PRODUCEREA ŞI DISTRIBUŢIA ENERGIEI ELECTRICE

1

Ministerul Ap

TUDOR AURELIAN TRAIAN

2010

2

CUPRINS

INTRODUCERE

Obiectivele cursului

Bilbliografie

1. SISTEMUL ELECTROENERGETIC NAVAL 1.1. ele de calitate pentru sistemul

electroenergetic naval. 1.2.

generatoarelor electrice.

2. CENTRALE ELECTRICE NAVALE 2.1. ului pentru generatoare sincrone. 2.2.

Sisteme de compoundare a generatoarelor sincrone

2.3. Scheme de reglare . Generator autoexcitat e

corector de tensiune. 2.4. 2.5.

active generatoarelor. 2.6.

de 2.7.

generatoarelor.

3.

3.1. alculul ri de a energiei electrice.

4.

4.1. 4.2.

3

5. AUTOMATIZAREA SISTEMELOR ELECTROENERGETICE NAVALE 5.1.

Sisteme automate pentru controlul parametrilor sistemelor electroenergetice.

6.

INCENDIILOR PROVOCATE DE CURENTUL ELECTRIC 6.1.

INTRODUCERE

OBIECTIVELE CURSULUI

iile electrice montate la bordul navelor,

automatizare aferente lor.

1. cu cele

terestre.

2. Identificarea categoriilor de inst electrice navale. 3. navale.

4. navale procedurilor de p

5.

6.

electrice de la bordul navelor.

- navale

clasificare a navelor.

ateriale

4

care sunt montate la bordul navelor.

i

care apar.

- derile necesare n vederea

situ

import

Sistemul electroenergetic naval

Centrale electrice navale

electrice la nave

Automatizarea sistemelor electroenergetice navale

or provocate de

curentul electric

5

BIBLIOGRAFIE

1. NANU D. Sisteme electroenergetice Navale, Editura Muntenia,

2. Automatizarea sistemelor electroenergetice navale,

Editura Sudostroenie, 1970. 3. NANU D. trice navale, Editura Muntenia,

4.

STAN ST.

6

Unitatea de 1 SISTEMUL ELECTROENERGETIC NAVAL

CUPRINS

1.1 Clasificelectroenergetic naval.

1.2 generatoarelor electrice.

OBIECTIVE

-

- de a defini structurile diferitelor tipuri de sisteme electroenergetice navale;

- de a descrie or de

-

1.1

echipamentelor electrice de la bordul navei destinate pentru producerea,

Structura SEN sport a energiei

Pe nave, n calitatea de surse de energie electr

cabluri electrice sau cu bare conductoare. Tablou

Tablo.

7

avei.

constituie .

Clasificarea SEN 1)

2) destinat pentru propulsia navei;

3)

SEN autonome ispun de

mul criteriu de

interioare sau n apropierea coastei.

prin linii de transmisie a energiei electrice, existnd posibilitatea transmiterii acesteia n ambele sensuri. n acest fel, n cazul unui consum redus, este posibil ca

acesteia sunt necesare mai multe grupuri diesel generatoare. Repartizarea puterii

scurtcircuit pot ajunge la valori 100 200 kA, ceea ce corespunde limitei maxime a puterii de rupere pentru

8

rnduri

a

c

avarie.

T /D G6 generatoare; TPD, TPD1,

TPD2 TD4 tablouri

tablou

generator de avarie; C

9

electri

principal de propulsie al navei pentru antrenarea unuia sau mai multor generatoare

variante prezentate n figura 1.2., astfel

a) folosirea generatoarelor de ax, Gax, antrenate printr-un mecanism de transmisie de axul portelice;

b)

-propulsie diesel.

10

Fig. 1.2 Schemele electrice structurale ale SEN

tic

a cu generator de ax; b cu utilizarea turbogeneratorului.

D diesel;Gax generator de ax; MP motor principal; T

CR

atei de

e cost al centralei electrice. Utilizarea turbogeneratoarelor de

Principalul neajuns al sistemului

Acest regim

11

generatoar

20 minute.

n prezent, SEN cu ge

categorie fac parte unele nave fluviale, SEN unitar

PC

M1, M2 lor portelice.

ii utilajelor

12

tensiune,

1.1.2 Scheme structurale ale centralelor electrice din SEN

Schemele structurale ale centralelor elec

1)

electrice;

2) posibilitatea de separare a generatoarelor (grupurilor de generatoare)

3)

4)

5) im de lucru la altul;

6)

7)

navei; 8)

n momentu

periodice.

a

e tabloului pot fi cuplate sau separate prin

separatoarelor

13

a2)

cu un sistem de bare

transmite

e

sisteme de bare.

14

ibile pentru puterea de rupere a

1.1.

- -

elor de la bord; -

- - -

15

pentru aceas

organul de stat pentru clasific

Conform normelor RNR, i

- C, sau 80% la

40 C, sau 95% la 25 C;

- ;

- 22,5 cu perioada 7 10 ;

- 1

0,7 g;

- -

raioane nelimitate, de la -50 C la +50 C;

- mg /m3);

- la 5 la 20 mg /m3.

1.1.

sunt:

pU

U nU ,

%100U

UUU

n

np (1.1)

16

pf

f nf ,

%100f

fff

n

nn

(1.2)

alternativ trifazamaxU

minU nU .

%100U

UUk

n

minmax

Unesim (1.3)

fundamentatei.

%100U

U

k1

2

2

sin.nes (1.4)

5. sdU

minU maxU nU , n

regim tranzitoriu, rapo

%100U

UUU

n

nminsd

(1.5)

%100max

n

nsd

U

UUU

(1.6)

sdf

%100f

fff

n

nminsd

(1.7)

17

%100f

fff

n

nmaxsd

(1.8)

a) raportul ntre amplitudinile armonicelor joase ale componentelor de curent

alternativ, UmedU .

%100m ed

pulsatieU

Uk (1.9)

b)

tensiunii reexprimat n procente.

%100U

UUk

med

minmaxpulsatie

' (1.10)

c)

n calcul toate componentele armonici), d~Uredresate.

%100U

Uk

med

d~''

pulsat ie (1.11)

d)

procente.

%100UU

UUk

minmax

minmax'''

pulsatie (1.12)

n rap

semnul minus.

18

n circuitele interioare din compunerea acestora.

-

secunde 5 de timp % 30 -

secunde 1,5 de timp %20U%;10U sdp (1.13)

-

secunde 5 de timp %10f%;5f sdp (1.14)

Nesimetria tensiunilor n sistemele trifazate

majoritatea la bordul navei, contribuie la reducerea nesimetriei tensiunilor.


nesimetrie al tensiunii, U.nesimk , este aproximativ 3%.

a generatoarelor

nectate

19

sistem. Dintre consumatorii de la bordul navei, convertoarele statice de energie

trii surselor

Din aceste considerente, conform normelor registrului de clasificare, abaterea de

fundamentalei.

Normele de calitate a energiei electrice stabilite de Registrul naval pr

regimurile de exploatare ale navei. a) -

nominal;

- scurt parametrii energiei electrice n limitele stabilite de norme atunci cnd

b)

-

-

electrice, reducerea nesimetriei, reducerea abaterilor de la forma

20

1.2

lucru n procesul de exploatare a navei

a) se mpart n: - ia de

guvernare);

-

- );

-

interioare; -

- iluminatul electric.

b) se mpart n trei grupe.

t: comanda drumului

irea

Pentru consumat

cuplarea unui generator suplimentar la barele centralei electrice.

echipajului.

21

c)

-

-

-

temperatura mediului ambiant.

moment dat este determina

electrice este un proces aleator. Un calcul precis al consumului de energie elec

factori. Un asemenea calcul poate fi efectuat folosind metode specifice de ca lculul

centralei electrice

rezultate suficient de bune pentru nevoile practice. De asemenea, pentru calculul

aproximativ al puterii centralei electrice, necesar la ntocmirea proiectului preliminar al navei, se pot folosi metode analitice.

exploatare al navei se mparte ntr-

22

regimuri: a)

b) pentru nave de pasage

c)

d)

e)

1.2.1 Ale . Metoda

tralei electrice.

numai

23

n coloana 1

n coloanele 2-5 se trec datele nominale

ncos (col.5). Pentru

motoarele electrice aceste date sunt scrise pe eticheta motorului.

n.inst

PP (1.15)

a (3.1.) se trec n coloana 6.

.instc.tot.inst PnP (1.16)

n care: .tot.instP -

cn - fel.

coloana 7.

Bila

de curent alternativ

consu

mat

ori

lor

kw

Ran

dam

entu

l,

Fac

toru

l de

pu

tere

,

cos

n

Puterea

Coef

icie

nt de

sim

ultan

eita

te

k0

Coef

icie

nt

s

Fac

tor

de

pute

re, co

s

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

I. Mecanis me de punte

2 6 0,8 0,81 7,5 15 - - -

1 8 0,86 0,83 9,3 9,3 (1) (0,7) (0,8)

24

consu

mat

ori

lor

kw

Ran

dam

entu

l,

Fac

toru

l de

pu

tere

,

cos

n

Puterea

Coef

icie

nt de

sim

ultan

eita

te

k0

Coef

icie

nt

s

Fac

tor

de

pute

re, co

s

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

------------------------------

II. Mecanisme auxiliare pentru

compresor 1 8 0,85 0,83 9,4 9,4 (1) (0,9) (0,82)

pompa de combustibil 1 2,5 0,8 0,8 3,1 3,1 - - -

------------------------------

III. Mecanis me pentru

sisteme navale:

pompa de incendiu 2 10 0,82 0,81 12,2 24,4 (0,5) (0,8) (0,8)

- - - - - 10 0,4 1 0,7

------------------------------

IV. Iluminatul - - - - - 30 0,3 1 1

------------------------------

cc Q,P ): -

-

Coeficientul general de simultaneitate, OG

k

calc.calc. Q,P : -

-

Factorul mediu de putere, medcos

-

-

Tabelul 1.1

Regim de avarie

Puterea co

Coef

icie

nt

de

sim

ultan

eita

te, k

0

Coef

icie

nt de

s

Fac

tor

de

pute

re, co

s

Puterea

Coef

icie

nt de

sim

ultan

eita

te, k

0

Coef

icie

nt

de

s

Fac

tor

de

pute

re,

cos

Puterea

kw

reac

ti

k v

ar.

kw

k v

ar.

kw

k v

ar.

11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 23

- - 0,5 0,6 0,75 4,5 4,0 0,5 0,8 0,8 6,0 5,0

(6,5) (6) - - - - - - - - - -

25

Regim de avarie

Puterea co

Coef

icie

nt

de

sim

ultan

eita

te, k

0

Coef

icie

nt de

s

Fac

tor

de

pute

re, co

s

Puterea

Coef

icie

nt de

sim

ultan

eita

te, k

0

Coef

icie

nt

de

s

Fac

tor

de

pute

re,

cos

Puterea

kw

reac

ti

k v

ar.

kw

k v

ar.

kw

k v

ar.

11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 23

(8,5) (6,0) (1) (0,9) (0,82) (8,5) (6,0) - - - - -

- - 1 1 0,8 3,1 2,5 1 1 0,8 3,1 2,5

(9,6) (8,0) - - - - - 1 0,9 0,8 22 19

4 4 0,9 1 0,7 9 9 - - - - -

9 - 0,9 1 1 27 - 0,5 1 1 15 -

87 52 196 132 158 112

78 47 175 120 147 103

0,7 0,8 0,9

61 36 157 105 142 100

55 33 140 95 133 93

0,86 0,83 0,82

1 x 75 2 x 75 2 x 75

3 x 75 2 x 75 2 x 75

.inst

.efects

P

Pk (1.17)

.instc

.funtc

0n

nk (1.18)

26

tative

mecanisme, valorile acestuia sunt subunitare, cum ar f

n limitele 0,5 0,8.

0,9.

ge pentru

regimurile cele mai grele n limitele 0,8 0,9.

alege n limitele 0,6 0,8. Putere

varie (pompe de incendiu, pompe

limitele 0,6 ntlni la ridicarea ancorei cnd se

acestuia la bord.

27

Coeficientul de simultaneitate, n acest caz, este 5,00k .

rile considerate, astfel:

s0.instc kkPP (1.19)

unde:cP -

.instP -

s0 k,k -

utere nominal

tgPQ cc (1.20)

unde: cQ -

cP -

tg -

de putere, cos (col.10, 15, 20).

La stabilirea puterii centralei electrice n diferite regimuri de exploatare a

intermin


-

alegerea coeficientului

28

supraveghere. De aceea,

-

ru

e

alte mijloace de salvare.

sau de

cc Q si P

or de pe coloanele 11,

consu

29

n continuare, se alege coeficientul general de simultaneitate, OGk , pe

-

general, OGk , pe regimuri, se alege astfel:

- pentru regimul 75,07,0kOG

- - 8,0kOG

- pentru regimul de ridicare a ancorei: 8,075,0kOG

- : 9,08,0kOG

- pentru regimul de avarie: 95,09,0kOG .

n afara coeficientului general de simultaneitate pentru determinarea puterii

-5% din puterea

astfel:

cOGcalc. Pk1,051,03P (1.21)

cOGcalc. Qk1,051,03Q (1.22)

2

.calc

2

calc.calc QPS (1.23)

Valoarea medie a factorului de putere calculat pentru fiecare regim este:

.calc

.calcmed

S

Pcos 1.24)

Valorile puterilor de calcul, .calc.calc.calc S,Q,P

30

n decurs de 2 ore, 25% timp de 30

suplimentar.

Pentru calculul puterii centralei electrice se alege regimul cu cea mai mare

-

regimu

1) de sarcina -

2)

3) Puterea gener

oape de sarcina

de

-4 agregate generatoare.

n tabelul 1

alegerea a

31

trei generatoare cu puteri de 100 kw fiecare; a treia alegerea a patru

generatoare cu puteri de 75 kw fiecare.

regimurile, sarcina generatoarelor este de circa 60-70%, ceea ce se poate ibile numai n

-

varianta a doua cu trei agregate generatoare.

determinarea puterii diesel-generatorului centralei electrice de avarie. Diesel-

elec

- iluminatul de avarie; - -

- -

- -

-generatorului de

avarie este n limitele 50-200 kw.

32

puterilor reactive.

1.2.2

De ex

Rezultatele analizei unui volum mare de datformule experimentale de calcul a puterii centralei electrice. Pentru exemplificare se

generale cu motoare principale lente. Regim de mar

expresiile:

.max.d.smars PN028,018P (1.25)

sau

trainivel.cmars PN028,018P (1.26)

unde: N - puterea motoarelor principale

.max.d.sP - puterea cea mai mare la conectarea unui consumator cu regim de

trainivel.cP -

echipajului.

kwPPPP climVKtraic.nivel (1.27)

n care: KP - puterea utilajelor cambuzei

33

VP -

clim.P -

.max.d.sP > trainivel.cP .max.d.sP < trainivel.cP se

.max.d.s.st PD002,011P (1.28)

trainivel.c.st PD002,011P (1.29)

unde: D - deplasamentul navei n tdw.

.max.d.sP , trainivel.cP - 1.25 1.26).

n acest regim, puterea centralei electrice se compune din

n

1

nn.st.inc.st vG15,0n

05,153,0PP (1.30)

unde:nG - sarcina nom

nv -

n -

n acest regim aproximarea puterii se face cu formula:

.compancoramars.man PP8,0PP (1.31)

unde:ancoraP -

.compP - puterea compresorului pentru aerul de pornire, kw.

34

Regim de avarie

n regimul de avarie, sarcina centralei electrice o constituie consumatorii care

c.

TEST DE AUTOEVALUARE

1.

e

2

a) unor SEN autonome;

c) unor SEN unitare; d) unor SEN mixte.

LUCRARE DE VERIFICARE

1:b; 2:c.

35

CENTRALE ELECTRICE NAVALE

CUPRINS

Sisteme generatoarele sincrone.

s

generatorului. Distr

de cuplare n paralel a generatoarelor. Metode de sincronizare.

cu timp constant de anticipare. OBIECTIVE

-

- puterii reactive;

-

- puterii active;

- descrierea metodelor de cuplare n paralel a generatoarelor sincrone navale.

2.

electrice

2.1 Generatoare de curent continuu

e

36

Generatorul de curent continuu c este prezentat n figura 2.1.

Fig. 2 Tensiunea la borne este:

aaIREU (2.1)

unde: E - tensiunea electromotoare a rotorului

aaIR -

La rndul ei tensiunea electromotoare depinde de:

nkE e (2.2)

unde: ek - lui

n - -

2.1), (2

neratorului,

a: 1)

aaIR .

2)

a

produce fluxul inductor principal, 0

37

generatorul de 0, apare un flux creat de acest curent denumit fluxul

2.2).

Fig. 2

n ca

n

figura 2lui va exista un flux

rezultant,

indusului.

Din figura 2 fluxul inductor, iar la marginea de intrare sau de atac

-

fluxului inductor de la me

3) motorului primar -o

4)

mai sus, atra

ce

eRr

Ui

(2.3)

n care: er -

38

cR - atului de cmp.

IfU

ratorului. n figura 2

Fig. 2.3 Caracteristicile externe ale generatorului

1

ipali ai generatorului a unei

39

Fig. 2.4

tensiune inte

este prezentat n figura 2.4

stabilizare a tenstensiunii cu precizie de 5-6%.

c

com

generatoarelor de curent continuu s-2.5.

cR

Fig. 2

40

Electromagnetu

momente de sensuri contrar

cR

restabilirea valorii nominale a tensiunii generatorului.

Autoexcitarea generatorului de curent continuu

n figura 2.6 sunt reprezentate caracteristica de mers n gol a generatorului,

e0 ifE sau eifU eeiRU , pentru

0I ttanconsnn n .

eeee

0

ce

0

e iRU sau R

U

R

E

Rr

Ei (2.4)

n care: UE0 - tensiunea electromotoare a generatorului la mersul n gol

er -

cR -

cee RrR -

eeIRU are coeficientul unghiular eRtg

Pentru ca gen

remE

1ei

1E

41

Fig. 2.6 Autoexcitarea generatorului de curent continuu

al generatorului. n caz contrar a

-

e poate

2.2 Generatoare sincrone

a generatoarelor sincrone: 1) cu excitatrice de curent continuu

42

2)

3) cu excitatrice

continuu cuplat cu axul generatorulu

-2% din puterea excitatricei generatorului sincron.

28V, 25V, 55V, iar pentru puteri mai mari 25-65V.

n figura 2excitatricea de curent continuu.

Fig. 2

generatorului sincron de la excitatrice

La pornire se produce autoexcitarea excitatricei ca generator de curent continuu eneratorului sincron.

0rem %52 (2.5)

n care: 0 -

Prin rotirea

-

excitatricei fiind nchis, n el apare un curent, exei

cmpul rezultant va fi:

.lsup.rem.rez (2.6)

43

din cauza d

generatoarele sincrone cu excitatrice de curent continuu.

realizarea generatoarelor sincrone autoexcitate, care n locul excitatricei folosesc un

excitatrice de curent continuu. Acest tip de generator poate fi ntlnit doar la nave construite n anii interiori.

Autoexcitarea generatoarelor sincrone

n figura 2

Fig. 2.8 Schema de principiu a generatorului sincron autoexcitat

Transformatorul intermediar, iT

iT ,

prin drase

sincron.

a doi cure -al doilea este

44

. Defazajul se

ea draselului D n circuitul de tensiune sau se poate folosi un

rotorului generatorului sincron la bornele lui apare tensiunea electromotoare

ce are ca ur

0U

n figura 2

Fig . 2

Valoarea tensiunii, 0U , corespunde punctului k3 de inter

2.

Spre deosebire de generatorul de curent continuu, caracteristica circuitului de

45

format din droselul D, transformatorul intermediar iT , redresorul dR

Din figura 2puncte: k1, k2 3

1 1

ntrerupe cre

2-5% Un Pentru ca tensiunea generatorului s 0

cr e > ie cr. n schemele de excitare a generatoarelor sincrone autoexcitate se folosesc diferite

-

modificarea caract

-

pornire, cu ajutorul unui buton; conectarea n scurtcircuit a bornelor statorului

-se

-

60-

-

independente: baterie de acumulatori, gener

ste de tipul

-o punte redresoare.

46

disp

perii. Excitatricea n acest caz este un ge

n figura 2

excitatrice de curent alternativ.

Fig. 2

-un grup de redresoare montate pe axul

ntruct toate elementele sunt montate pe rotorul aflat n

redresorul Rd2 de la statorul generatorului sincron printr-un transformator ron

autoexcitat.

cuitul

Sistemul cu excitatrice de curent alternativ este superior comparativ cu celelalte

sisteme excluznd contactele i. e mai utilizate la nave sunt sistemul

istemul cu excitatrice de curent alternativ.

47

Transformatorul intermediar, folosit n sistemul cu autoexcita

0I

me

rezultant la

indusului produse de curentul

La mersul n gol al generatorului sincron ( 0I

pe polii inductori de pe rotor produce fluxul inductor principal, 0coincide cu axa polilor. Atunci cnd g

un curent, 0I

2/

defazajul 0

2

.

Fig. 2

02 2

.

48

2.11.a),

aq (cazul este similar cu cel al generatorului de curent

2.11.b), fluxul de r -

ad2.11.c),

-a lungul axei, n sensul fluxului inductor principal

Pentru cazul general, 2

, n figura 2

Fig. 2.12 Componentele curentului

a) caracter inductiv; b) caracter capacitiv.

- aq entului

a;

- ad

Pentru sistemul electroenergetic naval, principali consumatori fiind motoarele

long

49

de

2.3 Stingerea cmpului magnetic

tensiunii electrom

energiei electrice. n cazul unui scurtcircuit n interiorul generatorului sau n cabluri

lectric.

anulare.

n cazul n car

magnetic cu ajutorul automatului de stingere a cmpului ASC.

ectrice la scurtcircuitele

supratensiunilor periculoase. Procedeul de stingere a cmpulu

apar supratensiuni mari care pot duce l

50

ului: nchiderea

arcului.

pentru un generator sincron

schema din figura 2.13.

Fig. 2.13 Stingerea cmpului magnetic pentru un generator sincron cu

excitatrice de curent continuu

excitatrice prin contactul 1 normal nchis al automatului de stingere a cmpului

s

pului, rs, este

stingere

s -

s

51

0rridt

diL see

ee (2.7)

unde:eL -

ei - valoarea instantanee a curentului de ex

er -

sr -

2.7) este:

scese

T

t

e0

tL

rr

e

e0

e eIer

Ui (2.8)

n care: 0eU -

0eI -

se

esc

rr

LT - constanta de timp a circuitului de stingere a cmpului.

2

exp 2.12 timp.

Fig . 2.12

52

de stingere.

0esmax IrU (2.9)

incercaremax U7,0U (2.10)

stingere din condi

0e

maxsmaxs0e

I

Ur;UrI (2.11)

n timpul procesului tranzitoriu de stingere a cmpului tensiunea la bornele

eseee

e irridt

diLu (2.12)

2 area

Tt

maxe eUu (2.13)

n figura 2.12

Valoarea cea mai mare a tensiunii apare n primul moment al stingerii cmpului, deoarece inversarea cmpului bobinei induce o tensiune electromotoare mare de

sc,

se alege de 2-

l de

valoarea tensiunii remanente este de circa 0,3-0,6 s.

53

Stingerea cmpului generatoarelor sincrone autoexcitate prin

2.15.

Fig. 2.15 Scheme de stingere a cmpului generatoarelor sincrone autoexcitate

a) pri

altfel dect pentru generatorul cu excitatrice de curent continuu. Deosebirea se

-2 ori valoarea tensiunii nominale.

2

Stin

autoexcitate, prezentate n figura 2comparativ cu schemele de stingere prin scurcircuitare.

Fig. 2.16 Schemele de stingere a cmpului cu rezis

sincrone autoexcitate

54

Variantele prezentate n figura 2de stingere rsstingere rs s

scT

t

0ee eIi , (2.14)

0e

maxs

I

Ur (2.15)

n varianta b) din figura 2 s, care se introduce n serie

mari dect

2.4. a tensiunii

2.4

schimbarea sarcin

calitatea energiei

cu a generatoa

generatoarelor din sincronism.

55

ventil

generatorului.

curentul activ produse de generator.

reac

se poate ob -

2.4

tensiunii (RAT)

Pentru restabilirea tensiu

Comparativ cu sistemele industriale, n sistemele electroenergetice navale,

De asemenea, pentru sistemul electroenerge

56

(sisteme automate, aparatura de radio, iluminat).

reacti

1)

2)

are.

-12.4

3) scurtcircuitelor. Scurtcircuitele care se produ

moment tensiunea, iar

4)

ratoarelor. La pornirea acestor motoare,

valoarea mare a curentului de pornire reactiv produce prin fluxul de

motorului asincron de putere mare. 5)

ensiunii generatoarelor sincrone, att n regim

a ntrzierii procesului de reglare efectuat de operator.

57

mai ncet dect la generatoarele cu autoexcita

2.4.1.

Fig. 2.4.1 Graficul de deter

tensiunii .med

e

dt

dU2.4

n figura 2.4 -

.med

e

dt

dU

dreptensiunii este 108-232.4

2.40-300 V/s.

t, de asemenea, de gradul de multiplicare a

58

en

lim.maxe

pU

Uk (2.4.1)

Pentru generatoare sincrone cu excitatrice, gradul

este 5,2pk , iar pentru generatoare autoexcitate 43pk .

Caracteristicile statice ale sistemului de reglare a tensiunii generatorului pen

2.4.2.

Fig. 2.4.2 Caracteristicile sistemului de reglare:

1 caracteristici statice.

Atunci cnd generatorul trece de la un reg

2.4.2) sau

2.4.2).

ii.

coeficientul de statism. 2.4.2 este:

rs0 IkUU (2.4.2)

59

n care: U - tensiunea la bornele generatorului pentru o valoare

rI

0U - tensiunea de mers n gol

sk - coeficientul de statism al caracteristicii de reglare.

anume:

- abaterea

UUU 0 (2.4.3)

-

nn

0

U

U

U

UUU (2.4.4)

n care:nU -

- statismul

n

n0

U

UUS (2.4.2.4)

- coeficientul de statism.

tgI

UUk

rn

n0

s (2.4.6)

n care: rnI -

Din punct de vedere al coeficientului de statism, acesta poate fi pozitiv atunci

0n UU (dreapta 2 din figura 2.4.2)

0n UU

(dreapta 3 din figura 2.4.2).

coeficientul:

nU

u (2.4.7)

60

unde reprezi

valoare. Coeficientul:

%1002

(2.4.8)

nea) pentru

u sk .

mpart n trei categorii:

1) a abaterea tensiunii generatorului de la valoarea

2)

3)

de cu corector de tensiune).

2.4.3 Sisteme de compoundare a generatoarelor sincrone

C

generatorul de curent alternativ.

2.4

curentului generatorului sincron.

transformatorului de curent TC. Din secundarul transformatorului, curentul IK

G

K

61

K circuitul de compensare.

Fig. 2.4

Gi0dede IkEE (2.4.9)

unde:deE - tensiunea electromotoare a generatorului

0deE -

sistemul de compoundare ( 0IG );

ik - coeficient de compoundare;

GI -

ratorului. Curentul de

compoundare, iK G, produce

tat n figura 2.4compoundare, iK

d

unghi,

62

a Ir

2 2.4.4).

Fig. 2.4

la bornele generatorului. n figura 2.4

valo1 la

2

generatorului. Sistemul de compoundare f

2.4-

tensiune.

Compoun 2.4.5

63

Fig. 2.4.5 Schema

2.4diferite valori ale factorului de putere.

Le

GiGu0dede IjkUkEE (2.4.10)

unde: GU - tensiunea generatorului

GI - curentul generatorului

uk - coeficien

ik -

Fig. 2.4

pentru 90k

64

e

K

U tru

U

cu unghiul 90k

d

curent de la 0 la 90

0 90 , ceea ce corespunde reglajului, ntruct

U

generatorului, 0k , 0

la 90

Defazajul dintre tensiunea generatorului UG

U unea generatorului, n schema din figura 2.4.5, se

K de valoare foarte mare.

el sau n serie. n figura 2.4

Fig. 2.4

Negl

2.4

KUe III (2.4.11)

UKeGu IZUUk (2.4.12)

65

n care: eI -

GiK IkI (2.4.13)

generatorului IG.

eeeU (2.4.14)

n care: eU -

e -

2.4.11), (2.4.12), (2.4

corespu

GuGi

eK

e UkkZZ

1 (2.4.12.4)

2.4.12.4

curentul

k.

0k

e, depinde, de asemenea, de raportul ntre

k 0r , atunci unghiul de deviere ntre

tensiunea generatorului, GU U , este 0

K 90090 ,

componentele curen UK , -se

reglajului (vezi figura 2.4.6.).

0r undare 0x , atunci unghiul

u este zero, 0K . n acest caz

0 , componentele u, -

090

66

2.4.7,

090 u a

Schema preze 2.4

face nsumarea tensiunilor electromotoare ale surselor. Pentru realizarea schemei

, , n

Fig. 2.4

a schema de principiu, b schema echivale

Suma tensiunilor electromotoare, conform schemei echivalente, este:

eGieee kUU (2.4.16)

unde

Gueee UkU:U (2.4.17)

2.4.16), (2.4valoarea curentului

GuGie

e Ukk1

(2.4.18)

2.4

67

0

2.4

U .

reprezentat n figura 2.4

in

Fig. 2.4

etomotoare create de

090

.

ensiune a elementului de

compoundare .

68

caracteristicii externe a transformatorului de curent.

generatoarelor sincrone, av

transformatorul de compoun

-a de- 2.4multe v

n figura 2.4

Transformatorul de compoundare este un transformator trifazat cu trei coloane avnd

1W , de tensiune 2W 3W . Elementul

de compoundare este droselul D. Autoexcitarea generatorului se face pe seama tensiunii electromotoare remanente.

%5 . Schimbarea nivelului tensiunii de lucru se

rR n limitele %5 .

Schema din figura 2.4

redresor trifazat n punte, dR . 3W

1W 2W .

prin redresorul dR 2W produce

090

%3 la schimbarea sarcinii de la zero la %100 cos , de la 0,1 la 4,0 .

n figura 2.4

are. Elementele schemei sunt:

dRmagnetic produce dispersia fluxului magnetic din

69

Fig. 2.4

a cu element de compoundare inductiv (drosel);

b cu element de compoundare capacitiv; c

tensiunii generatorului cu statism %53 .

%1 la schimbarea sarcinii de la zero la %125 , a factorului de putere de la 1 la 4,0 %5,2 .

ircuitelor magnetice ale

70

folosesc corectoare de tensiune. Corectorul de tensiune lu

e de realizare a corectoarelor de tensiune construite cu

c

examplificate prin prezentarea unor scheme practice realizate de diferite firme constructoare 2.4.5.

2.4

n paralel

de curent

electromotoare ale generatoarelor cuplate n paralel, E , apare curentul de egalizare

defazat cu 090 E . Curentul de egalizare es

iei sarcini

restitu

2.4

reglare pentru cele trei generatoare cu statisme diferite: 321 ,, .

Pentru regimul stabil 1 tensiunea la bare este 1U

.,, 3Gr2Gr1Gr

generatoarelor. n noul regim stabil 2 2U iar valorile

.,, 3Gr'

2Gr'

1Gr'

71

2.4.2)

pentru regimurile stabile 1 2

0kU

0kU

0kU

3Gr3s

2Gr2s

1Gr1s

(2.4.19)

n care: 21 UUU

3s2s1s k,k,k -

caracteristicilor de reglare. n figura 2.4.11, din

2s3

3Gr

2s2

2Gr

1s1

1Gr

k

U

tg

U

k

U

tg

U

k

U

tg

U

(2.4.20)

Fig. 2.4

statisme diferite

72

3

1 3s2s1s

Grik

1

k

1

k

1U (2.4.21)

2.4 U 2.4

3s2s1s

3s

3

1

Gri

3Gr

3s2s1s

2s

3

1

Gri

2Gr

3s2s1s

1s

3

1

Gri

1Gr

k

1

k

1

k

1k

k

1

k

1

k

1k

k

1

k

1

k

1k

(2.4.22)

paralel.

sn2s1s

sn

n

1i

Gri

Grn

k

1......

k

1

k

1k

(2.4.23)

sn2s1s

n

1i

Gri

k

1....

k

1

k

1U (2.4.24)

Din expresia (2.4ai caracteristicilor de statism. n exemplul prezentat n figura 2.4.11 generatorului 3 cu cel mai mic grad de

73

automat de reglare a tensi

Fig.2.4.12 Schema de principiu de stabilizare a curentului

e reglare nu

reactive ntre ele, 2.4

principiu a sistemului de reglare a statismului. u

Pentru schema din figura 2.4

rrrcGr RRUU (2.4.25)

74

n care: rU -

cI -

r - curentul de lucru al regulatorului

rR -

Deoarece curentul cr

rr R

(2.4.22.4) devine:

rcGr RUU (2.4.26)

n figura 2.4de stabilizare.

2.4

rU2.4.13a).

Grc 2.4

rGrrG RUU (2.4.27)

ModrR

Fig. 2.4.13 Diagramele fazoriale ale tensiunilor regulatorului cu curent de stabilizare: a - pentru

1cos ; b 0cos

n paralel se folosesc diferi

75

ensiunea electromotoare a generatorului cu

-

2.4.5

generatoarele sincrone

2.4.5

Date tehnice principale. ului cu precizia de

%5,2 %100

9,0 la .4,0

%100 , timpul de restabilire a tensiunii este de .2,0 s

sunt prezentate n figura 2.4.14. transformator de compoundare de curent; 2

reactor; 3 redresor de putere; 4 tensiunii; 2.4 generatorului sincron.

2.4 prin

U care

defazat cu 090

,G

generatorului, realizndu-

76

Fig. 2.4.14 Sc

SSED

U 090

G .

Curentul generatorului, G , este GU , cu unghiul

determinat de factorul de putere al sarcinii. n figura 2.4.12.4

tului de excit

77

Fig. 2.4.15

, ai sarcinii

e

s

unghiului

a factorului de putere.

2.4.16.

barele de egalizare .

cazul turbinelor.

78

Fig. 2.4

a generatoarelor sincrone

2.4.5

sincrone MCC (fabricate n Rusia)

Date tehnice principale.

m permanent, cu precizia

de %5,2

%100 , a factorului de putere de la 95,0 la 7,0 %2 .

Timpul de restabilire a tensiunii la pornirea n gol a unui motor asincron de putere

%30 ..8,0 s

mponente sunt prezentate n figura 2.4.17.

1dR

2dR 3dR ; rezistor cu

4R ; rezistoare pentru reglarea

statismului 1R 2R 3R 2a .

79

Fig. 2.4.17 Schema de principiu a generatorului sincron autoexcitat din seria MCC

paralel a generatoarelor din seria MCC cu alte tipuri de generatoare.

1W 2W

3W

3W , a transformatorul de compoundare este

cosW , a

3W , o parte este

1dR

sW final se

C .

C , este for

4W

80

3dR

n serie 4321 R,R,R,R 4R .

t prin redresorul

2dR

VA80tensiunea -zis al

1dR resorul 2dR este blocat de

tensiunea mai mare a redresorului de putere 1dR care preia n continuare, alimentarea

matului

3W , este deter

1W

2W 2W

este defazat cu 090

elementul de compoundare.

rii transformatorului de

3W 3W

motorului pri

%100

atismul

%5,2 din valoarea

81

4R

4R C , scade

sW

tensiunii de la bornele generatorului. Rezistorul 4R permite reglarea tensiunii generatorului

de la %2 la %7

caracteristicii externe. Pentru reglarea statismului, circuitul de ajustare este format din:

transformatorul de curent CTr 4W a transformatorului de

1R .

curent CTr este scurcircuitat prin nchiderea contactului 2a

2a

1R

1R

4W 3dR

BCU

1R

figura 2.4.18 se

Fig. 2.4

82

BCU

1R .

1RBCr UUU (2.4.28)

Pentru 1cos 1R 090

tensiunea de linie, iar pentru 0cos coincide ca faza cu tensiunea de linie. Astfel

tensiu

sW

-

Reglarea statismului caracteristicii de reglare rG fU

1R 1R

cnd caracteris

2.4.5

corector de tensiune tranzistorizat

Principalele date tehnice

cu precizie de %1 la schimbarea

sarcinii de la 0 la %100 , a factorului de putere de la 1 la 0 limitele %5,2 .

Sc sunt prezentate n figura 2.4.19.

1dR pentru alimentarea n

2dR de alimentare a

83

Transformatorul de comp

1W 2W 3W ,

sW

1dR 4W

Fig. 2.4.19 Schema generatorului auto corector de tensiune

84

C .

1dR .

este %110107

sW

sW

generatorului. Tensiunea gen

n figura 2.4

intrarea corectorului. Acest semnal este redresat, netezit cu filtrul format din

Cu de la bornele condensatorului are

2.4.20b. Tensiunea Cu

diodei stabilizatoare Z. Valoarea tensiunii de deschidere a diodei zener, U,

.comu Hz100 (figura 2.4

85

Fig. 2.4 ensiune

n figura 2.4 nsiune.

Fig. 2.4.21 Schema corectorului de tensiune cu semiconductori

86

MTr

de linie, ACU lui PTr care

transformatorului PTr

MTr , se culege un semnal

1n

.21 R,R

n continuare semnalul este filtrat cu filtrul format din condensatorul 1C ,

8R 2n . Pragul de deschidere al diodei

2n

2n

impulsul pe baza tranzitatorului npnT1 . n perioada n care tensiunea

1T .

1T , deschide acest

condensatorul 3C

pnpTiT,npnT 432 ;

diodele 43 n,n ; condensatorul 3C ; divizorul de tensiune 124 R,R 10R .

-

tranzistorului 2T 2T va fi

deschis. Curentul din colectorul tranzistorului 2T are o asemenea valoare nct

deschide tranzistorul 3T

4T or care va duce la nchiderea

tranzistorului 4T .

tranzistorul 1T 3C care

10R 3C ,

87

tensiunea 3CU 12R12 U,R , iar la

10R

3CU este mai mare ca 12RU tranzistorul 2T

re tensiunea 3CU 12RU . n perioada n care

2T 3T va fi de asemenea nchis. Curentul care parcurge

11R nu se mai nchide prin circuitul colector al tranzistorului 3T

-emitor al tranzistorului 4T care n acest fel se deschide

,4T

D).

3C se

12R3C UU .

32 T,T 4T

t fel, la impulsuri mari ale

4T

Parametrii elementelor schemei corectorului de tensiune se aleg astfel nct

amplificatorului are forma, unor impulsuri dreptunghiulare.

2rR (fig. 2.4.19) permite reglarea tensiunii de la %5 la %10 din nU .

1n 2R . Prin

2R se poate

2rR (fig.2.4.19).

43 R,R

4T . Reglarea paramet

diodei zener, 2n K5,2 . Sensibilitatea

88

generatorului GS, prin circuitul 52 RC . La sc

2C

2C

sistemului de reglare.

-7R

6R .

droselului se induc tensiunii electromotoare ale armonicelor superioare. Aceste tensiuni electromotoare nsumate

cu tensiunea sursei de alimentare pot pune n pericol tranzistorul 4T

supratensiunilor n circuitul lui col

65 n,n (figura 2.4 -colector a

tranzistorului 4T

4T

atunci se deschide dioda 5n

contrar al tensiunilor electromotoare dioda 6n nchide n scurcircuit tranzistorul

4T

2.4.19). Acest bloc se compune din: transformatorul de curent CTr , transformatorul

de tensiu PTr 1012 R,R .

a transformatorului de curent, TC le, 2/ , n punctul

PTr . Prin aceasta tensiunile

2/

primare ale transformatorului PTr

89

transformatorului PTrtensiunii de linie

ACU ului.

12R 10R


-se n acest fel modificarea statismului caracteristicii

externe a generatorului, GrG IfU .

La f

12R 10R

conductoarele de egalizare nu trece curent.

12R 10R

curent de egalizare care produce dezechilibrul tensiunilor n


e

anul

ale transformatorului PTr

%10 d

12R

10R

%3 10R .

ale caracter

90

12R 10R e n paralel.

n figura 2.4.22

Schema din figura 2.4.22

generatoarelor cu corector de tensiune tranzisto 2.4

sincrone tip MCK.

Fig. 2.4.22

din seria MCK

Elementele componente ale schemei din figura 2.4.24 sunt: 21 G,G -

PTr - transformator divizor

CTr - transformator curent; rR -

21 R,R -

91

21 a,a -

generatoarelor la bare; 3a -

BE - bare de egalizare.

2.4.5.4.

sincrone produse de IPA

Principalele date tehnice.

ent final un redresor

monofazat semicomandat

Precizia de reglare a tensiunii este de %1

sarcinii de la 0 la %100 .

s3,0 .

Domeniul de reglare a tensiunii pentru regimul stabil permanent este %5 din valoarea tensiunii nominale.

Gradul de statism poate fi reglat n limitele %10.....0 . metalic pe

sunt prezentate n figura 2.4.23 E

a)

b) amplificare.

c)

d) amplificatorul de impuls, AI.

a) b) partea de autoamorsare c) partea de amorsare

- supravegher

-

92

-

- stabilirea valorii impuse a tensiunii pentru regimul permanent - modificarea statismului caracteristicii de reglare.

Autoexcitarea generatorului se face automat n cazul n care tensiunea

V3

de V3

BR.

Fig. 2.4.23 Schema bloc a sistemului ESEN

U , se poate regla tensiunea

la bornele generatorului n limitele %5 ,nU

93

statism n limitele %10.....0

caracteristicii externe, GrG fU

2.4.24 n paralel a generatoarelor autoexcitate cu sistem ESEN.

Pentru

n acest caz precede oprirea motorului diesel.

Figura 2.4.24 Legarea n paralel a generatoarelor autoexcitate cu sistem ESEN

Documents

PRODUCEREA ŞI DISTRIBUŢIA ENERGIEI ELECTRICE