8/15/2019 Masini Electrice 1 Curs 13
1/21
2015-2016 Masini electrice 1 - Curs 13 1
MAŞINI ELECTRICECurs 13: Recapitulare si aplicatii:
Maşina de curent continuu:Masina sincrona Prof.dr.ing. Claudia MARŢIŞ
Departamentul de Maşini şi Acṭionări Electrice
Facultatea de Inginerie Electrică
8/15/2019 Masini Electrice 1 Curs 13
2/21
8/15/2019 Masini Electrice 1 Curs 13
3/21
2013-2014 Masini electrice 1 - Curs 13 3
TENSIUNEA ELECTROMOTOARE INDUSĂ
http://www.youtube.com/watch?v=ATFqX2Cl3-w
Fluxul care inlantuie
spira
Tensiunea
electromotoare indusa la
bornele spirei
Tensiunea culeasa la
perii
http://www.youtube.com/watch?v=ATFqX2Cl3-whttp://www.youtube.com/watch?v=ATFqX2Cl3-whttp://www.youtube.com/watch?v=ATFqX2Cl3-whttp://www.youtube.com/watch?v=ATFqX2Cl3-w
8/15/2019 Masini Electrice 1 Curs 13
4/21
2013-2014 Masini electrice 1 - Curs 13 4
Pentru doua spire, asezate in plane
perpendiculare, dar care se rotesc simultan:
Tensiunea culeasa la perii
Fluxurile care inlantuie
fiecare din cele doua spire
Tensiunile electromotoare
induse la bornele celor doua
spire
Pentru un rotor cu mai multe sectii:
nK K E AEEAE
60
N
a
pK respectiv,
2
N
a
pK E
8/15/2019 Masini Electrice 1 Curs 13
5/21
Cuplul exercitat asupra unei sectii
Forta exercitata asupra unei sectii
In valori medii:
aAEaAEaneticaelectromag IK
IK EIPM
Cuplul electromagnetic
CUPLUL ELECTROMAGNETIC
2013-2014 Masini electrice 1 - Curs 13 5
8/15/2019 Masini Electrice 1 Curs 13
6/21
2013-2014 Masini electrice 1 - Curs 13 6
REACŢIA INDUSULUI
Câmpul rezultant
Forma de variaţie a inducţiei magneticede-a lungul întrefierului
Pentru evitarea deformării câmpului
rezultant se utilizează o înfăşurare decompensare
8/15/2019 Masini Electrice 1 Curs 13
7/21
2013-2014 Masini electrice 1 - Curs 13 7
COMUTAŢIA LAMAŞINA DE C.C.
Ia
Ia
42 31
I
i
I
Ia
42 31
Ia
Ia
42 31
I
t
-Ia
Ia
TK
K n
1
K n
60
D60
nK D
v
bT
K
K
K
K k
Perioada comutaţiei
8/15/2019 Masini Electrice 1 Curs 13
8/21
2015-2016 Masini electrice 1 - Curs 13 8
REGIMUL DE MOTOR
P
pFe
pmec
ps pCu pperii
Pm Pu = M• PA = UA·IA
PE = pE
Bilanţul energetic
8/15/2019 Masini Electrice 1 Curs 13
9/21
2015-2016 Masini electrice 1 - Curs 13 9
E
iE
uE
AE
iA
uA
AE
pAAA
EEE
K E
EUIR U
IR U
ECUAŢIILE IN REGIM STAŢIONAR- Motorul cu excitaţie separată -
Ecuaţiile detensiuni
Expresia
cuplului AAEAAE IK IpM
Ecuaţia de
mişcare
f s k MM
Cuplul de
sarcină Cuplul de
frecare
8/15/2019 Masini Electrice 1 Curs 13
10/21
2015-2016 Masini electrice 1 - Curs 13 10
Caracteristica mecanica
AEe
AA
k
IR Un
8/15/2019 Masini Electrice 1 Curs 13
11/21
2015-2016 Masini electrice 1 - Curs 13 11
IK K E
EUIR R U
AE
pEA
ECUAŢIILE IN REGIM STAŢIONAR- Motorul cu excitaţie serie -
Ecuaţiile detensiuni
Expresia
cuplului
2
AE IK IpM
Ecuaţia de
mişcare
f s k MM
Cuplul de
sarcină Cuplul de
frecare
8/15/2019 Masini Electrice 1 Curs 13
12/21
2015-2016 Masini electrice 1 - Curs 13 12
If n
Caracteristica de sarcină
Ik
R R k
Unsate
EA
sate
Caracteristica mecanica
12
sate
EA
sate
N
1
2
EAN
e
II,MK k
R R
k
U
II,M
IR R
M
IU
k
K
n
Mf n
8/15/2019 Masini Electrice 1 Curs 13
13/21
2015-2016 Masini electrice 1 - Curs 13 13
Reglarea vitezei motoarelor de c.c.
cu excitaţie separată AEe
AA
K
IR Un
Modificarea rezistenţei în circuitulrotoric (RA+Rp)
E
iE
uE
AE
iA
uA
Rp
Rc
IK M AEe
8/15/2019 Masini Electrice 1 Curs 13
14/21
2015-2016 Masini electrice 1 - Curs 13 14
pFe
pmec ps
pCu_indus pperii
P2 = UA•IA P1 = Ma·
PE = pE
Bilanţul energetic
Pierderile în
excitaţia separată
Pierderile în excitaţiaderivaţie/serie
Putere mecanică
Putere
electromagnetică
P = M·
Ma – cuplul de antrenare
M – cuplul electromagnetic (se opune cuplului de antrenare)
aAEIK M 2
N
a
pK
8/15/2019 Masini Electrice 1 Curs 13
15/21
2015-2016 Masini electrice 1 - Curs 13 15
AE
pAAA
EEE
K E
UIR UE
IR U
ECUAŢIILE IN REGIM STAŢIONAR- Generator cu excitaţie separată -
Ecuaţiile detensiuni
Expresia
cuplului AAEAAE IK IpM
Ecuaţia de
mişcare
f 0a k MMM
Cuplul de
sarcină Cuplul de
frecare
Cuplul de mers
in gol
8/15/2019 Masini Electrice 1 Curs 13
16/21
2015-2016 Masini electrice 1 - Curs 13 16
APLICAŢII MAŞINA DE CURENT CONTINUU
MCC1. Un generator cu excitaţie separată, cu tensiunea nominală UAN=110V, funcţionează în gol, la turaţia de 2500 rot/min, cu tensiunea E0 egală cu tensiunea nominală. Rezistenţa înfăşurării indusului esteRA=0.1Ω. Generatorul este încărcat la un curent de sarcină IA=100 A. Să se calculeze cu cât trebuie mărită turaţia generatorului pentru ca tensiunea la borne, U
A, să rămână egală cu tensiunea nominală. Se
presupune că fluxul inductor este proporţional cu curentul de excitaţie. Caderea de tensiune la perii seneglijeaza.
MCC2. Un motor de c.c. cu excitaţie separată are următoarele date nominale: PN=4 kW; UN=220V; IN=22A;nN=1500 rot/min; RA=0.82Ω şi dezvoltă un cuplu electromagnetic de 20Nm. Să se calculeze turaţia şi randamentul motorului la sarcina dată.
MCC3. Un motor de c.c. cu excitaţie separată are următoarele date obţinute la mersul în gol: UN=440V;
IA0=5.2A; n0=2485 rot/min; Rezistenţa rotorică este RA=1.48Ω şi ΔUp=2V şi este încărcat la un curent desarcină de IA=33A. Să se calculeze turaţia, puterea electromagnetică şi randamentul motorului la sarcinadată.
MCC4. Un motor de c.c. cu excitaţie separată are tensiunea nominală de 110V, curentul nominal de 25A şi turaţia nominală de 2000 rot/min. Dacă rezistenţa înfăşurării este de 0.1Ω, să se determine valoareacurentului de pornire cu alimentare directa de la sursa, respectiv valoarea rezistentei aditionale si a
cuplului de pornire pentru un curent de pornire de 5A.
8/15/2019 Masini Electrice 1 Curs 13
17/21
2013-2014 Masini electrice 1 - Curs 13 17
MASINA SINCRONA
Maşină sincronă: maşină de curent alternativ construită pentru a funcţiona cu oviteză constantă, legată de frecvenţa f a reţelei şi de numărul de perechi de poli p
ai maşinii, prin relaţia:
p
f 60 n
Stator similar cu cel al
maşinii asincrone (tolesau segmente de tole)
Rotor cu poli înecaţi(material masiv în care
se taie crestăturile)
Rotor cu poli aparenţi (piese polarefixate la periferia unei roţi polare
solidare cu arborele maşinii)
Infasurarea de excitatie: infasurarea rotorica (alimentata in curent
continuu, parcursa de curent continuu)
Infasurarea indusa: infasurarea statorica (alimentata in curent
alternativ trifazat)
8/15/2019 Masini Electrice 1 Curs 13
18/21
2013-2014 Masini electrice 1 - Curs 13 18
2s I jX
22IR
2U
2I
0
0E
Reactanţa sincronă
m2s XXX
2s2220 I jXIR UE
212 LX
qqdd20 I jXI jXUE
φ
E0
Φ0
I2(Θs) Iq(Θsq)
Id(Θsd)
θ
jXqIq
jXdId
U2
Diagrama fazorială
8/15/2019 Masini Electrice 1 Curs 13
19/21
2013-2014 Masini electrice 1 - Curs 13 19
PUTEREA ŞI CUPLULMAŞINII SINCRONE Bilanţul energetic:
E0
U2
I2
Id
Iq
θ
θ
θ θ φ
G
HO
A
B
C
D
mecsFeCu21 ppppPP
Puterea
la ax Puterea
debitată
Pierderi în
înfăşurărilestatorice Pierderi în
miez
Pierderi
suplimentare
Pierderi
mecanice
cosUIpPP mec12
Neglijând pCu, pFe, ps:
8/15/2019 Masini Electrice 1 Curs 13
20/21
2013-2014 Masini electrice 1 - Curs 13 20
2sin
X
1
X
1
2
Usin
X
EUmP
dq
22
d
022
m este numărul de faze
Puterea maşinii sincrone:
2sinX
1
X
1
2
Usin
X
EU
f 2
mp
p
f 2
PPM
dq
22
d
02
11
2
1
2
Cuplul maşinii sincrone:
Componenta sincronă Componenta sincronă reactivă
sinX
EU
f 2
mpM
d
02
1sin
2sinX
1
X
1
2
U
f 2
mpM
dq
22
1SR
8/15/2019 Masini Electrice 1 Curs 13
21/21
2015-2016 Masini electrice 1 - Curs 13 21
APLICAŢII MAŞINA SINCRONA
MS3. O maşină sincronă trifazata, alimentata de la reteaua trifazata de 50 Hz si tensiune de faza de 220V,are 3 perechi de poli şi dezvoltă un cuplu electromagnetic de 40Nm. Dacă pierderile reprezinta 2% dinputerea debitată (P2), să se calculeze puterea la ax (P1) a maşinii primare. Care este curentul absorbit demasina, daca ea lucreaza la un factor de putere de 0.95 ?
MS4. Un hidrogenerator sincron trifazat cu conexiunea Y a fazelor statorului, funcţionează la sarcinanominală de 15A şi la tensiunea de fază de 220V. Să se determine puterea aparentă nominală ageneratorului şi puterea activă debitată, ştiind că lucrează la un factor de putere inductiv de 0.9. Care estecuplul de antrenare, dacă maşina are 6 perechi de poli, daca pierderile reprezinta 2% din puterea debitata?