Téma č. 16 OVERENIE VLASTNOSTÍ A POUŽITIE SYNCHRÓNNYCH STROJOV

Úloha 16.1

• Popíšte konštrukciu synchrónnych strojov.
• Rozdeľte synchrónne stroje.
• Popíšte princíp činnosti alternátora.
• Popíšte v akých stavoch môže pracovať alternátor.

Úloha 16.2

• Charakterizujte kombinačné a sekvenčné logické obvody.
• Nakreslite a popíšte schematickú značku, pravdivostnú tabuľku a zapojenie obvodu (spínač, žiarovka) pre logické funkcie : AND, OR, NOT, NAND, NOR

Úloha 16.3

• Opíšte sodíkové výbojky, ich vlastnosti a použitie.
• Charakterizujte zásady správneho osvetlenia.

Úloha 16.1

Popíšte konštrukciu synchrónnych strojov

Rozdeľte synchrónne stroje

Podľa účelu synchrónne stroje rozdeľujú na:

• alternátory - sú synchrónne generátory, ktoré sa používajú na výrobu striedavého elektrického prúdu. Turboalternátory sú poháňané parou alebo plynovou turbínou a hydroalternátory vodnou turbínou.
• synchrónne motory - sú stroje, ktoré premieňajú elektrickú energiu na mechanickú pri stálych, synchrónnych otáčkach.
• synchrónne kompenzátory - dávajú do siete len jalový výkon, používajú sa na riadenie napätia a účinníka v elektrizačnej sústave.ednokotvové meniče - používajú sa na priamu premenu striedavého prúdu na jednosmerný prúd alebo naopak.
• zubové generátory - používajú sa na výrobu strednofrekvenčného prúdu (od 2 kHz do 10 kHz) najmä pre potreby metalurgie.

Podľa usporiadania rotora poznáme synchrónne stroje

• s vyjadrenými pólmi - majú rotor zložený z rotorového kolesa, na ktorom je upevnený určitý počet pólov s vlastnými budiacimi cievkami.
• s hladkým rotorom - tvorí pevný valec, na povrchu pozdĺžne drážkovaný. V hlbokých drážkach rotora je umiestnené budiace vinutie, napájané jednosmerným prúdom.

Alternátory a synchrónne motory sú obyčajne trojfázové.

Veľké alternátory vyrábajú striedavý prúd do napätia až 25 kV a veľké synchrónne motory sa vyrábajú do napätia až 6kV.

Alternátory s vyjadrenými pólmi - najviac sa používajú ako hydroalternátory poháňané PELTONOVOU alebo KAPLANOVOU turbínou.

Turboalternátory s hladkým rotorom - Väčšina elektrickej energie sa vyrába v turboalternátoroch priamo spojených s parnými alebo plynovými turbínami, ktoré pracujú pri otáčkach 3000 za min. Alternátory s vyjadrenými pólmi nie je možné použiť, lebo by sa vzhľadom na značné namáhanie rotora odstredivými silami mohli poškodiť. Rotorové vinutie je vytvorené sústrednými cievkami zapojenými tak, že vybudí dvojpólové alebo štvorpólové magnetické pole.

Synchrónne motory – konštrukcia je v podstate rovnaká ako pri synchrónnych alternátoroch. Do 1500ot./min. sa motory stavajú s vyjadrenými pólmi. Nad 1500ot./min. ako turbomotory s hladkým rotorom. Synchrónne motory majú stále otáčky samé sa však nerozbehnú. Na vznik magnetického poľa je potrebný budič . Nezaťažujú elektrickú sieť jalovým prúdom. Väčšia účinnosť predstavuje úspory elektrickej energie.

Nevýhodou je zložité spúšťacie zariadenie a malý záberový moment.

Používajú sa: na pohony veľkých motorgenerátorov, vodných čerpadiel, ventilátorov a pod.

Popíšte princíp činnosti alternátora

1. Synchrónne alternátory

Synchrónne generátory sú točivé elektrické stroje, ktoré pri svojej činnosti premieňajú energiu rotujúcich más na energiu elektrickú. Celý tento proces je podmienený vytvorením premenlivého rotorového magnetického poľa budiacim prúdom, ktorý je privedený na rotorové vinutie. Z pohľadu regulácie napätia majú tieto stroje voči asynchrónnym generátorom značnú výhodu. Veľkosť svorkového napätia je priamo úmerná miere prebudenia generátora budiacim prúdom. Pri zvýšení budiaceho prúdu dochádza k nárastu svorkového napätia generátora. V prípade zníženia veľkosti budiaceho prúdu je efekt opačný.

1.1 Turboalternátory

V elektrizačnej sústave rozoznávame dva druhy synchrónnych generátorov resp. synchrónnych alternátorov. Prvú skupinu tvoria turboalternátory. Tie majú označenie aj synchrónne alternátory s hladkým rotorom. Ich využitie je v elektrárňach, ktorých turbína využíva ako hnacie médium paru. Ich rýchlosť je daná počtom pólových dvojíc.

Pre tieto synchrónne stroje platí konštantnosť vzduchovej medzery po celom obvode uloženia rotora v konštrukcií. Na základe tejto skutočnosti je možné povedať, že reaktancia v pozdĺžnej osi je rovná reaktancií v priečnej osi, teda platí: Xd=Xq.

1.2 Hydroalternátory

Druhu skupinu synchrónnych strojov tvoria hydroalternátoy. Rýchlosť otáčania rotora ich radí medzi pomalobežné stroje. Ako je zrejmé už z ich názvu pre hnacie médium turbíny je využívaná voda a teda ich inštalácia a využitie je pri vodných elektrárňach. Ich rotor je vo väčšine prípadov s vysunutými pólovými nadstavcami. V týchto nadstavcoch je uložené budiace vinutie s podmienkou zachovania rovnomernosti uloženia po celom obvode rotora. Z pohľadu reaktancií tu dochádza k istej odlišnosti oproti turboalternátorom. Pre hydroalternátory platí nerovnomernosť vzduchove medzery medzi uložením rotora a statorového vinutia. V pozdĺžnej osi je vzduchová medzera minimálna, no magnetická vodivosť cesty magnetického toku je maximálna na rozdiel od magnetickej vodivosti v priečnej osi a teda platí: Xd > Xq.

1.3 Budiace súpravy

Budiaca súprava predstavuje zdroj jednosmerného prúdu pre vybudenie magnetického poľa rotora regulovaného v uzavretej slučke. Budiacu súpravu tvorí:

• Budič
• Regulátor budenia
• Odbudzovač
• Prvky pre meranie
• Ovládacie prvky

Popíšte v akých stavoch môže pracovať alternátor

a.) Chod naprázdno - statorové vinutie je bez prúdu I a predpokladáme, že B (mag. indukcia) vo vzduchovej medzere má sínusový priebeh, Ui predbieha Φ o 90°. Magnetomotorické napätie Fb= N * Ib = Φb * Rm

b.) Chod pri zaťažení - na svorky alternátora je pripojený spotrebič- statorovým 3-fáz. vinutím prechádza prúd I, ktorý vytvára otáčavé mag. pole (Φa)- reakcia kotvy. -predpokladáme stroj s hladkým rotorom, malý zaťažovací prúd I a záťaže: odporová, indukčná a kapacitná.

Úloha 16.2

Charakterizujte kombinačné a sekvenčné logické obvody

Kombinačné obvody sú digitálne obvody, kde stav výstupov závisí len od momentálneho stavu vstupov.

Základné kombinačné obvody, ktoré realizujú len jednu jednoduchú logickú funkciu, sa nazývajú aj hradlo.

Sekvenčné obvody sú digitálne elektronické obvody, u ktorých závisí stav výstupov okrem aktuálneho stavu vstupov aj od minulého stavu vstupov. Znamená to, že sekvenčné obvody majú pamäťové vlastnosti.

Najjednoduchšie základné sekvenčné obvody sa nazývajú preklápacie obvody.

Nakreslite a popíšte schematickú značku, pravdivostnú tabuľku a zapojenie obvodu (spínač, žiarovka) pre logické funkcie : AND, OR, NOT, NAND, NOR

Čislicové alebo logické obvody sú konštruované tak, že pracujú s dvoma možnými stavmi. Možno rozlíšiť iba dve hodnoty signálu - informácia. Možno použiť dvojkovú čiselnú sústavu s použitím dvojkových logických operácií.

Vstupy a výstupy číslicových integrovaných obvodov môžu nadobúdať iba dva stavy:

• pod napätím - bez napätia
• je prúd - nie je prúd

Logická operácia, ktorú vykonáva číslicový integrovaný obvod využíva najčastejšie zákonitosti Boolovej algebry.

V Boolovej algebra základné funkcie:

• logický súčin AND - funkcia nadobúda log1 vtedy a len vtedy, ak každá premenná nadobúda hodnotu log1
• logický súčet OR - funkcia nadobúda hodnotu log1 ak aspoň jedna premenná nadobúda hodnotu log1
• negácia INVERT NOT - funkcia nadobúda hodnotu log1, ak premenná je log0 a naopak

Zložené funkcie:

• NAND - negácia logického súčinu
• NOR - negácia logického súčtu

Logický súčet OR

Logický súčin AND

Úloha 16.3

Opíšte sodíkové výbojky, ich vlastnosti a použitie

Svetelné zdroje sodíka pozostávajú z žiaruvzdornej eliptickej alebo valcovitej sklenenej banky. Vo vnútri je funkčný hliníkový horák, ktorý je na oboch stranách vybavený elektródami.

sodíkové zdroje svetla

Xenón je často súčasťou plynnej zmesi plniva pre sodíkové žiarovky. Pomáha zlepšovať odtieň žiarenia

Tento materiál má vysoké fyzikálne vlastnosti, má dobrú prevádzkovú stabilitu.

Správne interaguje s parami sodíka a má jedinečnú schopnosť prenášať asi 90% generovanej svetelnej energie bez zničenia.

Vo výbojovej trubici sa okrem zlúčenín sodíka nachádzajú aj ortuť a argón.

Aby sa zvýšila úroveň šetrnosti k životnému prostrediu, progresívnejšie značky vo výrobe sodíkových výrobkov odmietajú ortuť

Banka je vybavená špeciálnymi tesneniami. Starajú sa o udržiavanie vákua vo vnútri žiarovky a zabraňujú vstupu kyslíka do horáka.

Tým sa zvyšuje úroveň prevádzkovej bezpečnosti zariadení, pretože počas prevádzky je výbojka veľmi zahrievaná a dosahuje takmer hodnoty 1300 °C.

V takom prípade môže preniknutie aj veľmi malého množstva vzduchu zničiť integritu modulu a vyvolať nebezpečnú situáciu pre ľudí v okolí.

Princíp sodíkového zariadenia je založený na oblúkových výbojoch. V dôsledku pulzného napätia generovaného vo vnútornej trubici vytvárajú nasýtenú viditeľnú žiaru.

Počas prevádzky sa vonkajší plášť žiarovky sodíkovej žiarovky zahreje na teplotu najviac 100 ° C

V parách sodíka, ktoré sú zodpovedné za tvorbu plyn-výpustného média vo vnútri banky, prevláda červená spektrálna luminiscencia.

Vďaka tejto vlastnosti svetelné jednotky vytvárajú odchádzajúce svetlo takých odtieňov, ako sú:

žltá; oranžová; červená v rôznych odtieňoch. Ihneď po aktivácii sodíkové zariadenia horia slabo a nejasne, pretože veľká časť energie sa vynakladá na kvalitný ohrev pracovného horáka.

Svetelný tok získava potrebný jas, nasýtenie a silu až po 5-10 minútach, keď teplota vnútorného horáka dosiahne úroveň nevyhnutnú pre správnu činnosť.

Všetky výrobky sodíkového typu potrebujú štartovací systém. Je určený na optimálne zapaľovanie a pohodlné riadenie prietoku. Teraz sú na trhu dva druhy predradníkov.

Charakterizujte zásady správneho osvetlenia

Zdroj: https://engineer.decorexpro.com/sk/elektrika/svetylnik/natrievye-lampy.html
Zdroj: http://www.posterus.sk/?p=18471