Motorul sincron

Motorul sincron

Motoarele sincrone pot avea rotorul cu poli aparenti sau inecati. Rotoarele motoarelor de turatie mare sunt similare celor de la turbogeneratoare. Vedere a rotoarelor motoarelor sincrone lente () rot/min este prezentata in fig.5.4 c.

Ecuatiile de echilibru pentru t.m.m., t.e.m., definirea parametrilor, diagrame-le fazoriale si procesele de schimb de putere activa si reactiva cu reteaua electrica de putere infinita au fost prezentate in § 5.5. Aici, retin atentia doua probleme importante ale functionarii motorului sincron:

pornirea motorului sincron;

caracteristicile de functionare ale motorului sincron.

1. Pornirea motoarelor sincrone

Procedeele de baza de pornire a motoarelor sincrone sunt trei:

pornirea cu ajutorul unui motor auxiliar;

pornirea in asincron a motorului sincron;

pornirea in frecventa a motorului sincron.

Problema pornirii motorului sincron este fundamentala, deoarece rotorul sau nu se poate roti independent de la starea imobila la turatia de sincronism.

Dupa alimentarea infasurarii statorului si a infasurarii polilor rotorici, campul magnetic invartitor statoric incepe a se roti cu turatia de sincronism La trecerea lui, intre piesele polare ale polilor rotorici imobili, se creaza forte tangen-tiale care determina momentul de sens variabil (alternativ).Valoarea medie a aces-tui moment este nula si rotorul ramane imobil. Datorita acestui fapt este necesara rotirea prealabila a rotorului cu turatia sincrona sau foarte apropiata de cea de sincronism. Se admite ca diferenta dintre n₁ si n nu trebuie sa fie mai mare de 5 %. Atunci, dupa ce se alimenteaza infasurarea de excitatie la valoarea necesara a curentului de excitatie motorul intra in sincronism si rotorul se roteste cu turatia sincrona n₁. Se examineaza procesul explicand principiul de functionare in cele trei metode indicate de pornire a motorului sincron.

Pornirea cu motor auxiliar

Rotorul motorului sincron este rotit de un motor auxiliar ce poate fi: motor asincron, al carui numar de poli poate fi egal sau mai mare decat numarul polilor motorului sincron de pornit si motor de c.c. In primul caz turatia rotorului este mai mica decat cea sincrona, iar in cel de-al doilea caz ea este mai mare decat turatia n₁ la care trebuie sa functioneze motorul sincron si este necesar deci ca turatia n a motorului de antrenat sa fie redusa la cea de sincronism. Prin reglarea turatiei motorului de c.c. de antrenare se atinge turatia necesara n₁.

Aceasta metoda nu este economica - este necesar un motor special, mai ales daca motorul sincron nu functioneaza in grup cu masina de c.c. Obisnuit, puterea motorului auxiliar este mai mica decat a motorului sincron, ceea ce inseamna ca pornirea se poate realiza numai la functionarea in gol sau la sarcina mult mai mica.

Pornirea in asincron

Acesta este cel mai utilizat procedeu. Se poate realiza atunci cand motorul sincron se porneste ca asincron - infasurarea statorica se alimenteaza direct de la reteaua electrica sau prin aparate de reducere a tensiunii: autotransformator, reactor limitator de curent s.a.

Momentul de rotatie se obtine datorita interactiunii campului magnetic statoric si curentilor din infasurarea rotorica scurtcircuitata (infasurarea de porni-re). Infasurarea de amortizare din polii aparenti ai masinii sincrone este analoga ca constructie cu aceea a rotorului in scurtcircuit al motorului asincron. In crestaturile pieselor polare se plaseaza conductoare (bare) profilate din cupru sau alama, care se scurtcircuiteaza la fiecare pol sau la toti polii cu platbanda (fig.5.3 c).

La masinile cu poli inecati functia infasurarii in scurtcircuit se realizeaza de circuitul magnetic compact al rotorului - el este cilindric din otel de calitate inalta cu crestaturi frezate pentru infasurarea de excitatie. Motorul sincron se roteste ca asincron pana la In cursul acestui proces, infasurarea de excitatie este conectata pe o rezistenta de valoare sau la infasurarea indusului excitatricei. Aceasta este necesara pentru a nu se obtine supratensiune pe infasurarea deschisa sau rezistenta momentului motor de baza datorita momentelor suplimentare determinate de curentul din infasurarea de excitatie. Ele se obtin, daca este conectata in scurtcircuit sau la o rezistenta mai mica Mai amanuntit aceasta este prezentata in manualele de masini electrice si in literatura de specialitate destinate acestora.

Infasurarea de excitatie se alimenteaza de la o sursa de c.c. dupa atingerea vitezei recomandate a rotorului la momentul La atingerea valorii necesare a momentului variabil la momentul motorul sincron se accelereaza la turatia de sincronism si intra in sincronism (fig.5.24).

Fig.5.24 Procesul de sincronizare al motorului sincron pornit in asincron

Pornirea in asincron are toate dezavantajele prezentate la motorul asincron - curenti mari la pornire, necesitatea momentului mare la pornire. Dar datorita avantajelor sale, acum este cel mai aplicat procedeu, in special pentru puteri mari ale retelelor electrice actuale.

Pornirea in frecventa a motoarelor sincrone

In procesul de pornire infasurarea statorica a motorului sincron se alimen-teaza de la o sursa de tensiune alternativa a carei frecventa si amplitudine se modi-fica lent de la 0 la valorile corespunzatoare frecventei f si tensiunii de alimentare U, a retelei electrice. Infasurarea de excitatie este cuplata la sursa de c.c. Rotorul se roteste datorita momentului rezultat din interactiunea la cresterea progresiva a vitezei sale, a campului magnetic statoric si campului inductorului. Astfel cam-purile se rotesc sincron, caci se cere a se mentine unghiul in limitele functionarii stabile.

2. Caracteristicile de functionarea ale motorului sincron

Caracteristicile de functionare sunt dependentele marimilor de baza ale motorului sincron - de puterea mecanica de iesire Sunt indicate in fig.5.25. Dependentele pentru se deosebesc de cele ale motorului asincron: const, iar variatia lui depinde de excitatie.

Fig.5.25 Caracteristicile de functionare ale motorului sincron