Constructia masinilor sincrone

Constructia masinilor sincrone

Constructia masinilor sincrone se observa din fig.5.1 in care se indica elem- entele de baza:

Ø     armatura statorica ce cuprinde: carcasa (1) impreuna cu elementele ei caracteristice ( talpi de fixare, scuturi laterale cu suportii 8 de lagare, cutie de borne, etc.), miezul magnetic statoric (2), infasurarea stato- rului executata din conductor de cupru de sectiune circulara sau drept- unghiulara;

Ø     armatura rotorica compusa din: miezul feromagnetic rotoric sau polii inductorului (4) impreuna cu infasurarea de excitatie, ventilatorul (5), inelele de contact (6), lagare (7), arbore (9).

Fig.5.1 Sectiune si vedere longitudinala prin masina sincrona ce pune in evidenta partile ei componente (a);

In fig.5.2 se indica semnele conventionale standardizate pentru masinile sincrone in care: infasurarile indusului sunt notate cu A, B, C ca si la masinile asincrone iar bornele infasurarii de excitatie sunt notate cu F₁, F₂ ca si la masina de c.c. cu excitatie separata.

Fig.5.2 Semne conventionale pentru masina sincrona: a - generator trifazat in stea; b - generator trifazat in stea cu nulul scos; c - generator trifazat cu magneti permanenti; d - motor sincron trifazat.

Sunt posibile doua variante constructive ale masinilor sincrone in functie de plasarea in stator si in rotor a celor doua infasurari: infasurarea indusului de curent alternativ si infasurarea de excitatie alimentata in curent continuu.

Pentru generatoarele si motoarele sincrone, mai des intalnita este constructia prezentata in fig.5.3 a, in care infasurarea indusului, obisnuit trifazata conectata cel mai adesea in stea (in scopul evitarii inchiderii armonicelor de ordinul trei sau multiplu de trei ale curentului si aparitiei unor armonici de acelasi ordin in curba tensiunii de faza), este plasata in crestaturile miezului magnetic statoric cilindric realizat din tole de otel electrotehnic, dupa o tehnologie similara cu aceea de obtinere a miezului statoric al masinilor    asincrone. In rotorul (4) numit inductor se plaseaza infasurarea de c.c., pentru a crea fluxul magnetic inductor Φ₀ al masinii prin alimentare de la o sursa de tensiune continua prin sistemul de contact alune-cator compus din doua inele de contact (6) mobile impreuna cu arborele masinii si doua perii imobile.

A doua varianta constructiva (in constructie inversata) prezentata in fig.5.3 b se intalneste mult mai rar la masinile sincrone, exemplu la cateva motoare sincrone cu puteri pana la 10 kW. Aceasta nu este preferata datorita faptului ca infasurarea indusului de c.a. care cedeaza la generator si primeste la motor aproximativ intreaga putere, se plaseaza in rotorul masinii sincrone. Aceasta ingreuneaza legatura ei prin contactele alunecatoare cu consumatorii electrici externi sau cu sursa de alimentare. Pe langa aceasta infasurarea indusului cel mai adesea este trifazata si necesita a se lucra cu trei ansamble de inele de contact si perii.

a b

Fig.5.3 Modalitati de plasare a infasurarilor indusului si inductorului in

sistemul magnetic al masinii sincrone: a) infasurarea indusului in stator,

infasurarea inductorului in rotor; b) constructia inversata.

Pentru constructia uzuala a masinii sincrone (fig.5.3 a) exista doua variante diferite de baza privind executia inductorului (fig.5.4 a, b).

a b c

Fig.5.4 Variante constructive ale inductorului masinii sincrone:

a) cu poli aparenti, b) cu poli inecati, c) cu poli aparenti si infasurare de pornire.

In fig.5.4 a este prezentat rotorul 1 cu poli aparenti, pe al carui miez magnetic executat masiv si nu din tole (fluxul magnetic inductor fiind constant) se plaseaza infasurarile concentrate de excitatie (2) inseriate incat sa formeze poli magnetici alternati. Rotorul cu poli aparenti este specific masinilor sincrone multipolare ce au viteza periferica mica, motiv pentru care ele se construiesc cu rotor de diametru mare si lungime mica incit fortele centrifuge ce solicita rotorul sub aspect mecanic sa fie mici. Acesta este cazul hidroalternatoarelor realizate la puteri mari cu ax vertical, antrenate de turbine cu apa. Suprafetele de iesire a liniilor fluxului magnetic din polii inductori se maresc prin plasarea pieselor polare pe miezurile magnetice ale acestora.

Foarte importanta este functionarea infasurarii scurtcircuitata de amortizare la variatia sarcinii, la scurtcircuit a generatoarelor sincrone, precum si la realizarea pornirii in asincron a motoarelor sincrone. Pentru motoare ea este de pornire cu actiune analoga infasurarii rotorice scurtcircuitate a motoarelor asincrone. Se pla-seaza in crestaturile longitudinale ale pieselor polare (fig.5.4 c). Conductoarele din crestaturi se scurtcircuiteaza intre ele prin inele frontale, care cel mai adesea scurt-circuiteaza barele unei piese polare.

Al doilea tip de rotor - cu poli inecati se poate realiza din material feromagnetic masiv prin turnare, este prevazut cu crestaturi radiale obtinute prin frezare si repartizate uniform pe cea mai mare parte a circumferintei lui (aproximativ doua treimi din periferia exterioara a rotorului rezultand astfel dintii mici iar o treime din aceasta periferie este ocupata de dintii mari - 1). In crestaturi se plaseaza infasurarea de c.c. distribuita in sectii conectate in serie (fig.5.4 b). Crestaturile se inchid cu pene magnetice speciale iar capetele frontale de intoarcere ale infasurarii se consolideaza cu bandaje, rezultand o constructie stabila la forte centrifuge mai mari.

Aceste rotoare sunt specifice masinilor bipolare ce au viteza periferica mare, motiv pentru care ele se construiesc cu rotor de diametru mic si lungime mare, inc t fortele centrifuge ce solicita rotorul sub aspect mecanic sa fie reduse. Acesta este cazul turboalternatoarelor realizate la puteri mari, cu ax orizontal, antrenate de turbine cu abur.

Functia de scurtcircuitare a infasurarii de amortizare la rotoarele cu poli inecati se realizeaza de materialul feromagnetic compact (otel cu Cr-Ni sau otel cu Cr-Ni-Mb) din care este executat rotorul.

Inductoare de executie reala sunt prezentate in fig.5.5: a - cu poli aparenti cu infasurare de amortizare; b - cu poli inecati.

a b

Fig.5.5 Inductoare de executie reala:

a) cu poli aparenti si infasurare de amortizare; b) cu poli inecati.