Generatorul Sincron

GENERATORUL SINCRON

Maşinile sincrone (MS) sunt maşini de c.a. al căror rotor se roteşte cu frecvenţă constantă, respectiv cu viteză unghiulară ( ) constantă. La maşinile sincrone această turaţie n ( ) este egală cu turaţia de sincronism n1 ( ); adică:

(1)

Cele mai multe maşini sincrone, funcţionează ca generatoare sincrone în sistemul de producere a energiei electrice. În funcţie de locul lor de utilizare (în marile centrale când sunt racordate la sistemul electric naţional de transport sau ca mici surse autonome) ele sunt de puteri cuprinse între câţiva kilowaţi până la sute şi mii de megawaţi. Spre exemplu generatorul sincron pentru alimentarea de rezer-vă poate să fie cu puterea de la 1 până la 10 kW, în timp ce generatorul sincron din centralele nucleare atinge puteri de 1000 MW şi chiar mai mari.

Utilizate sunt şi compensatoarele sincrone (CS) pentru producerea de energie reactivă, în scopul creşterii factorului de putere al reţelelor electrice.

Motoarele sincrone (MS) sunt maşini electrice (ME) cu comandă complexă. Obişnuit se utilizează la puteri mari – peste kW. Ele au turaţia constantă cuprinsă între 100 şi 3000 rot/min, au pornirea grea, dar au parametrii energetici mult mai ridicaţi ( şi ). În prezent se utilizează metode de reglare a turaţiei MS prin intermediul procedeului cu comandă vectorială pe baza teroriei generale ale maşinilor electrice.

Avantajul maşinilor sincrone (MS) este posibilitatea lor de a genera energie reactivă. Obişnuit maşinile sincrone se realizează pentru funcţii stabilite: genera-toare, motoare, compensatoare, dar în hidrocentralele cu pompare-acumulare sunt reversibile putând funcţiona în regim de generator şi în regim de motor. Grupa cea mare a maşinilor sincrone o constituie cele de putere mică (de la puteri mai mici de 1W până la câţiva zeci de waţi). Acestea sunt: generatoare speciale, exemplu pen-tru creşterea frecvenţei tensiunii, sau motoare de execuţie cu construcţie simplă şi diferite funcţii în sistemele de comandă automată.

1. Construcţia maşinilor sincrone. Construcţii de bază. Datele nominale.

Construcţia MS se vede din fig.1 a unde se indică elementele de bază:

1 – carcasă; 2 – miezul magnetic statoric; 3 – înfăşurarea statorului;

4 – polii inductorului; 5 – ventilator; 6 – inele de contact; 7 – lagăre;

8 – suporţii lagărelor; 9 – arbore.

Fig.1 Secţiune şi vedere longitudinală prin maşina sincronă ce pune în evidenţă părţile ei componente (a); simbolizarea grafică a maşinii sincrone în diferite scheme electrice (b).

Inelele de contact 6 şi periile imobile întocmai ca la motorul asincron cu rotorul bobinat servesc pentru alimentarea înfăşurării de excitaţie a inductorului 4 în rotaţie. În fig.1 b este dată reprezentarea grafică a maşinii sincrone în schemele electrice când este necesar a se prezenta şi înfăşurarea ei de excitaţie. O mare parte a maşinilor sincrone moderne sunt cu excitaţie, care foloseşte contactul alunecător (prin sistemul inele – perii colectoare) al înfăşurării de excitaţie din rotor, cu sursa de alimentare a ei. Această construcţie este examinată în fig 8 (fig.28 a).

Sunt posibile două variante constructive ale maşinilor sincrone în funcţie de plasarea în stator şi în rotor a celor două înfăşurări: înfăşurarea indusului de curent alternativ şi înfăşurarea de excitaţie în curent continuu.

Pentru GS şi MS mai des întâlnită este construcţia prezentată în fig.2 a. Înfăşurarea indusului, obişnuit polifazată este plasată în stator iar cea de excitaţie – în rotor. Înfăşurarea statorului este plasată în crestăturile miezului magnetic realizat din tole de oţel electrotehnic potrivit execuţiei descrise în cap.5. În rotorul numit inductor se plasează înfăşurarea de c.c., alimentată de la o sursă de tensiune continuă prin sistemul compus din două inele de contact şi două perii.

a b

Fig.2 Modalităţi de plasare a înfăşurărilor indusului şi inductorului în

sistemul magnetic al maşinii sincrone: a) înfăşurarea indusului în stator,

înfăşurarea inductorului în rotor; b) situaţia inversă.

A doua variantă constructivă prezentată în fig.2 b se întâlneşte mult mai rar la maşinile sincrone, exemplu la câteva motoare sincrone cu puteri până la 10 kW. Aceasta nu este preferată datorită faptului că înfăşurarea indusului de c.a. care cedează la GS şi primeşte la MS aproximativ întreaga putere, se plasează în rotorul maşinii sincrone. Aceasta îngreunează legătura ei prin contactele alunecătoare cu consumatorii electrici externi sau cu sursa de alimentare. Pe lângă aceasta înfăşurarea indusului cel mai adesea este trifazată şi necesită a se lucra cu trei ansamble de inele de contact şi perii.