SINKRONI STROJEVI generatori od najmanjih do najveih snaga

SINKRONI STROJEVI 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 UA INDUCIRANJE TROFAZNOG NAPONA frekvencija induciranog napona (f u Hz) U’B U’C UC UB p - broj pari polova rotora n. S - brzina vrtnje rotora o/min U’A namoti spojeni u Y za 50 Hz i dvoploni rotor 3000 okretaja u minuti

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)

izvedba sinkronog stroja - stator identičan statoru asinkronog stroja - rotor ima izvode preko kliznih prstenova (kao kod kolutnog motora)

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° magnetsko polje rotora uzrokovano Iu odnosno Im nelinearnost ovisnosti E o FR uzrokovana zasićenjem magnetske jezgre

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

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

SINKRONI MOTORI pokretanje rotora kao kod kaveznog asinkronog motora efikasan moment pri početku pokretanja do blizine sinkrone vrtnje u blizini sinkrone vrtnje magnetske sile dovode u sinkronizam prazni hod do sinkronizma a onda priključenje uzbude tek tada opterečenje

SINKRONI GENERATORI jednak U + jednak redosljed faza + jednaka f + jednak j = sinkronizam � priključivanje na mrežu sinkronizacija generatora na “tamno” sinkronizacija generatora na “svjetlo”

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

Opterećivanje paralelno spojenih generatora 1. 2. 3. Iu postižemo U 0 = UM sinkroniziramo generator na mrežu 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 uzrokuje određeno sa u jednako za statorsko polje i rotor kut prethođenja rotora pred statorskim poljem ako su priključena trošila

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

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

opterećenje samo sa R (cos = 1) snaga u k. VA k. W na impedanciji statorskog svitka zbog struje 1 za E potreban a za potreban R uz u fazi (na statoru) 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

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

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

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 tok rotora struja kratkog spoja (kroz statorske namote)

Paralelni rad generatora uvjeti jednaki nazivni naponi jednake frekvencije jednak broj faza jednak fazni pomak = mogućnost sinkronizacije 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

podjednake impedancije paralelne karakteristike opterećenje ovisi o (induciranom) naponu praznog hoda nazivni naponi su im jednaki snaga G 1 < snage G 2 za usklađen raspored opterećenja

izrazito različite impedancije karakteristike se sijeku točka jednakog opterećenja padovi napona na Zu nisu proporcionalni opterećenju Zu G 1 < Zu G 2 promjenom napona prazog hoda ( uz) pomicanje presjecišta karakteristika prilagođavanje opterećenja nazivnim snagama generatora

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

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

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

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

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

ISTOSMJERNI STROJEVI jedini strojevi do Tesle a onda marginalizirani bili nezamjenjivi za promjenjivu brzinu vrtnje i promjenjivi moment glavna mana komutacija (održavanje i smetnje) danas - nezavisna uzbuda s poluvodičkim komponentama i komutacijom na statoru uzbudni namot na statoru - armaturni namot na rotoru Induciranje istosmjernog napona kolektor (lamele) komutator četkice smjer + smjer

Komutiranje induciranog napona (struje) u istosmjerni + pol induciranog napona na II promjena polariteta trenutak komutacije + pol induciranog napona na I promjena polariteta trenutak komutacije četkice u neutralnoj zoni (okomito na glavno magnetno polje) komutacija pri trenutna vrijednosti induciranog napona 0

dvopolni stroj jedno četveropolni stroj homogenih magnetnih polja cijeli ciklus = jedan okretaj dva cijeli ciklus = pola okretaja uz jednak n namota rotora za jednake vrijednosti napona više polova = manja brzina vrtnje

strujni krugovi istosmjernih strojeva nezavisni (regulirani pogoni) zavisni (stalni odnos U i A ) sa U određivanje B inducirani U armature sa A biranje funkcije stroja za isti smjer struje i magnetnog polja suprotni smjerovi gibanja vodiča kod generatora imotora

istosmjerni generator istosmjerni motor jednak smjer struje uzbude (magnetskog polja uzbude) jednak smjer vrtnje suprotni smjerovi struja armatura

zavisni (paralelni) istosmjerni strojevi srednja vrijednost induciranog napona rotora uz namotaji rotora + do - i vrtnja polova a ukupni inducirani napon paralelnih grana namota ili pad napona na namotu rotora (armature) uz poznati E U (stezaljke) sila je za generator E (U) prema za motor n i a moment motora ili M struja armature proporcionalno U

Inducirani napon i komutirani napon armature inducirani napon jednog namotaja spoj svih namota petljasto izvedene armature komutacijom ispravljeni napon jednog namotaja ukupni komutacijom ispravljeni napon svih namota induciraju se višefazni naponi kazala svih namota petljasto izvedene armature paralelne grane inducirani napon na četkicama dvopolnog stroja

KOMUTACIJA KOLEKTOROM sudjelovanje u četkice ograničena (R četkice i Z namota) promjena smjera komutiranog namota

L namota protivnjenje promjeni smjera struje induciranje prenapona iskrenje potkomutirano nadkomutirano najčešće najpovoljnije vrijeme komutacije promjena struja u komutacijskom svitku

SPOJEVI ISTOSMJERNIH STROJEVA označivanje priključaka strojeva serijski stroj četkice - A 1 A 2 (A B) uzbudni svitak - D 1 D 2 (E F) poredni stroj četkice - A 1 A 2 (A B) uzbudni svitak - E 1 E 2 (C D) kompaudni stroj četkice - A 1 A 2 (A B) uzbudni svitci - D 1 D 2 (E F) i E 1 E 2 (C D) nezavisna uzbuda četkice - A 1 A 2 (A B) uzbudni svitci - F 1 F 2

KARAKTERISTIKE ISTOSMJERNIH STROJEVA ne koristi se moment 2 moguće koristi se konstantno bez opterećenja n mora zato n (ostaje bez uzbude) veće postiže se smanjenjem uzbude (serijskim svitkom)

REAKCIJA ARMATURE magnetno polje samo polje pobude (prazni hod zanemariva struja armature) rezultirajuće polje izobličeno (opterećeni stroj) polje armature - poprećno polje (opterećeni stroj) izobličeno polje izobličenje induciranog napona u namotima armature

Neutralna zona uz isti smjer vrtnje suprotan smjer pomaka G pomak neutralne zone M pomak neutralne zone četkica izvan neutralne zone jaće iskrenje, brže trošenje

Kompenzacija reakcije armature pomoćni polovi kompenzacijski namoti za velike strojeve