3.2. Generatoare Sincrone Navale

  • View
    107

  • Download
    8

Embed Size (px)

Text of 3.2. Generatoare Sincrone Navale

  • 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