sinkroni strojevi

11

SINKRONI STROJEVI

Osnovna obiljeja

OdnosOdnos snagasnaga najmanjihnajmanjih i i najvenajveihih izvedenihizvedenihsinkronihsinkronih strojevastrojeva jeje 10101212..

StrojeviStrojevi susu izvedeniizvedeni zaza snagesnage odod nekolikonekoliko mWmW do do nekolikonekoliko GW.GW.

NajmanjiNajmanji strojevistrojevi se se raderade zaza razlirazliiteite instrumenteinstrumente..

NajveNajvei i strojevistrojevi susu napravljeninapravljeni zaza potrebepotrebe velikihvelikihelektroenergetskihelektroenergetskih sustavasustava ((elektraneelektrane).).

SINKRONI STROJEVIOsnovna obiljeja

PresjekPresjek magnetskogmagnetskog krugakruga s uzbudnim namotoms uzbudnim namotom 66--polnog polnog sinkronogsinkronog strojastroja s s istaknutimistaknutim polovimapolovima

jaram jaram statorstatoraa

zubi statorazubi statora

tijelo polatijelo pola

polna papupolna papuaa

uzbudni namot uzbudni namot

jaram rotorajaram rotora

utori statorautori statora

uzduuzduna osna ospoprepoprena osna os

N

N N

S

S

S





utori rotorautori rotorautori statorautori statora

uzduuzduna osna os

poprepoprena osna os

PresjekPresjek magnetskogmagnetskog krugakruga s uzbudnim namotom 4s uzbudnim namotom 4--polnogpolnogsinkronogsinkronog strojastroja s s cilindricilindrinnimim rotoromrotorom

N

N

S S


MagnetskoMagnetsko poljepolje,, kojekoje stvarastvara uzbudauzbuda nana rotorurotoru,, se se vrtivrti usljedusljed mehanimehanikeke vrtnjevrtnje rotorarotora..

Na Na statorustatoru jeje u u pravilupravilu trofaznitrofazni armaturniarmaturni namotnamot kojikoji jejesimetrisimetrino no rasporerasporeen u en u utorimautorima popo oboduobodu strojastroja..

U U vodivodiimaima statorskogstatorskog namotanamota se se inducirainducira naponnapon, i , i kadkad jeje strojstroj optereoptereen en potekupoteku strujestruje..

StrujeStruje u u statorskomstatorskom namotunamotu stvorestvore okretnookretno protjecanjeprotjecanjekojekoje se se vrtivrti sinkronosinkrono s s rotoromrotorom..


Izvedbe sinkronih strojevaIzvedbe sinkronih strojeva

SINKRONI STROJEVI

22

SINKRONI STROJEVISINKRONI STROJEVIIzvedbeIzvedbe sinkronihsinkronih strojevastrojeva

StatorStator uobiuobiajenih izvedbi sinkronih strojeva ajenih izvedbi sinkronih strojeva slislian je za sve izvedbe.an je za sve izvedbe.

Omjeri duljine i promjera statora Omjeri duljine i promjera statora sinkronih strojevasinkronih strojeva se se znatno razlikujuznatno razlikuju..

Osim ove razlike drugih bitnih razlika nema.Osim ove razlike drugih bitnih razlika nema.


SStatorsktatorskii paketpaket ssinkronoginkronog strojastroja


utori statorautori statora


provrt provrt statorstatoraa


Lim sLim statorsktatorskogog paketpaketaassinkronoginkronog strojastroja

Segment limaSegment lima


Magnetski krug sMagnetski krug statortatoraa sinkronogsinkronog strojastroja jeje napravljennapravljenu u oblikuobliku upljegupljeg valjkavaljka kojikoji se se nazivanaziva statorskistatorski paketpaket..

SastavljenSastavljen jeje odod prstenastihprstenastih, , memeusobnousobno izoliranihizoliranihmagnetskihmagnetskih limovalimova debljinedebljine 0.35, 0.5 0.35, 0.5 iliili 0.63 mm.0.63 mm.

UzduUzdu statorskogstatorskog paketapaketa, , u u provrtuprovrtu susu utoriutori..

U utore se stavlja dvoslojni trofazni U utore se stavlja dvoslojni trofazni namot armaturenamot armature, , koji se najkoji se najeee spaja u e spaja u zvijezdu.zvijezdu.


Rotor Rotor sinkronogsinkronog strojastroja predstavlja njegovpredstavlja njegov uzbudniuzbudni

diodio..

IzvedbeIzvedbe rotora strojeva s istaknutim polovima rotora strojeva s istaknutim polovima (hidrogenerator) i strojeva s cilindri(hidrogenerator) i strojeva s cilindrinim rotorom nim rotorom (turbogenerator) znatno (turbogenerator) znatno se razlikujuse razlikuju..

SastojiSastoji se se odod::

osovineosovine,,

jarmajarma rotorarotora i i

ppolovaolova s uzbudnim namotoms uzbudnim namotom..


Na rotoru je smjeNa rotoru je smjeten uzbudni namot, kroz koji teten uzbudni namot, kroz koji tee e istosmjerna struja i tako stvara magnetsko polje.istosmjerna struja i tako stvara magnetsko polje.

UzbudniUzbudni namotnamot je tako spojen da seje tako spojen da se naizmjeninaizmjenino no nalazenalaze sjesjeverniverni ii jujunini magnetskimagnetski polovipolovi. .

U rotoru je magnetski tokU rotoru je magnetski tok uzbu uzbuen en istosmjernomistosmjernomstrujomstrujom, pa , pa jeje i on i on istosmjeranistosmjeran..

Stoga svi dijelovi na rotoru mogu biti od masivnog Stoga svi dijelovi na rotoru mogu biti od masivnog eljezaeljeza..

33

SINKRONI STROJEVISINKRONI STROJEVI IzvedbeIzvedbe sinkronihsinkronih strojevastrojeva

PresjekPresjek rotorskog dijela rotorskog dijela magnetskogmagnetskog krugakruga s uzbudnim namotoms uzbudnim namotom66--polnog polnog sinkronogsinkronog strojastroja s s istaknutimistaknutim polovimapolovima

polna papupolna papuaa

N

N N

S

S

S

tijelo polatijelo polauzbudni namot uzbudni namot

jaram rotorajaram rotorarasipni magnetski rasipni magnetski

tok tok

glavni magnetski glavni magnetski tok tok


Osnovni dijelovi rotora Osnovni dijelovi rotora sinkronogsinkronog strojastroja s s istaknutimistaknutim polovimapolovima

polna papupolna papuaa vodivodii uzbudnog i uzbudnog namotanamota


glavinaglavina

osovinaosovina

tijelo polatijelo pola

SINKRONI STROJEVISINKRONI STROJEVI

profil polnog limaprofil polnog lima

polni limpolni lim

Pol s priguPol s prigunim nim kavezomkavezom

paket polapaket pola

PriguPriguni kavezni namotni kavezni namot

paketiranjepaketiranje

tapovi prigutapovi prigunog nog kavezakaveza

dijelovi kratkospjnog dijelovi kratkospjnog prstenaprstena

SINKRONI STROJEVISINKRONI STROJEVI IzvedbeIzvedbe sinkronihsinkronih strojevastrojeva

Shematski prikaz priguShematski prikaz prigunog namota nog namota etveropolnog stroja s etveropolnog stroja s istaknutim polovimaistaknutim polovima

elastielastino izvedeni spojevi no izvedeni spojevi kratkospojnog prstenakratkospojnog prstena


Polna papuPolna papua a oblikuje oblikuje zzrarani rasporni raspor..

U polnoj papuU polnoj papui se i se gotovogotovo uvijekuvijek izraizraujuuju utoriutori u u kojekojese u se u uzduuzdunom nom smjerusmjeru stavljajustavljaju tapovitapovi,, s s objeobje stranestranestrojastroja kratkokratko spojenispojeni prstenimaprstenima..

OniOni ineine priguprigunini kavezkavez..

Kod velikih strojeva s istaknutim polovima je promjer Kod velikih strojeva s istaknutim polovima je promjer rotora jako velik, pa jrotora jako velik, pa je izmee izmeu u jarmajarma i i osovineosovinepotrebnopotrebno stavitistaviti glavinuglavinu i i zvijezduzvijezdu rotorarotora..

UzduUzdunini presjekpresjek dizelskog dizelskog generatorageneratora

11 22

4433 88

55

66

77

66

1 - statorski namot

2 - paket statora

3 - uzbudni namot

4 - polna papua

5 - osovina

6 - leaj

7 - kuite

8 - uzbudni sklop


44

UzduUzdunini presjekpresjekpolovice polovice hidrohidrogeneratorageneratora

1 - statorski namot

2 - paket statora

3 - uzbudni namot

4 - pol

5 - jaram rotora

6 - glavina

7 - konica

8 - hladnjak

9 - donji leaj

10 - gornji leaj

11 - osovina

12 - kuite

11

22

4433

88

1212

55

6677

99

1111

1010


IzvedbeIzvedbe sinkronihsinkronih strojevastrojeva

Rotor brzohodnog sinkronog hidrogeneratora u montaRotor brzohodnog sinkronog hidrogeneratora u montai i

SINKRONI STROJEVI

Rotor sporohodnog sinkronog hidrogeneratora u montai



Konstrukcijska izvedba cilindriKonstrukcijska izvedba cilindrinog rotora (turborotora) nog rotora (turborotora) znatno se razlikuje od konstrukcije rotora s istaknutim znatno se razlikuje od konstrukcije rotora s istaknutim polovima.polovima.

Rotor turbogeneratoraRotor turbogeneratora (cilindri(cilindrini rotor, ni rotor, turborotor) turborotor) izrauje se uvijek iz izrauje se uvijek iz jednog komada kovanog jednog komada kovanog elikaelika..

Uzbudni namot je raspodijeljen u utore.Uzbudni namot je raspodijeljen u utore.

Tom rapodjelom postiTom rapodjelom postie priblie priblino sinusoidalna no sinusoidalna raspodjela protjecanja duraspodjela protjecanja du zrazranog raspora.nog raspora.



PresjekPresjek rotorskog dijelarotorskog dijela magnetskogmagnetskog krugakruga s uzbudnim namotom s uzbudnim namotom 22--polnogpolnog sinkronogsinkronog strojastroja s s cilindricilindrinnimim rotoromrotorom


N

S

polovi rotorapolovi rotora

rasipni magnetski tok rasipni magnetski tok

glavni magnetski tok glavni magnetski tok



Osnovni elementi rotora turbogeneratora bez uloOsnovni elementi rotora turbogeneratora bez uloenog namotaenog namota


osovinaosovina

polovi rotorapolovi rotora

utori rotorautori rotora

zubi rotorazubi rotora

55



Rotor Rotor turbogeneratoraturbogeneratorau izradiu izradi

UzduUzduni presjek velikog tni presjek velikog turbogeneratourbogeneratorara


Aktivni dio stroja smjeAktivni dio stroja smjeten je u ten je u kukuiite koje ste koje slului i kaokaozazatitatita paketapaketa i i namotanamota i i kaokao nosanosa itavogitavog strojastroja..

KuKuiitata velikihvelikih sinkronihsinkronih strojevastrojeva izvodeizvode se se danasdanasiskljuiskljuivoivo kaokao varenevarene kutijastekutijaste konstrukcijekonstrukcije..

Veliki turbogeneratori hlade se vodikom pod Veliki turbogeneratori hlade se vodikom pod povepoveanim tlakom, pa kuanim tlakom, pa kuiite mora biti odgovarajute mora biti odgovarajue e dimenzionirano.dimenzionirano.


Turbogeneratori i dizelski generatori Turbogeneratori i dizelski generatori su uvijeksu uvijekhorizontalne izvedbe.horizontalne izvedbe.

Hidrogeneratori se najHidrogeneratori se najeee e izvode s vertikalnom izvode s vertikalnom ososvinom.ososvinom.

Iznimka su hidrogeneratori za pogon s Pelton Iznimka su hidrogeneratori za pogon s Pelton turbinom i cijevni generatori, kod kojih je cijeli turbinom i cijevni generatori, kod kojih je cijeli generator zajedno s kugenerator zajedno s kuiitem potopljen u tok vode.tem potopljen u tok vode.

Uzbudni sistemiUzbudni sistemi


VeVei i generatorigeneratori grade se grade se iskljuiskljuivoivo s s uzbudomuzbudompomopomou u istosmjerneistosmjerne strujestruje..

Ta Ta strujastruja tetee e uzbudnimuzbudnim namotomnamotom i i nazivanaziva se se uzbudnauzbudna strujastruja..

Kao Kao izvoriizvori uzbudneuzbudne strujestruje koristekoriste se u se u praksipraksi tri tri osnovnaosnovna rjerjeenjaenja::

uzbudauzbuda s s istosmjernimistosmjernim uzbudnikomuzbudnikom,,

statistatika ka uzbudauzbuda ii

beskontaktnabeskontaktna uzbudauzbuda..

UUzzbudni sistemibudni sistemiSINKRONI STROJEVISINKRONI STROJEVI

Danas se sve viDanas se sve vie koristie koristi uzbuduzbudaa pomopomou u permanentnih magneta, permanentnih magneta, naronaroito kod motoraito kod motora..

66

UzbudniUzbudni sistemsistem s s istosmjernimistosmjernim uzbudnikomuzbudnikom


sinkronog strojasinkronog stroja


uzbudnikauzbudnika

uzbudnikuzbudnik

klizni kolutiklizni koluti

UUzzbudni sistemibudni sistemi




UzbudaUzbuda s s istosmjernimistosmjernim uzbudnikomuzbudnikom jeje najstarijenajstarijerjerjeenjeenje kojekoje se se uglavnomuglavnom vivie e nene primjenjujeprimjenjuje..

Na zajedniku osovinu je prigraen istosmjernigenerator (uzbudnik) ije su izlazne stezaljke spojenes uzbudnim namotom generatora preko etkica i kliznih prstena.

Regulacija uzbudne struje se postie regulacijomuzbude uzbudnika pomou automatskog regulatora.

Slaba je strana ovog rjeenja u kolektoru uzbudnikakoji je i inae najslabija toka istosmjernih strojeva.

StatiStatika uzbudaka uzbuda



ispravljaispravlja s s

regulatoromregulatorom

klizni kolutiklizni koluti





DrugoDrugo, , danasdanas estoesto korikoritenoteno rjerjeenjeenje jeje statistatika ka uzbudauzbuda..

Kod statike uzbude je istosmjerni generator zamijenjen statikim ispravljaem.

Struja iz izmjeninog izvora se ispravlja upravljivimtiristorskim ispravljaem na koji djeluje regulator uzbudne struje.

Ovo je pouzdaniji sistem od istosmjernog uzbudnika, ali jo uvijek ostaju klizni prsteni i etkice kao mogui izvor problema.

BeskontaktnaBeskontaktna uzbudauzbuda



rotirajurotirajui i

ispravljaispravlja uzbudni namot uzbudni namot

uzbudnikauzbudnika

sinkroni sinkroni

uzbudnik s uzbudnik s

armaturom armaturom

na rotoruna rotoru





TreTree e mogumogue e rjerjeenjeenje jeje beskontaktnabeskontaktna uzbudauzbuda..

Kao uzbudnik slui mali sinkroni generator koji imauzbudu na statoru, a armaturni namot na rotoru.

Rotor uzbudnika i ispravljaki ureaj su montirani naosovinu generatora i zajedno se vrte.

Armatura uzbudnika je preko ispravljakog ureajaizravno spojena s uzbudnim namotom sinkronoggeneratora.

77

RegulacijaRegulacija uzbudneuzbudne strujestruje se se postipostie e regulacijomregulacijomuzbudeuzbude pomopomonognog generatorageneratora..

PrednostPrednost jeje ovakvogovakvog rjerjeeenjanja toto nene zahtijevazahtijeva ninikolektorkolektor nini klizneklizne prsteneprstene pa pa tratrai i manjemanje odrodravanjaavanja..

KoristiKoristi se se jakojako estoesto zaza uzbuduuzbudu manjihmanjih generatorageneratorakojikoji raderade samostalnosamostalno nana vlastitojvlastitoj mremrei. i.

Kao Kao izvorizvor zaza napajanjenapajanje uzbudeuzbude uzbudnikauzbudnika koristikoristi se se tadatada malimali generator s generator s permanentnimpermanentnim magnetimamagnetima nanarotorurotoru..



Osnovni podaciOsnovni podaci


Osnovni podaciOsnovni podaciSINKRONI STROJEVISINKRONI STROJEVI

OsnovneOsnovne podatkepodatke o o izvedenomizvedenom strojustroju momoemoemo saznatisaznatis s natpisnenatpisne ploploice.ice.

NatpisnaNatpisna ploploicaica sadrsadri:i:

osnovneosnovne podatkepodatke o o proizvoproizvoaau,u,

godinu proizvodnje,godinu proizvodnje,

standarde po kojima je strojstandarde po kojima je stroj izra izraenen i i

nazivne podatke za koje je strojnazivne podatke za koje je stroj gra graen.en.


NazivniNazivni podacipodaci sinkronogsinkronog strojastroja susu::

nazivnanazivna snagasnaga SSnn,,

nazivninazivni naponnapon UUnn ((efektivnaefektivna vrijednostvrijednost linijskoglinijskog naponanapona),),

nazivnanazivna strujastruja IInn ((efektivnaefektivna vrijednostvrijednost linijskelinijske strujestruje),),

nazivnanazivna frekvencijafrekvencija ffnn,,

nazivnanazivna brzinabrzina vrtnjevrtnje nnnn,,

nazivninazivni faktorfaktor snagesnage coscosnn,,

uzbudnauzbudna strujastruja IIfn fn i i

nazivninazivni uzbudniuzbudni naponnapon UUfnfn..


Kao Kao nazivnanazivna snagasnaga se se zaza generator generator dajedaje elektrielektrinanaprividnaprividna snagasnaga, , odreodreenaena radnim i jalovimradnim i jalovimoptereoptereenjemenjem jerjer optereoptereenjeenje generatora ne mora biti generatora ne mora biti samo radnog karaktera.samo radnog karaktera.

To jeTo je vavano no zbogzbog zagrijavanjazagrijavanja strojastroja zaza to to susumjerodavnimjerodavni naponnapon i i ukupnaukupna strujastruja, , dakledakle prividnaprividna, a , a nenesamosamo radnaradna snagasnaga..

Na Na primjerprimjer, u , u slusluajuaju istoisto induktivnoginduktivnog optereoptereenjaenjastruja generatora i zagrijavanje mogustruja generatora i zagrijavanje mogu poprimitipoprimitinazivnenazivne vrijednostivrijednosti, a , a radnaradna snagasnaga kojukoju predajepredaje jejejednakajednaka nulinuli..

NaNain radain rada


88

NaNain radain rada


SSinkroniinkroni strojevistrojevi najnajeee se ie se izzvode kao trofazni vode kao trofazni generatori, s dva iligeneratori, s dva ili vivie e polovapolova..

ZaZa kvalitativnakvalitativna teoretskateoretska razmatranjarazmatranja dovoljnodovoljno jejepromatratipromatrati samosamo dvadva polapola..

Fizikalna slikaFizikalna slika ((magnetsko polje,magnetsko polje, namotnamot)) identiidentinana je je zaza svakisvaki par par polovapolova..

ZaZa kvantitativnekvantitativne rarauneune trebatreba uzetiuzeti u u obzirobzir stvarnistvarni brojbrojpolovapolova, , brojbroj fazafaza, , brojbroj paralelnihparalelnih granagrana, , brojbroj zavojazavoja, , oblikoblik namotanamota i i ostaleostale veliveliineine..

os namota faze os namota faze AA os os AA

os os BB os os CC

faza faza AA

os namota os namota

faze faze BB

os namota os namota

faze faze CC

faza faza AA

NaNain radain rada


ShematskiShematski prikazprikaz 33--faznog faznog statorskogstatorskog namotanamota

pojednostavljeni prikazpojednostavljeni prikaz namotanamotasmjesmjetajtaj vodivodiaa

NaNain radain rada


ZbogZbog prostornogprostornog rasporedarasporeda namotanamota susu induciraniinduciraninaponinaponi vremenskivremenski pomaknutipomaknuti zaza 120o el. (2120o el. (2/3/3).).

PunomPunom okretuokretu rotorarotora odgovaraodgovara cijelacijela periodaperiodainduciranoginduciranog naponanapona nana statorustatoru..

Rotacijsko mRotacijsko magnetskoagnetsko poljepolje inducirainducira u u namotimanamotimapojedinihpojedinih fazafaza naponenapone kojikoji se se vremenskivremenski mijenjajumijenjajukonstantnom konstantnom frekvencijomfrekvencijom::

60s

p nff ==

NaNain radain rada


InduciraniInducirani naponinaponi u u pojedinimpojedinim fazamafazama 33--faznogfaznog sinkronogsinkronog strojastroja

60

1 pn

Tf ========

se

0

t

2 t

A

2T T

B C

tEe cosmax ssA ====

====3

2cosmax ssB

tEe

====3

4cosmax ssC

tEe


VektorskoVektorsko--fazorskifazorski dijagramdijagram


VektorskoVektorsko--fazorski dijagramfazorski dijagram

Os Os namotanamota faze faze AA i i polopoloajaj rotorarotora u u trenutkutrenutku induciranjainduciranjamaksimalnogmaksimalnog naponanapona

N SBr

oos s namotanamota

polopoloaj rotoraaj rotora

A

vektor indukcije

rotira s rotorom

99

SINKRONI STROJEVISINKRONI STROJEVIVektorskoVektorsko--fazorski dijagramfazorski dijagram

IndukcijaIndukcija BB u u zrazranom nom rasporurasporu jeje prostornoprostorno sinusnosinusnorasporerasporeenaena, i mo, i moemo je predstaviti prostornim emo je predstaviti prostornim simbolisimbolikim vektorom.kim vektorom.

VektorVektor protjecanjaprotjecanja uzbudnoguzbudnog namotanamota se se poklapapoklapa s s vektoromvektorom indukcijeindukcije..

MoMoemoemo prikazivatiprikazivati samosamo vektorevektore, pa se u , pa se u odnosuodnosu nanastatistatinunu osos faze faze AA vektorivektori indukcijeindukcije i i protjecanjaprotjecanja rotorarotoravrtevrte sinkronomsinkronom brzinombrzinom ulijevoulijevo..

U U promatranompromatranom trenutkutrenutku imamoimamo maksimalmaksimalaanninduciraniinducirani naponnapon u u fazifazi AA..

SINKRONI STROJEVISINKRONI STROJEVIVektorskoVektorsko--fazorski dijagramfazorski dijagram

StrujaStruja stvara pozitivno protjecanje statora.stvara pozitivno protjecanje statora.

MaksimumMaksimum statorskogstatorskog protjecanja je u sredini namota, protjecanja je u sredini namota, poklapa se s osi namotapoklapa se s osi namota..

ws

ss

Ak

pa

I 1

22====

As

a2

m

====

struja statorske faze broj zavoja

broj paralelnih grana

broj pari polova

faktor namota

statorskog namota

protjecanje

viefaznog namota

broj faza

statorskog namota

VVektorskoektorsko--fazorskifazorski dijagramdijagram

U tom U tom slusluaju se oveaju se ove veliveliineine mogumogu prikaprikazzati ati fazorima:fazorima:

sj-

ss

ss

e

II

EE

==


VremenskiVremenski promjenljivepromjenljive veliveliine (napone, struje)ine (napone, struje)momoemoemo prikazatiprikazati simbolisimbolikiki pomopomou u fazorafazora..

,cos2cos smax ss tEtEe ==

TTrenutnerenutne vrijednostivrijednosti naponanapona eessi i strujestruje ii

ssu u jednojjednoj fazifazi

statorskogstatorskog namotanamota su su danedane izrazimaizrazima::

( ) ( ) .cos2cos sssmax ss == tItIi

FazorskiFazorski prikazprikaz vremenskivremenski promjenljivogpromjenljivog naponanapona i i strujestrujeu u fazifazi statorskogstatorskog namotanamota

s

tos

sE

sI

0=t

sj-

ss

0

ss

e

e

II

EE

====

==== j



UzimamoUzimamo dada susu fazorifazori nepominepominni, a i, a vremenskavremenska ososrotirarotira udesnoudesno krukrunom nom frekvencijomfrekvencijom ..

ProjekcijaProjekcija fazorafazora nekeneke veliveliineine nana vremenskuvremensku osos ((kojakojarotirarotira) ) dajedaje trenutnutrenutnu vrijednostvrijednost tete veliveliiinene..

OOvdjevdje koristimokoristimo fazorefazore efektivnihefektivnih vrijednostivrijednosti naponanapona i i strujestruje..

PProjekcijurojekciju tihtih fazorafazora nana vremenskuvremensku osos trebamotrebamopomnopomnoitiiti s s dada dobijemodobijemo njihovenjihove trenutnetrenutnevrijednostivrijednosti..

2





StrujniStrujni oblogoblog, , protjecanjeprotjecanje i i indukcijaindukcija predstavljajupredstavljaju popooboduobodu strojastroja rasporerasporeeneene veliveliine.ine.

Ako promatramo samo osnovni prostorniAko promatramo samo osnovni prostorni harmonikharmonik, , onda se teonda se te veliveliiinene mogumogu predstavitipredstaviti vektorimavektorima..

Pri tome smatramo da se poloPri tome smatramo da se poloaj odgovarajuaj odgovarajueg eg vektora poklapa s polovektora poklapa s poloajem maksimuma pripadne ajem maksimuma pripadne veliveliine.ine.

1010



VektorskiVektorski prikazprikaz indukcijeindukcije pri pri vrtnjvrtnjii referentnereferentne osiosi udesnoudesno

(prikaz u rotorskim koordinatama)(prikaz u rotorskim koordinatama)

Bv

A os

vektor indukcije

rotira s rotorom

N S

isti efekt dobijemo ako

rotor stoji, a stator se

vrti u suprotnom smjeru



PProstornarostorna osos faze faze AA se se vrtivrti udesnoudesno istomistom brzinombrzinom kaokaovremenskavremenska osos u u fazorskomfazorskom dijagramudijagramu..

StogaStoga fazorskifazorski dijagramdijagram naponanapona i i strujestruje i i vektorskivektorskidijagramdijagram indukcijeindukcije i i protjecanjaprotjecanja momoemoemo stavitistaviti u u jedanjedan zajednizajednikiki vektorskovektorsko--fazorskifazorski dijagramdijagram..

PritomPritom imamoimamo zajednizajednikku u vremenskuvremensku i i referentnureferentnuprostornuprostornu osos, , osos AA--tt,, kojakoja se se vrtivrti elektrielektrinom nom kutnomkutnom

brzinombrzinom udesnoudesno..



0=tt-A os

1tt =t-A os

Br

t

sE

)(2

1s te

ZajedniZajedniki vektorskoki vektorsko--fazorski dijagram indukcije i naponafazorski dijagram indukcije i napona

2s sEe =0=t



StrujaStruja u u fazifazi AA momoe e bitibiti vremenskivremenski pomaknutapomaknuta u u

odnosuodnosu nana naponnapon, , nana primjerprimjer momoe e kasnitikasniti zaza kutkut ss..

Protjecanje statora Protjecanje statora e e imatiimati maksimummaksimum u u smjerusmjeru osiosifaze faze AA ondaonda kadkada jea je strujastruja u u fazifazi AA maksimalnamaksimalna, ,

odnosnoodnosno kadkad se se os os AA--tt poklopipoklopi s s fazoromfazorom strujestruje IIss..

ZatoZato jeje u u zajednizajednikomkom vektorskovektorsko--fazorskomfazorskom dijagramudijagramusmjersmjer vektoravektora armaturnogarmaturnog protjecanjaprotjecanja jednakjednak smjerusmjerufazorafazora strujestruje u u fazifazi statorskogstatorskog namotanamota..



ZajedniZajednikki vi vektorskoektorsko--fazorskifazorski dijagramdijagram indukcijeindukcije,, induciranoginduciranognaponanapona, , armaturnogarmaturnog protjecanjaprotjecanja i i strujestruje u u fazifazi statorastatora

0=s

t-A os

sIav

Struja armature u fazi Struja armature u fazi s naponoms naponom

Struja armature kasni u fazi Struja armature kasni u fazi za naponomza naponom

Bv

sE

s

t-A os

sI

av

Bv

sE

Prazni hod


1111

ShemaShema spojaspoja sinkronogsinkronog generatorageneratora u u praznompraznom hoduhodu

uzbudni uzbudni

namot namot

statorskistatorski

namot namot

rotorrotor

Prazni hodPrazni hodSINKRONI STROJEVISINKRONI STROJEVI


MagnetskiMagnetski toktok ovisiovisi o o protjecanjuprotjecanju ==f(f()) nana nanain in koji je odrekoji je odreen en magnetskommagnetskom karakteristikomkarakteristikom..

Zbog Zbog eljeza u magnetskom krugu ta je karakteristika eljeza u magnetskom krugu ta je karakteristika nelinearnanelinearna..

Inducirani napon je proporcionalan magnetskom toku Inducirani napon je proporcionalan magnetskom toku po polu po polu -- njegova efektivna vrijednost je:njegova efektivna vrijednost je:

wss

ss2

2k

a

fE =

MagnetskaMagnetska karakteristikakarakteristika ((karakteristikakarakteristika praznogpraznog hodahoda) ) sinkronogsinkronog generatorageneratora

[ ]VE[ ]Vs

[[[[ ]]]]Af0f II ====0[[[[ ]]]]Af0f ========


wss

ss2

2k

a

fE =

ZajedniZajednikki vi vektorskoektorsko--fazorskifazorski dijagramdijagram indukcijeindukcije, , iinduciranognduciranog naponanapona i i uzbudnoguzbudnog protjecanjaprotjecanja ((prazniprazni hodhod))

t-A os

Br

sE

N

f0rr

====

( )Es



VektoriVektori uzbudnoguzbudnog protjecanjaprotjecanja i i indukcijeindukcije nisunisuproporcionalniproporcionalni -- memeusobnousobno oviseovise u u skladuskladu s s karakteristikomkarakteristikom magnetiziranjamagnetiziranja, , aliali imajuimaju istiisti smjersmjer..

OvajOvaj slusluajaj odgovaraodgovara pogonskompogonskom stanjustanju kojekojenazivamonazivamo prazniprazni hod.hod.

StatorskimStatorskim namotomnamotom nene tekuteku nikakvenikakve strujestruje, pa , pa jejeprotjecanjeprotjecanje armature armature aa=0=0..

Optereenje


1212

fa rrr

+=

OptereOptereenjeenje


PPriri optereoptereenjenjuu tekuteku uu statorskim namotimastatorskim namotima struje.struje.

One One stvarajustvaraju protjecanjeprotjecanje aa..

PProtjecanjerotjecanje aa sese vektorskivektorski zbrajazbraja s s protjecanjemprotjecanjem

rotorarotora ff i tvori i tvori protjecanjeprotjecanje ::

RezultatnoRezultatno protjecanjeprotjecanje odreodreujeuje smjer prostornog smjer prostornog vala indukcije kojeg predstavljamo vektorom.vala indukcije kojeg predstavljamo vektorom.

Inducirani napon je okomit na taj vektor indukcije, a Inducirani napon je okomit na taj vektor indukcije, a veliveliina mu jeina mu je odre odreenaena krivuljomkrivuljom EEss==f(f())..

StrujaStruja u u fazifazi AA zatvarazatvara s s naponomnaponom kutkut ss kojikoji jejeodreodreen impedancijomen impedancijom teretatereta..



VektorskoVektorsko--fazorskifazorski dijagramdijagramsinkronogsinkronog strojastroja

podpod optereoptereenjemenjem

sE

N

r

sI

t-A os

s

Br

fr

ar

ar

( )Es

r





DijagramDijagram pokazujepokazuje dada jeje::

za jednako za jednako rezultantno protjecanje rezultantno protjecanje moramo povemoramo poveati uati uzzbudubudu

uu odnosu naodnosu na praznpraznii hodhod, , ii

kutkut izmeizmeu u rotorskogrotorskog protjecanjaprotjecanja i i induciranoginduciranog naponanapona

povepoveanan za za kutkut optereoptereenjaenja rr..

PPrikazanrikazanii slusluaj predstavljaaj predstavlja radnoradno--induktivnoinduktivnooptereoptereenjenjee generatorageneratora..

Kratki spoj


U U pogonskompogonskom stanjustanju praznogpraznog hodahoda nijenije bilobilopretvorbepretvorbe energijeenergije ((mehanimehanikeke u u elektrielektrinunu iliiliobrnutoobrnuto).).

S S energetskogenergetskog stajalistajalitata postojipostoji jojo jednojedno takvotakvopogonskopogonsko stanjestanje, a to , a to jeje kratkikratki spojspoj..

U U kratkomkratkom spojuspoju sinkronogsinkronog generatorageneratora susu stezaljkestezaljkestatorskogstatorskog namotanamota kratkokratko spojenespojene..

Kratki spojKratki spojSINKRONI STROJEVISINKRONI STROJEVI

1313

ShemaShema spojaspojasinkronogsinkronoggeneratorageneratora u u kratkomkratkom spojuspoju

namot statorski

rotor

namot

uzbudni



Razmatramo Razmatramo idealnidealnii slusluajaj::

vanjskivanjski otporiotpori spojevaspojeva stezaljkistezaljki jednakijednaki nulinuli, ,

strojstroj nemanema gubitakagubitaka..

strojstroj nemanema nini radnihradnih otporaotpora, , nini rasipnihrasipnih reaktancijareaktancija,,


NaponNapon UU izmeuizmeu stezaljkistezaljki jeje jednakjednak nulinuli ((UU=0=0).).

UU strojustroju se se uspostaviuspostavi takvotakvo magnetskomagnetsko stanjestanje((indukcijaindukcija) ) dada jeje induciraniinducirani naponnapon EE

ss=0=0..

PremaPrema karakteristicikarakteristici praznogpraznog hodahoda jeje radnaradna totokaka u u ishodiishoditutu..

Kratki spojKratki spoj -- realizacija:realizacija:

stezaljke kratko spojimo,stezaljke kratko spojimo, ukljuukljuimo imo uzbuduzbuduu i rotor i rotor vrtimovrtimo iliili

uzbueniuzbueni strojstroj kratkokratko spojimospojimo..

RadnaRadna totokaka sinkronogsinkronog generatorageneratora u u kratkomkratkom spojuspoju

[ ]VE

0

tokaradna

( )Es

[ ]A


Inducirani napon je jednak nuliInducirani napon je jednak nuli samosamo akoako jeje ukupnoukupno((rezultantnorezultantno) ) protjecanjeprotjecanje jednakojednako nulinuli ::

TTo o znaznaii dada vektorskivektorski zbrojzbroj uzbudnoguzbudnog i i armaturnogarmaturnogprotjecanjaprotjecanja moramora bitibiti jednakjednak nulinuli::

IzIz toga toga proizlaziproizlazi dada jeje: :

0farrrr

==+

0=

fa rr

=



AkoAko povepoveamoamo uzbuduuzbudu,, povepoveaa se se armaturnaarmaturna strujastruja..

IInduciraninducirani naponnapon jeje i i daljedalje jednakjednak nulinuli..

UkupniUkupni magnetskimagnetski toktok jeje jednakjednak nulinuli..

NNemaema pojavepojave zasizasienjaenja, pa , pa jeje ovisnostovisnost armaturnearmaturnestrujestruje o o uzbudnojuzbudnoj strujistruji IIkk= = f(f(IIff)) linearnalinearna..

TeoretskiTeoretski jeje karakteristikakarakteristika kratkogkratkog spojaspoja IIkk= = f(f(IIff))linearnalinearna zaza bilobilo kojikoji iznosiznos uzbudneuzbudne strujestruje..

1414

KarakteristikaKarakteristika kratkogkratkog spojaspoja sinkronogsinkronog generatorageneratora

kI

kfI0 fI

nI

( )f

( )a


Sinkrona reaktancija


KKarakteristikuarakteristiku magnetskogmagnetskog krugakruga lineariziramolineariziramopravcempravcem odod ishodiishoditata do do stvarnestvarne radneradne totokeke..

PriPri tome tome jeje trokuttrokut protjecanjaprotjecanja slislianan trokututrokutu naponanapona::

afs

af

EEE

+=

+=rrr

Sinkrona reaktancijaSinkrona reaktancija


ZZbog bog nelinearnenelinearne karakteristikekarakteristike magnetiziranjamagnetiziranjaodnosiodnosi naponanapona i i strujastruja u u strojustroju nisunisu linearnilinearni. .

AkoAko sese,, meutimmeutim,, zadrzadrimoimo nana istomistom magnetskommagnetskomtokutoku, , kojikoji odgovaraodgovara nazivnomnazivnom naponunaponu, , magnetskumagnetskukarakteristikukarakteristiku momoemoemo lineariziratilinearizirati..

FazorskiFazorski dijagramdijagram sinkronogsinkronogstrojastroja uzuz lineariziranulineariziranukarakteristikukarakteristiku praznogpraznog hodahoda

sI

sE

sr

r

fE aE

aE

fE

sE

hoda praznog

tikakarakteris analinearizir

( )sE

fr

ar

ar

f

r



aa

ff

s

E

E

E

r

r

r

af rrr

+=

afs EEE +=



NaponNapon EEaa jeje proporcionalanproporcionalan strujistruji predstavlja predstavlja pad pad naponanapona nana fiktivnojfiktivnoj reaktancijireaktanciji XXss::

XXss se se nazivanaziva sinkronasinkrona reaktancijareaktancija..

ssa j IXE =

afssfs j EEIXEE +==

SStrojtroj se se ponaponaaa kaokao izvorizvor kojikoji imaima nekuneku unutraunutranjunjureaktancijureaktanciju XXss..

Napon na stezaljkama je:



(((( ))))(((( ))))0fk

0fss

II

IEX ====

f0I0 fI

E kI

kI

sE

(((( ))))fs IfE ====

(((( ))))fk IfI ====

1515

Nadomjesna shema

SINKRONI STROJEVI

PomoPomou u XXss smosmo definiralidefinirali unutarnjuunutarnju reaktancijureaktancijusinkronogsinkronog strojastroja..

MMooemoemo nacrtatinacrtati jednostavnujednostavnu nadomjesnunadomjesnu shemushemusinkronogsinkronog strojastroja..

U shemi U shemi jeje zanemarenzanemaren radniradni otporotpor faze faze statorskogstatorskognamotanamota, a , a rasipnarasipna rektancijarektancija jeje pribrojenapribrojena sinkronojsinkronojreaktancijireaktanciji..

PrekoPreko oveove nadomjesnenadomjesne sheme sheme momoemoemo sadasadaanaliziratianalizirati prilikeprilike u u kratkomkratkom spojuspoju..

Nadomjesna shemaNadomjesna shemaSINKRONI STROJEVI

NadomjesnaNadomjesna shemashema sinkronogsinkronog strojastroja

fE

sI

phZ

sjX

sE


EEff jeje onajonaj naponnapon kojikoji bi se bi se induciraoinducirao u u armaturnomarmaturnomnamotunamotu u u praznompraznom hoduhodu akoako bi bi vrijedilavrijedila linearnalinearnakarakteristikakarakteristika praznogpraznog hodahoda..

fE

skIsjX

0s =E

0s =E

fE

sksa j IXE ====

skIfr

ar


nadomjesna shema vektorsko fazorski dijagram

KratkiKratki spojspoj sinkronogsinkronog strojastroja

Momentna karakteristika

SINKRONI STROJEVI

ElektromagnetskiElektromagnetski moment moment izmjeniizmjeninog nog strojastroja iznosiiznosi::

rf

p

e sin

BV

T ====

UzUz vrstevrste iznoseiznose indukcijeindukcije BB i i uzbudnoguzbudnog protjecanjaprotjecanja

ff kutkut optereoptereenja enja rr se sam podesi tako dase sam podesi tako dararazzvijeni elektromagnetski moment odgovara vijeni elektromagnetski moment odgovara mehanimehanikom momentu na osovini.kom momentu na osovini.

Momentna karakteristikaMomentna karakteristikaSINKRONI STROJEVI

1616

KarakteristikaKarakteristika momentamomenta u u ovisnostiovisnosti o o kutukutu optereoptereenjaenja

max2T

r

T

max1T

r1 r2

mpT

LT

'r1

'r2

2

2

0

rad

motorski

rad

ki generators

1f

2f

SINKRONI STROJEVISINKRONI STROJEVIMomentna karakteristikaMomentna karakteristika

IzrazIzraz zaza moment momoment moemoemo napisatinapisati i i kaokao::

rmax sinTT ====

f

p

max

BV

T ====

MaksimalniMaksimalni moment moment iznosiiznosi::


MMaksimalniaksimalni moment moment ovisiovisi o o indukcijiindukciji BB ((dakledakle

naponunaponu) i ) i uzbudnomuzbudnom protjecanjuprotjecanju ff..

AkoAko jeje naponnapon konstantankonstantan, , ondaonda jeje maksimalnimaksimalnimoment moment proporcionalanproporcionalan uzbudnomuzbudnom protjecanjuprotjecanju..


2

r ====

RazvijeniRazvijeni elektromagnetskielektromagnetski moment moment jeje jednakjednakmaksimalnommaksimalnom TT==TTmaxmax kadkad jeje kutkut optereoptereenjaenja::

To je nestabilna statika radna toka.

2

0 r

1717

DvaDva susu osnovnaosnovna nanaiinana nana kojekoje sinkronisinkroni generator generator momoe e opskrbljivatiopskrbljivati svojesvoje potropotroaae:e: vlastitavlastita mremrea a ((otootonini radrad) i) i

krutakruta mremrea.a.

PrimjeriPrimjeri otootonognog radarada susu male male mremree s e s jednimjednimgeneratoromgeneratorom i vii vie e potropotroaaa:a: brodbrod, ,

rezervnirezervni generator u generator u robnojrobnoj kukui, i, poslovnojposlovnoj zgradizgradi, , visokojvisokoj

stambenojstambenoj zgradizgradi i i slislinono..

SINKRONI STROJEVISINKRONI STROJEVIRAD NA KRUTOJ MRERAD NA KRUTOJ MREII

KrutaKruta mremrea u a u pravilupravilu predstavljapredstavlja velikuveliku mremreu, s u, s punopuno prikljuprikljuenihenih generatorageneratora, , kojakoja imaima konstantankonstantan((vrstvrst) ) naponnapon i i frekvencijufrekvenciju..

PojedinaPojedinanini generator generator kojikoji prikljuprikljuimoimo praktipraktikiki neneutjeutjee e nini nana naponaponn, , nini nana frekvencijufrekvenciju mremree, e, bezbezobziraobzira nana pogonskopogonsko stanjestanje u u kojemkojem se se nalazinalazi..

PrimjerPrimjer krutekrute mremree e jeje elektroenergetskielektroenergetski sistemsistemjednejedne zemljezemlje..



DvaDva susu osnovnaosnovna uvjetauvjeta kojakoja generator generator moramoraispunjavatiispunjavati pripri raduradu nana krutukrutu mremreu:u:

naponnapon generatorageneratora UU moramora bitibiti konstantankonstantan i i jednakjednak naponunaponumremreee UULL ((popo veliveliiniini i i popo fazifazi):):

frekvencijafrekvencija naponanapona generatorageneratora ff moramora bitibiti konstantnakonstantna i i jednakajednaka frekvencijifrekvenciji mremree e ffLL::

LUU ====

Lff ====

Ako Ako ova ova dvadva uvjetauvjeta nisunisu ispunjenaispunjena, , sinkronisinkronigenerator generator nene momoe e trajnotrajno raditiraditi spojenspojen nana mremreu.u.

Ravnotea napona


RavnoteRavnotea naponaa naponaSINKRONI STROJEVISINKRONI STROJEVIRAD NA KRUTOJ MRERAD NA KRUTOJ MREII

IzIz zahtjevazahtjeva dada naponnapon budebude konstantankonstantan popo iznosuiznosu i i popo fazifazi proizlaziproizlazi dada strojstroj moramora imatiimati konstantnokonstantnoprotjecanjeprotjecanje..

ZZa a prazniprazni hod hod vrijedivrijedi::phs UE ====

ProtjecanjaProtjecanja armature armature nemanema:: 0arr

====

f0rr

====

Promatramo idealniPromatramo idealni slusluajaj zaza kojikoji jeje:: ss UE =

NeoptereNeoptereenieni generator pri radu na krutojgenerator pri radu na krutoj mremreii

Br

sE

N

sE phU

forr

====

( )Es

RavnoteRavnotea naponaa naponaSINKRONI STROJEVISINKRONI STROJEVIRAD NA KRUTOJ MRERAD NA KRUTOJ MREII

1818

Ravnotea protjecanja


PremaPrema ranijeranije rereenomenom, n, napon generatora mora biti apon generatora mora biti konstantan i odreen je naponom mrekonstantan i odreen je naponom mree.e.

Stoga iStoga i rerezzultantnoultantno protjecanje u stroju mora biti protjecanje u stroju mora biti konstantno.konstantno.

Vektor indukcije, kojiVektor indukcije, koji lelei u i u istomistom smjerusmjeru kaokao i i vektorvektorprotjecanjaprotjecanja, , takotakoerer mora imati mora imati vrstvrst polopoloajaj i i iznosiznos..

VVektorektor protjecanjaprotjecanja je je vektorskavektorska sumasuma protjecanjaprotjecanjauzbudeuzbude i i protjecanjaprotjecanja armaturearmature i mora biti konstantani mora biti konstantan::

konst.====++++==== af rrr

RavnoteRavnotea protjecanjaa protjecanjaSINKRONI STROJEVISINKRONI STROJEVIRAD NA KRUTOJ MRERAD NA KRUTOJ MREII

Na Na vektorvektor protjecanjaprotjecanja uzbudeuzbude momoemoemo djelovatidjelovatidvojakodvojako::

promjenompromjenom uzbudneuzbudne strujestruje mijenjamomijenjamo veliveliinuinu vektoravektorauzbudnoguzbudnog protjecanjaprotjecanja, ,

promjenompromjenom momentamomenta nana osoviniosovini mijenjamomijenjamo polopoloajajvektoravektora uzbudnoguzbudnog protjecanjaprotjecanja..

UUkupnokupno protjecanjeprotjecanje moramora ostatiostati konstantnokonstantno..

BBiloilo kojakoja odod ovihovih promjenapromjena e e izazvatiizazvati promjenupromjenustrujestruje i i protjecanjaprotjecanja armature, i to armature, i to takotako dada ukupnoukupnoprotjecanjeprotjecanje ostaneostane konstantnokonstantno..

RavnoteRavnotea protjecanjaa protjecanjaSINKRONI STROJEVISINKRONI STROJEVIRAD NA KRUTOJ MRERAD NA KRUTOJ MREII

Ravnotea frekvencija


RavnoteRavnotea frekvencijaa frekvencijaSINKRONI STROJEVISINKRONI STROJEVIRAD NA KRUTOJ MRERAD NA KRUTOJ MREII

SinkroneSinkrone brzinebrzine vrtnjevrtnje zaza raznerazne polaritetepolaritete strojastroja pripri frekvencijifrekvenciji 50 Hz50 Hz

2p 2 4 6 8 10

n [o/min] 3000 1500 1000 750 600

SinkroneSinkrone brzinebrzine vrtnjevrtnje zaza raznerazne polaritetepolaritete strojastroja pripri frekvencijifrekvenciji 60 Hz60 Hz

2p 2 4 6 8 10

n [o/min] 3600 1800 1200 900 720

SSinkronainkrona brzinabrzina je vje vezanaezanauzuz frekvencijufrekvenciju mremree :e :

p

fnn Ls

60========

ZZahtjevahtjev zaza konstantnomkonstantnom frekvencijomfrekvencijom odreuje odreuje --strojstroj se se moramora vrtjetivrtjeti konstantnomkonstantnom, , sinkronomsinkronombrzinombrzinom nn. .


Utjecaj momentana osovini

1919

Utjecaj momenta na osoviniUtjecaj momenta na osoviniSINKRONI STROJEVISINKRONI STROJEVIRAD NA KRUTOJ MRERAD NA KRUTOJ MREII

MMomentomomentom nana osoviniosovini podepodeavamoavamo prijenosprijenos, , odnosnoodnosno pretvorbupretvorbu radneradne energijeenergije::

mehanimehanikeke u elektriu elektrinu (generator) ilinu (generator) ili

elektrielektrinene u u mehanimehanikuku (motor).(motor).

AkoAko momentommomentom djelujemodjelujemo u u smjerusmjeru vrtnjevrtnje, , dovodimodovodimomehanimehanikuku energijuenergiju, , odnosnoodnosno snagusnagu::

mmecmec TP ====

StrojStroj radiradi kaokao generageneratortor..


proporcionalno

radnoj snazi

t-A os

Bv

r

f0vv

====

phs UE =s

sI

PovePoveanje momentaanje momenta nanaosoviniosovini bez promjene bez promjene uzbudeuzbude

N

av

av

f0af vvvv

====++++====

scossss IEmP =

stroj radi kao

generator

konstantno

f0f vv

====


AkoAko djelujemodjelujemo momentommomentom suprotnosuprotno smjerusmjeru vrtnjevrtnje, , kokoimoimo rotorrotor..

StrojStroj radiradi kaokao motormotor..

UzimaUzima elektrielektrinunu snagusnagu iziz mremree i e i predajepredaje nanaosoviniosovini mehanimehanikku u snagusnagu::

mTP ====

AkoAko uzuz konstantankonstantan moment moment nana osoviniosovini povepoveamoamouzbuduuzbudu, , strojstroj e ue uzimatizimati iziz mremree e radnuradnu snagusnagu, , aliali e e davatidavati u u mremreu induktivnu reaktivnu snaguu induktivnu reaktivnu snagu..

Stroj se Stroj se sam prilagosam prilagoavaava novimnovim uvjetimauvjetima: : mehanimehanikomkom momentumomentu i i uzbudiuzbudi..

PI sscos

r

sI

s

phs UE ====

f0rr

====

fr

ar

ar


Sinkroni stroj u motorskom reSinkroni stroj u motorskom reimu rada imu rada -- optereoptereenje na enje na oosovinisovini bez promjene uzbudebez promjene uzbude

f0af vvvv

====++++====

scossss IEmP =konstantno

proporcionalno

radnoj snazi

stroj radi kao

motor

Sinkroni motor

SINKRONI STROJEVISINKRONI STROJEVIRAD NA KRUTOJ MRERAD NA KRUTOJ MREII Sinkroni motorSinkroni motor


AkoAko sinkronisinkroni strojstroj spojenspojen nana krutukrutu mremreu u opteretimoopteretimomomentommomentom, , umjestoumjesto dada gaga tjeramotjeramo pogonskimpogonskimstrojemstrojem, on , on popoinjeinje raditiraditi kaokao motormotor..

BBrzinarzina nn jeje stalnastalna i i jednakajednaka::

p

fn L

60====

SvojstvaSvojstva motoramotora se se prikazujuprikazuju krivuljomkrivuljom momentamomenta u u ovisnostiovisnosti o o brzinibrzini vrtnjevrtnje..

2020

KarakteristikaKarakteristika momentamomenta sinkronogsinkronog motoramotora

T

maxT

nsn0

Sinkroni motorSinkroni motorSINKRONI STROJEVISINKRONI STROJEVIRAD NA KRUTOJ MRERAD NA KRUTOJ MREII

f

p

max

BV

T =


Moment Moment motoramotora jeje jednakjednak momentumomentu teretatereta nanaosoviniosovini..

TTimeime je je odreodreenaena radnaradna snagasnaga kojukoju motor motor uzimauzima izizmremree: e:

UzUz vrstivrsti naponnapon je timeje time odre odreenaena i i radnaradnakomponentakomponenta strujestruje statorastatora. .

VektorVektor indukcijeindukcije moramora ostatiostati vrstvrst jerjer jeje definirandefinirannaponomnaponom mremreee..

sssin cosIEmP s=

r

sI

s'sI

's

'r

konst.====

PI sscos

phs UE ====

f0rr

====

fr

ar

'fr

'ar

ar

'ar

SINKRONI STROJEVISINKRONI STROJEVIRAD NA KRUTOJ MRERAD NA KRUTOJ MREI I

Sinkroni motorSinkroni motor

VektorskoVektorsko--fazorskifazorski dijagramdijagram sinkronogsinkronog motoramotora pripri promjenipromjeni uzbudeuzbude


PromjenomPromjenom uzbudneuzbudne strujestruje se se mijenjamijenja kutkutoptereoptereenja i jalova komponenta struje.enja i jalova komponenta struje.

UUz z jednakjednak moment moment nana osoviniosovini pripri promjenipromjeni uzbudeuzbudese se mijenjamijenja jalovajalova komponentakomponenta armaturnearmaturne strujestruje, , dokdokradnaradna komponentakomponenta tete strujestruje ostaneostane istaista..

SSinkroniinkroni motorimotori mogumogu promjenompromjenom uzbudeuzbude raditiraditi kaokaokompenzatorikompenzatori jalovejalove energijeenergije (obi(obino no induktivneinduktivne).).

Promjenom uPromjenom uzzbude se bude se momoe podesiti da stroj radi s e podesiti da stroj radi s faktorom snagefaktorom snage coscosss=1=1, kao , kao isti radni teret.isti radni teret.


VektorskoVektorsko--fazorski dijagram sinkronog motora fazorski dijagram sinkronog motora uz uz isto radno isto radno optereoptereenje (potpuno kompenzirana jalova snaga)enje (potpuno kompenzirana jalova snaga)

r

sI

0s =

konst.==== PI sscos

phs UE ====

forr

====

fr

ar

ar

momentagkonstantno linija

snagekonstantne linija


SSinkroniinkroni motor motor nemanema momentamomenta u u kratkomkratkom spojuspoju, , pripribrzinibrzini vrtnjevrtnje n = n = 00 ((zakozakoenen rotorrotor).).

SinkroniSinkroni motor u motor u kratkomkratkom spojuspoju i i nijenije sinkronisinkroni strojstroj!!

KKodod sinkronihsinkronih motoramotora se se javljajavlja problem problem pokretanjapokretanja..

PostojiPostoji nekolikonekoliko mogumoguiih h rjerjeenjaenja::

asinkroniasinkroni zaletzalet,,

sinkronisinkroni zaletzalet ii

pomopomonini motormotor..

2121


Asinkroni zaletAsinkroni zalet se izvodi se izvodi pomopomou priguu prigunognog kavezakavezaugraugraenog u polne papuenog u polne papue.e.

Sinkroni zaletSinkroni zalet se izvodi pomose izvodi pomou u drugog generatora ili drugog generatora ili statistatikkog pretvaraog pretvaraaa..

TreTree rjee rjeenje je zalet s enje je zalet s pomopomonim motoromnim motorom ((ponyponymotor) koji je mehanimotor) koji je mehaniki spojen sa sinkronim motorom ki spojen sa sinkronim motorom i slui slui samo za zalet.i samo za zalet.

KARAKTERISTIKE

SINKRONI STROJEVI

SINKRONI STROJEVISINKRONI STROJEVIISPITIVANJA I KARAKTERISTIKEISPITIVANJA I KARAKTERISTIKE

Karakteristika praznog hoda

KarakteristikaKarakteristika praznogpraznog hodahoda predstavljapredstavlja ovisnostovisnostnaponanapona nana stezaljkamastezaljkama o o uzbudnojuzbudnoj strujistruji generatorageneratorau u praznompraznom hoduhodu, , uzuz odrodravanjeavanje konstantnkonstantnee brbrzine zine vrtnje:vrtnje:

konst.======== nIU ),(f f

Karakteristika praznog hodaKarakteristika praznog hodaSINKRONI STROJEVISINKRONI STROJEVIISPITIVANJA I KARAKTERISTIKEISPITIVANJA I KARAKTERISTIKE

GGeneratorenerator jeje u u praznompraznom hoduhodu akoako se se vrtivrtikonstantnomkonstantnom brzinombrzinom ((obiobinono nazivnomnazivnom), ), uzuz nekinekiiznosiznos uzbudneuzbudne strujestruje i i bezbez optereoptereenjaenja nana statorustatoru((otvoreneotvorene stezaljkestezaljke).).


Karakteristika praznog hodaKarakteristika praznog hoda

Shema mjerenja Shema mjerenja karakteristike praznog hodakarakteristike praznog hoda

m

generator

sinkroni

U V W

V

uzbuda

f

A


KKarakteristikaarakteristika praznogpraznog hodahoda se snima:se snima:

uzuz povepoveanjeanje uzbudneuzbudne strujestruje odod 0 A do 0 A do nekeneke vrijednostivrijednostikojakoja dajedaje naponnapon veveii odod nazivnognazivnog i i

potompotom uzuz smanjenjesmanjenje uzbudneuzbudne strujestruje do do nulenule. .

Mjerimo:Mjerimo:

napon na stezaljkama,napon na stezaljkama,

frekvencija tog napona,frekvencija tog napona,

uzbudna struja iuzbudna struja i

brzina vrtnje stroja. brzina vrtnje stroja.

2222


Karakteristika praznog hodaKarakteristika praznog hoda

[ ]VU

[[[[ ]]]]AfI0 0fIMjerenaMjerena karakteristikakarakteristika praznogpraznog hodahoda

nU

remU

poveanje uzbudne struje

smanjenje uzbudne struje


I I bezbez uzbudneuzbudne strujestruje imamoimamo nana stezaljkamastezaljkama naponnaponremanencijeremanencije iliili remanentniremanentni naponnapon..

NNazivaaziva sese naponnapon remanencijeremanencije iliili remanentniremanentni naponnapon..

On On jeje posljedicaposljedica histerezehistereze magnetskogmagnetskog materijalamaterijala ododkojegkojeg jeje napravljennapravljen rotor.rotor.

Karakteristika kratkog spoja


ZaZa generator generator kakaemoemo dada jeje u u kratkomkratkom spojuspoju akoako se se vrtivrti konstantnomkonstantnom brzinombrzinom ((obiobinono nazivnomnazivnom), ), uzuznekineki iznosiznos uzbudneuzbudne strujestruje i i uzuz kratkokratko spojenespojenestezaljkestezaljke statorskogstatorskog namotanamota..

KarakteristikaKarakteristika kratkogkratkog spojaspoja predstavljapredstavlja ovisnostovisnoststrujestruje krozkroz kratkokratko spojenespojene stezaljkestezaljke generatorageneratora o o uzbudnojuzbudnoj strujistruji, , uzuz odrodravanjeavanje konstantnogkonstantnog brojabrojaokretajaokretaja rotorarotora::

konst.======== nII ),(f fk

Karakteristika kratkog spojaKarakteristika kratkog spojaSINKRONI STROJEVISINKRONI STROJEVIISPITIVANJA I KARAKTERISTIKEISPITIVANJA I KARAKTERISTIKE


Karakteristika kratkog spojaKarakteristika kratkog spoja

ShemaShema mjerenjamjerenja karakteristikekarakteristike kratkogkratkog spojaspoja

m

generator

sinkroni

U V W

uzbuda

A A A

A

MjerenaMjerena karakteristikakarakteristika kratkogkratkog spojaspoja

nf

f

I

I

0

nI

I

1

1

karakteristika

kratkog spoja je pravac


Karakteristika kratkog spojaKarakteristika kratkog spoja

2323


Krivulje regulacije

konst.

konst.

konst.

================

========

n

n

sf cos),(f

nn

UU

II

Krivulje regulacijeKrivulje regulacijeSINKRONI STROJEVISINKRONI STROJEVIISPITIVANJA I KARAKTERISTIKEISPITIVANJA I KARAKTERISTIKE

UU eksploataciji sinkronih strojeva eksploataciji sinkronih strojeva vavano no je je poznavanje uzbudne struje za zadani teret i faktor poznavanje uzbudne struje za zadani teret i faktor snage.snage.

Podatak o tome dobivamo iz krivulja regulacije.Podatak o tome dobivamo iz krivulja regulacije.

Krivulje regulacijeKrivulje regulacije prikazuju ovisnost uzbudne struje prikazuju ovisnost uzbudne struje o optereo optereenju (statorskoj linijskoj struji), za razlienju (statorskoj linijskoj struji), za razliite ite faktore snage faktore snage coscosss::

SINKRONI STROJEVISINKRONI STROJEVIKrivulje regulacijeKrivulje regulacije

Krivulje regulacijeKrivulje regulacije

f0I

uzbudna struja

armaturna struja

fI

I0

fnI

nI

kaps 0cos =

1cos s =

inds 8.0cos =inds 5.0cos =

inds 0cos =

kaps 5.0cos =

kaps 9.0cos =

podruje mogueg rada


V-krivulje

VV--krivuljekrivuljeSINKRONI STROJEVISINKRONI STROJEVIISPITIVANJA I KARAKTERISTIKEISPITIVANJA I KARAKTERISTIKE

VV--krivuljekrivulje prikazuju prikazuju ovisnost struje statora o ovisnost struje statora o uzbudnoj strujiuzbudnoj struji za razliza razliite faktore snagite faktore snagee, uz iste , uz iste radne snageradne snage::

)(f fII = konst.=inP

konst.== nnn

konst.scoskonst.== nUU

podruje

mogueg

rada

f0I

V V -- krivulje sinkronogkrivulje sinkronog generatorageneratora

VV--krivuljekrivulje

SINKRONI STROJEVI

uzbudna struja

armaturna struja

fI

I

0

1cos s ====

inP

'inP

''inP

granica stabilnosti

granica stabilnosti

granica zagrijanja granica zagrijanja statorskog namota statorskog namota

nI

granica

zag

rijanja

granica

zag

rijanja

rotorsko

g na

mota

rotorsko

g na

mota

fnI

PPmecmec==00

coscos

ss ==00kapkap

cos

cos ss

==00ind

ind

2424

Za svaki prividni teret postoji toZa svaki prividni teret postoji toka za koju jeka za koju je struja struja armature najmanjaarmature najmanja..

TTo je too je toka ka zza koju je faktor snage a koju je faktor snage coscosss=1=1..

Minimumi VMinimumi V--krivulja lekrivulja lee svi na regulacionoj krivulji e svi na regulacionoj krivulji zza a coscosss=1=1..

VV--krivuljekrivuljeSINKRONI STROJEVISINKRONI STROJEVIISPITIVANJA I KARAKTERISTIKEISPITIVANJA I KARAKTERISTIKE

Pogonska karta


Pogonska kartaPogonska kartaSINKRONI STROJEVISINKRONI STROJEVIISPITIVANJA I KARAKTERISTIKEISPITIVANJA I KARAKTERISTIKE

Pogonska karta odrePogonska karta odreuje uje dopudoputeno podruteno podruje rada je rada sinkronog strojasinkronog stroja..

NNa apscisa apscisii jeje jalovjalovaa snagsnagaa, , a a na ordinatna ordinatii radnradna.a.

PodruPodruje rada ogranije rada ograniavajuavaju::

zagrijanje statorskog namota,zagrijanje statorskog namota,

zagrijanje rotorskog namota,zagrijanje rotorskog namota,

granica stabilnosti,granica stabilnosti,

minimum uminimum uzzbudne struje,budne struje,

zagrijanje zagrijanje eonog prostora ieonog prostora i

maksimalna snagamaksimalna snaga pogonskog stroja ipogonskog stroja i

minimalna snaga pogonskog stroja (tehnolominimalna snaga pogonskog stroja (tehnoloki minimum)ki minimum).. Pogonska karta sinkronog generatoraPogonska karta sinkronog generatora

P

indQkapQ

teoretska granicateoretska granicastatistatike ke stabilnostistabilnosti

granica minimgranica minimumaumauzbudne strujeuzbudne struje

granica zagrgranica zagrijanjaijanjaeonog prostoraeonog prostora

maksimalna snaga turbine maksimalna snaga turbine

mmininimalna snaga turbine imalna snaga turbine

nazivna radna toka

generator poduzbuen generator naduzbuen

radna snaga

jalova snaga

prakti

prakti nanagranica

granica stati

stati ke

ke

stabilnos

tistab

ilnos

ti

radno podruje agregata

Pogonska kartaPogonska kartaSINKRONI STROJEVISINKRONI STROJEVI

4105Pa

Pogonska karta sinkronog generatoraPogonska karta sinkronog generatora za razliza razliite pritiske ite pritiske rashladnog plinarashladnog plina

2105Pa

105Pa

mmininimalna snaga turbine imalna snaga turbine

P

indQkapQ

maksimalna snaga turbine maksimalna snaga turbine

prakti

prakti nanagranica

granica stati

stati ke

ke

stabilnos

tistab

ilnos

ti

Pogonska kartaPogonska kartaSINKRONI STROJEVISINKRONI STROJEVI

sinkroni strojevi

Documents