Windows XP Noțiuni de bază
1 Excitația mașinilor sincrone
Rotorul mașinii sincrone trebuie să fie alimentat cu un curent continuu reglabil. Pentru mașinile de mare putere, acest curent I e poate ajunge la câteva sute de amperi; deoarece este dificil să se controleze direct un curent de o asemenea intensitate, excitația se obține de la un dispozitiv cu mai multe etape.
1.1 Utilizarea unui excitator
Cel mai frecvent dispozitiv utilizat este un generator de curent continuu, numit excitator. , montat pe arborele mașinii sincrone. Armătura mașinii este conectată la periile frecând inelele de alimentare ale rotorului mașinii sincrone.
Pentru mașinile de putere medie, excitatorul este montat în excitație de șunt și curentul de excitație I e este reglat de reostatul de excitație al excitatorului.
Pentru mașinile cu putere mai mare, se utilizează două mașini de excitare montate în cascadă. Excitatorul principal Exp furnizează rotorul mașinii sincrone și propria excitație este asigurată de armătura excitatorului secundar Exs. Curentul I e este reglat de circuitul de excitație Exs, ale cărui regulatoare funcționează la putere redusă.
De exemplu un alternator de 10 kV; 245 A; 42,5 MVA are un circuit de excitație furnizat de I e = 750 A sub
V e = 120 V, adică o putere de excitație nominală de 90 kW. Principalul excitator asigură de la 750 la
1.200 A la o tensiune de 120 până la 190 V; inductorul său este alimentat la 120 V cu o intensitate de 20 A. Excitatorul secundar furnizează un curent de 20 până la 50 A sub 120 V, adică o putere de numai 6 kW.
Pentru puteri mari, furnizarea unui curent mare de către perii și inele este dificilă
pentru a realiza; este posibil să îmbunătățiți dispozitivul de excitație utilizând dispozitivul din fig. 1:
Armăturile mașinilor sunt reprezentate în hașurat, iar inductoarele în pătrat.
Excitatorul secundar Exs este un alternator trifazat excitat de magneți permanenți la rotor. Excitatorul principal Exp este un alt alternator trifazat al cărui stator este inductor. Excitația sa este reglată de redresorul tiristor situat între Exs și Exp. Armătura Exp furnizează un redresor de diode PD3 integrat cu rotorul mașinii sincrone, de unde și denumirea de diode rotative. dat acestui redresor. Acest dispozitiv evită utilizarea inelelor și a periilor.
2 Eficiența mașinilor sincrone
Ca și în cazul mașinilor continue, pierderile se împart în:
pierderi în fier
statorul mașinii este supus câmpului de rotație rezultat din compoziția amperi-spire a statorului și a rotorului; câmpul din fiecare punct variază la frecvența f și creează pierderi prin histerezis și prin curenți turbionari. Calculul acestor pierderi este complex din cauza fluxului de scurgeri, a formei dinților și a crestăturilor și a prezenței armonicilor. Formula empirică p fier = a. (F 1.5). (B max 2.2) oferă o aproximare destul de bună a acestor pierderi.
acestea sunt defalcate în pierderi de ventilație proporționale cu pătratul vitezei și pierderi de frecare proporționale cu viteza.
pierderi prin efect Joule în armătură
pentru o mașină trifazată cu un curent de intensitate I în linie și J pe fază, aceste pierderi sunt
p js = 3.R.J ² = 3.R app .I²/2 folosind rezistența R a unei faze sau aplicația de rezistență R între terminalele de linie. În realitate, calculul este mai complex, în special la mașinile de mare putere; bare de armătură de secțiune mare sunt supuse efectului pielii care modifică rezistența; distribuția fluxului în crestături nu este uniformă, inducând emf paraziți creând curenți de circulație în bare.
pierderi prin efect Joule în inductor
la pierderile din inductor p jr = R e .I e², trebuie să adăugăm pierderile în elementele de reglare;
de exemplu atunci când inductorul este alimentat de un excitator de eficiență h ex,
aceste pierderi iau în considerare toate fenomenele parazite pe care nu știm să le modelăm.
Pentru funcționarea alternatorului, eficiența este pentru o mașină cu excitație independentă:
când mașina este excitată de unul sau mai mulți excitatori pe arbore, pierderile de excitație sunt incluse în puterea mecanică.
Pentru funcționarea motorului, eficiența este pentru excitație independentă:
și pentru o mașină alimentată de excitatori:
În ceea ce privește mașina de curent continuu, putem defini eficiența aproximativă prin calcularea puterii electrice P = Ö 3.U.I.cos j apoi prin deducerea puterii mecanice prin adunarea sau scăderea pierderilor măsurabile și calculabile; acest randament nu ia în considerare pierderile suplimentare.
Excludem măsurarea directă, care este imposibil de realizat pentru mașinile de mare putere și care este imprecisă în toate cazurile. Vom face o măsurare indirectă pentru a determina eficiența la un punct de funcționare ca motor sau ca generator, cu mărimile electrice U, I, j și I e la viteza n.
Metoda de pierdere separată
Mașina sincronă este acționată de un motor DC calibrat, adică a cărui eficiență este cunoscută. Se efectuează trei teste:
v un test cu rotor și stator în circuit deschis: puterea furnizată de motorul de curent continuu este egală cu pierderile mecanice; acest test trebuie efectuat la viteza n.
v un test alternator fără sarcină: puterea furnizată de motorul de curent continuu este suma pierderilor mecanice și a pierderilor din fier. Pentru a avea pierderile mecanice de funcționare sub sarcină, trebuie să avem viteza n. Pentru a avea pierderile din fierul de lucru sub sarcină, trebuie să avem același flux; curentul de excitație va fi setat la I e dacă se utilizează modelul liniar sau de preferință la I ec, curent echivalent al metodei Potier.
v un test de scurtcircuit al alternatorului: emf în scurtcircuit fiind reduse, pierderile din fier sunt neglijabile; puterea furnizată de motorul continuu este suma pierderilor mecanice și a pierderilor prin efect Joule la stator.
Aceste trei teste permit determinarea separată a pierderilor mecanice, în fier și prin efect Joule în armătură. Pierderile de excitație sunt calculate.
Această metodă este ușor de implementat, dar are dezavantajul măsurării pierderilor în testele indirecte, adică în condiții diferite de funcționarea sub sarcină.
Metoda motorului cu vid
Mașina este făcută să funcționeze ca un motor fără sarcină și cu excitație independentă; puterea absorbită de armătură este suma pierderilor mecanice, în fier și prin efectul Joule. Viteza este n, curentul de excitație este ajustat ca în metoda anterioară pentru a obține pierderile mecanice și de fier ale testului de sarcină; suma lor este egală cu puterea absorbită minus pierderile prin efectul Joule fără sarcină.