Mașina sincron - principii de funcționare

ARGUMENT

Numele acestei maşini vine din caracteristica ei principală de funcţionare şi anume faptul că viteza câmpului învârtitor este întotdeauna egală cu viteza mecanică a rotorului maşinii.

Maşina sincronă poate fi utilizată atât în regim de generator cât şi în regim de motor. Totuşi, în marea majoritate a aplicaţiilor ea este utilizată ca şi generator.Generatoarele sincrone sunt realizate ca maşini sincrone trifazate şi servesc pentru producerea energiei electrice. Motoarele sincrone se folosesc la acţionarea unor utilaje de mare putere la care nu este necesară reglarea turaţiei şi care nu necesită porniri prea dese.Maşina sincronă are două părţi constructive de bază: statorul şi rotorul.

Statorul maşinii sincrone este partea fixă (imobilă) a maşinii şi cuprinde: miezul magnetic statoric şi înfăşurările statorice. Miezul statoric este realizat din tole de oţel electrotehnic de 0,5 mm grosime izolate prin lăcuire sau oxidare. Miezul statoric are formă de coroană cilindrică şi este prevăzut la periferia interioară cu crestături (şanţuri) longitudinale în care se aşează înfăşurarea statorică (trifazată). Înfăşurările statorice, trifazate, sunt realizate de obicei din conductoare de cupru. În aceste înfăşurări se induce tensiunea electromotoare, produsă de fluxul inductor creat de înfăşurarea rotorică alimentată în c.c. şi aflată în mişcare de rotaţie. De aceea statorul poartă denumirea de indus al maşinii sincrone.

Rotorul maşinii sincrone este partea mobilă a maşinii, care cuprinde miezul de fier rotoric, înfăşurările rotorice (de curent continuu), inelele colectoare si periile. Inelele şi periile servesc pentru alimentarea înfăşurărilor rotorice.Există două forme constructive principale ale rotorului:

• rotor cu poli aparenţi, format dintr-o serie de piese polare fixate de jug. Pe poli sunt aşezate bobinele rotorice, numite bobine de excitaţie, alimentate în curent continuu astfel încât să formeze poli care să alterneze succesiv: N, S, N,…etc. Rotorul cu poli aparenţi se foloseşte numai la maşini sincrone cu turaţie de cel mult 1000 rot/min (3 perechi de poli N-S) deoarece este dificil să se asigure o rezistenţă mecanică corespunzătoare la turaţii mai ridicate pentru această variantă constructivă.

• rotor cu poli înecaţi, format dintr-un bloc masiv cilindric de oţel prevăzut la periferie cu crestături longitudinale în care se aşează înfăşurarea rotorică de excitaţie. Din acelaşi bloc de oţel este realizat şi arborele rotorului. Capetele înfăşurării rotorice (de curent continuu) sunt conectate la două inele colectoare pe care alunecă o pereche de perii. Această variantă constructivă este preferată la viteze mari de rotaţie, de 1500 sau 3000 rot/min, datorită rezistenţei mecanice mai ridicate şi siguranţei mai mari în funcţionare.

Alimentarea în curent continuu a înfăşurării de excitaţie a maşinii sincrone se poate realiza de la un generator de curent continuu ce se află pe acelaşi arbore (ax) cu maşina sincronă, denumit excitatoare. Înfăşurarea rotorică a generatorului, cea care prin mişcare de rotaţie induce tensiune electromotoare în înfăşurările statorice se numeşte înfăşurare de excitaţie sau inductor.

Generatoarele sincrone de turaţie mare (1500 sau 3000 rot/min) şi de putere nominală mare se construiesc cu poli înecaţi şi sunt antrenate de turbine cu abur sau turbogeneratoare. Generatoarele sincrone cu poli aparenţi, de turaţie redusă şi putere nominală mare sunt antrenate, de regulă, de turbine hidraulice şi se numesc hidrogeneratoare.

MASINA SINCRONA

1.1. Generalităţi şi definiţii

Maşina sincronă este o maşină de curent alternativ a cărei turaţie este constantă, indiferent de regimul de funcţionare (stabilizat) şi independent de valoarea sarcinii (în limite normale). Turaţia este cea de sincronism şi este legată riguros de frecvenţa f a reţelei de curent alternativ la care este cuplată maşina.

Maşinile sincrone pot funcţiona în două regimuri de bază, ca generatoare şi ca motoare.

În regimul de generator, maşina transformă puterea mecanică, primită pe la arbore de la un motor auxiliar, în putere electrică, debitată într-o reţea de curent alternativ.

În regimul de motor, maşina transformă puterea electrică, primită de la o reţea de curent alternativ, în putere mecanică, cedată pe la arbore unei instalaţii mecanice.