CAPITOLUL I GENERALITATI

CUPRINS

Argument ..3

Cap. I Generalitati 4

I.1 Definitii si elemente constructive de baza ..5

I.2 Semne conventionale ..5

I.3 Domenii de utilizare ....5

Cap. II Constructia motoarelor sincrone ...7

Cap. III Pornirea motoarelor sincrone ..9

Cap. IV Defectele si regimurile anormale de functionare ale masinilor

electrice sincrone, cauzele si remedierea lor .10

IV.1 Incalzirea excesiva a masinii sincrone 10

IV.2 Defecte si regimuri anormale in functionarea motorului sincron 11

Cap. V Masuri de tehnica securitatii muncii si masuri de prevenire si

stingere a incendiilor la exploatarea motoarelor electrice sincrone 12

V.1 Masuri de tehnica securitatii muncii .12

V.2 Masuri de prevenire si stingere a incendiilor ...13

Bibliografie .15

ARGUMENT

CAPITOLUL I GENERALITATI

I.1 DEFINITII SI ELEMENTE constructive de baza

Masina de curent alternativ la care turatia rotorului este egala cu cea a campului invartitor, indiferent de sarcina, se numeste masina sincrona. (fig. I.1.1)

Armatura inductorului masinii este formata dintr-o succesiune de poli N si S, realizati din electromagneti excitati in c.c. sau din magneti permanenti. In general, inductorul este rotor si numai la masinile mici, din motive de spatiu, poate fi stator, masina fiind considerata in acest caz de constructie inversa. Inductorul poate fi cu poli aparenti (fig. I.1.2) si bobine concentrate asezate pe acestia sau cu poli plini (poli inecati fig. I.1.3), cand infasurarea de excitatie este repartizata in crestaturi. Infasurarea de excitatie are capetele legate la doua inele de pe arbore, pe care calca periile care fac legatura cu sursa exterioara de c.c. Masinile sincrone mai au pe armatura inductoare o infasurare de tip colivie (ca la masinile asincrone), numita infasurare de amortizare, utilizata si la pornirea motoarelor. Circuitul magnetic al inductorului se poate realiza si din piese masive de otel, deoarece fluxul fiind produs de c.c., nu variaza in timp si nu se produc pierderi.

Armatura indusului este formata din pachete de tole si in crestaturile ei se gaseste o infasurare trifazata conectata in stea. Gama larga de puteri, ca si locul de utilizare, a condus la numeroase forme constructive ale caror elemente, in afara celor indicate mai inainte, pot diferi de la un tip la altul.

I.2 SEMNE CONVENTIONALE In figura I.2.1 se dau o parte din semnele conventionale pentru masinile sincrone. Infasurarile indusului sunt notate cu U, V si W, ca la masina asincrona, iar infasurarea de excitatie cu F.

I.3 DOMENII DE UTILIZARE

Masinile sincrone pot functiona in regim de generator, de motor si intr-un regim specific de compensator de putere reactiva (compensator sincron).

Generatoarele sincrone, numite si alternatoare, constituie sursele de curent alternativ de frecventa industriala din centralele electrice. Tendinta este ca ele sa se realizeze cu puteri cat mai mari pe unitate, pentru obtinerea de randamente mari si consumuri specifice mici de materiale.

Generatoarele sincrone mari cu poli inecati, antrenate de turbine cu abur sau gaze la turatii de 3.000 rot/min si mai rar, de 1500 rot/min, se numesc turbogeneratoare, iar cele cu turatii mici cu poli aparenti, antrenate de turbine hidraulice, hidrogeneratoare. Motoare sincrone se folosesc la puteri peste 100 kW, in locul motoarelor asincrone, pentru functionare la un factor de putere dorit sau chiar pentru compensarea factorului de putere al retelelor. Ca motoare mai mici se utilizeaza acolo unde se impune o turatie sincrona.

Compensatoarele sincrone sunt motoare sincrone care functioneaza in gol si debiteaza putere reactiva in retelele la care sunt conectate pentru a le imbunatati factorul de putere.

CAPITOLUL II CONSTRUCTIA MOTOARELOR

SINCRONE

Motoarele sincrone sunt motoarele care au viteza de rotatie a rotorului egala cu viteza campului magnetic invartitor.

Motoarele sincrone sunt alcatuite din urmatoarele parti principale :

Statorul este format din : carcasa, pachetul de tole si infasurarea statorica. Are aceeasi constructie cu a statorului motorului asincron.

Rotorul este format din :

arbore, executat din otel cu rolul cunoscut de la motorul asincron;

infasurarea rotorului, numita si infasurare de excitatie, este legata la doua inele colectoare, fixate pe rotor printr-un butuc izolat. Prin intermediul inelelor colectoare se alimenteaza cu curent continuu infasurarea rotorica. Infasurarea rotorica se afla fixata fie pe un pachet de tole sau otel masiv cu crestaturi la exterior, in care caz motorul se numeste cu rotorul cu poli aparenti. Motoarele cu poli inecati se construiesc pentru turatii mari, iar cele cu poli aparenti pentru turatii mici;

periile si sistemul portperii au rolul de a asigura legatura electrica intre infasurarea de excitatie (a rotorului) si sursa de curent continuu. Aceasta sursa este un generator de curent continuu si se numeste excitatoare.

Schema de legare electrica a unui motor sincron trifazat este data in fig. II.1.

Statorul este alimentat cu curent alternativ trifazat, ce creeaza campul magnetic invartitor. Infasurarea din rotor este alimentata cu curent continuu de la o sursa separata (excitatoare). Interactiunea dintre campul magnetic invartitor si curent electric din rotor duce la aparitia unor cupluri de forte ce provoaca rotatia rotorului. Acesta este rotit cu aceeasi turatie cu a campului magnetic invartitor. Deci alunecarea este s = 0. Din acest motiv motoarele sincrone au turatia constanta si ea nu poate fi modificata. Motoarele sincrone se executa in general de puteri mari si foarte mari : 100 kW - 1600kW cu utilizare in antrenarea utilajelor grele ce necesita turatie constanta (cuptoare rotative etc.) si nu au variatii mari ale cuplului rezistent.

Se executa de asemenea si motoare sincrone de mica putere pentru antrenarea mecanismelor de ceasuri. Motoarele sincrone au o constructia mai complicata si dezavantajul ca turatia rotorului nu nu poate fi reglata . Au in schimb un mare avantaj si anume ca pot functiona cu curent (in stator) cu factor de putere cos = 1 sau chiar capacitiv. In acest fel ele sunt receptoare ce permint imbunatatirea factorului de putere al retelelor de curent alternativ din care sunt alimentate. Pentru a functiona in acest fel este necesar ca motoarele sincrone sa fie supraexcitate. Daca ie este curentul de excitatie pentru o functionare a motorului cu un factor de putere cos = 1, atunci :

- o functionare cu un curent de excitatie mai mare decat ie conduce la un factor de putere capacitiv (curentul din stator este defazat inaintea tensiuni retelei de alimentare) si motorul functioneaza supraexcitat.

- o functionare cu un curent de excitatie mai mic decat ie conduce la un factor de putere inductiv (curentul din stator este defazat in urma tensiunii retelei de alimentare, la fel ca la motoarele asincrone) si motorul functioneaza subexcitat.

CAPITOLUL III PORNIREA MOTOARELOR

SINCRONE

Pentru a dezvolta un cuplu activ, masina sincrona trebuie adusa la turatia de sincronism prin antrenarea cu motor auxiliar sau prin pornirea in asincron.

La antrenarea cu un motor auxiliar, motorul sincron devine generator si pornirea este echivalenta cu conectarea generatorului sincron la retea. Acest mod de pornire formeaza metoda sincronizarii fine si se aplica numai la pornirea in gol a motoarelor.

La pornirea in asincron (fig. III.1) utilizata in mod curent, infasurarea de excitatie este deconectata de la sursa si este inchisa pe o rezistenta Rs, pentru limitarea supracurentilor si supratensiunilor, iar infasurarea de amortizare formeaza colivia intalnita la motorul asincron. Cand s-a ajuns la turatia de gol in asincron, apropiata de cea sincrona, se conecteaza infasurarea de excitatie la sursa de c.c. Functie de pozitia relativa a polilor inductori fata de cei ai indusului in momentul conectarii, poate aparea in sensul cuplului asincron si cuplul sincron care aduce rotorul la sincronism daca < / 2.

Pornirea in asincron presupune :

- legarea in scurtcircuit a rotorului, de regula pe o rezistenta pentru a limita t.c.m. indusa. Infasurarea rotorului nu se lasa deschisa pentru ca t.c.m. indusa capata valori foarte mari, ce ar putea duce la strapungere. De cele mai multe ori in rotor se monteaza o colivie speciala, cu un rol numai la pornirea motorului in regim de motor asincron;

- se leaga statorul la retea si motorul porneste la fel ca un motor asincron. Motorul porneste si turatia lui creste pana la aproximativ 95% din turatia campului invartitor.

- se excita rotorul prin cuplare excitatoarei si rotorul intra in sincronism.

Daca turatia rotorului scade, se intrerupe excitatia si se reia pornirea in asincron, urmata de o noua cuplare a excitatiei pana cand se intra in sincronism.

De regula aceste manevre nu se executa manual, ci automat, ele asigurand pornirea corecta a motorului sincron.

CAPITOLUL IV DEFECTELE SI REGIMURILE ANORMALE DE FUNCTIONARE ALE MASINILOR ELECTRICE SINCRONE, CAUZELE SI REMEDIEREA LOR

IV.1 Incalzirea excesiva a masinii asincroneIncalzirea excesiva a miezului magnetic al statorului. Fierul activ al statorului se poate incalzi excesiv in urmatoarele cazuri :

Functionarea masinii cu miezul magnetic al statorului saturat. Saturatia magnetica excesiva a otelului activ al statorului, datorita cresterii fluxului magnetic, si deci a inductiilor magnetice in fier duce la cresterea masiva a pierderilor in fier, si deci miezul magnetic se va incalzi mult. Cauzele saturarii excesive pot fi urmatoarele :

- tensiunea retelei la care este conectata masina este prea mare. Se va reduce tensiunea la normal;

- frecventa tensiunii este prea redusa. Se va aduce frecventa la valoarea normala.Daca masina este generator se actioneaza la cresterea turatiei motorului primar, iar daca este motor se va actiona asupra frecventei retelei de alimentare.

Scurtcircuite locale intre tolele miezului magnetic al statorului. Aceste scurtcircuite se pot produce in urmatoarele cazuri :

- a frecat rotorul de stator, sau bavurile rezultate de la prelucrarea scurtcircuiteaza tolele. Se izoleaza tolele intre ele;

- izolatia buloanelor sau a bridelor de strangere a miezului magnetic s-a deteriorat. Se remediaza izolatia acestora.

Supraincalzirea infasurarii in excitatie. Supraincalzirea infasurarii statorului se poate produce in urmatoarele cazuri :

- masina este supraincarcata in care caz infasurarea se incalzeste uniform.Se va reduce sarcina,sau se schimba masina cu una mai mare;

- exista un scurtcircuit in infasurare, cand incalzirea este locala si iese fum din infasurare. Se deconecteaza masina de la retea si se localizeaza scurtcircuitul. Se inlocuiesc bobinele defecte sau se rebobineaza masina.

Supraincalzirea infasurarii in excitatie.Astfel de situatii se pot produce in urmatoarele cazuri mai importante :

- masina functioneaza cu o tensiune mai ridicata la retea si necesita un curent de excitatie mai mare. Se reduce tensiunea retelei.

- masina functioneaza supraexcitata, debitand energie reactiva mare in retea;curentul de excitatie este foarte mare. Se va regla excitatia in limitele normale.

- masina absoarbe curent mare de excitatie datorita unor scurtcircuite in infasurarea de excitatie. Defectul este insotit de obicei, de vibratii puternice.

Se verifica bobinele polare. Se izoleaza spirele defecte sau se schimba bobinele care au scurtcircuite.

IV.2 DEFECTE SI REGIMURI ANORMALE IN FUNCTIONAREA MOTORULUI SINCRON

Defecte si regimuri anormale la pornirea motorului asincron. Motorul nu porneste. Cazurile mai importante cand motorul nu porneste sunt :

- in infasurarea statorului nu circula curent, din cauza topirii fuzibilelor sigurantelor. Se inlocuiesc fuzibilele cu altele noi. Este posibila si defectarea intreruptorului automat de pornire. Se va repara intreruptorul;

- intr-una din fazele statorului nu circula curent, datorita intreruperii uneia din faze, arderii unei sigurante sau contact defect la intreruptorul de pornire. Se va remedia intreruperea fazei, se schimba fuzibilul ars sau se repara intreruptorul.

Motorul nu ajunge la turatia normala. Asemenea manifestari pot aparea in urmatoarele cazuri :

- tensiunea de pornire este mica din cauza caderii tensiunii retelei, conectarea gresita a autotransformatorului de pornire sau alegerea gresita a reactorului de pornire. Se va verifica tensiunea la bornele motorului la pornire; se va redimensiona reteaua de alimentare, se va verifica modul de conectare autotransformatorului cu motorul, sau se va reduce reactanta bobinei reactorului prin reducerea numarului de spire sau cresterea intrefierului;

- sarcina la pornire este prea mare. Se va reduce sarcina la pornire;

- exista un scurtcircuit in infasurarea excitatie, in care se dezvolta cuplul monoxial, care nu permite ridicarea turatiei la valoarea nominala. Se va verifica circuitul de excitatie si se va remedia scurtcircuitul.

- exista intreruperi sau contacte imperfecte in infasurarea de amortizare (colivia de pornire) a rotorului. Se verifica sudurile barelor cu inele de scurtcircuitare si se sudeaza locurile constante defecte.

Defecte si regimuri anormale la functionarea motorului sincron. In timpul functionarii apar pendulari ale rotorului si oscilatii ale indica ale indicatoarelor ampermetrelor si wattmetrelor din circuitul statoric.

Pendulari ale rotorului se pot produce in urmatoarelor cazuri :

- sarcina variaza rapid . Se va mari curentul de excitatie a motorului, masura care reduce mult oscilatiile.

- tensiunea si frecventa retelei oscileaza puternic. Se forteaza excitatia care stabilizeaza functionarea in regim tranzatoriu.

Motorul iese din sincronism. Iesirea din sincronism a motorului sincron se produce in urmatoarele situatii:

- motorul este supraincarcat. Se va reduce sarcina;

- excitatia motorului s-a intrerupt. Se va inlatura defectiunea din circuitul de excitatie si se sincronizeaza masina;

- au avut loc intreruperi de tensiune in reteaua de alimentare a statorului. Pentru astfel de cazuri se va utiliza protectia motorului impotriva reaparitei tensiunii, care, in cazul opozitiei de faza ar putea reprezenta un scurtcircuit brusc. Se va dezexcita rapid motorul si va porni din nou la reaparitia tensiunii in retea.

CAPITOLUL V MASURI DE TEHNICA SECURITATII MUNCII SI MASURI DE PREVENIRE SI STINGERE A INCENDIILOR LA EXPLOATAREA MOTOARELOR ELECTRICE SINCRONE

V.1 MASURI DE TEHNICA SECURITATII MUNCII

In marea majoritate, accidentele ce survin in exploatare, intretinerea si repararea masinilor electrice se datoresc neglijentei sau lipsei de atentie. Pentru a evita aceste accidente se impune in mod deosebit o disciplina a personalului de exploatare a utilajelor si a echipamentelor electrice, a normelor de protectie a muncii si PSI, precum si prin folosirea unor mijloace de protectie corespunzatoare operatiilor efectuate de catre acest personal.

Atat timp cat echipamentul electric se afla in exploatare, cele mai frecvente accidente se datoresc electrocutarii. Actiunea curentului electric asupra organismului omenesc are ca efect provocarea de traumatisme externe (arsuri, ruperea tesuturilor, orbirea) sau interne (tulburari ale sistemului nervos, ale functionari sistemului cardiovascular si ale respiratiei).

Accidentarea unei persoane prin electrocutare se poate produce in urmatoarele conditii :

- cand persoana atinge concomitent doua elemente bune conducatoare de electricitate, intre care exista diferenta de potential electric (de exemplu atingerea a doua faze, atingerea unei faze si a pamantului etc.);

- atingerea cu picioarele a doua puncte de pe sol, aflate la potentiale electrice diferite, in aproprierea unei scurgeri de curent in pamant;

- atingerea conductorului de nul, intr-o portiune neizolata, cand reteaua este dezechilibrata si cand apar diferente intre nul si pamant.

Pentru evitarea accidentelor prin electrocutare, pe durata exploatarii masinilor electrice se iau urmatoarele masuri de protectie :

- la motoarele electrice protejate numai prin sigurante si care nu au alte elemente de separatie in fata accesora, inainte de inceperea oricarei lucrari pe circuitul de forta, se vor demonta aceste sigurante, folosind manusi electroizolante si in locuri umede o platforma electroizolanta, iar in locul lor se vor monta capace de siguranta fara fuzibil, vopsite in rosu. In cazul in care elementele de protectie electrica ale motorului se gasesc in alta incapere, in mod suplimentar se va deconecta cablul de alimentare de la bornele motorului si se vor asigura conductoarele acestuia cu degetare de cauciuc.

- corpurile masinilor electrice si cele ale echipamentului din circuitul lor de forta trebuia sa fie legate la pamant.

- bornele infasurarilor si cutiile terminale ale masinilor electrice trebuie sa fie inchise, astfel incat sa fie imposibila ridicarea capacelor fara a demonta piulitele.

- elementele in rotatie trebuie ingradite sau protejate de aparatori (inele colectoare, curele de trasmisie , curelele de transmisie, cuplele, ventilatoarele, partile deschise ale arborilor etc.).

- izolarea electrica a circuitului de forta de pe care urmeaza a se demonta motorul electric, incepe prin oprirea motorului, verificarea lipsei tensiunii, realizarea unei separatii vizibile, care se va bloca, iar pe dispozitivul de actionare (heblu, intrerupator etc. ) se va monta un indicator de interzicere : Nu inchideti! Se lucreaza .

- este interzis a se lucra la conductorul de legare la pamant atat timp cat motorul functioneaza si alimentarea lui este conectata.

- la motoarele electrice se pot executa lucrari si pe baza de instructiune tehnica interna. Aceasta insa nu exclude luarea tuturor masurilor tehnice si organizatorice care sunt necesare pentru asigurarea deplinei securitati a personalului.

- scoaterea placilor avertizoare si repunerea in functiune a motoarelor se vor face numai daca in registrul sectiei respective s-a consemnat faptul ca lucrarea s-a terminat, precum si numele persoanei care a comunicat acest lucru.

- in scopul prevenirii personalului de exploatare asupra pericolului de atingere a pieselor aflate sub tensiune, in vecinatatea acestora se afiseaza inscriptii sau placarde specifice; pentru fiecare fel de tensiune si curent se vor utiliza notatiile prevazute in normative.

Pe parcursul executarii reparatiei masinilor electrice pot aparea noi cauze de accidentare atat prin electrocutare, cat si de ordin electric;

- lampile si sculele electrice portabile pot provoca electrocutari prin folosirea unor conductoare necorespunzatoare, prin lipsa legarii la centura de impamantare si prin existenta unor defectiuni tehnice ce pot aparea la ele.

- in cazul lampilor electrice, metoda cea mai sigura de protectie este utilizarea tensiunilor de 24 V si 36 V.

- in cazul sculelor electrice, care lucreaza cu tensiune de 120 220 V, securitatea muncii este asigurata prin constructia si securitatea sculelor; de aceea este necesara verificarea lor periodica, iar utilizarea lor se face folosind o fisa de contact ce se racordeaza intre priza cu contact de legare la pamant.

V.2 MASURI DE PREVENIRE SI STINGERE A INCENDIILOR

In timpul exploatarii masinilor electrice, pe langa pericolul electrocutarii, curentul electric poate provoca incendii, datorita incalzirii aparatajului electric in timpul functionarii, in timpul scurtcircuitului sau suprasarcinilor. Arcurile electrice produse prin deranjamentele partii electrice pot provoca arsuri personalului sau pot determina aprinderea prafului aglomerat sau a amestecului gazelor din atmosfera incaperii.

Pentru prevenirea pericolului de aprindere din cauza scanteilor si a supraincalzirii, trebuie luate urmatoarele masuri :

- la regimul de functionare in plina sarcina, partile motorului electric nu trebuie sa se incalzeasca pana la o temperatura periculoasa (lagarele nu trebuie sa depaseasca temperatura de 80 C).

- partile din cladiri si partile din utilaje care sunt expuse actiunii arcului electric trebuie sa fie neinflamabile.

- sigurantele, intreruptoarele si alte aparate asemanatoare, care in timpul exploatarii pot provoca intreruperea curentului electric, trebuie acoperite cu carcase.

- partile reostatelor si ale celorlate aparate care se incalzesc in timpul functionarii trebuie montate pe socluri izolate termic.

- utilajul care lucreaza in medii de praf trebuie sa fie actionat cu motoare electrice antiexplozive, iar instalatiile si aparatajul sa fie in executie antiexploziva.

- pentru a se putea interveni cu eficacitate in caz de incendiu se recomanda ca langa masinile unelte ( sau in sectii ) sa fie amplasate extinctoare cu CO2.

- folosirea apei este interzisa la stingerea incendiilor in instalatiile electrice, deoarece prezinta pericol de electrocutare si determina si extinderea defectiunii.

BIBLIOGRAFIE

Bichir, N. Mihoc, D. Botan, C. si Hilohi, S. Masini, aparate, actionari si automatizari. Bucuresti, Editura Didactica si Pedagogica, 1996.

Mira, N. si Negus, C. Instalatii si echipamente electrice . Bucuresti, Editura Didactica si Pedagogica, 1987.

PAGE 7