Maszyny synchroniczne
1
" Maszyna synchroniczna, to maszyna prądu
przemiennego, której wirnik w stanie
ustalonym obraca się z taką samą
prędkością z jaką wiruje pole magnetyczne
" n=60f/p

2
Szkic maszyny
3
Tryby pracy maszyny
synchronicznej
" Może pracować jako silnik lub jako prądnica

 Prądnice synchroniczne pracują jako generatory
trójfazowego prądu przemiennego o częstotliwości 50
Hz w elektrowniach i agregatach prądotwórczych
" W tradycyjnych napędach silniki synchroniczne
zasilane bezpośrednio z sieci stosowane są do
napędu maszyn wymagających stałej prędkości
obrotowej
" Nieobciążone silniki z przewzbudzonym
obwodem wzbudzenia pracują jako z
ródła mocy
4
biernej - kompensatory
Budowa
" Obwód magnetyczny stojana jest
pakietowany z blach 0,35  0,5 mm
" Wirnik nie jest przemagnesowywany, więc
wykonuje się go z materiału litego
" Szczelina powietrzna jest znacznie większa
niż w maszynie indukcyjnej 4-50 mm.
Pozwala to uzyskać znacznie większe
przeciążalności
5
Magneśnice
6
Budowa

Ze względu na budowę magneśnicy, wyróżnia się konstrukcje
z biegunami wydatnymi i utajonymi
1. Magneśnice z biegunami wydatnymi (jawnymi) mają
dużą liczbę par biegunów. Dzięki temu uzyskać można
niskie prędkości obrotowe.
2. Największe maszyny synchroniczne z biegunami
wydatnymi to hydrogeneratory. Ich prędkości obrotowe
to 60  600 obr/min
3. Średnice w tych maszynach mają nawet kilkanaście
metrów, natomiast długość pakietu wynosi do 2 m
4. W elektrowniach wiatrowych bez przekładni, generatory
synchroniczne mają bardzo dużą liczbę par biegunów .
Dla mocy powyżej 1 MW liczba ta przekracza 100
7
Budowa  rysunek z biegunami
wydatnymi
8
Budowa
1. Maszyny z biegunami utajonymi pracują z dużymi
prędkościami obrotowymi. Napędzane są one np. turbinami
parowymi.
2. Wszystkie turbogeneratory mają wał w pozycji poziomej
3. Wirniki (magneśnice), łącznie z wałem, wykonane są z
odkówki z wysokowytrzymałej stali magnetycznej
4. Uzwojenia umieszczone są w żłobkach, które klinuje się aby
uniknąć wypadnięcia uzwojeń. Kliny zwarte na końcach
przez pierścienie zwierające tworzą klatkę rozruchową
5. Końcówki uzwojenia wzbudzenia podłączone są do
pierścieni
6. Ze względu na duże prędkości obrotowe, średnice
ograniczone są do max. 1,3m, gdy długość wału silnika
może dochodzić do kilkunastu metrów (13m dla 2 GW)
9
Budowa  rysunek z biegunami
utajonymi
10
Rozkład indukcji magnetycznej
w szczelinie powietrznej
11
Bieg jałowy
" Stan, w którym uzwojenie stojana (twornika) jest
rozwarte, a uzwojenie wirnika zasilane jest
prądem If, przy n=const
If0N- znamionowy prąd
wzbudzenia przy biegu
jałowym
IfN = (2  2,5)If0N
12
Schemat zastępczy
" Jeżeli uzwojenie twornika zostanie
obciążone impedancją Z, spowoduje to
przepływ prądu obciążenia I. Prąd ten
powoduje spadek napięcia na reaktancji
uzwojenia twornika.
13
Stan zwarcia symetrycznego
ustalonego
" W stanie zwarcia, zaciski uzwojenia
twornika są zwarte wspólną szyną, a
uzwojenie wzbudzenia jest zasilane
14
Charakterystyki zewnętrzne
" Określa zmiany napięcia twornika w funkcji
prądu twornika
15
Charakterystyki zewnętrzne
" 1  obciążenie
indukcyjne
" 2  obciążenie
rezystancyjne
" 3  obciążenie
pojemnościowe
16
Charakterystyki regulacyjne
If=f(I)
" Wyznacza się je w celu zbadania
możliwości stabilizacji napięcia
" Warunki:
 U=const
 cos f =const
 n=const
1  obciążenie indukcyjne
2  obciążenie rezystancyjne
3  obciążenie pojemnościowe
17
Krzywe Mordey a (krzyweV)
I=f(If)
" Pozwalają określić
wpływ stanu
namagnesowania
maszyny na prąd
twornika przy
stałej mocy
obciążenia
" Warunki:
 U=const
 f=const
 P=const
18
Warunki synchronizacji z siecią
sztywną

1. Równość wartości skutecznych napięć
prądnicy i sieci
2. Jednakowe następstwo faz (zgodne
kierunki wirowania napięć prądnicy i sieci)
3. Równość częstotliwości prądnicy i sieci
4. W przybliżeniu zerowe różnice chwilowych
wartości napięć łączonych ze sobą faz
19
Synchronizacja
20
Niejednakowe następstwo faz
21
Różne częstotliwości  stan0
22
Stan 0
Różne częstotliwości
Stan 1
23
Różne wartości skuteczne
24
Samosynchronizacja
Przyłączenie do sieci maszyny niewzbudzonej
(uzwojenie wzbudzenia zwarte przez
rezystor) i doprowadzenie jej do prędkości
bliskiej synchronicznej. Po stwierdzeniu
poprawnej kolejności faz następuje
zasilenie obwodu wzbudzenia
25