3.2. Generatoare Sincrone Navale
Transcript 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%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 >
;/