INDUCIRANJE TROFAZNOG NAPONA

Transcript

1 SINKRONI STROJEVI generatori od najmanjih do najvećih snaga motori za snage reda MW i više (dobar η, vrtnja definirana f mreže i brojem pari polova) generatori i motori - jednake izvedbe - razlika u smjeru struje U A INDUCIRANJE TROFAZNOG NAPONA frekvencija induciranog napona (f u Hz) U B U C f = p n s 60 ( Hz) U C U B p - broj pari polova rotora n S - brzina vrtnje rotora o/min U A namoti spojeni u Y za 50Hz i dvoploni rotor 3000 okretaja u minuti

2 vrtnja magneta rotora generatora višefazni napon u namotima statora generatora višefazni napon na namote statora motora okretno 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 broj pari polova broj okretaja (za 50Hz) 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 izvedba sinkronog stroja - stator identičan statoru asinkronog stroja - rotor se napaja preko kliznih prstenova

11 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 Φ R uzrokovana zasićenjem magnetske jezgre magnetsko polje rotora uzrokovano Ι u odnosno Ι m

12 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

13 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

14 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 opterećenje

15 SINKRONI GENERATORI jednak U + jednak redosljed faza + jednaka f + jednak ϕ = sinkronizam sinkronizam priključivanje na mrežu sinkronizacija generatora na tamno sinkronizacija generatora na svjetlo

16 SINKRONI GENERATORI naponska karakteristika izdvojenog generatora zbog R u generatora jednopolni prikaz tropolni prikaz određen uzbudom

17 Opterećivanje paralelno spojenih generatora 1. I u postižemo U 0 = U M 2. sinkroniziramo generator na mrežu 3. priključimo generator na mrežu - nema struje u mrežu 4. nategnemo rotor - struja poteče u mrežu ( trošimo moment) polje statora određeno razlika daje u mrežu struju polje rotora uzrokuje određeno sa u Ι jednako za statorsko polje i rotor kut prethođenja rotora pred statorskim poljem ako su priključena trošila

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

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

20 opterećenje samo sa R (cosϕ = 1) snaga u kva kw na impedanciji statorskog svitka zbog struje Ι 1 za E potreban Φ a za Φ potreban Φ R uz Ψ u fazi (na statoru) povećanje opterećenja = Ι 1 1. Φ 1 za stalan Φ Ψ (Φ R kasni) i u Ι 2. U za stalan U E Φ Ι u za stalni U uz različita opterećenja potrebni precizni automatski regulatori uzbude

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

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

23 generator u kratkom spoju Z generatora X L generatora Ι K induktivna KS odgovara čistom L opterećenju rezultantni tok inducira pad napona na X L generatora tok statora tok rotora struja kratkog spoja (kroz statorske namote)

24 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

25 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

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

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

28 Moment motora po zakonu sinusa α U Ι motora snaga (P) i moment (M) - za α < 90 za α > 90 snaga ( P) i moment (M) ispadanje iz sinkronizma isključivanje napona mreže ili oštećenje nije dozvoljeno mehaničko preopterećenje

29 naponski odnosi opterećenog motora U prethodi Ι za 90 (potpuno induktivna struja) U cos ϕ = Ι X L cos ϕ = E sinα X L - induktivitet namota motora Ι cos ϕ = E X snaga motora je L sinα P M = 3 U Ι cos ϕ odnosno P M U E = 3 X L sinα te je P M maksimalno pri sinα =1 (90 ) moment je proporcionalan snazi prema M = PM ω = 3 U E sinα mijenja se po ω X L zakonu sinusa kuta zaostajanja

30 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 ograničena nazivnom snagom motora (S) S = P + Q 2 2 ( kva) P - radna snaga na osovini motora Q - jalova snaga za kompenzaciju mreže

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