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

INSTALATII ELECTRICE PENTRU ILUMINAT SI PRIZE

Normele şi condiţiile specifice pentru realizarea circuitelor de iluminat şi prize sunt tratate în normativul I7
- circuitele pentru alimentarea corpurilor de iluminat
(circuite de lumină vor fi distincte faţă de circuitele pentru alimentarea prizelor (circuite de priză). Se admit doze comune pentru circuitele de lumină şi circuitele de priză dacă acestea sunt la aceeaşi tensiune.
- numărul circuitelor se stabileşte astfel încât să nu se depăşească 3kW pe un circuit monofazat şi 8Kw pe un circuit trifazat şi un număr de cel mult 30 locuri de lampă pe fază. Fac excepţie de la aceste prevederi circuitele de lumină din locuinţe unde pe un circuit de lumină se pot prevedea maximum 12 locuri de lampă însumând cel mult:
    - 1,5 Kw, în cazul în care puterea instalată pe apartament este de 6Kw.
    - 1 Kw, în cazul când puterea instalată pe apartament este de 4Kw.
Pe un circuit de lumină din spaţiile comune ale clădirilor de locuit (holuri, scări, etc.) se pot prevedea cel mult 15 locuri de lampă însumând 1Kw.
În clădirile de locuit trebuie să se prevadă cel puţin câte un loc de lampă în fiecare încăpere de locuit.
Pe un circuit de prize monofazat se vor instala cel mult 15prize. Fac excepţie circuitele de prize din locuinţe unde pe un circuit se vor instala cel mult 8 prize simple sau duble.
În clădirile de locuit şi social-culturale la stabilirea numărului de prize monofazate se consideră o putere instalată de 2kW pe fiecare circuit. Trebuie prevăzut un circuit separat pentru alimentarea fiecărui consumator monofazat cu puterea mai mare de 2Kw.
Secţiunile conductoarelor circuitelor de lumină şi prize sunt date în tabelul 4.4.

Alimentarea soneriei (transformatorului soneriei) de 220V din locuinţe se face dint-un circuit de lumină, un circuit de prize sau din tabloul de distribuţie.

Condiţii pentru montarea echipamentelor şi receptoarelor electrice.
La alegerea aparatelor, echipamentelor şi receptoarelor electrice, şi la montarea lor se respectă normativele în vigoare cât şi condiţiile specifice fiecărui loc în parte. Astfel se va ţine seama de:
- gradul de protecţie al carcasei aparatului
- categoria spaţiului unde se montează aparatul
- clasa de protecţie contra electrocutări
- temperatura în regim normal de funcţionare

Întreruptoarele şi comutatoarele pentru circuitele de iluminat ale lămpilor fluorescente se aleg de 10A. Acestea se montează la înălţimea de 0,6…1,5m măsurată de la axul aparatului la pardoseala finită.
Întreruptoarele, comutatoarele şi butoanele pentru iluminat se vor monta numai pe conductorul de fază.
Prizele se montează pe pereţi la următoarele înălţimi:
- peste 2m, la şcoli
- peste1,5m, în camere de copii din creşe, grădiniţe, etc.
- peste 0,1m, în alte încăperi , indiferent de natura pardoselii.
Într-o instalaţie prizele pentru tensiuni diferite, intensităţi de curent diferite sau scopuri diferite trebuie să fie distincte ca formă, să aibă culori diferite sau se marchează distinct în mod vizibil.
La montarea aparatelor de comutaţie pe verticală (unele sub altele), ordinea de montare, începând de sus în jos trebuie să fie următoare: întreruptor, comutator, buton de sonerie, priză, priză de curenţi slabi.
Prizele şi fişele trifazate de uz industrial se instalează respectând condiţiile pentru prizele monofazate.
Tablourile de distribuţie se pot realiza în execuţie deschisă sau protejată. La montarea tablourilor electrice se vor respecta următoarele:
- se interzice montarea tablourilor electrice în poduri, subsoluri sau în spaţii unde se depozitează materiale combustibile.
- tablourile se amplasează la cel puţin 3m faţă de materialele combustibile. Tablourile se montează vertical şi se fixează sigur împotriva vibraţiilor. Înălţimea de montaj se stabileşte astfel încât latura de sus a tabloului să fie la cel mult 2,6m de pardoseala finită.
- se va evita gruparea în acelaşi tablou a aparatelor de curent alternativ împreună cu aparatele de curent continuu sau a aparatelor alimentate la tensiuni diferite. În cazul în care nu se pot respecta aceste cerinţe, tabloul se prevede cu compartimente diferite pentru fiecare tip de echipament.
- corpurile de iluminat se aleg şi se montează respectând  condiţiile normativelor I7, PE136, şi STAS 6646/1,2,3
- conductorul de fază se leagă la dulia lămpii la borna din interior, iar conductorul de nul la borna conectată la partea filetată a duliei.
- dispozitivele pentru suspendarea corpurilor de iluminat (cârlige de tavan, bolţuri dibluri, etc.) se aleg astfel încât să poată suporta o greutate, fără a se deforma, de 5 ori greutatea corpului de iluminat respectiv, dar nu mai puţin de 10kg.

Protecţia circuitelor şi coloanelor de iluminat.
Circuitele şi coloanele se vor proteja împotriva supracurenţilor sau scurtcircuitelor. Protecţia se va realiza cu siguranţe fuzibile sau siguranţe automate.
Valoarea curentului nominal al siguranţei automate, va fi cel mult egală cu valoarea curentului maxim admis în regim permanent în conductele de protejat Ins:
Valoarea curentului nominal al siguranţei fuzibile Infuz va fi egală cu cel puţin 80% dar nu mai puţin de 60% din valoarea curentului maxim admis în regim permanent în conductele de protejat, Dispozitivele de protecţie se vor monta în următoarele locuri:
- la plecările din tabloul de distribuţie
- la intrarea în tabloul de distribuţie cu putere instalată mai mare de 8KW
- la intrarea în tablourile de iluminat cu mai mult de 5 circuite alimentate direct din reţeaua de joasă tensiune
Dispozitivele de protecţie sunt interzise în următoarele situaţii:
- pe conductele instalaţiei de protecţie (pământ, nul, etc)
- pe conductele utilizate ca nul de lucru

ENERGIE VERDE

 http://issuu.com/mediaexpert/docs/revista_electricitate2_septembrie20/1

Revista  de energie verde - noi 2013
http://issuu.com/mediaexpert/docs/energie_verde3/25

Revista de energie verde - aprilie 2014

http://issuu.com/mediaexpert/docs/energie_verde_aprilie2014_

Revista de electricitate - septembrie 2013
http://issuu.com/mediaexpert/docs/supliment_electricitate/23

HRISTOS A ÎNVIAT!

Voi toți ce-ați plâns în întuneric
Și nimeni nu v-a mângâiat
Din lunga voastră-ngenunchere
Sculați...Christos a Înviat!

Alexandru Vlahuta - Christos a inviat

ECHIPAMENTE PENTRU IMBUNATATIREA FACTORULUI DE PUTERE - Avantaje si dezavantaje

În mod normal, într-o stație electrica, factorul de putere este mai mic decât valoarea neutrală. De aceea se impune luarea unor măsuri pentru îmbunătățirea lui prin utilizarea unor echipamente. Prezentăm avantajele și dezavantajele utilizării lor.

1. Baterii de condensatoare statice.  Factorul de putere poate fi îmbunătățită prin conectarea condensatoarelor în paralel cu echipamentul care funcționează la un factorul de putere inductiv. Componenta reactivă capacitivă a curentului prin condensator, parțial sau total, neutralizează componenta reactiăv inductiăv a curentului de sarcină ridicând factorul de putere al sarcinii. Pentru sarcini trifazate, condensatoarele pot fi conectate în triunghi sau stea.

Avantaje:
 - Pierderi mici in condensatoare
 - Sunt fiabile, nu necesită o întreținere specială
 - Nu există piese în mișcare
 - Se montează ușor și funcționează în condiții normale
 - Soluție ieftină
 - Se realizează ușor automatizarea treptelor de condensatoare 

Dezavantaje:
 - Au o durată de viață relativ scurtă
 - Durata de viață depinde de valoarea tensiunii. Se deteriorează la depășirea tensiunii
 - Odată deteriorate nu mai pot fi reparate, ele trebuind să fie înlocuite

2. Motoare sincrone
 Un motor sincron când supraexcitat se comportă ca un condensator. Când o astfel de mașină este conectată în paralel cu alimentarea, componenta reactivă capacitivă a curentului compensează componenta reactivă inductivă a sarcinii. Astfel, factorul de putere este îmbunătățit.

Avantaje:
-  Prin variația curentului de excitație, poate fi reglat ușor și în limite largi factorul de putere
-  Înfășurările motorului au o stabilitate termică ridicată la curenți de scurtcircuit 

Dezavantaje: 
- Pierderi însemnate în motor
- Costuri de întreținere ridicate
- Zgomot 
- Din punct de vedere al costului, sunt rentabile peste puteri mai mari de 500kva.
- Necesită echipamente suplimentare pentru pornirea motorului sincron rezultând o schemă mai complexă.