SINKRONI STROJEVI INDUCIRANJE TROFAZNOG NAPONA

Predstavitev na temo: "SINKRONI STROJEVI INDUCIRANJE TROFAZNOG NAPONA"— Zapis predstavitve:

1 SINKRONI STROJEVI INDUCIRANJE TROFAZNOG NAPONA
generatori od najmanjih do najvećih snaga motori za snage reda MW i više (dobar h, vrtnja definirana f mreže i brojem pari polova) generatori i motori - jednake izvedbe - razlika u smjeru struje INDUCIRANJE TROFAZNOG NAPONA UA UB UC U’A U’B U’C frekvencija induciranog napona (f u Hz) p - broj pari polova rotora nS - brzina vrtnje rotora o/min za 50Hz i dvoploni rotor 3000 okretaja u minuti namoti spojeni u Y

2 višefazni napon na namote statora motora  vrteće magnetno polje
vrtnja magneta rotora generatora  višefazni napon u namotima statora generatora višefazni napon na namote statora motora  vrteće magnetno polje jednake izvedbe statora  brzina vrtnje mag. polja motora = brzini vrtnje magneta generatora jednake izvedbe statora i rotora  jednake brzine vrtnje rotora generatora i motora trurbogeneratori - 2 (4) pola (mali promjer - horizontalni rotori) hidrogeneratori 24 i više polova (promjer 10 i više metara - vertikalni rotori)

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13 - stator identičan statoru asinkronog stroja izvedba sinkronog stroja
- rotor se napaja preko kliznih prstenova

14  sinusni oblik generiranog napona
Induciranje sinusnog oblika napona oblik kotve  nehomogeno polje  sinusni oblik generiranog napona viši haronici (3. 5. itd)  povećano zagrijavanje posebno važno za generatore jer napajaju više trošila (elektrodistribucija) Induciranje napona uz stalnu brzinu vrtnje rotora inducirani napon statora fazni pomak od 90° nelinearnost ovisnosti E o FR uzrokovana zasićenjem magnetske jezgre magnetsko polje rotora uzrokovano Iu odnosno Im

15 UZBUDA SINKRONIH STROJEVA
napajanje rotora istosmjernom strujom istosmjernim generatorom zajednička osovina rotora pomoću reguliranog ispravljača potrebno dobro filtriranje početna uzbuda remanentni magnetizam jezgre ili permanenti magnet uobičajenije

16 POKRETANJE I SINKRONIZACIJA
sinkronizacija na mrežu, uključivanje uzbude (motori) uzbuda, sinkronizacija, priključivanje na mrežu (generatori) pokretanje rotora istosmjernim motorom zatvaranje magnetnog kruga kroz magnetnu jezgru najkraćim silnicama  rotiranje rotora (sila elektromagneta) istaknuti magnetni polovi rotora sila može biti nedostatna zbog velike brzine vrtnje magnetnog polja i inercije rotora

17 pokretanje rotora kao kod kaveznog asinkronog motora
prazni hod do sinkronizma a onda priključenje uzbude (motori) tek tada opterečenje efikasan moment pri početku pokretanja do blizine sinkrone vrtnje u blizini sinkrone vrtnje magnetske sile dovode u sinkronizam jednak U + jednak redosljed faza + jednaka f + jednak j  sinkronizam sinkronizacija generatora na “tamno” sinkronizacija generatora na “svjetlo”

18 SINKRONI GENERATORI naponska karakteristika izdvojenog generatora
 zbog Ru generatora određen uzbudom jednopolni prikaz tropolni prikaz

19 Opterećivanje paralelno spojenih generatora
1.  Iu postižemo U0 = UM 2. sinkroniziramo generator na mrežu 3. priključimo generator na mrežu - nema struje u mrežu 4. “nategnemo” rotor - struja poteće u mrežu (“trošimo” moment) polje statora određeno razlika daje u mrežu struju polje rotora određeno sa u uzrokuje jednako za statorsko polje i rotor kut prethođenja rotora pred statorskim poljem ako su priključena trošila

20 uzbuda u odnosu na prazni hod i opterećenje
krivulja praznog hoda struja uzbude vrijednosti uzbude potrebne za različite vrste opterećenja

21 Kazalični prikazi opterećenja generatora
naćini prikazivanja uzrokovano uzrokovano pomoću rezultantnog induciranog napona u statoru uzrokovanog magnetskim poljem rotora i magnetskim poljem struje statora (opterećenje) pomoću rezultantnog magnetskog toka rotora i statora

22 opterećenje samo sa R (cos = 1) snaga u kVA  kW
na impedanciji statorskog svitka zbog struje 1 za E potreban  a za  potreban  R u fazi (na statoru) uz  povećanje opterećenja =  1 1.   1  za stalan    ( R kasni) i  u 2.  U  za stalan U  E      u za stalni U uz različita opterećenja potrebni precizni automatski regulatori uzbude

23 opterećenje samo sa L (cos = 0)
opterećenje samo sa C (cos = 0) 1 suprotnog smjera od  R 1 u smjeru  R nije potreban dodatni moment (nema  ) rotor bez kuta prethođenja povećanje uzbude  induktivna struja smanjenje uzbudne  kapacitivna struja (preuzbuđen generator) (poduzbuđen generator) kompenzatori - sinkroni generatori za proizvodnju jalove energije veliko kapacitivno opterećenje  nije potrebna uzbuda - samouzbudni generatori (uz napon induciran remanentnim magnetizmom)

24 opterećenje induktivnom impedancijom
opterećenje kapacitivnom impedancijom za stalan U smanjivanje uzbude za stalan U povećavanje uzbude porast U smanjenje U stabilan rad uz regulaciju uzbude lako može izazvati oscilacije mreže i raspad cijelog elektroenergetskog sustava stadardan način rada elektroenergetskih mreža uz cos = 0,85 - 0,95 koristi se samo kod samouzbudnih generatora za dimenzioniranje generatora važna snaga u kVA

25 generator u kratkom spoju
Z generatora  XL generatora  K  induktivna  KS odgovara čistom L opterećenju pad napona na XL generatora rezultantni tok inducira tok statora struja kratkog spoja (kroz statorske namote) tok rotora

26 opterećenje proporcionalno snagama generatora
Paralelni rad generatora uvjeti = mogućnost sinkronizacije jednaki nazivni naponi jednake frekvencije jednak broj faza jednak fazni pomak jednak redoslijed faza isti smjer vrtnje magnetskog polja podjednake karakteristike opterećenja podjednake snage (za izrazito  snage - prilagođene unutrašnje Z) opterećenje proporcionalno snagama generatora zbog toga naponi kratkog spoja moraju biti obrnuto proporcionalni snagama

27 podjednake impedancije  paralelne karakteristike
opterećenje ovisi o naponu praznog hoda (induciranom naponu) nazivni naponi su im jednaki snaga G1 < snage G2 za usklađen raspored opterećenja izrazito različite impedancije  karakteristike se sijeku točka jednakog opterećenja padovi napona na Zu nisu proporcionalni opterećenju Zu G1 < Zu G2 promjenom napona prazog hoda (uz) pomicanje presjecišta karakteristika  prilagođavanje opterećenja nazivnim snagama generatora

28 SINKRONI MOTORI Opterećivanje motora
konstruktivno jednaki generatorima - motori uzimaju a generatori daju stuju u mrežu 1. sinkroniziramo stroj na mrežu 2. uključimo uzbudu 3. opteretimo rotor - struja poteće iz mreže (dobivamo moment) Opterećivanje motora polje statora jednako za statorsko polje i rotor napon mreže napon mreže inducirani napon u statoru zbog polja rotora razlika polje rotora uzrokuje struju u motor (stator) – iz mreže kut zaostajanja rotora prema satorskom polju fazni pomak između napona i struje motora

29 Moment motora po zakonu sinusa     U    motora 
 snaga (P) i moment (M) - za  < 90° za  > 90° snaga (P) i moment (M)   ispadanje iz sinkronizma isključivanje napona mreže ili oštećenje nije dozvoljeno mehaničko preopterećenje

30 naponski odnosi opterećenog motora
U prethodi  za 90° (potpuno induktivna struja) XL - induktivitet namota motora snaga motora je odnosno te je PM maksimalno pri sin =1 (90°) moment je proporcionalan snazi prema mijenja se po zakonu sinusa kuta zaostajanja

31 Uzbuda motora uzbuda motora (magnetiziranje rotora) je nezavisna od mreže i može se po potrebi mijenjati motor uzima dodatnu struju za magnetiziranje rotora motor daje jalovu struju u mrežu (kompenzator) motor uzima samo radnu struju ukupna = prividna snaga motora ogranićena nazivnom snagom motora (Pn) Pr - radna snaga na osovini motora Pj - jalova snaga za kompenzaciju mreže

32 V-krivulje sinkronog motora
najmanja struja iz mreže za cos  = 1 poduzbuda preuzbuda (kompenzacija mreže) induktivna struja iz mreže kapacitivna struja u mrežu