Synchronní stroje. Φ f. n 1. I f. tlumicí (rozběhové) vinutí

Podobné dokumenty
SYNCHRONNÍ STROJE (Synchronous Machines) B1M15PPE

Synchronní stroj je točivý elektrický stroj na střídavý proud. Otáčky stroje jsou synchronní vůči točivému magnetickému poli.

Určeno pro studenty kombinované formy FS, předmětu Elektrotechnika II. Vítězslav Stýskala, Jan Dudek únor Elektrické stroje

Elektrické výkonové členy Synchronní stroje

Osnova kurzu. Elektrické stroje 2. Úvodní informace; zopakování nejdůležitějších vztahů Základy teorie elektrických obvodů 3

Elektroenergetika 1. Elektrické části elektrárenských bloků

Porokluz pólů a statická stabilita synchronního generátoru

Doc. Ing. Stanislav Kocman, Ph.D , Ostrava

Elektroenergetika 1. Elektrické části elektrárenských bloků

Určeno studentům středního vzdělávání s maturitní zkouškou, druhý ročník, synchronní stroje. Pracovní list - příklad vytvořil: Ing.

Určeno pro posluchače bakalářských studijních programů FS

Ele 1 Synchronní stroje, rozdělení, význam, princip činnosti

Základy elektrotechniky

Vítězslav Stýskala TÉMA 1. Oddíly 1-3. Sylabus tématu

SYNCHRONNÍ MOTOR. Konstrukce

princip činnosti synchronních motorů (generátoru), paralelní provoz synchronních generátorů, kompenzace sítě synchronním generátorem,

Základy elektrotechniky

STABILITA SYNCHRONNÍHO HO STROJE PRACUJÍCÍHO

Energetická bilance elektrických strojů

Stejnosměrné generátory dynama. 1. Princip činnosti

Skalární řízení asynchronních motorů

Příloha P1 Určení parametrů synchronního generátoru, měření provozních a poruchových stavů synchronního generátoru

1.1. Základní pojmy 1.2. Jednoduché obvody se střídavým proudem

1. Pracovníci poučení dle 4 Vyhlášky 50/1978 (1bod):

20ZEKT: přednáška č. 10. Elektrické zdroje a stroje: výpočetní příklady

Synchronní stroje 1FC4

Synchronní stroje. Synchronní stroje. Synchronní stroje. Synchronní stroje Siemenns 1FC4

Synchronní stroje Ing. Vítězslav Stýskala, Ph.D., únor 2006

Elektrické stroje pro hybridní pohony. Indukční stroje asynchronní motory. Doc.Ing.Pavel Mindl,CSc. ČVUT FEL Praha

Základy elektrotechniky 2 (21ZEL2)

10. Měření trojfázových synchronních generátorů

ELEKTRICKÉ STROJE Ing. Eva Navrátilová

Konstrukce stejnosměrného stroje

Elektrárny A1M15ENY. přednáška č. 6. Jan Špetlík. Katedra elektroenergetiky, Fakulta elektrotechniky ČVUT, Technická 2, Praha 6

SYNCHRONNÍ STROJE. Konstrukce stroje, princip činnosti

Synchronní stroj-řízení napětí, budící soustava, zdroje buzení, řízení otáček synchronního motoru

Elektro-motor. Asynchronní Synchronní Ostatní DC motory. Vinutý rotor. PM rotor. Synchron C

Elektro-motor. Asynchronní Synchronní Ostatní DC motory. Vinutý rotor. PM rotor. Synchron C

Ochrany bloku. Funkce integrovaného systému ochran

Elektrické stroje. Jejich použití v automobilech. Použité podklady: Doc. Ing. Pavel Rydlo, Ph.D., TU Liberec

Elektrický výkon v obvodu se střídavým proudem. Účinnost, účinník, činný a jalový proud

Pohonné systémy OS. 1.Technické principy 2.Hlavní pohonný systém

Název: Autor: Číslo: Únor Střední průmyslová škola a Vyšší odborná škola technická Brno, Sokolská 1

Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Střídavé motory. Název: Téma:

Elektrické. stroje. Úvod Transformátory Elektrické stroje točiv. ivé

Asynchronní stroje. Fakulta elektrotechniky a informatiky VŠB TUO. Ing. Tomáš Mlčák, Ph.D. Katedra elektrotechniky.

Stejnosměrné stroje Konstrukce

ELEKTRICKÉ STROJE ÚVOD

Základy elektrotechniky

1 OBSAH 2 STEJNOSMĚRNÝ MOTOR. 2.1 Princip

STŘÍDAVÝ ELEKTRICKÝ PROUD Trojfázová soustava TENTO PROJEKT JE SPOLUFINANCOVÁN EVROPSKÝM SOCIÁLNÍM FONDEM A STÁTNÍM ROZPOČTEM ČESKÉ REPUBLIKY.

Synchronní generátor. SEM Drásov Siemens Electric Machines s.r.o. Drásov 126 CZ Drásov

1 ELEKTRICKÉ STROJE - ZÁKLADNÍ POJMY. 1.1 Vytvoření točivého magnetického pole

Určeno pro posluchače bakalářských studijních programů FS

přednáška č. 5 Elektrárny B1M15ENY Generátory: Konstrukce, typy Základní vztahy Regulace, buzení Ing. Jan Špetlík, Ph.D.

Asynchronní motor s klecí nakrátko

21ZEL2 Transformátory

Elektrické stroje. Úvod Transformátory - Elektrické stroje točiv. Určeno pro studenty komb. formy FMMI předmětu / 04 Elektrotechnika

AS jako asynchronní generátor má Výkonový ýštítek stroje ojedinělé použití, jako typický je použití ve větrných elektrárnách, apod.

7 Měření transformátoru nakrátko

1 JEDNOFÁZOVÝ INDUKČNÍ MOTOR

Všechny otázky Elektrotechnika II

ZÁPADOČESKÁ UNIVERZITA V PLZNI FAKULTA ELEKTROTECHNICKÁ KATEDRA ELEKTROMECHANIKY A VÝKONOVÉ ELEKTRONIKY BAKALÁŘSKÁ PRÁCE

ELEKTRICKÉ STROJE - POHONY

Transformátor-princip, převod, indukované napětí

Elektro-motor. Asynchronní Synchronní Ostatní DC motory. Vinutý rotor. PM rotor. Synchron C

Měření transformátoru naprázdno a nakrátko

C L ~ 5. ZDROJE A ŠÍŘENÍ HARMONICKÝCH. 5.1 Vznik neharmonického napětí. Vznik harmonického signálu Oscilátor příklad jednoduchého LC obvodu:

sběrací kroužky, 8) hřídel. se střídavý elektrický proud odebírá a vede

MOTORU S CIZÍM BUZENÍM

Třífázové synchronní generátory

Pohony šicích strojů

TRANSFORMÁTORY Ing. Eva Navrátilová

Stejnosměrný generátor DYNAMO

Elektro-motor. Asynchronní Synchronní Ostatní DC motory. Vinutý rotor. PM rotor. Synchron C

Speciální stroje. Krokový motor. Krokový motor. Krokový motor Lineární motor Selsyny Stejnosměrné EC motory

Elektrické stroje. stroje Úvod Asynchronní motory

Zaměření Pohony a výkonová elektronika. verze

1. Regulace otáček asynchronního motoru - skalární řízení

Základy stavby výrobních strojů Tvářecí stroje I KLIKOVÉ MECHANISMY MECHANICKÝCH LISŮ

ZÁPADOČESKÁ UNIVERZITA V PLZNI FAKULTA ELEKTROTECHNICKÁ

METODICKÝ LIST Z ELEKTROENERGETIKY PRO 3. ROČNÍK řešené příklady

Elektromechanické akční členy (2-0-2)

X14EMM otázky ze strojů (většinou je v nich snad všechno podstatné)

FYZIKA II. Petr Praus 10. Přednáška Elektromagnetické kmity a střídavé proudy (pokračování)

1. Synchronní stroj Rozdělení synchronních strojů:

Tématické okruhy teoretických zkoušek Part 66 1 Modul 3 Základy elektrotechniky

ISŠT Mělník. Integrovaná střední škola technická Mělník, K učilišti 2566, Mělník Ing.František Moravec

Elektro-motor. Asynchronní Synchronní Ostatní DC motory. Vinutý rotor. PM rotor. Synchron C

2. STŘÍDAVÉ JEDNOFÁZOVÉ OBVODY

Transformátory. Teorie - přehled

Úvod. Rozdělení podle toku energie: Rozdělení podle počtu fází: Rozdělení podle konstrukce rotoru: Rozdělení podle pohybu motoru:

SYNCHRONNÍ STROJE B1M15PPE

Transformátory. Mění napětí, frekvence zůstává

X14POH Elektrické POHony. K13114 Elektrických pohonů a trakce. elektrický pohon. Silnoproudá (výkonová) elektrotechnika. spotřeba el.

Ele 1 asynchronní stroje, rozdělení, princip činnosti, trojfázový a jednofázový asynchronní motor

Merkur perfekt Challenge Studijní materiály

Katedra obecné elektrotechniky Fakulta elektrotechniky a informatiky, VŠB - TU Ostrava 8. TRANSFORMÁTORY

Měření závislosti indukčnosti cívky (Distribuce elektrické energie - BDEE)

Aplikace měničů frekvence u malých větrných elektráren

Transkript:

Synchronní stroje

Synchronní stroje n 1 Φ f n 1 Φ f I f I f I f tlumicí (rozběhové) vinutí Stator: jako u asynchronního stroje ( 3 fáz vinutí, vytvářející kruhové pole ) n 1 = 60.f 1 / p Rotor: I f ss. + kroužky kruhové pole Φ f ~ I f Provedení rotoru: a) vyniklé póly b) hladký rotor (turbo)

Detaily rotoru turbostroje Schematický příčný řez rotorem Bandáž rotorového vinutí (obruč)

ČKD - 25000 kw, 10 kv, 2p=2 2600 až 3900 min -1

Rotor turbomotoru

Rotor stroje s vyniklými póly Rozběhová klec (tlumicí vinutí)

ČKD - 6300 kw, 6 kv, 2p=4 synchronní motor

ČKD - 14000 kw, 6 kv, 2p=4

ČKD - 3250 kva, 11 kv, 2p=8 synchronní generátor

ČKD 2500 kw 10 kv, 2p=40 synchr.

Rotor pomaluběžného stroje Magnetové kolo Náboj Hřídel

Magnetický tok ve stroji s vyniklými póly

Toky a reaktance Výsledné pole je buzeno magnetomotorickým napětím vyvolaným proudem trojfázového vinutí a stejnosměrným budicím proudem v rotoru. Výsledný fiktivní magnetizační proud: Ve statoru: Uˆ Uˆif Iˆ - napětí napájecí sítě Iˆ - napětí indukované budicím proudem I f U ˆ ˆ vytvoří proud Î, protékající odporem U if a podélnou synchronní reaktancí X d. X d X ad Iˆ f X 1 Φ ad hlavní tok, (zabírá s vodiči rotoru) Φ 1σ rozptylový tok X ad - podélná reaktance reakce kotvy Obdobně lze odvodit příčnou synchronní reaktanci X q.

Předpoklady: Synchronní alternátor s hladkým rotorem a) Vzduchová mezera je konstantní po celém obvodu konst. R m konst. b) Magnetomotorická napětí statoru i rotoru jsou prostorově rozložena podle sinusovky F m F c) Úhlová rychlost otáčení rotoru je d) Permeabilita max sin p 2 f konst. µ = konst. Φ ~ F m

Napěťové rovnice Uˆ RIˆ U R I f f f jx Iˆ ˆ U i Platí-li U i =4,44 f 1 Φ µ N 1 k v1 ~ Φ µ ~ F µ Platí také Fˆ ˆ Uˆ i Fˆ f Fˆ ˆ Uˆ a ˆ f a f Uˆ a

Pro hladký rotor: X d = X q = X s = X ad + X 1σ Napěťová rovnice má tvar nebo Uˆ Uˆ RIˆ RIˆ jx jx Iˆ ˆ d U if Iˆ jx ad Iˆ Uˆ if

Fázorový diagram turboalternátoru

n Asynchronní rozběh synchronního motoru n n 1 A A n' < n 1 Synchronizace: S rotoru se přitáhne k J statoru Trvalá vazba mezi Φ f a Φ a : n = n 1 = konst = f (f ) M

n Asynchronní rozběh synchronního motoru n' n'' n 1 A A' A'' n'' < < n 1 Synchronizace nenastane M

Zatěžování synchronního motoru Nárůst zatěžovacího momentu M p S n 1 Φ a J n S Φ f J n = n 1

Zatěžování synchronního motoru Nárůst zatěžovacího momentu M p S n 1 Φ a J δ n = n 1 Rotorové pole se za statorovým opožďuje o zátěžný úhel δ.

Zatěžování synchronního motoru Nárůst zatěžovacího momentu M p S n 1 Φ a J n = n 1

J S Zatěžování synchronního motoru Nárůst zatěžovacího momentu M p S n 1 Φ a n Φ f J n = n 1

Zatěžování synchronního generátoru - alternátoru Nárůst poháněcího momentu M p S n 1 Φ a J n S Φ f J n = n 1

Zatěžování synchronního generátoru - alternátoru Nárůst poháněcího momentu M p S n 1 Φ a J n = n 1

Zatěžování synchronního generátoru - alternátoru Nárůst poháněcího momentu M p S n 1 Φ a J n = n 1

Zatěžování synchronního generátoru - alternátoru Nárůst poháněcího momentu M p S n 1 Φ a J S Φf n J n = n 1

Zjednodušené náhradní schéma turbostroje ~ U if X d I U X d - synchronní reaktance (respektuje existenci rozptylového toku a toku vyvolaného proudem I ) R 1 = 0 - zanedbatelný oproti X d Uˆ Uˆ if jx d Iˆ

Zatěžování do tvrdé sítě při konstantním výkonu X d I jx d I w ~ U if U jx d.i q U I w φ I U if Důležité: I w = I cosφ ~ M X d I w = U if sinδ δ p I I q p U

Zatěžování do tvrdé sítě při konstantním výkonu X d I jx d I w ~ U if U U U if I=I w δ

Zatěžování do tvrdé sítě při konstantním výkonu X d I jx d I w jx d.i q ~ U if U U U if φ I I w δ I q Výhody synchronního motoru: n = n 1 = konst. změna cos φ

Fázorový diagram přebuzeného turbostroje X d I motor ~ U if U generátor φ jx d.i q jx d.i w U U if jx d.i q U if jx d I w U I I w δ δ I q I q I I w

Regulace činného a jalového výkonu

Zatěžování do tvrdé sítě při konstantním výkonu Všechny proudy jsou přepočítány na stator

Zatěžování do tvrdé sítě při konstantním výkonu V křivky synchronního stroje

Zatěžování do tvrdé sítě při konstantním buzení I μ je magnetizační proud ve statoru pro vybuzení jmenovitého napětí při chodu naprázdno. Při tvrdé síti je konstantní.

Moment turbostroje P m = m U I cosφ = M ω 1m X d I w = U if sinδ M m UU X 1m d if sin n 1 (δ =90 ) δ

Zatěžování do tvrdé sítě při konstantním buzení Statická stabilita a přetižitelnost Stabilní chod dp 0 d Synchronizačního činitel: dp m d 1 U U 1 X Určuje schopnost stroje udržet se v synchronizmu. Max. je při δ = 0. d if cos

Zatěžování do tvrdé sítě při konstantním buzení Statická stabilita a přetižitelnost Stabilní chod dp 0 d Synchronizační činitel: dp m d 1 U U Synchronizační výkon: 1 X d if cos dp d Udává míru statické stability alternátoru v daném pracovním bodě při zátěžném úhlu δ - zda je stroj schopen se při změně výkonu ustálit v novém bodě výkonové charakteristiky beze změny buzení.

Zatěžování do tvrdé sítě při konstantním buzení Statická stabilita a přetižitelnost Stabilní chod dp 0 d Synchronizační činitel: dp m d 1 U U Synchronizační výkon: 1 X d if cos dp d Výkonová přetižitelnost: p M P P max Motor p M 1,5 Alternátor p M 1,25 N M M max N

Výkonová (momentová) přetižitelnost p p M M P P N M M max max Motor p M 1,5 Alternátor p M 1,25 N muu 1m d d 1m if X muin cos N I N U if X cos N I N IkN cos N I kn p M je ustálený proud nakrátko, odpovídající budicímu proudu I fn I fkn I I fn i cos fn k cos N I f 0N N Přetižitelnost je větší při větším zkratovém poměru i k a při menším cosφ N 1 ik větší vzduchová mezera větší budicí proud větší rozměry X d

Výkonová (momentová) přetižitelnost Závěry: Zkratový poměr je menší při větším elektrickém a magnetickém využití stroje. Stabilita se zajišťuje rychloregulátory napětí. Jmenovitý účiník závisí na dimenzování budicího vinutí. Synchronní alternátory mívají cosφ N = 0,8 velké 0,85 nebo i 0,9.

Moment synchronního stroje s vyniklými póly

Samostatně pracující alternátor Charakteristika naprázdno U 0 I = 0, n = konst. I f

Samostatně pracující alternátor Vnější charakteristiky I f = konst., cos φ = konst. n = konst.

Fázování synchronního alternátoru na síť - stejný sled fází alternátoru a sítě - stejná frekvence - stejné napětí - stejná fáze napětí v okamžiku zapnutí U 0 f p. n 1 60 I f

Rozměry turboalternátorů Výkon Ložisková rozteč Průměr rotoru (MW) (mm) (mm) 500 10300 1125 800 11780 1200 1200 13000 1250

Budicí soustavy synchronních strojů Buzení z rotačního měniče 1 synchronní stroj 2 dynamo 3 pomocný budič

Budicí soustavy synchronních strojů Buzení ze střídavého budiče 4 soustava pro řízení budicího proudu

Budicí soustavy synchronních strojů Buzení nesenými ventily (bezkartáčová budicí soustava)

Budicí soustavy synchronních strojů Buzení ze soustavy s rotačním transformátorem 4 střídavý regulátor napětí

Budicí soustavy synchronních strojů Buzení ze statického usměrňovače

Budicí soustavy synchronních strojů Buzení permanentními magnety

Malé synchronní stroje Reluktanční motor (bez budicího vinutí) Drápkový generátor Permanentní magnet J S Pólové nástavce

Bezkartáčový stejnosměrný motor používané názvy: EC motor, BLDC motor - vlastnosti motoru jsou podobné stejnosměrnému motoru - konstrukce je podobná synchronnímu motoru (3-fázové statorové vinutí, rotující magnety) - napájení 3 fází podle polohy rotoru Použity materiály firmy UZIMEX, dodávající motory firmy MAXON.

Součásti pohonu s EC motorem napájecí zdroj mechanická část zátěž elektrická část komutace a řízení enkodér z Hallových sond povely elektronická část

Průběh komutace 1 2 15 3 6 5 4

Průběh komutace 15

Pomaluběžný s vnějším rotorem - 40 pólů na rotoru - 36 pólů na statoru - 300 W - 36 V - 230 min -1

Rychloběžný s planetovou převodovkou dopomala Rotor uvnitř má 4 póly

Třecí planetová převodovka

Planetová převodovka s ozubením P N =450 W