Aplicațiile motorului asincron ca generator

1. Generalitati. Microhidrocentrala se compune din:

- acumulare de apa

- conducta de aductiune

- turbina

- generator

- echipamentul de masura si retea in care se furnizeaza energia electrica

- echipamentul de automatizare

- sistem pentru reglarea debitului

Propunem ca generator un motor asincron care sa functioneze in regim de

generator. Avantajele acestui tip de generator sunt: posibilitatea procurarii la costuri mai mici (uneori chiar si prin recuperare din instalatii dezafectate), stabilitate la variatii ale sarcinii, nu necesita surse pentru excitatie, etc. Turbina se alege in functie de acumularea de apa si de debitul conductei de aductiune.

In aplicatia pe care o prezint si la care am efectuat punerea in functiune s-a folosit o turbina PELTON cu 70 de cupe, produsa la UCM Resita, alimentata prin cadere libera de la un baraj situat la distanta de circa 350m si inaltimea de 70m. Turbina este cuplata la un generator asincron si executa 750 rot/min.

Automatizarea sistemului este realizata cu un automat programabil (PLC) modular Moeller, PS 416 si software Sucosoft S40.

Ca generator se foloseste un motor asincron produs la Electromotor Timisoara avand urmatoarele caracteristici: Pn = 30kw, ?= 88%,

cos? = 0,79, n = 750rot/min (8poli).

2. Regimurile de functionare ale motorului asincron. Motorul asincron

este o masina electrica de curent alternativ, cu camp magnetic invartitor, compus din stator si rotor. Se numeste asincron datorita faptului ca turatia rotorului este diferita de turatia sincrona a campului magnetic invartitor.

Motorul asincron poate functiona stabil in trei regimuri:

- de motor, masina transforma puterea electrica primita de la retea in putere mecanica cedata pe la arbore.

- de generator, masina transforma puterea mecanica primita pe la arbore in putere electrica.

- de frana, masina asincrona primeste putere mecanica pe la arbore si energie electrica de la retea si le transforma ireversibil in caldura.

3. Functionarea motorului asincron ca generator. In cele ce urmeaza

consideram cunoscut functionarea masinii asincrone in regim de motor. Se introduc notatiile:

- ?1, viteza de rotatie a campului magnetic invartitor

- ?2, viteza unghiulara de rotatie a rotorului

- p, numarul perechilor de poli

- s, alunecarea

?1 - ?2

s =

?1

- M, cuplul electromagnetic

- PCu, pierderile in bobinaj

- PFe, pierderile in miezul magnetic

- Pm, pierderi mecanice

Pentru a descrie functionarea motorului (masinii) asincron ca generator

consideram ca este conectat la o retea trifazata si functioneaza in regim de motor. In acest caz rotorul se roteste cu viteza unghiulara ?2 in sensul campului invvartitor prodis de statorcare se roteste cu viteza de sincronism ?1. Daca motorul functioneaza in gol (fara sarcina) absoarbe de la retea puterea activa necesara acoperirii pierderilor mecanice Pm, pierderilor in miezul statoric PFe, pierderilor in cupru PCu cat si o puterea reactiva necesara magnetizarii.

Daca cuplam un motor electric exterior la rotorul masinii asincrone

care roteste masina asincrona cu o viteza ?2 > ?1 atunci alunecarea masinii asincrone devine negativa. Existand o viteza relativa intre rotor si campul magnetic invartitor, in rotor se induc tensiuni electromotoare si curenti electrici. Asupra rotorului actioneaza un cuplu electromagnetic M care are o valoare negativa:

3 E2I2 cos(E2I2)

M =

?1 - ?2

In acest regim masina asincrona absoarbe de la motorul de antrenare o putere mecanica care acopera pierderile mecanice, pierderile in infasurari cat si pierderile in miezul magnetic. De la reteaua de alimentare masina absoarbe o putere reactiva pozitiva destul de importanta.

4. Conectarea generatorului asincron la o retea trifazata de putere infinita. Am definit reteaua trifazata ca fiind de putere infinita considerand ca are un numar mare de generatoare conectate in paralel astfel incat orice variatie de valoare finita de sarcina sa nu afecteze variatii ale marimilor retelei (tensiune, frecventa). Fluxul magnetic al masinii asincrone care functioneaza in regim de generator si este conectata in paralel la o retea trifazata de putere infinita este dat de curentul de magnetizare absorbit de la retea si care are o valoare de (20 - 25)% din valoarea curentului nominal. Rezulta si o putere de excitatie necesara cam de aceeasi valoare din puterea generatorului sincron. Asta inseamna ca pentru patru generatoare asincrone este nevoie de un generator sincron

1. I. Gheorghiu, A. Fransua - Tratat de masini electrice - Editura Academiei, 1971

2. E. Pietrareanu - Agenda electricianului - Editura tehnica, Bucuresti, 1986

3. Moeller - produse si solutii de viitor, 2005

4. S. Morancea - Instalatii electrice industriale, Deva, 2003