1 nov. 2014

MICROHIDROCENTRALA CU MASINA ASINCRONA FUNCTIONAND CA GENERATOR





APLICAŢIILE MOTORULUI ASINCRON CA GENERATOR
LA O MICROHIDROCENTRALĂ

1. Generalităţi. Microhidrocentrala se compune din:
- acumulare de apă
- conductă de aducţiune
- turbină
- generator
- echipamentul de măsură şi reţea în care se furnizează energia electrică
- echipamentul de automatizare
- sistem pentru reglarea debitului
Propunem ca generator un motor asincron care să funcţioneze în regim de
generator. Avantajele acestui tip de generator sunt: posibilitatea procurării la costuri mai mici (uneori chiar şi prin recuperare din instalaţii dezafectate), stabilitate la variaţii ale sarcinii, nu necesită surse pentru excitaţie, etc. Turbina se alege în funcţie de acumularea de apă şi de debitul conductei de aducţiune.
În aplicaţia pe care o prezint şi la care am efectuat punerea în funcţiune s-a folosit o turbină PELTON cu 70 de cupe, produsă la UCM Resiţa, alimentată prin cădere liberă de la un baraj situat la distanţa de circa 350m şi înălţimea de 70m. Turbina este cuplată la un generator asincron şi execută 750 rot/min.
Automatizarea sistemului este realizată cu un automat programabil (PLC) modular Moeller, PS 416 şi software Sucosoft S40.
Ca generator se foloseşte un motor asincron produs la Electromotor Timişoara având următoarele caracteristici: Pn = 30kw, = 88%,
cosφ = 0,79, n = 750rot/min (8poli).
2. Regimurile de funcţionare ale motorului asincron. Motorul asincron
este o maşină electrică de curent alternativ, cu câmp magnetic învârtitor, compus din stator şi rotor. Se numeşte asincron datorită faptului că turaţia rotorului este diferită de turaţia sincronă a câmpului magnetic învârtitor.
Motorul asincron poate funcţiona stabil în trei regimuri:
- de motor, maşina transformă puterea electrică primită de la reţea în putere mecanică cedată pe la arbore.
- de generator, maşina transformă puterea mecanică primită pe la arbore în putere electrică.
- de frână, maşina asincronă primeşte putere mecanică pe la arbore şi energie electrică de la reţea şi le transformă ireversibil în căldură.
3. Funcţionarea motorului asincron ca generator. În cele ce urmează
considerăm cunoscut funcţionarea maşinii asincrone în regim de motor. Se introduc notaţiile:
- n1, viteza de rotaţie a câmpului magnetic învârtitor
- n2, viteza unghiulară de rotaţie a rotorului
- p, numărul perechilor de poli
- s, alunecarea

s =(n1 - n2)/n1
- M, cuplul electromagnetic
- PCu, pierderile în bobinaj
- PFe, pierderile în miezul magnetic
- Pm, pierderi mecanice
Pentru a descrie funcţionarea motorului (maşinii) asincron ca generator
considerăm că este conectat la o reţea trifazată şi funcţionează în regim de motor. În acest caz rotorul se roteşte cu viteza unghiulară 2 în sensul câmpului învvârtitor prodis de statorcare se roteşte cu viteza de sincronism 1. Dacă motorul funcţionează în gol (fără sarcină) absoarbe de la reţea puterea activă necesară acoperirii pierderilor mecanice Pm, pierderilor în miezul statoric PFe, pierderilor în cupru PCu cât şi o puterea reactivă necesară magnetizării.
Dacă cuplăm un motor electric exterior la rotorul maşinii asincrone
care roteşte maşina asincronă cu o viteză 2 > 1 atunci alunecarea maşinii asincrone devine negativă. Existând o viteză relativă între rotor şi câmpul magnetic învârtitor, în rotor se induc tensiuni electromotoare şi curenţi electrici. Asupra rotorului acţionează un cuplu electromagnetic M care are o valoare negativă:
În acest regim maşina asincronă absoarbe de la motorul de antrenare o putere mecanică care acoperă pierderile mecanice, pierderile în înfăşurări cât şi pierderile în miezul magnetic. De la reţeaua de alimentare maşina absoarbe o putere reactivă pozitivă destul de importantă.
4. Conectarea generatorului asincron la o reţea trifazată de putere infinită. Am definit reţeaua trifazată ca fiind de putere infinită considerând că are un număr mare de generatoare conectate în paralel astfel încât orice variaţie de valoare finită de sarcină să nu afecteze variaţii ale mărimilor reţelei (tensiune, frecvenţă). Fluxul magnetic al maşinii asincrone care funcţionează în regim de generator şi este conectată în paralel la o reţea trifazată de putere infinită este dat de curentul de magnetizare absorbit de la reţea şi care are o valoare de (20 – 25)% din valoarea curentului nominal. Rezultă şi o putere de excitaţie necesară cam de aceeaşi valoare din puterea generatorului sincron. Asta înseamnă că pentru patru generatoare asincrone este nevoie de un generator sincron care să furnizeze această putere reactivă. Aceasta reprezintă principalul dezavantaj.
Conectarea generatorului asincron la reţea se face relativ simplu: rotorul se aduce la turaţia apropiată de cea sincronă si de acelaşi sens cu viteza câmpului.
5. Funcţionarea generatorului asincron autoexcitat. Dacă generatorul asincron funcţionează izolat el trebuie sa fie autoexcitat. Aceasta se obţine prin aducerea rotorului la viteza de sincronism şi conectarea la bornele generatorului a unei baterii de condensatoare. Când rotorul este pus în mişcare de motorul primar, câmpul remanent devine câmp îmvârtitor de viteză n1 faţă de stator. Fluxul produs induce în fiecare înfăşurare a statorului o tensiune electromotoare indusă de frecvenţă f 1 = pn1 Aceată tensiune aplicată bateriilor de condensatoare produce în statorul maşinii curentul Io1 defazat cu aproape /2 în urmă faţă de tensiunea la borne U1. Astfel tensiunea la bornele maşinii creşte repede până la valoarea nominală.
Avantajele generatorului asincron autoexcitat:
- lucrează în regim stabil pentru sarcină activă cât şi pentru sarcină inductivă
- frecventa poate fi variată prin modificare capacităţii bateriilor de condensatoare
- tensiunea generatorului variază liniar cu frecvenţa
- conectarea receptoarelor se poate face inainte sau după conectarea bateriilor de condesatoare.
- ţinând seama de uşurinţa realizării bateriilor de condensatoare automate se poate spune ca soluţia cu generatoarele asincrone poate fi utilizata cu succes la aplicaţii economice

13 comentarii:

  1. La o turbina Pelton cu 2 injectoare, rolul injectoarelor este de a modifica debitul si implicit puterea electrica debitata de generatorul asincron?La deschiderea injectoarelor in anumite pozitii, 25%, 50%,... turatia se modifica adica exista posibilitatea ca MAS sa iasa din regimul de generator?

    RăspundeţiȘtergere
  2. Da exista aceasta posibilitate. dar sistemul este prevazut cu masurarea turatiei si implicit comanda injectoarelor

    RăspundeţiȘtergere
  3. Interesant topic. As dori sa fac cateva remarci:

    In ceea ce priveste functionarea generatorului asincron in regim autonom autoexcitat sunt o serie de probleme care apar mai ales in cazul sarcinilor inductive. Astfel, afirmatia "lucrează în regim stabil pentru sarcină activă cât şi pentru sarcină inductivă" nu este tocmai corecta. Pentru sarcina inductiva tensiunea va scadea foarte mult si este necesara introducerea unor condensatoare suplimentare pentru a produce putere reactiva suplimentara, astfel incat sa se mentina tensiunea nominala la bornele generatorului. De asemenea, afirmatia "frecventa poate fi variată prin modificare capacităţii bateriilor de condensatoare" este incorecta, deoarece frecventa unui generator (sau a unui sistem electroenergetic de dimensiuni mari) depinde de balanta puterilor active din sistem. Tensiunea la bornele generatorului este in directa legatura cu puterea reactiva, astfel ca se poate modifica prin modificarea capacitatii condensatoarelor.

    RăspundeţiȘtergere
  4. as dori sa chizitionez o microidrocentrala de acest tip nu imi puteti lasa nrdumneavastra de telefon?? sau sa ma contactati la nr 0742744524

    RăspundeţiȘtergere
  5. dumneavoastra vreti sa spuneti ca daca pun un motor trifazic si ai invart rotorul la turatia pe care o are ca motor conectat la retea poate produce energie electrca?va intreb deoarece aud pentru prima data de asa ceva iar pe cine am intrebat m-a facut nebun de legat si au spus ca asa ceva doar in sience fiction e posibil.eu dispun de un motor de 5,5kw trifazic care il mai folosesc uneori la reteaua de 220.as vrea sa-mi spuneti daca e posibil tranformarea lui in generator,va multumesc

    RăspundeţiȘtergere
  6. Daca nu ati auzit dv nu inseamna "sience fiction". In orice carte de masini electrice la capitolul - Masina asincrona, functionarea ca generator - gasiti raspunsul la aceasta problema.
    Aceasta solutie este des intalnita la microhidrocentrale.
    Asadar, daca aveti un motor asincron, trifazat de 5.5kw si printr-un procedeu oarecare reusiti sa-l rotiti la o turatie mai mare dacat turatia de sincronism (astfel incat alunecarea sa devina negativa) el devine generator si debiteaza o anumita energie. Mai trebuie sa aveti o baterie de condensatoare (necesara pentru furnizarea unui curent de magnetizare).
    In rest, succes!

    RăspundeţiȘtergere
  7. Felicitari,
    De mult cautam asa ceva. Stiam ca un motor asincron poate deveni generator daca este invirtit la o turatie ceva mai mare decat turatia nominala. Am o mica hidrocentrala undeva in apuseni care momentan invarte un dinam, 2 accumulatoare+ invertor. Ma intereseaza o schema de conectarea condesatorilor, capacitati, etc. la un motor de 1-1,5 Kw. Cu multumiri, adiocolisan@yahoo.com

    RăspundeţiȘtergere
  8. Buna seara, domnule Morancea! Iata ca vad ce ma intereseaza. Sunt in situatia sa va cer nu numai sfatul, ci si sprijinul. Ma uitai peste materialul prezentat aci si vazui ce ma intereseaza, adica solutii pe care le caut de multa vreme. Am rascolit dracovenia asta de-i zice Internet, dealtfel foarte utila pentru vremurile noastre, sa ma documentez si eu ca sa stiu in ce parte o iau. Noi, adica, eu si un prieten de-al meu, ridicam o constructie, o casa de vacanta, sa-i zicem,intr-o zona de munte din Gorj. Pe langa proprietatea mea, in aval, curge un rau, cu un debit apreciabil de apa, insa diferenta de nivel (capul) este mica (1 m la 100 m), iar in amonte de aceasta curge un parau, insa debitul este mic (100 - 200 l/mi, asa am aproximat noi, dar are diferenta de nivel "reglabila", adica pot instala acumularea la o diferenta de nivel cuprinsa intre 20 si 50, poate chiar 70 m. Am si niste filmulete de la fata locului. As vrea sa va aplecati si peste speta de fata si sa-mi spuneti care ar fi posibilitatile de producere si alimentare a cabanei cu energie electrica. Stiu ca sunt calcule de facut, masuratori, etc. Am luat in calcul si principul ca nu poti consuma mai mult decat produci. Va multumesc pentru timp si v-as ruga sa-mi trimitei un raspuns pe adresa b99jiu@yahoo.com, in care sa specificati si numarul de telefon. Ulterior vi-l voi face si eu cunoscut pe-al meu. Va multumesc. Cu stima, Iulian IANCU.

    RăspundeţiȘtergere
  9. Buna seara, Domnule Morancea, ma numesc Tinta Danut, si consider topicul dumneavoastra foarte interesant. As avea o rugaminte sa mna ajutati sa fac o alegere intre un multiplicator de turatie din comert sau unul facut de mine cu pinioane si lanturi ca la bicicleta. Sa imi spuneti si mie care ar fi mai avantajos mai ales ca am nevoie de a duce turatia de la 31 rpm la 3100 rpm.

    RăspundeţiȘtergere
  10. Succes D-lor in tot ce faceti bun pe pamantul asta si aveti grija si respectatii pe cei care mai stiu cate ceva si invata si pe altii, ca tare putini au ramas si foarte putini mai fabrica institutiile tarii asteia....
    vali

    RăspundeţiȘtergere
  11. "generator asincron şi execută 750 rot/min" Nu cred ca exista asa ceva la un generator asincron.Poate este o greseala pentru ca 750 rpm este turatie de sincronism.Cred ca generatorul este sincron si nu asincron.

    RăspundeţiȘtergere
    Răspunsuri
    1. Este vorba de un motor asincron avand turatia nominala de 750 rot/min. Pentru a functiona ca generator trebuie roti cu o turatia mai mare decat turatia nominala.

      Ștergere
    2. nu cred ca e nevoie sa ducem turatia mai sus decat turatia nominala ! daca montam pe rotor magneti permanenti va produce curent la orice turatie ! plus toate cele dupa ! incarcat baterie 12 v , invertor ,regulator de tensiune !

      Ștergere