Mașina sincronă

3.2. MASINA SINCRONA

Producerea sistemului trifazat simetric de tensiuni electromotoare în generatoarele sincrone.

Considerăm un sistem de trei spire 1-1’, 2-2’, 3-3’ fixate rigid pe un arbore (ax) şi decalate în spaţiu la 2π/3 una faţă de cealaltă, şi care se rotesc împreună cu viteza unghiulară constantă ω într-un câmp magnetic uniform de inducţie B. Dacă notăm cu α + α0 unghiul pe care îl formează la un moment dat normala la spira 1-1’ cu inducţia magnetică , atunci fluxul magnetic prin această spiră este:

unde S este aria suprafeţei spirei. Tensiunea electromotoare indusă în spiră va fi (α = ωt ):

Tensiunile electromotoare induse în spirele 2-2’ şi 3-3’ decalate în urmă cu 2π/3, respectiv înaine cu 2π/3 faţă de spira 1-1’ vor fi:

Cele trei tensiuni electromotoare e1, e2, e3 formează un sistem trifazat de tensiuni simetric electromotoare sinusoidale. Valoarea efectivă a acestor tensiuni electromotoare este:

E = BSω/ = 2 π f B S / = 4.44 f B S

Dacă în locul celor trei spire se află trei bobine având fiecare N spire valorile efective ale tensiunilor electromotoare vor fi: E = 4.44 B N S

În practică producerea sistemului trifazat de tensiuni electromotoare în generatoarele electrice sincrone se face după principiul prezentat, dar cu unele particularităţi tehnologice. Cele trei bobine 1-1’, 2-2’, şi 3-3’ sunt fixe şi se află aşezate în nişte crestături sau pe nişte poli la periferia interioară a statorului generatorului sincron, ele sunt fazele generatorului. Câmpul magnetic constant este produs de către o înfăşurare de curent continuu ce se află dispusă pe rotorul generatorului; alimentarea cu curent continuu a înfăşurării rotorice se face de la o sursă de curent continuu prin intermediul unor perii colectoare fixe ce alunecă pe nişte inele colectoare fixate pe rotor. Rotorul generatorului este rotit mecanic de către o maşină exterioară: turbină cu aburi în centralele termoelectrice sau turbină hidraulică în centralele hidroeletrice (hidrocentrale).

În figura alăturată este prezentat rotorul generatorului în câteva poziţii succesive şi tensiunile electromotoare induse în fazele statorice prin rotirea rotorului ( figurile explicative sunt preluate din