaiile cuplului la a*ul mainii sincrone influeneaz n principal

    schim"ul de putere acti% dintre maini i reea (a%em i o sla" %ariaie nesemnificati%

    a puterii reacti%e). +entru cuplu acti%, n sensul rotaiei a%em regim gnerator, iar pentru

    cuplu rezistent, opus rotaiei maina trece n regim de motor.

    ") Ifectele curentului de e*citaie

    S presupunem c pentru sincronizarea precis cu reeaua curentul de e*citaie are o%aloare e"i (este chiar cea care apare n (/B) i n e*presia SC dat de (1B;)),

    diagrama fazorial fiinfd imediat dup cuplare ca n fig.112 a (acela caz cu cel din

    fig.11B a). n continuare putem %aria curentul de e*citaie n dou sensuri-

    5 peste e"i (regim de suprae*citare)

    5 su" e"i (regim de su"e*citare)

    n regim de suprae*citare diagrama de fazori este ca n fig.112 " curentul de"itat n

    reea fiind reacti% (inducti%) (n realitate din cauza termenului .& are o mic componentacti%, nesemnificati%).

    n regim de su"e*citare diagrama de fazori este cea dat n fig.112 c. i de data

    aceasta a%em curent reacti% (capaciti%).

    /0

  • 5/26/2018 3.2. Generatoare Sincrone Navale

    25/52

    Fig.112

    n concluzie, %ariaiile curentului de e*citaie influeneaz n principal schim"ul deputere reacti% dintre main i reea (a%#nd o sla" %ariaie nesemnificati% a puterii

    acti%e).

    6aina suprae*citat se comport din punct de %edere al curentului a"sor"it ca un

    condensator, iar cea su"e*citat ca o "o"in (inductan), %alorile lor fiind regla"ile cu

    autorul curentului de e*citaie ei .

    n fig.114 se arat efectele %ariaiei cuplului i ale curentului de e*citaie, asupra

    iagramei fazoriale a mainii cu poli necai nesaturate-

    /;

  • 5/26/2018 3.2. Generatoare Sincrone Navale

    26/52

    fig.114

    1 regim generator suprae*citat

    / regim motor suprae*citat

    ! regim generator su"e*citat

    0 regim motor su"e*citat

    +entru studiul mainii sincrone n regim motor se prefer folosirea curentului &< ' 5 &

    (curent a"sor"it de motor din reea). n acest caz diagrama sde fazori din fig.11450 se

    traseaz ca n fig.11A. se %ede atunci (prin comparaie cu diagrama din fig.00 c de la

    generator) c n regim motor locurile lui U i E se schim" reciproc, iar curentul &

    care n regim generator era de"itat n reea, tre"uie acum considerat a"sor"it de reea.

    Cu aceast o"ser%aie util, putem s folosim toate diagramele de fazori pentru regim

    generator i pentru regimul motor. n particular, toate e*presiile ce depind numai de 3,

    E i unghiul dintre ele , se %or pstra neschim"ate i ntr5un regim i n altul (de

    e*emplu e*presia cuplului electromagnetic).

    Fig.11A

    a) Sta"ilitatea static

    Conceptul de sta"ilitate static se folosete n cazul unor %ariaii mici, lente ale

    regimului de lucru al mainii, n %ecintatea unui regim staionar. n astfel de situaii

    orice sistem se comport liniar (sau poate fi liniarizat) ceea ce permite simplificri

    su"staniale ale studiului.

    /B

  • 5/26/2018 3.2. Generatoare Sincrone Navale

    27/52

    Fig.1/

    Funcionare ideal a unei

    maini nu e*ist. ntotdeauna apar

    pertur"aii care modific temporar

    sau pe durat mai mare de timp

    condiiile de funcionare. $stfel de

    pertur"aii pot fi e*terioare mainii

    (e*emplu- %ariaii ale cuplului

    motorului primar, %ariaii ale

    tensiunii reelei, %ariaii ale tensiunii sursei de alimentare a e*citaiei etc...), sau interioareei (e*emplu- %ariaii ale parametrilor produse de nclzire, de defecte interne etc...)

    :a apariia unei pertur"aii maina trece dintr5o stare staionar n alta, e%entual cu

    unele oscilaii amortizate, re%enind la dispariia pertur"aiei la starea anterioar, caz n

    care se spune c funcionarea ei este sta"il. Dac la apariia unei pertur"aii maina nu

    mai trece n alt stare staionar ci intr ntr5un regim de %ariaie continu, neregulat a

    tuturor mrimilor electrice i mecanice, se zice c maina i5a pierdut sta"ilitatea. De

    asemenea dac la dispariia pertur"aiei es nu mai re%ine starea anterioar , se zice cfuncionarea este nesta"il.

    $plicaiile mainilor, electrice n economie nu sunt posi"ile fr asigurarea

    sta"ilitii funcionrii lor.

    n cazul mainilor sincrone o coniie fundamental de pstrare a sta"ilitii este

    funcionarea la sincronism (%izez constant a rotorului, egal cu cea a c#mpului

    n%#rtitor i corespunztoare frec%enei reelei). Din ecuaia de micare a rotorului (s5au

    negliat cuplurile de pierderi mecanice i n fier i s5a presupus regim generator).

    (/0B) Mdt

    dJM g

    a +

    =

    rezult pentru funcionare staionar la ' const. condiia necesar-

    (/02) MMa =

    /2

  • 5/26/2018 3.2. Generatoare Sincrone Navale

    28/52

    egimurile staionare posi"ile rezult deci la intersecia caracteristicilor cuplurilor.

    :a fel ca la maina asincron sunt ns posi"ile mai multe puncte de intersecie ($ i L pe

    fig.1/) aa nc#t se pune pro"lema determinrii punctului sta"il de funcionare.

    S presupunem un regim pertur"at n care mrimile din (/0B) capt %alori n urul

    celor staionare, e*primate prin %ariaii mici-

    (/04) mMdt

    dJmM gaa +++=+ )(

    +rin scderea relaiilor (/04) i (/0B) rezult-

    (/0A) mdt

    dJm

    a += )(

    $stfel de %ariaii pot fi produse n di%erse moduri , de e*emplu ca n fig.1/1 a, "

    unde s5a presupus %ariaie de cuplu acti%, respecti% de curent de e*citaie.

    Fig.1/1

    Dac se ine seama de (//2) a%em succesi%-

    (/;) . c"nst== pt. ca =g de sincronism.

    (/;1)dt

    d

    pdt

    d

    pd$

    d

    pp gg

    )(1)(

    11)(

    1

    =+====

    Negli#nd infinii mici superiori putem scrie deasemenea-

    /4

  • 5/26/2018 3.2. Generatoare Sincrone Navale

    29/52

    (/;/)

    a

    a

    Mm

    Mm

    (cuplul motorului primar depinde de %itez n general- cele dou rotoare sunt legate rigid

    astfel c %ariaiile de %itez ale motorului %or fi identice cu cele ale mainii sincrone,

    deci %or fi i ele determinate de %ariaiile unghiului intern).

    nlocuind (/;1) i (/;/) n (/0A) a%em-

    (/;!) )()(

    /

    /

    =

    +

    a

    MM

    dt

    d

    p

    J

    sau funcie de %ariaia de %itez-

    (/;0) )()(

    =

    + a

    MM

    dt

    dJ

    iguros %or"ind, n ecuaii ar tre"ui s mai apar i cuplul asincron, care e*ercit o

    aciune de amortizare, fiind de formadt

    dk

    . +entru sta"ilitate tre"uie ca la t s

    a%em = i = ceea ce impune ca toi coeficienii ecuaiilor s fie poziti%i.$%em deci o condiie n plus, anume-

    (/;;)

    a

    "

    MM

    Q1in#nd seama de aciunea de amortizare a cuplului asincron i a frecrilor %#scoase

    (aerodinamice), putem afirma c (/;;) condiie suficient de sta"ilitate static (la mici

    %ariaii).

    $plicarea acestei condiii arat c din cele dou puncte $ i L din fig.1/, numai

    punctul $ este sta"il, punctul L fiiind nesta"il

    :a fel ca la maina asincron, gradul de sta"ilitate este cu at#t mai ridicat cu c#t

    diferena-

    (/;B)

    aMM

    /A

  • 5/26/2018 3.2. Generatoare Sincrone Navale

    30/52

    este mai mare.

    Deoarece cuplul e*terior poate depinde de %itez, dar nu depinde de unghiul

    intern, n regim staionar, rolul esenial este datorat primului termen specific mainii

    sincrone i care se numete cuplu sincronizat specific.

    (/;2)

    = M

    M%%

    (se msoar n N.6Rgrd.). Cu c#t este mai mare acest cuplu cu at#t este mai sta"il

    regimul de funcionare, el resta"ilindu5se mai repede la dispariia pertur"aiei. Denumirea

    se datorete aciunii de meninere n sincronism a rotorului, la a"ateri accidentale ale

    unghiului intern. n ade%r, s presupunem funcionarea sta"il n $ (fig.1//) i o

    cretere accidental a lui la . Cuplul electromagnetic rezistent %a crete i %a apre

    un cuplu de fr#nare care %a ncetini rotorul determin#nd micorarea lui , decintoarcerea n punctul $. Cuplul de fr#nare, deci de readucere n poziia iniial, %a fi cu

    at#t mai mare cu c#t este mai ridicat cuplul sincronizant specific, deoarece a%em-

    (/;4)

    =

    ==

    )()( MM

    tgMMMf a

    Fig 1//

    +e fig. 1/! sunt artate regiunile de funcionare static sta"il ale unei maini cu polii

    necai, din care se %ede c domeniul de sta"ilitate static corespunde %alorilor-

    5 AA +

    (la maini cu poli apareni domeniul este mai restr#ns deoarece RM se anuleaz la

    %alori G A)

    !

  • 5/26/2018 3.2. Generatoare Sincrone Navale

    31/52

    Fig.1/!

    +unctele ? i S corespund limitelor de sta"ilitate static a funcionrii (la depirea

    la limit a acestor puncte de e*emplu prin creterea cuplului acti% la %aloarea aMJ pe

    fig.1//, se produce

    ieirea din sincronism prin accelerare a rotorului peste %iteza sincron, deoarece

    MMa i deci dt

    d).

    +entru a pstra o rezer% de sta"ilitate, punctul nominal (N pe fig.1/!) se alege

    suficient de co"or#t pe cur"a 6 ' 6 ( ) ce corespunde e*citaiei nominale. aportul-

    (/;A)nnM

    M

    sin

    1ma*= (riguros doar pentru poli neca)

    se numete capacitate de suprasarcin a mainii i are %alori de ordinul 1,4.../,0

    corespunz#nd la unghiuri interne nominale n ur de !electrice.

    n e*ploatare mainile sincrone pot pierde sta"ilitatea static ca urmare a ncrcrii

    puternice a lor (ocuri de sarcin). H aciune fa%ora"il pentru meninerea sta"ilitii o

    poate a%ea mrirea temporar a curentului de e*citaie (forarea e*citaiei) peste %alorilenominale, pe durata ocului. &neria agregatelor oac un rol fa%ora"il, deasemenea,

    limit#nd %aloarea acceleraiei de ieire din sincronism.

    6ersul n paralel a dou generatoare

    !1

  • 5/26/2018 3.2. Generatoare Sincrone Navale

    32/52

    n cele ce urmeaz, %om considera funcionarea n paralel a dou generatoare

    sincrone de puteri compara"ile, n condiiile n care nici una dintre situaiile limit de la

    pct. !./.!.1. nu pot fi folosite n %ederea simplificrii studiului.

    Schema corespunztoare este cea din fig.1!B a) , schema echi%alent pe partea

    electric fiind cea din fig. 1!B ") . ?.e.m. de mers n gol sunt 1E i /E , iar

    impedanele generatoarelor sunt 1& i /& (considerm cazul mai simplu, al mainilor

    cu poli necai, nesaturate).

    Fig.1!B

    Dei e%ident generatoarele funcioneaz corect n paralel numai dac frec%ena este

    aceeai i dei tensiunea la "ornele sarcinii V este aceeai pentru am#ndou, de data

    aceasta nu mai putem s impunem condiiile 3 ' const. i f ' const. ca n cazul reelei de

    putere infinit. $t#t tensiunea 3 c#t i puterea f, %or depinde de regimurile de funcionare

    ale fiecrui generator, orice schim"are a regimului unui generator resiminduPse prin

    %ariaia am"elor mrimi . deoarece 3, f de%in mrimi %aria"ile, unghiurile interne

    separate separate pentru fiecare main nu mai prezint interes- importan teoretic i

    practic prezint numai unghiul intern diferen /1 = e*prim#nd defazaul

    dintre cele dou t.e.m. 1E i /E , deci unghiul de decala dintre rotoarele celor dou

    maini.

    Condiia de funcionare la aceeai frec%en, impune relaia-

    !/

  • 5/26/2018 3.2. Generatoare Sincrone Navale

    33/52

    (/2;) fpp ///11 ===

    dintre %itezele mecanice ale celor dou maini i numerele de perechi de poli respecti%e.

    n maoritatea cazurilor se folosesc maini identice pentru mersul n paralel.

    Condiia de tensiune la "orne comun impune deasemenea o relaie ce rezult din

    calculul circuitului din fig. 1!B "). Din rezol%area acestuia rezult pentru tensiune i

    pentru curenii de"itai de cele dou maini, e*presiile-

    (/2B)

    =++

    +

    +

    =

    =

    ++

    +=

    +=

    ++

    +=

    /1

    1

    //

    /

    /1/1

    11/

    1/

    /

    1/

    /

    11

    1

    /1/1

    //11

    /

    /1

    11

    1/

    /

    /1/1

    1//1

    )(

    )(

    )()(

    )/(

    &

    E

    &

    E

    &&&&&

    &E&&E

    &&E

    I

    &

    E

    &

    E

    &&&&&

    &E&EI

    E&

    &E

    &

    &

    &

    &&&&

    &E&EU

    n care s5au introdus notaiile-

    (/22)

    =+

    +=

    =+

    +=

    =++==

    //

    11

    1/

    //

    1

    1

    ///

    11

    /

    /

    111

    1/

    /1

    /1/11/

    j%

    j%

    j%

    e&&&

    &&&&

    e&&&

    &&&&

    e&&

    &&&&&&

    Dac dorim s asigurm un regim de sarcin impus prin mrimile, 3' & 'S, f,din

    diagrama de fazori a mersului n paralel din fig.1!2 rezult c putem face acest lucru ntr5

    o infinitate de moduri > Iste suficient s ne dm 1I i /I astfel nc#t-

    (/24) III =+ /1

    dup care cu autorul diagramei aflm 1E , /E i necesare.

    !!

  • 5/26/2018 3.2. Generatoare Sincrone Navale

    34/52

    Fig.1!2

    Cu toate acestea tre"uie s cunoatem operaiile concrete ce tre"uiesc efectuate

    practic (ce cupluri i ce cureni de e*citaie) pentru a asigura efecti% regimul impus. Din

    infinitatea de moduri posi"ile nu toate sunt ns sta"ile i nici a%antaoase din punct de

    %edere al ncrcrii mainilor. Deoarece pro"lema sta"ilitii este cea mai important,

    fr asigurarea ei mainile neput#nd s funcioneze, %om ncepe cu studiul ei,

    determin#nd n preala"il caracteristicile puterilor electromagnetice ale celor dou maini.

    Cuplurile sincronizate

    +osi"ilitatea de funcionare sta"il n paralel a dou maini sincrone de puteri

    compara"ile impune o %aloare constant a unghiului intern pentru regimul staionar

    dat. Cum apariia pertur"aiilor este ine%ita"il, mersul n paralel nu poate fi conceput

    fr e*istena unor cupluri care s tind s readuc la sincronism orice main care aretendina de a se a"ate de la acesta. $ceste cupluri e*ist i se numesc cupluri

    sincronizate. +entru a %edea cum se produc i care sunt efectele lor, %om pune curenii

    de"itai de cele dou maini su" forma-

    !0

  • 5/26/2018 3.2. Generatoare Sincrone Navale

    35/52

    (/2A)

    +=+++

    =

    +=+

    ++

    =

    III&&

    &

    &&

    EE

    I

    III&&

    &

    &&

    EEI

    %

    %

    /

    /1

    1

    /1

    1/

    /

    /

    /1

    /

    /1

    /1

    1

    n care am separat aa numitul curent sincronizat %I -

    (/4)/1

    /1

    &&

    EEI%

    +

    =

    n care circul numai ntre cele dou maini, fr a trece n sarcin i care din acest moti%

    e*ist chiar la mersul n gol ( =& ).

    +uterile aparente de"itate de fiecare main sunt-

    (/41)

    +==+=

    +==+=

    IXUIUIUj)P%

    IXUIUIUj%P%

    %

    %

    /////

    11111

    !!!

    !!!

    +uterea acti% )!Fe( %% IUP = cedat de o main celeilalte, se numete putere

    sincronizat i oac un rol deose"it n meninerea sincronismului mainilor.

    Deoarece curentul sincronizant nu depinde de regimul sarcinii %om considera

    regimul de mers n gol, presupun#nd %alorile efecti%e 1E i /E egale, defazate launghiul . om mai presupune c impedanele interne sunt pur inducti%e. n aceste

    condiii iagrama fazorial este cea din fig. 1!4.

    !;

  • 5/26/2018 3.2. Generatoare Sincrone Navale

    36/52

    Fig.1!4

    ?ensiunea 3 dat de (/2B) %a a%ea %#rful n L astfel c-

    (/4/)1

    /

    X

    X

    *!

    +*=

    Cuplurile electromagnetice e*citate asupra rotoarelor celor dou maini %or fi n

    aceste condiii date de relaiile-

    (/4!) cos! 11

    1

    = %IEM

    cos! ///

    = %IEM

    fiind pentru prima main cu caracter rezistent (fr#nant) i pentru a doua cu caracter acti%

    (accelerator) , deci tinz#nd s apropie rotoarele. $a cum tre"uie pentru regimul de mers

    n gol, la care curenii sunt nuli.

    Deoarece a%em e%ident-

    (/40) //11 coscoscos E%UE % ==

    rezult c puterea sincronizant este egal cu puterea ce corespunde cuplurilor de

    sincronizare-(/4;) === /1)!Fe(cos! MMIU%UIP %%%%

    :a mers n sarcin i t.e.m., diferite ca %aloare pro"lema rm#ne calitati% aceeai, dar

    e*presiile de%in mai comple*e.

    n acest caz, e*presia puterii sincronizate tensiunea 3 nu mai rm#ne funcie numai

    de t.e.m. i impedanele mainilor, depinz#nd i de sarcina comun a generatoarelor.

    !B

  • 5/26/2018 3.2. Generatoare Sincrone Navale

    37/52

    De analiza efectuat rezult c la mers n gol una din maini n regim generator, iar

    cealalt n regim motor, dac difer dee zero.

    Caracteristicile unghiulare

    Folosind e*presiile (/2B) s calculm puterile aparente ale celor dou maini@ pentru

    prima a%em-

    (/4B) 1

    1

    /

    111111111111!!)(!!

    ie %%I&IEII&EIUj)P% ====+=

    n care e%1 este puterea electromagnetic, iar 1i% este puterea interioar, pierdut.

    nlocuind curentul 1I a%em-

    (/42) /1/

    1//1/

    11

    111111

    !!

    &

    &EE

    &

    &Ej)P% eee =+=

    Ifectu#nd calculele o"inem e*presiile-

    (/44) )cos(!

    cos!

    1/

    1/

    /111

    11

    /

    11 += %

    &

    EE%

    &

    EP e

    )sin(!

    sin!

    1/

    1/

    /1

    11

    11

    /

    1

    1 += %&

    EE%

    &

    E) e

    $nalog pentru cea de5a doua main-

    (/4A) )cos(!

    cos!

    /1

    1/

    1///

    //

    /

    // = %

    &

    EE%

    &

    EP

    e

    )sin(!

    sin!

    /1

    1/

    1///

    //

    /

    // = %

    &

    EE%

    &

    E) e

    la care s5a inut seama c , iar 1//1 %s = .

    H"ser%aiii-

    1 unghiurile 11% i//

    % sunt cuprinse n inter%alul/

    ...

    , dar1/

    % poate depi

    acest inter%al, dup cum se poate %edea din e*emplul urmtor, c#nd-

    R&jX&jX& === ,, //11

    $%em-

    )( /1/1

    1/ XXj

    R

    XX& ++=

    !2

  • 5/26/2018 3.2. Generatoare Sincrone Navale

    38/52

    cu parte real negati%-

    / dac facem / =& cptm cazul particular al mersului n paralel cu o reea de

    putere infinit, pentru care in#nd seama c 1 EE = i UE =/ i pun#nd

    111/

    %% = o"inem-

    (/A) 11

    /

    1

    1

    sin!

    )sin(!

    %&

    E%

    &

    UEMPe +==

    adic o e*presie mai e*act puterea electromagnetic, in#nd seama de rezistena , dec#t

    cea dat de (1/;) i care arat c la = maina are cuplu diferit de zero (dar mic)

    (fig.1!A).

    Fig.1!A Caracteristica unghiular reprezint o sinusoid translatat dup am"ele se*e.

    ! dac introducem n locul unghiurilor ij% , unghiurile noi ijij %=/

    %om o"ine

    formulele puterilor electromagnetice acti%e su" forma-

    (/A1) )sin( 1/1/111 += PPPe

    )sin( 1/1//// += PPPe

    n care am pus-

    (/A/)1/

    /11/

    !

    &

    EEP =

    11

    11

    /

    111 sin

    !

    &

    EP = //

    //

    /

    /// sin

    !

    &

    EP =

    n fig.10 care arat caracteristicile unghiulare ale celor dou maini, care depind de

    curenii de e*citaie, de sarcin i de frec%en (s5au reprezentat numai c#te una singur).

    !4

  • 5/26/2018 3.2. Generatoare Sincrone Navale

    39/52

    Fig.10

    Se remarc conca%itatea lor diferit, precum i faptul c sunt decalate n sensuri

    opuse pe a"scise, cu un unghi ce depinde de parametrii sarcinii V. Cur"e asemntoare se

    o"in i pentru puterile reacti%e, pe care ns nu le mai dm aici.

    Sta"ilitatea static

    Din ecuaia de micare n care inem seama numai de cuplul acti% al motoruluiprimar aM i de cuplul electromagnetic rezistent 6-

    (/A!) MMdt

    dJ

    a=

    deducem prin nmulire cu %iteza , relaia-

    (/A0) eaa PPMMdt

    dJ ==

    +rin liniarizare n urul unui punct staionar a acestei ecuaii i in#nd seama de (/;1),

    o"inem-

    (/A;) ea PPdt

    d

    p

    J

    dt

    dJ =

    =

    /

    /)()(

    pe care o scriem pentru dou maini su" forma-

    (/AB)1

    1

    1

    1

    11

    111

    /

    1/ )()(

    ,

    P

    ,

    P

    J

    ppp

    dt

    d eaea =

    =

    1

    1

    1

    1

    //

    //1

    /

    /

    / )()(

    ,

    P

    ,

    P

    J

    PPp

    dt

    d eaea

    =

    =

    !A

  • 5/26/2018 3.2. Generatoare Sincrone Navale

    40/52

    +rin scdere, in#nd seama c /1 = o"inem-

    (/A2) )()()(

    /

    /

    1

    1

    /

    /

    1

    1

    /

    /

    ,

    P

    ,

    P

    ,

    P

    ,

    P

    dt

    d eeaa

    =

    +entru cazul micilor %ariaii putem ns scrie-

    (/A4)

    //

    11

    a

    a

    a

    a

    PP

    PP

    +entru puterile elctromagnetice inem seama de (/A1)-

    (/AA)

    =

    )cos( 1/1/

    11 P

    PP ee

    =

    )cos( 1/1/

    // P

    PP ee

    nlocuind aceste e*presii n (/A2) se o"ine-

    (!)

    ++

    =

    /

    1/

    1

    1/1/

    /

    /

    1

    1

    /

    / )cos()cos(11)(

    ,,P

    ,

    P

    ,

    P

    dt

    d aa

    care se aduce la forma-

    (!1) )sin(11)( 1/

    1

    1

    1/

    /

    /

    /

    =

    ++

    +

    !PP

    ,P

    ,dtd a

    n care am notat-

    (!/)

    +=

    +=

    1/

    1/

    1/

    /1

    1/

    /

    /

    /

    1

    /cos/11

    ctg

    ,,

    ,,tg

    ,,,,!

    Condiia de sta"ilitate static (la mici %ariaii lente) care ca coeficienii ecuaiei s fie

    poziti%i, adic-

    (!!)

    +

    /

    /

    1

    11/

    111)sin(

    aa

    P

    ,

    P

    ,!P

    0

  • 5/26/2018 3.2. Generatoare Sincrone Navale

    41/52

    Cum n general cuplurile acti%e nu depind de , condiia precedent se reduce la-

    (!0) )sin( +

    adic-

    (!;) 5

    Dup cum se %ede domeniul de sta"ilitate depinde de aceast dat, i n mod esenial,

    de momentele de inerie (mai e*act, de raportul lor) i n msur mai mic, de parametrii

    sarcinii (prin intermediul unghiului 1/ ).

    Dac considerm agregate identice domeniul de sta"ilitate %a fi 5//

    +

    ntocmai ca la funcionarea n paralel pe o reea de putere infinit>

    Funcionarea optim n sarcin

    $m %zut (pct. !./.;.1.) c un regim de sarcin dat 3,&, S i f se poate asigura ntr5o

    infinitate de moduri, d#nd de e*emplu curentul 1I prin %aloarea efecti% i defazaul

    su 1% fa de 3 (sau prin defazaul 1fa de &). n acest caz diagrama de fazori din

    fig.1!2 poate fi construit,rezult#nd 1E , /E , , deci i curenii de e*citaie 1ei i

    /ei . Din relaiile (/44), (/4A) se determin eP1 i eP/ , cu care aflm cuplurile 1M

    i /M la a*ul mainilor.

    Nu toate modurile sunt ns la fel de a%antaoase din punct de %edere tehnic i

    economic. :a 3, &, S i f date puterile cerute de sarcin se distri"uie pe cele dou maini

    n felurite moduri, satisfc#nd ns conser%area puterilor-

    (!B) /1cos! PP%UIP +==

    /1sin! ))%UI) +==

    Dintre toate modurile posi"ile de repartiie, cel mai a%antaos este cel n care puterile

    acti%e i reacti%e se distri"uie pe maini n mod proporional cu %alorile nominale-

    (!2)nn P

    P

    P

    P

    /

    /

    1

    1 = ,nn )

    )

    )

    )

    /

    /

    1

    1 =

    n acest caz mainile se ncarc treptat, procentual n mod identic, ating#nd n acela

    moment %alorile nominale astfel nc#t o"inem de la mainile merg#nd n paralel, puterile

    ma*ime egale cu suma celor nominale. +utem deci %alorifica la ma*im puterea instalat.

    01

  • 5/26/2018 3.2. Generatoare Sincrone Navale

    42/52

    n caz contrar, c#nd una din maini s5a ncrcat 1, cealalt a auns de e*emplu numai la

    2E i e*ploatarea gruplului celor dou maini este defectuoas tehnic i economic.

    Dac cele dou maini au acelai cos n% (nominal), condiiile (!2) de%in-

    (!4)//

    11

    //

    11

    /

    1

    sin

    sin

    cos

    cos

    %I

    %I

    %I

    %I

    I

    I

    n

    n

    ==

    ceea ce conduce la relaiile-

    (!A) /1 %% =nn I

    I

    I

    I

    /

    /

    1

    1 =

    adic curenii celor dou maini s fie n faz i proporionali cu %alorile lor nominale.

    +e l#ng a%antaul folosirii la ma*im a puterii, funcionarea n condiiile optime are

    n plus a%antaul unui randament optim, deoarece n acest caz pierderile oule n am"ele

    maini sunt minime pentru regimul impus (3, &, S , f).

    n ade%r, s cutm minimul pierderilor pe o faz-

    (!1) ////

    11 IRIRpj +=

    c#nd e*ist legtura (din triunghiul curenilor fig. 1!2)-

    (!11) 11/

    1

    //

    / cos1 IIIII +=

    (se o"ser% c semnul lui 1 nu conteaz). nlocuind pe /I n (!1) o"inem trinomul de

    grad && n 1I cu discriminant negati%-

    (!1/) //11//

    1/1 )cos/()( IRIIRIRRpj ++=

    care admite la 1dat, un minim pentru-

    (!1!)/1

    1/1

    cos

    RR

    IRI

    +=

    $cest minim este-

    (!10) )sin( 1/1/1

    /

    /

    RRRR

    IR

    pj ++=

    +entru minimizarea n continuare a acestei e*presii, tre"uie ca sin 1' , deci 1'

    (n cazul unghiurilor 1o"tuze, se aunge la acelai rezultat, deoarece atunci semnul

    minus din (!11) de%ine plus). +rin urmare curenii &1 i &/tre"uie s fie n faz cu &,

    adun#ndu5se deci aritmetic. Qin#nd seama de (!1!), rezult %alorile optime ale curenilor-

    0/

  • 5/26/2018 3.2. Generatoare Sincrone Navale

    43/52

    (!1;) IRR

    RI

    /1

    /1

    +=

    IRR

    RI

    /1

    1/

    +=

    care satisfac relaia-

    (!1B) //11 IRIR =

    aloarea minim a pierderilor :oule (pe cele trei faze) este-

    (!12)/

    /1

    /1min

    !I

    RR

    RRpJ

    +=

    +entru a satisface a doua condiie (!A), rezistenele nfurrilor indusului celor

    dou maini, tre"uie s ndeplineasc relaia-

    (!14) nn IRIR //11 =

    Cum tre"uie procedat pentru a aduce sistemul n condiiile optimeW +entru aceasta

    tre"uiesc miloace tehnice care s permit modificri n repartiia puterilor acti%e i

    reacti%e pe cele dou maini, realiz#nd totodat i cerina de a asigura tensiunea 3 i

    frec%ena f necesar consumatorilor. Singurul mod de a aciona asupra mainilor este prin

    %ariaia curenilor de e*citaie i prin %ariaia cuplurilor des%oltate de motoarele primare,

    prin modificarea admisiei agentului fizic motor (ap, %apori, com"usti"il etc...).

    +uterile acti%e des%oltate de generatoare pro%in de la motoarele primare, n timp ceputerile reacti%e depind de energia acumulat n c#mpul magnetic, deci de e*citaii.

    Ifectele nu sunt ns independente, ci se intercondiioneaz ntr5un mod destul de

    complicat.

    elaiile de dsependen dintre mrimi sunt urmtoarele-

    (1) e*presiile t.e.m. 1E i /E funcie de frec%ena f i curenii 1ei i /ei @

    (/) e*presiile puterilor eP1 , eP/ , e)1 i e)/ funcie de 1E , /E , , f i

    3, &, S, care determin impedana V de sarcin, date de (/44), (/4A)-

    (!) tensiunea 3 funcie de 1E , /E ,, f, &, S, care rezult din (/2B)-

    (0) conser%area puterilor eP1 P eP/ i e)1 P e)/ (in#nd seama de pierderile

    interne), n funcie de 3, & i S.

    (;) e*presiile cuplurilor la a* 1M , /M funcie de f, eP1 i eP/ .

    0!

  • 5/26/2018 3.2. Generatoare Sincrone Navale

    44/52

    Se constat c a%em 11 relaii de dependen dintre urmtoarele 1; %aria"ile- 1E ,

    /E , f, 1ei , /ei , eP1 , eP/ , e)1 , e)/ , 3, &, S , 1M i /M , deci rm#n patru

    %aria"ile li"ere. $cestea tre"uiesc date, dar rezol%area este complicat cci relaiile sunt

    comple*e, unele mrimi inter%enind aproape n toate ecuaiile (de e*emplu frec%ena f,curenii 1ei , /ei ). +utem da regimul de sarcin 3,&, S i f, sau putem da aciunile

    e*terioare 1M , /M , 1ei i /ei , restul mrimilor fiind determina"ile.

    ezol%area nu poate fi fcut dec#t prin apro*imaii succesi%e i ea conduce practic

    la realizarea regimzului dorit prin tatonri, din aproape n aproape. Singurele %aria"ile cu

    ade%rat independente sunt cele e*terioare- 1M , /M , 1ei i /ei . ariind n mod

    adec%at aceste mrimi, se poate aunge treptat la regimul dorit.

    +utem enuna anumite reguli ce tre"uie satisfcute, pentru uurarea mane%relor cetre"uiesc efectuate.

    $stfel s considerm pentru simplificare dou maini identice cu ' i reactane

    interne egale cu .*. n acest caz tensiunea 3 dat de (/2B) de%ine-

    (!1A)&

    xj

    EEU

    /1

    1

    /

    /1

    +

    +=

    fiind reprezentat la scar de HL n diagrama de fazori din fig.101 (la sarcin V fi*),

    unde L este la milocul segmentului $C determinat de %#rfurile fazorilor 1E i /E

    .

    00

  • 5/26/2018 3.2. Generatoare Sincrone Navale

    45/52

    fig.101

    S presupunem c meninem e*citaiile 1ei i /ei i micorm admisia la maina a

    doua ( /M scade), moti% pentru care /E %a trece din C n pe cercul corespunztor

    (presupunem f neschim"at). Deoarece am negliat pierderile acti%e interne ( ' ), a%em-(!/) %UIPMM cos!//11 ==+

    :a putere + dat, pentru a pstra frec%ena, rezult din (!/) c tre"uie ca cuplul

    1M s creasc, decio tre"uie mrit admisia la prima main, acion#nd asupra

    motorului primar. $cest lucru conduce la deplasarea lui 1E din $ n , dar dac %rem

    s a%em i aceeai tensiune 3, %a tre"ui s mrimi puin e*citaia primei maini pentru a

    aduce pe n simetricul lui fa de L. n concluzie, se %ede c curenii celor dou

    maini se modific (la prima main %a crete puterea acti%, cci curentul crete, D$de%enind D$@ iar 1% scade, deci cos 1% crete i el, cci unghiul $DH de%ine mai

    apropiat de A @ la cealalt main lucrurile se petrec in%ers).

    ezult regula- pentru modificarea repartiiei puterilor acti%e ntre cele dou maini,

    cu puterea lui 3, f i a puterii + totale, tre"uie %ariate n sensuri opuse admisiile

    motoarelor primare (operaie mecanic) regl#nd n plus puin una din e*citaii.

    Se %ede c operaia efectuat conduce la nrutirea funcionrii (curenii 1I i /I

    se deprteaz ntre ei, iar unghiul crete). Deci pentru apropierea de regimul optimtre"uie precedat n sens in%ers, micor#nd admisia primei maini i mrind5o pe cea de a

    doua main.

    S presupunem acum c meninem cuplurile la a* constante 1M i /M i c

    mrim curentul de e*citaie 1ei al primei maini. om a%ea n %edere faptul c urmeaz

    s meninem f i 3 neschim"ate, de aceea din e*presia cuplului primei maini-

    (!/1) 111

    11 sin!

    X

    UEM =

    rezult 1E , sin 1 constant i prin urmare %#rful lui 1E se %a deplasa pe paralela la

    3 din $, n (fig.10/).

    0;

  • 5/26/2018 3.2. Generatoare Sincrone Navale

    46/52

    fig.10/

    +entru a pstra acelai 3 (acelai HL), %a tre"ui s %ariem simultan curentul/

    e

    i

    scz#ndu5l, pentru a aduce t.e.m. /E din C n , simetricul lui $ fa de L. Cum

    %ariaiile lui i 1ei %or afecta puterile 1eP i /eP din (/44), (/4A), %a tre"ui s

    modificm puin i unul din cupluri, pentru a nu se modifica frec%ena.

    ezult regula- pentru modificarea repatiiei puterilor reacti%e ntre cele dou maini,

    cu pstrarea lui 3, f i a lui O total, tre"uie %ariate n sensuri opuse e*citaiile mainilor

    (operaie electric) regl#nd n plus unul din cupluri, puin.

    Se %ede c operaiile efectuate conduc la o apropiere de regimul optim (cei doicureni 1I i /I se apropie, iar scade).

    Concluzii-

    1 %ariaia puterilor acti%e se realizeaz prin modificarea admisiei motoarelor

    primare@

    / %ariaia puterilor reacti%e se realizeaz prin modificarea curenilor de e*citaie ai

    generatoarelor@

    ! pentru a pstra neschim"ate tensiunea 3 i frec%ena f, %ariaiile acelorai mrimi

    la cele dou agregate tre"uie efectuate n sensuri opuse@

    0 realizarea regimului optim se face prin apro*imaii succesi%e, deci n mod treptat.

    Necesitatea reglaului automat

    0B

  • 5/26/2018 3.2. Generatoare Sincrone Navale

    47/52

    I*ploatarea n condiii optime a generatoarelor sincrone de puteri compara"ile

    merg#nd n paralel pe o sarcin comun presupune o serie de mane%re greu de realizat pe

    cale manual, mai ales n condiiile e*ploatrii, c#nd sarcina poate %aria de la un moment

    la altul. De aceea este indicat reglarea automat a mrimilor eseniale, cum sunt

    tensiunea 3 i frec%ena f.

    Din ecuaia (/A0) pus su" forma-

    (!//) ea PPJ

    d =

    )/

    (/

    rezult c %ariaia %itezei (deci frec%enei), este produs numai n urma unui deficit sau

    surplus de putere acceleratoare eaacc PPP = . egulatorul de %itez, care realizeaz

    indirect reglarea automat a frec%enei, tre"uie s sesizeze %ariaia de %itez i sensulacesteia (printr5un traductor adec%at) i s acioneze apoi n sensul necesar reducerii la

    zero a puterii acceleratoare. Cum puterea electromagnetic este impus de consumatori,

    regulatorul %a tre"ui s acioneze asupra termenului aP , deci asupra admisiei motorului

    primar, fiind deci instalat la motorul primar i li%rat odat cu acesta. egulatorul automat

    de tensiune ($?) %a tre"ui s sesizeze %ariaia i sensul tensiunii la "ornele

    generatorului (sau la "arele comune), modific#nd apoi n mod adec%at curentul de

    e*citaie, deci %a fi instalat la generator, fiind integrat schemei generale de deser%ire aacestuia. +entru efectuarea coreciilor necesare prin comenzi adec%ate, am"ele

    regulatoare tre"uie s dispun de surse de puterepentru elementele de e*ecuie a

    comenzilor (de e*emplu, pentru $? se folosete nsi generatorul sincron@ pentru

    regulatorul de %itez care folosete de regul ser%omotor hidraulic, tre"uie un sistem care

    s asigure circulaie de ulei su" presiune).

    Schema de principiu general a unui grup cu am"ele reglri,

    02

  • 5/26/2018 3.2. Generatoare Sincrone Navale

    48/52

    Fig.10!

    este redat pe fig.10! alturat. Cele dou regulatoare acioneaz funcie de a"aterile

    dintre %alorile msurate i cele impuse ( UU .. ) asupra de"itului agentului

    motor (prin modificarea poziiei definite de coordonata generalizat *, a %anei de

    admisie) i respecti% prin modificarea curentului ei la generator.

    Cele dou regulatoare ndeplinesc pe l#ng funcia de reglare a lui () i 3 i

    funcia de repartizare automat optim a puterilor acti%e + i reacti%e O pe cele dou

    grupuri n paralel. +entru ndeplinirea ultimei funcii, c#t i din moti%e de m"untire a

    performanelor dinamice (de regim tranzitoriu al procesului de reglare) legate deasigurarea sta"ilitii i amortizare a oscilaiilor, se folosete reglarea automat cu

    statism, pe care o %om e*emplifica pe scurt, n liniile sale mari, pentru cazul repartiiilor

    puterilor acti%e. n acest caz, caracteristica glo"al static a ansam"lului motor5regulator

    de %itez, este o cur" idealizat ca cea notat cu H pe fig.100 (reglare astatic), sau cu l

    (reglare cu statism).

    04

  • 5/26/2018 3.2. Generatoare Sincrone Navale

    49/52

    Fig.100

    Statismul este definit-

    (!/!) tgP

    s ==

    sau n %alori procentuale-

    (!/0)

    n

    n

    PP

    s

    = 1(E)

    Hrice regulator de %itez posed miloace de reglare su" comenzi adec%ate (chiar de

    la distan) a statismului s i a poziiei cur"ei, prin modificarea %alorii de consemn

    impuse . ariaia astatismului deplaseaz cur"a 1, n /, iar %ariaia %alorii de

    consemn, deplaseaz cur"a paralel, din 1 n ! (fig.100).

    Fie ca cele dou grupuri n paralel a%#nd caracteristicile glo"ale statice ca n fig.10;.

    0A

  • 5/26/2018 3.2. Generatoare Sincrone Navale

    50/52

    Fig.10;

    Icuaiile celor dou cur"e (1) i (/) sunt-

    (!/;) 1111 Ps=

    //// Ps=

    mersul n paralel impun#nd ca %itez celor dou grupuri s fie aceeai (presupunem

    acelai numr de poli ai generatoarelor), iar puterile s fie-

    (!/B)

    =+

    ==

    PPP/1

    /1

    Din (!/;) i (!/B) rezult puterile pe maini i %iteza comun-

    (!/2)

    +

    +

    +=

    ++

    +

    =

    ++

    +=

    pss

    ss

    ss

    ss

    pss

    s

    ssP

    pss

    s

    ssP

    /1

    /

    /1

    1//1

    /1

    1

    /1

    1//

    /1

    /

    /1

    /11

    Dac /1 mainile merg prost n paralel (de e*emplu, la mersul n gol, c#nd +

    ' , a%em totui o circulaie inutil de putere acti% ntre maini dat de primul termen

    din (!/2), o main funcion#nd ca generator, alta ca motor, lucru inadmisi"il deoarece

    motoarele primare sunt n general ire%ersi"ile). De aceea, funcionarea corect (mai ales

    la sarcini mici)impune reglarea regulatoarelor conform celor artate n continuare.

    Dac presupunem cazul cel mai rsp#ndit al grupurilor identice, pentru o repartizare

    direct a puterilor acti%e pe grupuri %a tre"ui s a%em-P

    PP

    P /1 = . $ceasta se poate

    realiza numai c#nd %%%I == / deci statisme identice. iteza comun este n aceste

    condiii-

    (!/4) sP/

    1=

    ;

  • 5/26/2018 3.2. Generatoare Sincrone Navale

    51/52

    ceea ce nseamn c reglarea cu statism admite o %ariaie a %itezei, deci a frec%enei de la

    %alori mai mari la sarcini mici, la %alori mai mici la sarcini mari. +entru ca aceste %ariaii

    de frec%en s fie admisi"ile ele tre"uie s se produc ntr5o plae restr#ns, ceea ce

    impune %alori mici ale statismului. Nu putem s micorm ns prea mult statismul,

    deoarece apar insta"iliti n repartiia puterilor, ca urmare a %ariailor nt#mpltoare ale

    mrimilor /1,/1 ,, ss .

    +e "aza (!/2) se arat c %ariaiile de putere sunt-

    (!/A)/1

    11///1/1

    )(

    ss

    sPsPPP

    +

    +=

    deci in%ers proporionale cu statismul total.

    Cauzele %ariaiilor se datoresc imperfeciunilor constructi%e (zone de insensi"ilitate a

    traductoarelor i ale elementelor de e*ecuie, neliniariti ale elementelor constituti%e,

    modificarea %#scozitii uleiului cu temperatura etc.)

    Dac la grupuri de puteri milocii (e*emplu, microcentrale electrice n zone greu

    accesi"ile liniilor electrice, pe platforme marine, n zone nepopulate etc...) se poate

    admite o plae de frec%ene n inter%alul ;...00 Uz, la sistemele electroenergetice

    cerinele sunt mult mai restr#nse. De aceea sistemul regulatoarelor este realizat n limitele

    /...1/E, %aloarea cea mai des nt#lnit fiind n urul lui 0E.

    +entru cerine mai pretenioase ( e*. -#1; ) tre"uie folosit reglarea automatastatic a unuia din grupuri (e*. Centrala regulatoare de frec%ene). +rincipiul este "azat

    pe relaiile (!/2), care pentru 1s ' (regla astatic) de%in-

    (!!)

    =

    =

    +

    =

    1

    /

    1//

    /

    /11

    sP

    Ps

    P

    iteza (deci frec%ena) este impus de primul grup, cel astatic care preia totodat

    toate %ariaiile de putere din sistem. Dac / se ia mai mare ca 1 , putem face ca-

    (!!1) nPs /

    1

    /

    1/ =

    ;1

  • 5/26/2018 3.2. Generatoare Sincrone Navale

    52/52

    Krupul celor dou maini %a putea furniza putere n inter%aluln

    n PP

    .../

    n modul

    urmtor- la umtate din puterea nominal ma*im prima main nu %a fi deloc ncrcat,

    cea de5a doua a%#nd /nP @ la plin sarcin am"ele maini %or fi ncrcate cu c#te /

    nP .

    Nu se %a admite ns funcionarea su"/

    nP >

    ;/