Exemplu de Calcul Electromagnetic al Mașinii Sincrone

Exemplul de calcul are drept scop parcurgerea intregii metodologii de proiectare a masinii

sincrone. In regim de generator si motor, pe un exemplu concret.

Calculul se va efectua in paralel pe aceeasi masina, lucrand in cele doua regimuri, astfel

incat sa se obtina din gabaritul respectiv aceeasi putere interioara si aproximativ aceleasi dimenisuni

ale rotorului. Din aceasta cauza se vor alege, pentru cele doua regimuri, astfel de date nominale

incat sa se coreleze intre ele, la anumite dimensiuni stabilite, solicitarile electromagnetice atat ca

generator cat si ca motor.

Pentru o edificare mai completa a celor ce proiecteaza pentru prima data o astfel de amsina,

se va avea in vedere, mai intai, masina sincrona cu poli aparenti, apoi, in aproximativ acelasi stator,

se vor exemplifica si celelalte variante constructive de rotoare (varianta combinata si cu poli

inecati).

Ca urmare, exemplul de calcul se va efectua in 3 cazuri:

– cazul 1, cuprinde calculul electromagnetic al unei masini sincrone cu poli aparenti, ca

generator si ca motor, in paralel (datele care difera sunt despartite printr-o lini verticala);

– cazul 2, cuprinde calculul electromagnetic al unei masini sincrone cu rotorul in varianta

combinata, care va avea aceeasi latime a piesei polare si aproximativ acelasi stator ca in

cazul 1 (recalculat insa in functie de solicitarile electromagnetice indicate pentru aceasta

varianta);

– cazul 3, cuprinde calculul electromagnetic al unei masini sincrone cu poli inecati, cu

aprozimativ acelasi stator ca inc azul 1 (recalculat, ca si in cazul 2, in functie de solicitarile

electromagnetice indicate).

CAZUL 1. Sa se proiecteze un :

GENERATOR SINCRON TRIFAZAT MOTOR SINCRON TRIFAZAT

avand urmatoarele date:

Sn=440 kVA

Un=6300V

n1=1000 rot./min

f 1=50 Hz

m=3

cosφN=0,8(inductiv)

Pn=400 kW

Un=6000V

n1=1000 rot./min

f 1=50 Hz

m=3

cosφN=0,9(capacitiv)

- pornire in asincron cu :

M p

M N

⩾1,2 ,

I p

I N

⩾6

Tipul constructiv : IM B 3 STAS 3998/1-74;

Tipul de protectie: IP 23 STAS 625-85;

Constructia rotorului : cu poli aparenti;

Serviciul : S1 (continuu) STAS 1893/1-87

Intrucat pentru fazele statorului nu se impune nici o conditie se alege conexiunea stea (Y)

OBSERVATIE. In expunerea exemplului se va folosi linia despartitoare in dreptul marimilor care

difera de la generator la motor; acolo unde lipseste linia despartitoare, elementele sunt comun.

CALCULUL PRINCIPALELOR MARIMI

1. Curentul nominal pe faza, pentru conexiunea Y este :

Conform relatiei (13.1)

I N G=

SN

√3∗Un

= 440∗103

√3∗6300

=40,32 [A]

Conform realtiei (13.3)

I N M=

PN

√3∗Un ηN cosφN

[A]

I N M= 400∗103

√3∗6000∗0,938∗0,9

=45,6 [A]

in care: ηN=0,938 din figura 10.1

2. T.e.m. Nominala in faza conform relatiei (13.5)

E1N=k EG∗U1G=1,08∗3637=3928 [V] E1N=k EM∗U1M=1,055∗3463=3954 [V]

(14.2)

In care : tensiunea nominala de faza pentru conexiunea Y este

U1N G=

U N

√3

=6300

√3

=3637 [V]

k EG=1,08

U1N M=

UN

√3

=6000

√3

=3464 [V]

k EG=1,055

3. Putere aparenta interioara nominala, conform relatiei (13.7)

U1N=k EG∗S N=1,08∗440=475 [kVA] S1N=k EM∗S N=1,055∗474=500 [kVA]

(14.3)

unde, conform relatiei (13.7 , a)

S N=

PN

U n ηN cosφN

= 400

0,938∗0,9=474 [kVA]

OBSERVATIE. Deoarece puterile aparente interioare pentru masina sincrona ca generator

si ca motor sunt apropiate, lucru care fusese anticipat din datele nominale, dimensiunile principale

ale masinii se vor stabilii pentru valoarea cea mai mare a puterii interioare, urmand ca valoarea

exacta a solicitarii electromagnetice sa se determine pentru fiecare regim in parte.

Ca urmare, stabilirea dimensiunilor principale se va face cu puterea interioara