Universitatea Tehnică a Moldovei

Cu titlu de manuscris CZU: 621.314 (075.8)

A13

Tudor Ambros

CONVERTIZOARE ELECTROENERGETICE SPECIALE

Specialitatea 05.09.01 - Electromecanica, maşini electrice, sisteme de acţionare , aparate şi dispozitive electrice

AUTOREFERAT ştiinţific al tezei de doctor habilitat

Chişinău 2009

2

Teza a fost elaborată în cadrul catedrei de Electromecanică şi

Metrologie, Universitatea Tehnică a Moldovei. Referenţi oficiali:

Vasile Iancu, dr. ing., prof.univ. Universitatea Tehnică, Cluj-Napoca, Ion Vlad, , dr. ing., prof.univ, Universitatea din Craiova, Dorel Cernomazu, dr. ing., prof.univ., Universitatea „Ştefan cel Mare” Suceava.

Membri ai Consiliului Ştiinţific Specializat: 1. Berzan Vladimir, dr. hab. în tehnică, cercet.şt.prin., Institutul de

Energetică al A.Ş.M. - preşedinte; 2. Tîrşu Mihail, dr. în tehnică, cercet.şt.sup., Institutul de Energetică al

A.Ş.M. - secretar ştiinţific; 3. Postolati Vitalie, dr. hab. în tehnică, acad., Institutul de Energetică

al A.Ş.M.; 4. Chiorsac Mihail, dr. hab. în tehnică, prof.univ., Universitatea

Tehnică a Moldovei; 5. Simion Alecsandru, dr.ing., prof.univ. ,, Universitatea Tehnică

„Gheorghe Asachi”, Iaşi, România; Susţinerea va avea loc la ora 1500, 17 iunie 2009, or. Chişinău, în şedinţa Consiliului Ştiinţific Specializat DH 03.05.09.01-01* în cadrul Institutului de Energetică al A.Ş.M. pe adresa MD-2028, mun. Chişinău, str. Academiei, 5, aula 432.

Teza şi autoreferatul pot fi consultate la biblioteca Institutului de Energetică al A.Ş.M.. şi pe pagina WEB a C.N.A.A. (www.cnaa.acad.md).

Autoreferatul a fost expediat la „14” mai 2009.

Secretar ştiinţific al Consiliului Ştiinţific Specializat, dr. în tehnică, cercet.şt.sup. Tîrşu Mihail Autor dr. în tehnică, prof.univ. Ambros Tudor

3

I. CARACTERISTICA GENERALĂ A LUCRĂRII

Transformatoarele, motoarele şi generatoarele electrice de construcţie specială sunt utilizate pentru conversia electrică şi electromecanică a energiei în cazuri speciale.

În literatura de specialitate tot mai frecvent este folosită denumirea echitabilă de convertizoare respectiv electrice şi electromecanice speciale, care în teza sunt întrunite sub denumirea de convertizoare electroenergetice speciale, deoarece acestea sunt parte componentă a unui sistem electroenergetic.

Actualitatea temei de cercetare. Convertizoarele electrice speciale, inclusiv transformatoarele monofazate de sudare, sunt folosite în gospodăriile mici private pentru racordarea fiabilă a elementelor de construcţie metalică.

Convertizoarele electromecanice speciale sunt utilizate pentru producerea şi consumul energiei electrice; generatoarele sunt antrenate de turbine de apă şi eoliene, iar motoarele antrenează pompe centrifuge, ventilatoare şi alte mecanisme şi maşini de lucru.

Cercetările realizate în acest domeniu de activitate ştiinţifică sunt legate de implementarea noilor tehnologii eficiente de producere a convertizoarelor respective, fiind utilizate materiale noi electrotehnice recondiţionate – oţel, cupru, aluminiu şi materiale magnetice – magneţi permanenţi confecţionaţi din elemente de pământuri rare.

Eforturile întreprinse în această problemă amplă teoretică şi experimentală în studierea proceselor electromagnetice prezente în aceste convertizoare sunt reflectate în literatura de specialitate, inclusiv în cea periodică.

Totuşi, în pofida studiului profund realizat în lucrările fundamentale de specialitate publicate de I. Kopîlov, T. Dordea, A. Câmpeanu, R. Măgurenu, I. Boldea, în domeniul proiectării şi descrierii matematice a proceselor tranzitorii din convertizoarele electromecanice, de P. Tihomirov, I. Cioc în domeniul transformatoarelor, de V. Ignatov, L. Palastin, A. Simion, D. Cernomazu C. Nică în domeniul convertizoarelor electromecanice speciale, implementarea în practică a acestor convertizoare electroenergetice speciale de construcţie simplificată, fiabile şi tehnologice nu corespund potenţialului de care dispun aceste maşini speciale.

Anterior acest fapt se explica şi se justifica prin lipsa materialelor adecvate construcţiei speciale a acestor convertizoare, cum ar fi lipsa oţelului electrotehnic laminat la rece, magneţi permanenţi cu însuşiri mecanice, termice şi magnetice ridicate ş.a. În prezent dificultăţile indicate au fost depăşite, de aceea abordarea acestei probleme a devenit actuală.

Însă producerea acestor convertizoare speciale înaintează unele probleme privind studiul teoretic şi experimental al proceselor staţionare şi tranzitorii în vederea elaborării metodelor de proiectare şi de calcul electromagnetic optim,

4

pentru economisirea materialului electromagnetic, magnetic, pentru ridicarea factorilor tehnico-economici, fiabilităţii, simplificării tehnologiei de producere în serie.

Soluţionarea problemelor ridicate pot fi realizate în baza aprofundării teoriei şi elaborării în continuare a metodelor de proiectare specifice pentru aceste maşini electrice speciale abordate în lucrare. Problema implementării convertizoarelor speciale în practică constituie una dintre direcţiile actuale tehnice ştiinţifice de importanţă semnificativă pentru economia naţională.

Domeniul de cercetare. Lucrarea are ca domeniu de cercetare aspectele teoretice şi experimentale privind studiul proceselor staţionare şi tranzitorii cu aplicarea unor metode moderne de elaborare şi proiectare a convertizoarelor electroenergetice pentru implementarea acestora în practică.

Obiectivul cercetării îl constituie convertizoarele electroenergetice speciale elaborate în baza materialelor electrotehnice recondiţionate, a oţelului electrotehnic laminat la rece, a magneţilor permanenţi.

Scopul si obiectivele lucrării. Scopul si obiectivele lucrării constau în aprofundarea cercetărilor

teoretice şi experimentale privind elaborarea şi realizarea metodelor de proiectare şi calcul electromagnetic a caracteristicilor de funcţionare şi pornire a proceselor tranzitorii la considerarea particularităţilor constructive ale convertizoarelor electroenergetice speciale.

Din scopul determinat s-au conturat obiectivele generale formulate în teză: 1. Aprofundarea şi dezvoltarea teoriei convertizoarelor speciale cu aplicarea

noilor metode matematice şi experimentale de cercetare.

2. Utilizarea noilor materiale electrotehnice, magnetice şi a noilor tehnologii de producere a convertizoarelor electroenergetice speciale în vederea ridicării eficienţei producerii, transportului şi consumului energiei electrice privind conservarea acesteia.

3. Elaborarea metodelor de calcul şi a modelelor matematice pentru descrierea analitica a proceselor tranzitorii.

4. Implementarea în practică a convertizoarelor speciale, inclusiv producerea în serie.

Obiectivele concrete în dezvoltarea teoriei şi aplicării practice a convertizoarelor speciale prevăd: • Crearea teoriei generalizate a regimurilor electromagnetice staţionare şi

realizarea conţinutului acestora sub formă de soluţii analitice generale pentru elaborarea metodelor de proiectare şi calculului electromagnetic la considerarea particularităţilor constructive ale acestor convertizoare speciale.

5

• Aprofundarea premiselor teoretice privind descrierea analitică a regimurilor staţionare de funcţionare cu aplicarea metodei elementelor finite pentru determinarea repartizării fluxurilor principale şi de dispersie în spaţiul interior şi exterior al sistemului magnetic în transformatoarele de sudare şi în motoarele asincrone axiale ermetizate protejate de diagrame feromagnetice pe stator şi rotor, în vederea elaborării metodelor de proiectare şi calcul.

• Aplicarea noilor principii teoretice în descrierea proceselor de pornire ale motoarelor monofazate axiale cu un rotor şi două rotoare utilizate pentru antrenarea fără transmisii suplimentare a mecanismelor de uz casnic, inclusiv optimizarea acestor procese de pornire în dependenţă de varierea parametrilor elementului de defazaj.

• Elaborarea modelelor fizice şi a mostrelor experimentale pentru demonstrarea posibilităţii compensării uneia dintre succesiuni – directă sau inversă – fără aplicarea elementului suplimentar de defazaj in motoarele asincrone cu o singură fază

• Implementarea magneţilor permanenţi în construcţia motorului asincron ermetic în vederea transformării acestuia în motor sincron cu indici tehnici şi economici superiori motorului asincron. Aplicarea teoriei celor două axe d şi q la considerarea particularităţilor constructive ale acestor motoare pentru elaborarea metodelor de calcul şi optimizarea procesului de pornire si intrarea in sincronism.

Metodologia şi metodele realizării lucrării Metodologia realizării cercetărilor ştiinţifice ale convertizoarelor electrice

şi electromecanice speciale are ca bază procedeele de analiză a rezultatelor teoretice şi experimentale. Cercetările teoretice ale convertizoarelor speciale s-au realizat în baza metodei în complex, a diagramelor fazoriale, a schemelor echivalente, a modelări matematice şi a simulării la calculator.

Inovaţia ştiinţifică a cercetărilor constă în elaborarea şi aplicarea noilor concepte şi metodologii, modele fizice, modele matematice, soluţii analitice, noi metode de cercetare teoretice şi experimentale în descrierea proceselor fizice din convertizoarele electroenergetice speciale. În baza rezultatelor metodologice obţinute în acest domeniu de cercetare, se formulează problema generală şi noile abordări în vederea sporirii eficienţei şi determinării performanţelor, sferei de aplicare şi implementare a noilor tehnologii, materiale electrotehnice şi metode de calcul pentru producerea în serie a convertizoarelor electroenergetice speciale.

Semnificaţia teoretică a lucrării constă în aprofundarea teoriei, noilor principii şi concepte de identificare şi descriere a proceselor staţionare şi tranzitorii, în elaborarea metodelor de proiectare şi calcul ale convertizoarelor electroenergetice speciale.

6

Contribuţia teoretică ştiinţifică referitoare la noile abordări şi elaborări ale convertizoarelor electroenergetice speciale este prezentată după cum urmează:

− un nou principiu de determinare a valorii optime a reactanţei de scurtcircuit cu aplicarea metodei elementelor finite la variaţia modului de asamblare a miezului magnetic din oţel electrotehnic recondiţionat, a modului de poziţionare a înfăşurărilor pe coloanele transformatorului de sudare pentru asigurarea arderii stabile a arcului electric dintre electrod şi piesa de sudare conectate la bornele înfăşurării secundare;

− o nouă destinaţie a motoarelor asincrone trifazate şi monofazate axiale utilizate pentru antrenarea pompelor şi mecanismelor de uz casnic în scopul reducerii materialelor active şi a nivelului de zgomot şi vibraţii şi asigurării fiabilităţii ridicate la funcţionarea atât în regim nominal, cît şi în regim de pornire a agregatului;

− un nou principiu de compensare a succesiunii directe sau inverse a câmpului magnetic pulsatoriu din motoarele asincrone monofazate scurtcircuitate, cu o singură fază pe stator.

− o nouă metodă de calcul a motorului sincron ermetizat, excitat de magneţii permanenţi montaţi pe rotorul fieromagnetic masiv în mod deosebit în raport cu înfăşurare de pornire;

− descrierea proceselor staţionare şi tranzitorii cu aplicarea metodelor de simulare a câmpului magnetic şi a modelării matematice a generatorului sincron fără zonă de dantură pe stator. Valoarea aplicativă a lucrării. Lucrarea constitue un suport teoretic şi

practic privind elaborarea şi implementarea metodelor de proiectare şi calcul realizate în baza studiului teoretic şi experimental al proceselor staţionare şi tranzitorii ale convertizoarelor electroenergetice speciale confecţionate din materiale recondiţionate, noi materiale electrotehnice, noi materiale magnetice în vederea simplificării tehnologiei de producere, reducerii masei şi dimensiunile geometrice, majorării randamentului şi factorului de putere.

Valoarea practică a lucrării este confirmată prin elaborarea, proiectarea şi producerea în serie a transformatoarelor de mică putere şi de sudare, confecţionate din material electrotehnic ieftin recondiţionat, prin elaborarea metodelor de calcul şi prin adaptarea acestor metode la condiţiile de proiectare şi producere a convertizoarelor electroenergetice de întreprinderile de profil electrotehnic.

Tematica cercetărilor teoretice şi experimentale prezentate în lucrare s-a efectuat în conformitate cu direcţiile de cercetare ştiinţifică elaborate de Academia de Ştiinţe a Republicii Moldova. În anexe sunt indicate proiectele realizate în cadrul Catedrei de Electromecanică în perioada anilor 1960-2008.

În această perioadă au fost elaborate, proiectate, încercate şi certificate primele transformatoare în colaborare cu S.A. Red-Nord, Bălţi: TMU-10/10, TTU-25/10, TTU-10/10, TTU-40/10, TTU-63-10/10, transformatoare cu arc

7

electrice TSE, transformatoare cu răcire în aer TTA, care în prezent sunt produse în serie de Red-Nord, Bălţi şi realizate pe piaţa internă.

S-au elaborat şi proiectat motoare asincrone axiale cu un rotor şi cu două rotoare, respectiv la turaţia de 500rot/min şi 3000rot/min, pentru antrenarea mecanismelor maşinii de spălat fără aplicarea transmisiilor auxiliare.

S.A. Moldovahidromaş şi Catedra de EM au elaborat, proiectat şi confecţionat două tipo-dimensiuni de motoare ermetizate sincrone cu magneţi permanenţi pentru antrenarea pompelor centrifuge, fiind înlocuite astfel motoarele asincrone produse în prezent. Încercările efectuate în laboratorul uzinei au demonstrat prioritatea motoarelor sincrone propuse de uzină pentru producere în serie. Aceste motoare au fost transferate de la treptele de 3 kW şi 22 kW la treptele de 4 kW şi respectiv 26 kW fiind executate în aceleaşi dimensiuni ale motoarelor asincrone.

În cadrul contractului de stat au fost elaborate generatoare sincrone cu magneţi permanenţi destinate pentru conversia energiei vântului în energie electrică. Generatoarele elaborate cu flux magnetic axial pot fi cuplate cu motoarele eoliane sau cu turbinele de apă fără multiplicator, astfel a sporit randamentul şi s-a economisit materialul constructiv.

Aşadar, elaborarea, proiectarea şi producerea convertizoarelor electroenergetice speciale soluţionează una din problemele de bază ale economiei republicii, referitoare la reînnoirea sau regenerarea industriei electrotehnice republicane.

Rezultatele ştiinţifice înaintate spre susţinere. 1. Formularea şi soluţionarea problemei privind elaborarea şi implementarea

convertizoarelor electrice produse din materiale electrotehnice recondiţionate, a convertizoarelor electromecanice speciale produse din noi materiale electrotehnice şi magnetice pentru reducerea preţului şi majorarea eficienţei în procesul de confecţionare şi exploatare în noi domenii de aplicare a acestora.

2. Metodele de proiectare şi calcul ale convertizoarelor electroenergetice speciale bazate pe metode analitice, grafo-analitice, de modelare şi matematice numerice, care au dat posibilitate de a efectua analiza tablourilor câmpurilor magnetice din sectoarele sistemelor magnetice, coloane, juguri, întrefier, zonă de dantură, de a calcula caracteristicile staţionare şi dinamice, de a optimiza procesele de pornire a convertizoarelor electromecanice la variaţia parametrilor constructivi.

3. Analiza rezultatelor experimentale obţinute la încercarea modelelor fizice, a mostrelor experimentale, elaborate şi încercate în condiţii reale de laborator şi de uzină pentru compararea rezultatelor încercărilor cu rezultatele obţinute prin calcul, fiind precizate în continuare metodele de proiectare.

4. Crearea şi asimilarea producerii în serie a transformatoarelor de sudare şi a motoarelor sincrone ermetizate, elaborate în baza materialelor recondiţionate şi respectiv magnetice.

8

5. Elaborarea şi implementarea noilor tehnologii de producere a convertizoarelor electromecanice în vederea reducerii materialului electrotehnic şi constructiv prin reducerea transmisiilor şi cumularea mecanismelor de lucru de uz casnic antrenate de aceste convertizoare.

Aprobarea rezultatelor tezei Rezultatele tezei au fost publicate în literatura tehnică periodică, discutate

şi publicate în materialele conferinţelor şi simpozioanelor internaţionale în cadrul URSS, în ţările din bazinul Mării Negre.

Din aceste întruniri ştiinţifice fac parte: Conferinţele Tehnico-Ştiinţifice Unionale; Regimuri dinamice de funcţionare ale maşinilor şi acţionărilor electrice. Dneprodzerjinsc, 1975, Groznîi 1986, Kaunas 1987. Conference on optimisation of Electrical and Electronic Equipaments,

Braşov România, 1991. The International Conference Applied and Theoretical Electrotehnics

Craiova România, 1991. The Eighth National Conference of Electrical drives, Iaşi România, 1992. Conferinţa Internaţională OPTIM-94, Braşov România. Simpozion International ELECTRO’96, Chişinău Republica Moldova,

1977. Sciences in Electromecanical Energy Conversion, Bucharest Romania,

1998. Lucrări referitoare la tema tezei au fost raportate şi editate în cadrul Sesiunilor Conferinţelor Internaţionale în Sisteme Electromecanice din anii 1997, 1999, 2001, 2003, 2005, 2007, care au avut loc la Chişinău, autorul fiind unul din iniţiatorii şi organizatorii acestor conferinţe.

Mostrele şi motoarele elaborate în cadrul catedrei şi S.A. Red-Nord au fost expuse şi demonstrate în repetate rânduri la Expoziţiile Naţionale şi Internaţionale. Motorul asincron reglabil după viteză a obţinut medalia de bronz la Expoziţia Realizărilor Economice a URSS.

Publicaţii referitoare la teză. După susţinerea tezei de doctor în tehnică în anul 1976 în reviste internaţionale periodice de specialitate au fost publicate de autor şi în colaborare 15 lucrări, 60 lucrări ştiinţifice au fost raportate şi publicate în cadrul conferinţelor internaţionale şi naţionale amintite anterior.

Autorul a publicat trei manuale, unul fiind editat în colaborare; două monografii, o traducere din limba rusă. A fost conducător sau executor responsabil a 18 teme ştiinţifice, contracte internaţionale şi naţionale. Are 22 lucrări metodice pentru studenţii specialităţilor facultăţii de energetică şi alte lucrări referitoare la tema tezei.

Structura şi volumul tezei. Teza de doctor habilitat conţine şase capitole, lista biografică şi anexele ilustrative. Volumul lucrării este expus pe 261 pagini,

9

din care 164 textul de bază, 71 desene şi ilustraţii, acte de implementări, 5 tabele, 166 denumiri bibliografice.

În Introducere este argumentată actualitatea temei, fiind determinat scopul şi obiectivele, semnificaţia teoretică, inovaţia ştiinţifică şi aplicarea practică a convertizoarelor electromagnetice speciale.

Concluziile şi contribuţiile tezei. Concluziile şi contribuţiile tezei cuprind rezultatele generalizate ale cercetărilor realizate referitoare la aprofundarea teoriei studiului proceselor staţionare şi tranzitorii, la elaborarea metodelor de proiectare în vederea implementării în practică şi a producerii în serie a convertizoarelor electroenergetice speciale.

Anexele şi figurile conţin material ilustrativ, explicativ grafic, acte de implementare a metodelor de proiectare, de certificare şi producere în serie a convertizoarelor electroenergetice speciale.

Cuvinte cheie: convertizor, transformatoare de sudare, modele matematice, motoare axiale, material recondiţionat, magneţi permanenţi, metode de proiectare, convertizoare electrice.

II. CONŢINUTUL LUCRĂRII

Lucrarea conţine argumentarea problemelor actuale ridicate în cercetarea

ştiinţifică. Dintre acestea, principale sunt două probleme. Prima problemă conţine premisele teoretice, elaborarea metodei de calcul şi

proiectarea optimă a transformatoarelor de mică putere speciale din materiale recondiţionate (oţel electrotehnic, cupru, aluminiu, oţel constructiv), în vederea reducerii costului acestor transformatoare.

A doua problemă se referă la studiul teoretic şi experimental al convertizoarelor electromecanice speciale privind majorarea eficientei producerii şi consumului energiei electrice, reducerea materialului constructiv, simplificării tehnologiei producerii concomitent implementării metodelor de calcul pentru producerea în serie.

Capitolul I este dedicat studiului transformatoarelor de mică putere speciale, inclusiv de sudare. În capitol este fundamentată problema necesităţii producerii transformatoarelor din materiale recondiţionate: oţel electrotehnic, cupru, aluminiu ş.a.

Trecerea la economia de piaţă a ridicat probleme dificile, în primul rând referitoare la energetica ţărilor lipsite de surse de energie. Republica Moldova a fost pusă într-o situaţie extrem de grea, devastatoare din punct de vedere al necesităţii materiei prime pentru întreprinderile industriale, al lipsei surselor proprii de producere a energiei electrice necesară pentru toate ramurile economiei naţionale. În perioada de tranziţie economică se observă că majoritatea transformatoarelor de mare putere funcţionează în sarcină redusă. Transformatoarele de mică putere (10...160) kVA sunt utilizate mai eficient.

10

Cota transformatoarelor de mică putere în zonele teritoriale energetice din republică este prezentată în tabelul 1.1.

În transformatoarele electrice cu puterea de 10-160 kVA, care constituie 63% din numărul total de transformatoare, au loc pierderi de 3,5 ori mai mici decât în transformatoarele de mare putere.

Deci, pentru a ridica eficienţa exploatării transformatoarelor, este necesar de a procura şi de a instala transformatoare de mică putere comode pentru întreprinderile mici private. În prezent aceste transformatoare trebuie importate, iar costul acestora este ridicat pe piaţa externă .

Tabelul 1.1

Zona

teritorială energetică

Numărul de transformatoare

cu puterea (10 ...160) kVA

Cota transformatoa-relor cu puterea

(10...160) kVA, %

Pierderile de energie electrică,

%

Numărul total de

transforma-toare

Union-Fenosa 3676 60% 18% 6126 Red – Nord 2719 65,5% 15,5% 4152

Red – Nord –Vest 1724 64% 19,7% 2680

Medie 8119 63% 17,7% 12958 În lucrare se propune o soluţionare mult mai avantajoasă, din punct de

vedere economic şi tehnologic a acestei probleme. Materialele recondiţionate obţinute la dezasamblarea transformatoarelor de

mare putere, ieşite din funcţie din cauza unor avarii sau din cauza expirării termenului de viaţă pentru care nu are sens de a fi reparate, pot fi utilizate în producerea transformatoarelor de mică putere.

Producerea în serie a transformatoarelor de mică putere şi de sudare în baza utilizării materialelor recondiţionate se desfăşoară în halele S.A. Red-Nord cu participarea Catedrei de Electromecanica a UTM la elaborarea, proiectarea şi certificarea acestor produse electrotehnice.

Elaborarea documentaţiei tehnice şi producerea transformatoarelor înaintează probleme de optimizare a construcţiei atât din punct de vedere tehnic cît şi economic.

În lucrare s-a pus problema de a adapta proiectarea transformatoarelor de sudare produse în serie la proiectarea şi producerea acestora din materialele recondiţionate.

Deoarece în transformatoarele de sudare curentul în scurtcircuit nu trebuie să depăşească valoarea curentului nominal de 2-2,5 ori, urmează ca aceste transformatoare să fie proiectate cu reactanţa de scurtcircuit majorată. În capitol s-au analizat diverse scheme constructive de sisteme magnetice; cu jugul suprapus pe coloane, cu diferite moduri de asamblare a miezului magnetic, cu montarea diversă a înfăşurărilor pe coloanele transformatorului (fig.1.1), fiind propuse recomandări pentru majorarea reactanţei de scurtcircuit.

11

În compartiment s-a soluţionat problema dimensionării sistemului magnetic şi a înfăşurărilor, fiind elaborată metoda de calcul a transformatoarelor de sudare la variaţia curenţilor de sudare în limitele 60-250 A pentru electrozi cu diametrele de 2, 3, 4, 5 mm , care asigură realizarea construcţiei fără deşeuri.

Transformatoarele de sudare funcţionează permanent în regimuri extreme, de aceea s-a pus problema descrierii matematice a proceselor tranzitorii.

a) cu jug suprapus b) asamblat într-o tolă c) asamblat în două tole

2π

Φ

3π

Φ

d) asamblată sub 90 grade e ) asamblată sub 30 grade

f) înfăşurările montate pe diferite coloane g) înfăşurările montate mixt

Fig.1.1. Diverse scheme constructive de asamblare a miezului magnetic şi de montare a înfăşurărilor

În acest context s-a folosit metoda operaţională de soluţionare a ecuaţiei

diferenţiale de descriere a regimului de scurtcircuit pentru diverse valori ale reactanţei de scurtcircuit (fig.1.2a,b).

12

Fig.1.2 Curbele variaţiei curentului de scurtcircuit:

a) pentru W1=236, b) W1=257 Una dintre problemele de bază pentru asigurarea arderii stabile a arcului

este determinarea corectă, precisă a reactanţei de dispersie.

,40.0,56

,236,0,15,52.1

2

12

1

mmWWAI

AITBn

====

==

δ

,40.0,56,236,150

,47,44.1

2

12

1

mmWWAI

AITBn

======

δ

,40.0,56,236,370

,94,12.1

2

12

1

mmWWAI

AITBn

======

δ

a) b) c)

Fig. 1.3, a, b, c câmpul magnetic în diverse regimuri de funcţionare a – în gol, b – în sarcină, c – în scurtciruit.

În lucrare s-a precizat cu ajutorul metodei elementelor finite valoarea

fluxului de dispersie, corespunzător regimului de scurtcircuit. În acest context s-a realizat un studiu în baza repartizării liniilor fluxului

câmpului magnetic pentru diverse sisteme constructive ale circuitului magnetic şi ale materialului electrotehnic, fiind astfel determinată influenţa parametrilor constructivi asupra valorii reactanţei de scurtcircuit.

În figurile 1.3 sunt prezentate liniile fluxului câmpului magnetic pentru regimurile de mers în gol, în sarcină şi în scurtcircuit, care demonstrează gradul de saturaţie a sistemului magnetic pentru fiecare regim aparte.

13

Capitolul I se încheie cu prezentarea succesiunii metodei de calcul a transformatoarelor de sudare la variaţia curentului în limitele 60-250 A.

Fig. 1.4. Transformatoare de mică putere şi speciale

În figura 1.4 sunt prezentate primele transformatoare de mică putere şi de sudare, certificate şi produse în serie de S.A. „Red-Nord” Bălţi.

În capitolul II s-a realizat studiul şi analiza motoarelor asincrone trifazate cu flux magnetic axial, fiind scoase în evidenţă performanţele şi neajunsurile acestor maşini. Ca rezultat al analizei, s-a propus ca acest motor să fie utilizat pentru antrenarea pompelor ermetizate produse de Moldovahidromaş.

S-a constatat că utilizarea motoarelor axiale depinde de forma caracteristicilor mecanice ale maşinilor şi mecanismelor antrenate, care pot compensa forţele unilaterale ale motorului, acesta fiind cumulat cu mecanismul de respectiv lucru. La antrenarea pompelor centrifuge de motoarele axiale forţa de presiune produsă de pompă este compensată de forţa unilaterală dezvoltată de motorul axial. Rotorul motorului fiind cumulat cu pompa reduce materialul constructiv, concomitent se exclud deşeurile la stanţare cu 40%.

În baza expresiei pentru constanta maşinii electrice, fiind admise anumite ipoteze, pentru prima dată s-a determinat corelaţia dintre mărimile geometrice şi electromagnetice de bază ale motorului axial în raport cu aceleaşi mărimi ale motorului asincron cilindric.

,P kW

mD

15 30 60 120150

350

250 200

300

400 mm

2p6

2p4

a) b) Fig. 2.1. Graficele variaţiilor )(PfDm = şi )(PfD =

a) pentru maşina cu flux axial; b) pentru maşina de construcţie clasică

14

În figurile 2.1-2.4 sunt prezentate curbele variaţiei ( )PfDm = , ( )PfD = şi ( )l f P= , ( )l f Pδ = , respectiv pentru motoarele cilindrice şi axiale.

Pentru a determina expresiile analitice la variaţia forţelor unilaterale în

regim de pornire şi în regim de mers în gol, s-a admis: – suprafeţele crestate ale statorului şi rotorului sunt considerate netede; – valoarea curentului din rotor este neglijată în regim de mers în gol; – curentul statoric în regim de scurtcircuit poartă caracter inductiv; – forţa magnetizantă rezultantă din întrefier este sinusoidală. Forţa de interacţiune dintre stator şi rotor pentru motorul axial, în regim

de mers în gol, este produsă de fluxul magnetic principal (fig.2.3, a). Pentru motorul trifazat această putere se scrie după cum urmează:

l

pFm

mg ⋅⋅Φ=

τμ0

2 232 . (2.1)

sau la considerarea expresiei pentru fluxul magnetic avem

1

2

1

01 1

2 23 2mg

mw

U pFlW f k μ τπ

⎛ ⎞⎜ ⎟=⎜ ⎟ ⋅ ⋅⋅ ⋅ ⋅⎝ ⎠

, (2.2)

unde: p – numărul de perechi de poli; l şi mτ –lungimea de calcul şi pasul polar medii.

1( ) .2E

mD D

pπτ +

= (2.3)

În regim de pornire pentru valoarea alunecării 1S = şi neglijarea curentului de mers în gol, curentul rotoric raportat la înfăşurarea statorică:

'2 1scI I I= = .

Fazorii curenţilor statorici şi rotorici se află în faze opuse. Fluxurile magnetice de dispersie produse de aceşti curenţi sunt orientate în direcţii opuse şi se închide fiecare în propriile pachete. Aceste fluxuri produc forţe contrare, respingând statorul de rotor (fig.2.3, b).

Pentru rotorul calat, pachetul rotoric se va mişca sub acţiunea acestor forţe în direcţia majorării întrefierului cu mărimea δΔ .

,P kW

l

15 30 60 120

100

150

200 mm

2p6

2p4

45

,P kW

l δ

15 30 60 120

100

150

200mm 2p6

2p4

45

a) b) Fig. 2.2. Graficele variaţiilor )(Pfl = şi )(Pfl =δ

a) pentru maşina cu flux axial; b) pentru maşina de construcţie clasică

15

oF Fδ

oΦ1δΦ

2δΦ

FδoF

a) b)

Fig. 2.3. Fluxurile magnetice din întrefier: a) în regim de mers în gol; b) în regim de scurtcircuit.

La mişcarea mecanică a rotorului se va efectua lucrul

δδδ dFdA ⋅= (2.4) Concomitent, această

deplasare contribuie la modificarea inductivităţii de scurtcircuit Lsc şi, prin urmare, a energiei câmpului magnetic din întrefierul motorului:

212

scd sc

LdW I ddt

δ∂= . (2.5)

Fluxul total de dispersie se va modifica după cum urmează

δδ

dL

IdLId scscscscd ∂∂

==Ψ . (2.6)

Prin urmare, tensiunea electromotoare indusă în înfăşurarea statorică ;d sc

scd Le I d

dtδ

δΨ ∂

= − = −∂

(2.7)

Dacă admitem că u e= , atunci înfăşurarea statorică va consuma din reţea δ

δd

LIdtIUdW sc

scscR ∂∂

=⋅= 2 (2.8)

Energia RdW consumată se cheltuieşte pentru realizarea lucrului δdA şi modificarea energiei corespunzătoare creşterii fluxului de dispersie

;R ddW dA dWδ= + (2.9) Substituim (2 – 5) şi (2 – 8) în (2 – 9) obţinem

t

LIF

LI sc

scsc

sc ∂∂

+=∂∂ 22

21

δδ (2.10)

de unde urmează că: 21 .

2sc

scdLF Idδ δ

= (2.11)

Inductivitatea de scurtcircuit scL conţine şase componente: ' ' '

1 1 1 2 2 2 .2 2

c f d c f dscsc

x x x x x xxLf fπ π

+ + + + += = (2.12)

Reactanţele de crestătură şi a părţilor frontale de dispersie nu depind de mărimea întrefierului, iar reactanţele diferenţiale sunt f(δ): atunci 1 2d d dx x x′ ′≈ = sau ( )'

1 2 2 ,d d dx x x f δ+ = = (2.13)

urmează 2 ,2

d dx xf fπ π= (2.14)

deoarece

Dwm

d kkpkk

Wlfmx ⋅⋅

⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅

= 21

21014

δπτμ

δμ

δ , (2.15)

atunci

16

Fig. 2.4. Graficele curbelor variaţiei forţelor de atracţie unilaterală.

2 2

0 1 12 2

4sc m wD

dL m l W k kd k k p

δ

μ δ

μ τδ π δ

⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅= − ⋅

⋅ ⋅ ⋅ ⋅. (2.16)

Substituind în (2.11) (2.16), obţinem: 21

2 sc RF I kδ = − ⋅ , (2.17)

unde 2 2

0 1 12 2

4 m wR D

m l W kk kk k p

δ

μ δ

μ τπ δ

⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅= − ⋅

⋅ ⋅ ⋅ ⋅.

Urmează că forţa de respingere dintre stator – rotor depinde de parametrii constructivi ai maşinii axiale.

Conform schemei echivalente a maşinii axiale

22

21

1

sc

sc

xSRR

UI

+⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ +

= . (2.18)

Substituim (2.18) în (2.17), obţinem:

R

sc

k

xSRR

UmF ⋅

⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡+⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ +

⋅−=

22

21

211

2δ . (2.19)

Aşadar, în întrefier acţionează două forţe de sens contrar: prima –

. .m gF şi a doua – Fδ .

Rezultanta acestor două componente:

R

scmw

R kXS

RR

Uml

pkfW

UF

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡+⎟

⎠⎞⎜

⎝⎛ +

−⋅⎟

⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

22

21

211

0111

1

2

223

2

δτμπ (2.20)

Pentru a selecta corect mecanismul de lucru antrenat de motorul axial la compensarea forţei unilaterale dintre stator şi rotor, poate fi folosită expresia analitică pentru această forţă. Astfel s-a demonstrat că în regim de mers în gol aceasta atinge valoarea maximă, iar în regim de pornire scade esenţial.

Oscilogramele ridicate la încercarea mostrei experimentale demonstrează că legea varietăţii forţei rezultante de interacţiune dintre stator şi rotor corespunde curbelor descrise de expresia (2.20).

Expresia conţine parametrii constructivi ai motorului axial, datorită cărui fapt la etapa de proiectare este posibil de a determina valoarea forţei unilaterale pentru compensarea parţială sau totală a forţei unilaterale dezvoltată de mecanismul respectiv de lucru.

17

Pentru elaborarea metodei de calcul a motorului axial, au fost determinate legile variaţiei inducţiei magnetice pe fiecare sector al circuitului magnetic. Pentru această a fost folosită metoda sondelor-bobine montate sau dispuse pe fiecare sector al circuitului magnetic.

Fiind aplicată metoda elementelor finite, s-au calculat liniile de închidere a fluxului magnetic (fig. 2.5) corespunzător curbei din figura 2.6, care puţin se deosibeşte de cea ridicată experimental.

În capitol este prezentată metoda calculului electromagnetic a motoarelor

axiale la considerarea particularităţilor constructive şi electromagnetice, fiind extinsă gama aplicării acestor motoare. Capitolul se încheie cu prezentarea modelului matematic elaborat în sistemul de coordonate α , β , fiind acceptate unele abateri neesenţiale.

Ecuaţiile de echilibru ale tensiunilor pentru valorile instantanee se scriu în sistemul de coordonate α şi β:

dtdi

MiLdt

Ldidt

diMirU

MiiLdt

Ldidt

diMirU

dtdi

MirU

dtdi

MirU

rr

rr

βββ

ββββββ

αααααα

ααα

ββββ

αααα

ωω

ωω

222

222222

222222

222

1111

1111

−−++⋅=

++++⋅=

+⋅=

+⋅=

(2.21)

şi ecuaţia de mişcare eR

R MMdt

dPJ

=±ω (2.22)

unde ββββαααα 22112211 ; ; ; lMLlMLlMLlML +=+=+=+= ,

Fig. 2.5. Tabloul câmpului magnetic IA = Im, IB = IC = -0.5 Im.

Fig. 2.6. Curbele variaţiei inducţiei magnetice

IA = Im, IB = IC = -0.5 Im.

18

Fig. 2.7. Oscilograma procesului de pornire în gol a motorului axial

Fig. 2.8. Oscilograma procesului de pornire în sarcină a motorului axial

iar L1α, L1β, L2α, L2β – inductivităţile totale ale înfăşurărilor statorului şi rotorului după axele α şi β, iar ββαα 2121 , , , llll - inductivităţile de dispersie.

M – inductivitatea mutuală ciclică. Inductivităţile şi rezistenţele respective s-au determinat prin calcule

efectuate anterior. Oscilogramele procesului de pornire obţinute la soluţionarea sistemului de

ecuaţii sunt prezentate în fig. 2.7 şi 2.8. Pentru regimul de mers în gol stabilizarea procesului tranzitoriu are loc pentru t = 0,4s, iar în sarcină pentru t = 0,45s.

În figura de mai jos sunt prezentate două statoare de motoare axiale asincrone cu diverse înfăşurări. Se observă că pentru părţile frontale ale înfăşurării plate se utilizează o cantitate mai mare de conductor din material deficitar – cupru.

Fig. 2.8. Statoare de motoare axiale cu înfăşurări plată şi toroidală Pachetele statorice ale motorului axial cu două rotoare au crestăturile

deschise pentru a monta mai uşor înfăşurările, însă aceasta provoacă armonici de ordin dentar în curba inducţiei magnetice. Pentru reducerea acestor armonici s-au folosit pene de închidere a crestăturilor din material feromagnetic.

19

Capitolul III. Motoarele monofazate, spre deosebire de cele trifazate, de obicei sunt produse la puteri mici, fiind folosite în sistemele automatizate sau mai frecvent pentru acţionarea mecanismelor şi a maşinilor de uz casnic, în care reţeaua de alimentare este monofazată.

Motoarele axiale utilizate pentru antrenarea mecanismelor de uz casnic au construcţia, în raport cu cele cilindrice, deosebită: rotor disc cu inerţie mecanică majorată, dimensiuni axiale mici, fac mai comodă cuplarea sau cumularea rotorului cu mecanismul respectiv. Aceste motoare de asemenea pot fi realizate la un număr mare de poli, adică la turaţie redusă.

În acest capitol s-au analizat diferite scheme constructive brevetate de motoare asincrone axiale monofazate, în care autorii propun tehnologii noi de formare a zonei de dantură, scheme de înfăşurări statorice.

Tot în acest capitol au fost studiate propuse de Catedra de Electromecanică, cu participarea autorului, două tipuri de motoare axiale constructiv adaptate la cuplarea acestora cu mecanismele de lucru ale maşinii de spălat.

În schema propusă, s-a prevăzut ca motorul asincron axial cu un rotor să acţioneze activatorul maşinii de spălat. Activatorul fiind fixat nemijlocit pe arborele motorului axial a exclus cureaua de transmisie, care era sursa principală de zgomot şi vibraţii. Celălalt motor axial cu două rotoare acţiona centrifuga şi pompa de apă a maşinii de spălat. Diametrelor mari ale rotoarelor le corespund momente de inerţie majorate, care provoacă efect giroscopic şi atenuează dezechilibrul produs de neuniformitatea materialului de spălat din centrifugă şi reduc esenţial zgomotul (fig. 3.1., 3.2.)

Una din realizările de bază ale motorului axial este confecţionarea pachetelor statoric şi rotoric practic fără deşeuri, crestăturile fiind stanţate cu pas variabil de dispozitivul de stanţare automată. În capitol s-au obţinut expresii analitice pentru determinarea erorii de înfăşurare a pachetelor statoric şi rotoric şi compensarea acesteia la confecţionarea pachetelor motorului.

Fig. 3.1. Motor asincron monofazat axial cu un rotor

Fig. 3.2. Motor asincron monofazat axial cu dublu rotor

20

Fig. 3.3 Schema motorului monofazat în axele α, β

S-au determinat particularităţile de calcul ale motoarelor axiale cu un rotor şi cu două rotoare.

Dimensiunile geometrice de bază se determină cu expresiile obţinute în premieră şi bazate pe diametru medie:

3

1

1 2ABkk

pPDwB

m ⋅⋅⋅Ω⋅⋅⋅

=δδ πλ

(3.1)

şi lungimea de calcul:

Ω⋅⋅⋅⋅⋅⋅=

ABDkkkPl

mwB δδ 2

1

1 (3.2)

unde

βTk

k = , )7,125,1( −=β , iar 2=Tk

Calculile parametrilor circuitului magnetic şi a înfăşurărilor statorice şi rotorice au fost adaptate la construcţia axială, fiind astfel folosite recomandările date în literatura de specialitate.

Calculul proceselor tranzitorii s-au realizat în baza modelului matematic elaborat în axele α , β (fig.3.3).

⎪⎪⎪⎪⎪

⎭

⎪⎪⎪⎪⎪

⎬

⎫

Ψ⋅−Ψ⋅⋅⋅

+Ψ⋅⋅⋅

−=Ψ

Ψ⋅−Ψ⋅⋅

+Ψ⋅⋅

⋅−=Ψ

Ψ⋅+Ψ⋅−Ψ⋅⋅+Ψ⋅−=Ψ

Ψ⋅⋅

+Ψ⋅−=Ψ

−−

''

''

'

''

''

'

'11'

'

1

αββ

ββ

ββ

βαα

αα

αα

ββ

ββ

ββ

ββ

β

ββ

αα

αα

α

αα

ωσσ

σ

ωσσ

σ

σσ

σ

rrsrk

rr

rk

rr

rrsrk

rr

k

rr

rrk

sk

rrk

ss

k

ss

rrk

ss

k

ss

Lkr

Lr

p

Lr

Lrp

pCL

kpCL

kLr

Lr

Up

Lr

LrUp

(3.3)

Ecuaţia cuplului electromagnetic, exprimat prin fluxurile totale poate fi

dată astfel: ( ) ( )[ ]βαβαβα

βα

σσσσσ rsrrsr

rkke kk

LLMpM Ψ⋅Ψ⋅−⋅−Ψ⋅Ψ⋅−⋅⋅⋅⋅

⋅= 2

21 1

Hodografele fazorilor curenţilor obţinute la soluţionarea ecuaţiilor

modelului matematic sunt date în fig. 3.4 şi 3.5. Conform oscilogramelor prezentate, obţinerea cuplului de pornire majorat

şi câmpului magnetic învârtitor circular are loc pentru valoarea capacităţii condensatoarelor C = 8 mF.

21

Fig. 3.4. Holograful fazorului

curentului statoric C=3 mF

Pentru calculul termic s-a elaborat schema echivalentă termică şi metodele de calcul ale motoarelor axiale cu un rotor şi două rotoare, fiind luate în consideraţie construcţia specifică a acestor motoare.

Rezultatele de calcul şi experimentale au demonstrat că în motoarele de

construcţie axială poate fi ridicată de (1,5-1,7) densitatea curentului la aceeaşi putere în raport cu motoarele cilindrice, astfel fiind reduse proporţional dimensiunile motorului.

Fiind aplicată metoda elementelor finite, s-a calculat tabloul câmpurilor magnetice pentru motorul cu două rotoare, în regim de mers în gol (fig. 3.6).

Fig. 3.6. Tabloul câmpului magnetic al motorului axial cu două rotoare Tabloul demonstrează că liniile câmpului magnetic se repartizează uniform

pe ambele parţi ale pachetului statoric. Deci s-a confirmat ipoteza de a efectua calculul electromagnetic numai pentru o parte dintre cele două părţi simetrice axei a-a” ale motorului.

Capitolul IV. Motoarele monofazate au două înfăşurări de fază pe stator. Pentru obţinerea câmpului magnetic învârtitor circular, s-au apropiat de cel circular, în una din faze, numită de pornire, este introdus un element de defazaj capacitiv, rezistiv sau inductiv.

Fig. 3.5. Hodograful fazorului curentului statoric C=8mF

a a

22

Fig. 4.2. Construcţia schematică a motorului cu perii magnetice

În acest capitol al lucrării se propune analiza unui motor asincron cu o singură înfăşurare montată pe stator care ocupă două treimi din crestăturile statorice. Secţiunea conductorului înfăşurării este aceeaşi pentru toată faza. Rotorul motorului este scurtcircuitat.

Spre deosebire de motoarele monofazate cu două faze, pornirea motorului cu o singură fază este realizată prin scurtcircuitarea unui anumit număr de spire ale înfăşurării statorice, care, după atingerea turaţiei nominale, se însereează cu celelalte spire ale fazei.

Pornirea motorului şi funcţionarea în regim nominal poate fi realizată de asemenea dacă în procesul de pornire o doime din barele înfăşurării rotorice nu sunt scurtcircuitate, fiind astfel compensată una dintre succesiuni. În capitol s-au analizat, din punct de vedere teoretic, procesele care au loc la demararea motorului cu o singură fază.

În figura 4.1 sunt prezentate modele de motoare cu una dintre succesiuni compensată.

Fig. 4.1. Modelul fizic al motorului cu o singură fază

cu una dintre succesiuni compensată a) M=0; b) M≠0; viteza ω directă; c) M≠0; ; viteza ω indirectă.

La acest compartiment este analizată şi descrisă construcţia motorului asincron cu o singură fază cu perii din magneţi permanenţi. Conform fig. 4.2, la închiderea unei părţi dintre contactoarele ermetizate are loc pornirea motorului.

Construcţia schematică a motorului

1 − înfăşurarea statorică concentrată, 2 − înfăşurarea rotorică, 3 − contactoarele ermetizate, 4 − magneţii perii.

23

este dată în figura 4.2, care asigură reglarea vitezei motorului la modificarea poziţiei magneţilor permanenţi în raport cu axa magnetică a fazei statorice.

În baza teoriei celor două axe α, β s-a elaborat modelul matematic al motorului asincron cu o parte a înfăşurări statorice scurtcircuitate, s-a optimizat pornirea motorului, fiind variat unghiul dintre axele magnetice ale părţilor înfăşurării statorice şi numărul de secţii.

( )

( )

( )

( )⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪

⎭

⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪

⎬

⎫

Ψ′−Ψ′⋅

′+=′

Ψ′−Ψ′⋅+

=′

′+′′Ψ′−Ψ′′−Ψ′′+′−

=′

′+′′Ψ′−Ψ′−Ψ′+′−

=′

′+′′Ψ′′−Ψ′−Ψ

=

βββ

βββ

ααα

ααα

αα

pRp

R

RpR

p

sRp

psspRsRR

sRp

RssRRspp

sRp

RppRss

llMlM

i

llMlMi

lllllllll

i

lllllllll

i

lllllll

i

1

1

(4.1)

Expresia pentru fluxul electromagnetic ( )[ ]RpspRpem iiiiiMM ′⋅+′−′⋅′= ααβ

În figura 4.3 este prezentată oscilograma variaţiei cuplului şi vitezei motorului cu o singură fază în procesul de pornire.

În tabelul 4.1. sunt prezentate rezultatele încercărilor motorului asincron

cu o singură fază, efectuate în laboratorul CTŞ Hidrotehnica. Masa totală a motorului se micşorează aproximativ cu 20%, iar cuprul

utilizat pentru înfăşurare cu 35%.

Fig. 4.3. Oscilograma cuplului şi turaţiei la pornire (unghiul 55=α grade)

24

Tabelul 4.1

Tip kWP ,1

min

,rotnn

%,η

%cosϕ

n

p

MM

nMM max

Masa totală,

kg

Masa cuprul,

kg AIRVŞ

5052 40 2870 45 60 0,6 2,0 2,3 0,22

Motorul propus 40 2870 42 68 0,74 2,5 1,8 0,14

Aplicând metoda elementelor finite, s-a demonstrat teoretic obţinerea

câmpului magnetic învârtitor pentru anumite corelaţii dintre numărul de secţii ale părţilor înfăşurării fazice. Tabloul câmpului magnetic şi variaţia inducţiei magnetice din întrefier şi jug sunt prezentate în fig. 4.4.

Conform curbelor prezentate în figura 4.4, armonicile de ordin superior deformează esenţial curba inducţiei magnetice din întrefier.

a) b) c)

Fig. 4.4. Tabloul câmpului magnetic şi curbele variaţiei inducţiei magnetice a – tabloul câmpului magnetic, b – curbele inducţiei magnetice din întrefier,

c – din jugul statoric

Fig. 4.5. Motorul asincron cu o singură fază

Fig. 4.6. Motorul asincron cu o singură fază cu perii magnetice

25

În capitolul V sunt prezentate rezultatele cercetărilor teoretice şi experimentale ale motoarelor sincrone cu magneţi permanenţi elaborate în baza motoarelor asincrone ermetizate produse de filiala Hidrotehnică Moldovahidromaş şi în baza motoarelor asincrone de uz general produse în serie.

Ca rezultat al analizei comparative a motoarelor asincrone ermetizate produse de S.A. Hidrotehnica, şi a motoarelor sincrone cu magneţi permanenţi s-au constatat performanţele evidente ale motoarelor sincrone din punct de vedere tehnologic şi economic. S-a stabilit că în aceleaşi dimensiuni de gabarit ale motorului asincron, motorul sincron are o putere cu 25-30 % mai mare, iar randamentul şi factorul de putere cresc aproximativ cu 5% şi respectiv 15%.

Rotorul motorului sincron este executat din material fieromagnetic masiv cu magneţi permanenţi şi înfăşurare de pornire montate în corpul rotorului (fig.5.1).

În acelaşi mod s-a elaborat motorul sincron cu magneţi permanenţi în baza

motorului asincron produs în serie. Pe rotorul acestui motor cu înfăşurare în scurtcircuit s-au montat magneţi permanenţi prealabil, fiind executate în corpul rotorului crestături pentru montarea magneţilor (fig. 5.2).

Înfăşurarea scurtcircuitată serveşte ca înfăşurare de pornire. S-au determinat particularităţile proceselor fizice la funcţionarea motoarelor elaborate în regim staţionar şi tranzitoriu, în baza acestora fiind elaborate metodele de calcul ale caracteristicilor de funcţionare şi de pornire.

Cu aplicarea teoriei celor două axe d şi q s-a elaborat modelul matematic, fiind luate în consideraţie variaţia inducţiei magnetice din întrefierul motorului (fig. 5.3).

Fig. 5.1. Secţiunea transversalăa motorului sincron ermetizat cumagneţi permanenţi

Fig. 5.2. Secţiunea transversală a motorului sincron cu magneţi permanenţi elaborat în baza motorului asincron produs în serie

26

Fig. 5.3. Curbele variaţiei inducţiei magnetice după axele d şi q

Conform curbelor variaţiei inducţiei magnetice după axa d şi q, conţinutul armonicilor din întrefier este pronunţat. Pentru înăbuşirea acestor armonici de

ordin dentar, la etapa de proiectare se iau măsuri pentru a îmbunătăţi tehnologia înglobării magneţilor permanenţi în corpul rotorului.

Pentru sistemul de coordonate d, q, ecuaţiile diferenţiale Park-Gorev în unităţi relative se prezintă după cum urmează:

⎪⎪⎪⎪⎪

⎭

⎪⎪⎪⎪⎪

⎬

⎫

⋅−=Ψ

⋅−=Ψ

Ψ⋅+⋅−=Ψ

Ψ⋅+⋅−=Ψ

mrdmrmrd

pdpdpd

msdrmsdmsmsd

qrdsdd

irdt

d

irdt

d

irdt

d

irUdt

d

ω

ω

(5.1)

şi după axa q:

⎪⎪⎪⎪⎪

⎭

⎪⎪⎪⎪⎪

⎬

⎫

⋅−=Ψ

⋅−=Ψ

Ψ⋅−⋅−=Ψ

Ψ⋅−⋅−=Ψ

mrqmrmrq

pqpqpq

msqrmsqmsmsq

drqsqq

irdt

d

irdt

d

irdt

d

irUdt

d

ω

ω

(5.2)

În sistemele de ecuaţii (5.1) şi (5.2): Ud, Uq - tensiunile înfăşurării indusului după axele d şi q;

mrqpqmsqqmrdpdmsdd ΨΨΨΨΨΨΨΨ ,,,,,,, - fluxurile totale ale înfăşurării indusului, cilindrului statoric, înfăşurării de pornire şi cilindrului rotoric după axele d şi q;

mrqpqmsqqmrdpdmsdd iiiiiiii ,,,,,,, - curenţii înfăşurării indusului, ai cilindrului statoric, ai înfăşurării de pornire şi ai cilindrului rotoric după axele d şi q;

27

Fig. 5.5. Caracteristicile de pornire statice şi caracteristicile mecanice ale mecanismului

de lucru

pqpdmrmss rrrrr ,,,, - rezistenţele înfăşurării statorice, ale cilindrului statoric, ale cilindrului rotoric, ale înfăşurării de pornire după axele d şi q;

t şi ωr - timpul curent şi viteză unghiulară a rotorului. În baza modelului matematic elaborat, s-a optimizat procesul de pornire şi

intrare în sincronism a motorului sincron. În figura 5.4. şi 5.5. sunt prezentate oscilograma pornirii motorului şi

respectiv caracteristicile de pornire.

Una dintre problemele dificile soluţionate în acest capitol a fost asigurarea

pornirii în asincron a motorului sincron cu magneţi permanenţi şi intrarea în sincronism cu reţeaua la tensiune redusă impusă de standardele în vigoare.

În baza tablourilor câmpurilor magnetice şi curbelor variaţiei fluxului magnetic şi a inducţiei magnetice pe sectoarele circuitului magnetic şi în întrefierul motorului cu aplicarea metodei elementelor finite, s-au obţinut parametrii optimi constructivi ai magneţilor permanenţi şi înfăşurării de pornire (fig. 5.6, 5.7).

Rezultatele calculului tabloului câmpului magnetic de reacţie al motorului cu rotorul cilindric din material feromagnetic fără crestături cu aplicarea metodei elementelor finite, au dat posibilitate de a determina repartizarea liniilor magnetice în corpul rotorului feromagnetic.

În figurile 5.6, 5.7 sunt prezentate tabloul câmpului magnetic şi curba variaţiei inducţiei magnetice ale motorului asincron cu rotor feromagnetic, ca variantă tehnologică uşor realizabilă. Liniile câmpului magnetic sunt reprezentate uniform. Însă această schemă constructivă, la funcţionarea motorului în regim nominal, are randamentul şi factorul de putere mai reduse ca la motorul asincron cu rotorul în scurtcircuit.

În figura 5.8 este prezentat tabloul câmpului magnetic produs de magneţii permanenţi montaţi pe arcul polar al rotorului. Se observă că liniile fluxului magnetic de excitaţie a magneţilor are axa suprapusă pe axa polilor. Câmpul magnetic prezentat a fost calculat pentru regimul de mers în gol.

Fig. 5.4. Procesul de pornire pentru cuplul rezistent rsns MM ω⋅=

28

Variaţia valorii inducţiei magnetice în lungul pasului polar este prezentată în figura 5.7. Curba inducţiei magnetice conţine armonici de ordin superior, care provoacă pierderi în rotorul masiv.

Tabloul câmpului magnetic după axa „d”, produs de curenţii statorici pentru schema constructivă cu barele rotorice intercalate cu magneţii permanenţi, este prezentată în fig. 5.8.

Reluctanţa după axa „d” este mare, deoarece magneţii permanenţi cu µ~µ0 măreşte întrefierul motorului şi amplitudinea fundamentalei se micşorează.

Curba inducţiei magnetice (fig. 5.9) are spectrul armonicilor sporit. Însă pătrunderea acestor armonici în corpul rotorului este dificilă, deoarece întrefierul motorului este majorat.

Liniile câmpului magnetic se închid în majoritate prin dinţii din zona înfăşurării de pornire, care se află în stare de saturaţie (fig. 5.10). Şi totuşi valoarea inducţiei magnetice după axa q depăşeşte valoarea inducţiei magnetice

Fig. 5.6. Câmpul indusului maşinii cu rotorul cilindric

Fig. 5.7. Repartizarea inducţiei magnetice în întrefierul motorului cu rotor cilindric

Fig. 5.8. Câmpul indusului maşinii după axa „d”

Fig. 5.9. Repartizarea inducţiei magnetice a reacţiei indusului

dupa axa d

τ, mm

29

după axa ,,d”, fenomen contrar maşinilor sincrone cu excitaţie electromagnetică.

Fig. 5.11. Repartizarea inducţiei magnetice a reacţiei indusului după axa q

Curba variaţiei fluxului magnetic a componentei transversale a reacţiei indusului este prezentat în fig.5.11.

Dintre schemele constructive prezentate, schema cu înfăşurarea de pornire intercalată cu magneţii permanenţi asigură pornirea şi întrarea în sincronism a motorului sincron. Spectrul armonic este mai pronunţat, însă armonicile inducţiei magnetice pătrund numai parţial în corpul rotorului.

Conform concluziilor teoretice prezentate, s-au luat în consideraţie particularităţile constructive atât ale motoarelor ermetizate cât şi a motoarelor produse în serie, fiind astfel elaborate metodele de calcul ale acestora.

În acest compartiment sunt prezentate caracteristicile de funcţionare a diferitelor mostre experimentale de motoare sincrone cu magneţi permanenţi din acestea fiind selectată varianta optimă. În figura 5.12 sunt prezentate motoarele sincrone cu magneţi permanenţi, elaborate în baza motorului asincron ermetizat şi a motorului asincron produs în serie.

Fig. 5.12. Motoare sincrone cu magneţi permanenţi produse în serie

Fig. 5.10. Câmpul reacţiei indusului maşinii după axa „q”

30

În capitolul VI se demonstrează că generatoarele electrice cu flux magnetic axial pot fi folosite în cuplu cu motoarele eoliene şi turbinele de apă fără a multiplica turaţia la arbore. Datorită dimensiunilor radiale mari acestea pot fi elaborate la un număr mare de poli care reduce turaţia până la 60

minrot şi,

prin urmare, asigură funcţionarea normală a generatorului la viteze mici. Aceste generatoare pot fi cuplate comod şi eficient cu motoarele eoliene sau turbinele hidraulice, ultimele asigurând compensarea forţelor unilaterale, pentru generatorul cu un rotor. Construcţia motorului cu două rotoare asigură compensarea forţelor unilaterale şi reduce esenţial părţile frontale ale înfăşurării toroidale statorice fig. 6.1.

În baza constantei maşinii electrice, s-a demonstrat că raportul dintre suprafeţele polilor construcţiei axiale şi suprafeţele polilor construcţiei cilindrice poate fi redat cu expresia:

⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−

⋅⋅

=22

1e

id

pc

pa

DDkp

SS

πλ (6.1)

Este evident că, dacă acest raport depăşeşte

unitatea, atunci construcţia axială va fi mai eficientă decât construcţia maşinii electrice cilindrice. Numărul de perechi de poli ai maşinii axiale trebuie să corespundă condiţiei:

⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢

⎣

⎡⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−

⋅≥

22 1

e

id D

Dk

p πλ (6.2)

Pentru îmbunătăţirea formei curbei inducţiei magnetice din întrefierul generatorului axial sincron, au fost realizate mostre

experimentale de generatoare axiale, configuraţia polilor fiind trapezoidală sau circulară.

În procesul de cercetare s-a variat cu configuraţia polilor şi cu mărimea întrefierului.

S-a constatat că configuraţia circulară a polilor şi majorarea întrefierului îmbunătăţeşte curba inducţiei din întrefier, însă puterea generatorului scade.

Pentru studiul regimului de funcţionare al generatorului proiectat a fost elaborat modelul matematic. Iniţial s-a considerat că viteza unghiulară a rotorului generatorului este constantă şi egală cu viteza sincronă.

Ecuaţiile de echilibru ale tensiunilor pentru înfăşurările statorice în sistemul de coordonate d, q sunt prezentate în continuare.

Fig.6.1. Schema constructivă a generatorului cu două rotoare

31

Fig. 6.2. Oscilogramele variaţiei curenţilor de fază

⎪⎪⎭

⎪⎪⎬

⎫

Ψ+Ψ

+⋅=−

Ψ−Ψ

+⋅=−

ω

ω

dq

qq

qd

dd

dtd

irU

dtd

irU (6.3)

unde Ud, Uq, id, iq, Ψd, Ψq – tensiunile, curenţii, fluxurile înfăşurării statorice după axele d şi q; r – rezistenţa fazei statorice.

Ecuaţiile fluxurilor totale ale înfăşurărilor statorice după axele d şi q se dau cu expresiile:

⎭⎬⎫

⋅=Ψ+Ψ=Ψ

qqd

dddmd

ixixω

(6.4)

unde dmΨ – fluxul total produs de magneţii permanenţi, înlănţuit cu înfăşurarea statorică; xd, xq – reactanţele înfăşurării statorice după axele d şi q.

Asupra magneţilor permanenţi acţionează reacţia indusului după axa longitudinală, prin urmare

)( ddm if=Ψ (6.5) Ecuaţia cuplului electromagnetice:

dqqde iiM ⋅Ψ−Ψ= (6.6) În figura 6.2 prezentate oscilogramele variaţiei curenţilor de fază pentru

cazul scurtcircuitului brusc simetric trifazat

Tot în acest compartiment s-a studiat generatorul sincron cu magneţi permanenţi cu două faze cu puterea de 40W. S-a aflat că generatoarele de mică putere au alura caracteristicii externe relativ înclinată. Pentru a ridica rigiditatea caracteristicii în una dintre faze se conectează în serie sau în paralel un condensator (fig. 6.3.).

iA

iB

iC

32

Fig. 6.3. Generator sincron cu două faze pe stator

Fig. 6.4. Schema de calcul realizată în SIMULINK MATLAB

Condensatorul contribuie la compensarea reacţiei indusului, astfel fiind majorată rigiditatea caracteristicii externe. În baza schemei din fig. 6.3. s-a elaborat metoda de calcul şi modelul matematic care a demonstrat că puterea generatorului creşte de la 40W la 80W.

Schema-bloc prezentată în fig. 6.4 corespunde modelului matematic elaborat în baza generatorului asincron cu două faze. Consecutiv cu faza orientată după axa β este conectat

condensatorul pentru premagnetizarea sistemului magnetic.

Blocul „Subsist1” reproduce valorile inducţiei magnetice corespunzătoare

fazelor α şi β. Blocul „Subsist2” realizează dependenţele:

( ) ).()(;cos ββωω ααα BSBtf mm =Φ⋅⋅= (6.7)

Blocul Iα realizează ( )∫ −⋅−⋅⋅⋅=t

smi dtUirfSWkL

i0

11

ααααα

α , (6.8)

iar blocul Iβ realizează ∫ ∫ ⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜

⎝

⎛++⋅−⋅⋅⋅=

t t

smi dtdtic

UikfSWkL

i0 0

211

ββββββ

β . (6.9)

Capitolul VI finalizează cu un succint studiu asupra generatoarelor cu două rotoare şi cu înfăşurarea trifazată montată pe jugul statoric, pachetul statoric fiind executat fără crestături. Astfel tehnologia producerii generatorului se simplifică esenţial, concomitent fiind reduse pierderile provocate de dantura statorică prezentă în generatoarele axiale obişnuite.

33

a)

b) c) Fig. 6.5. Tabloul câmpului magnetic şi curbele variaţiei inducţiei magnetice:

a) tabloul câmpului magnetic din întrefier; b) curbele variaţiei inducţiei magnetice din întrefier; c) curbele variaţiei în jugul statoric

Cu aplicarea metodei elementelor finite, s-a calculat tabloul câmpului magnetic şi curbele variaţiei inducţiei magnetice din întrefier şi jugul statoric fig. 6.5. a, b, c.

Fig. 6.6. Tehnologia confecţionării statorului generatorului sincron cu magneţi permanenţi fără crestături pe pachetul statoric

34

SINTEZA REZULTATELOR OBŢINUTE

În teza de doctor habilitat s-a aprofundat teoria proceselor electromagnetice staţionare şi tranzitorii prezente în convertizoarele electroenergetice speciale, privind crearea bazei ştiinţifice de descriere analitică a fenomenelor electromagnetice în vederea elaborării metodelor de calcul cu aplicarea programelor moderne realizate la calculator, a utilizării noilor tegnologii şi materiale electrotehice pentru îmbunătăţirea parametrilor tehnico-economice la producerea în serie a acestor convertizoare.

Ca rezultat al cercetărilor realizate, s-au soluţionat importante probleme actuale referitoare la extinderea implementării transformatoarelor şi maşinilor electrice speciale, tehnologice şi fiabile, în baza utilizării însuşirilor electromagnetice şi de construcţie deosebită a acestor convertizoare speciale.

Rezultatele teoretice şi practice de bază ale cercetărilor realizate în lucrăre pot fi prezentate după cum urmează:

1. Pentru utilizarea eficientă şi raţională fără deşeuri a materialului recondiţionat – oţel electrotehnic, cupru, aluminiu - şi asigurarea funcţionării stabile a transformatorului de sudare, s-au efectuat cercetări teoretice complexe, privind studiul proceselor prezente în arcul electric şi în sistemul magnetic al transformatorului, s-a realizat descrierea analitică a regimurilor de funcţionare staţionare şi tranzitorii cu aplicareaa metodei în complex şi operaţionale, s-au soluţionat ecuaţiile diferenţiale pentru determinarea legii variaţiei curentului de sudare, fiind optimizată construcţia transformatorului de sudare produs în serie, în premieră în Republica Moldova.

2. S-a constatat că valoarea curentului de scurtcruit în transformatoarele de sudare fără regulator special de curent nu trebuie să depăşească de 2-2,5 ori curentul nominal de sudare, parametrul de influenţă dominantă a valorii curentului de scurtcircuit fiind reactanţa de scurtcircuit. Pentru obţinerea valorii optime a acestui parametru, s-a variat cu dimensiunile geometrice ale miezului magnetic, modul de înterţesere a tolelor, modul de montare a înfăşurărilor pe coloane, fiind aplicată metoda elementelor finite în determinarea fluxurilor de dispersie şi a reactanţei de scurtcircuit respective.

3. În baza rezultatelor cercetărilor teoretice şi experimentale, a fost elaborată metoda de proiectare şi calcul a transformatoarelor monofazate de sudare folosită şi implimentată în practică, la producerea în serie de S.A. Red-Nord a acestor transformatoare speciale.

4. S-au analizat rezultatele explorării diverselor construcţii de motoare axiale, fiind selectat modelul motorului asincron cu flux magnetic axial cu două rotoare şi înfăşurarea statorică toroidală cu părţile frontale de 2

35

ori mai mici, fiind economisit conductor din cupru la confecţionarea acestei înfăşurări. Construcţia axială propusă în locul motorului asincron cilindric ermetizat, contribuie la înlocuirea cilindrelor de protecţie cu diafragme uşor de confecţionat din punct de vedere tehnologic şi de montat atât pe pachetul statoric, cât şi pe cel rotoric. Sau obţinut expresii analitice pentru forţele unilaterale de atracţie dintre stator şi rotor în funcţie de parametrii constructivi ai motorului. Calculele analitice ale curbelor variaţiei acestor forţe în dependenţă de viteza unghiulară a rotorului se încadrează în limitele admisibile la compararea acestora cu graficele ridicate experimental.

5. Rezultatele cercetărilor teoretice realizate cu aplicarea metodei elementelor finite pentru determinarea legilor variaţiei inducţiei magnetice pe sectoarele circuitului magnetic practic nu se deosebesc de cele experimentale obţinute la încercarea mostrei experimentale a motorului asincron axial ermetizat.

6. În baza rezultatelor cercetărilor efectuate, s-a elaborat metoda de calcul a motoarelor axiale ermetizate împlementată în S. A. Moldovahidromaşi. La considerarea particularităţilor constructive ale sistemului magnetic şi înfăşurărilor motorului axial, s-au obţinut expresii analitice pentru determianrea parametrilor motorului axial, fiind astfel realizată modelarea matematică şi optimizarea valorii forţelor de atracţie unilaterală în dependenţă de grosimea diafragmelor de protecţie sau mărimea întrefierului.

7. S-a demonstrat utilizarea eficientă a motoatrelor monofazate asincrone axiale la cuplarea mecanică cu mecanisme şi maşini de uz casnic, fiind excluse astfel transmisiile suplimentare, care reduc randamentul agregatului şi provoacă zgomot şi vibraţii. Datorită turaţiei reduse şi diametrelor mari ale motoarelor axiale, acestea se cuplează direct la mecanismul respectiv, iar momentele de inerţie majorate, dezvoltate de aceste motoare provoacă efect giroscopic şi reduc zgomotul şi vibraţiile.

8. În lucrare au fost efectuată analiza variantelor constructive şi a schemelor de pornire ale motoarelor axiale monofazate, fiind selectate construcţia axială cu un rotor pentru acţionarea activatorului şi construcţia cu două rotoare pentru acţionarea centrifugii maşinii de spălat. În baza cercetărilor efectuate, s-a pus baza proiectării şi calculelor electromagnetice şi termice ale motoarelor axiale cu un rotor şi două rotoare, fiind date expresii analitice pentru determinarea parametrilor geometrici ai circuitului magnetic şi înfăşurărilor statorice şi rotorice. Generalizînd rezultatele cercetărilor, în lucrare sunt propuse în formă grafică dependenţe funcţionale între solicitările electromagnetice şi

36

dimensiunile geometrice de bază ale generatorului pentru a fi folosite în procesul de proiectare.

9. În baza modelelor matematice elaborate s-a optimizat procesul de pornire a motoarelor monofazate în dependenţă de valoarea capacităţii condensatorului electric din fază auxiliară. Hodograful descris de fazorul curentului statoric corespunzător câmpului magnetic circular a fost confirmat de tabloul câmpului magnetic calculat cu aplicarea metodei elementelor finite.

10. S-au efectuat cercetări asupra elaborării motorului asincron cu o singură înfăşurare fazică pe stator în vederea obţinerii pornirii acestuia fără elemente suplimentare de defazaj. În baza modelelor fizice şi experimentale realizate s-a constatat că oricare dintre cele două succesiuni, directă sau inversă, a câmpului magnetic poate fi suprimată prin scurtciruitarea parţială a înfăşurării statorice sau înfăşurării rotorice, acest proces fiind fundamentat teoretic. S-au studiat procesele de reversare şi reglare a vitezei unghiulare la modificarea poziţiei periilor magnetice ale modelului motorului cu o singură fază.

11. Au fost elaborate modele matematice pentru cele două procedee de pornire ale motorului, fiind prezentate oscilogramele obţinute la soluţionarea ecuaţiilor diferenţiale de descriere a procesului, care dau un răspuns exhaustiv la problema pusă.

12. În lucrare este prezentată analiza particularităţilor constructive şi electromagnetice ale motoarelor asincrone trifazate ermetizate, utilizate pentru antrenarea pompelor centrifuge în vederea adaptării construcţiei şi transformării acestor motoare în motoare sincrone excitate de magneţi permanenţi cu randament şi factor de putere ridicaţi. S-a demonstrat că motoarele sincrone cu magneţi permanenţi realizate în baza dimensiunilor geometrice ale motoarelor asincrone ermetizate şi produse în serie au puterea majorată cu (25-30)%, factorul de putere şi randamentul fiind majorat cu 15% respectiv cu 5%.

13. Cu aplicarea relaţiilor analitice obţinute în baza metodei în complex, a diagramei fazoriale, teoriei celor două axe d şi q, s-au cercetat teoretic procesele electromagnetice din aceste convertizoare sincrone speciale în regim staţionar şi tranzitoriu. Pentru prima dată a fost elaborată metoda calculului electromagnetic a motorului sincron ermetizat excitat de magneţi permanenţi, fiind calculate caracteristicile de funcţionare şi pornire.

14. Pentru determinarea tabloului câmpului magnetic şi a curbelor variaţiei inducţiei magnetice din întrefier după axa d şi q, a fost aplicată

37

metoda elementelor finite, astfel fiind precizat calculul electromagnetic şi parametrii motorului sincron. Sunt prezentate rezultatele experimentale comparative ale motoarelor asincrone şi sincrone ermetizate, ultimele fiind propuse de Consiliul Tehnic Moldovahidromaşi pentru a fi produse în serie, şi transferate pe următoarele trepte de puteri nominale standarde majorate cu 25%, şi executate în aceleaşi dimensiuni ale motorelor asincrone.

15. În lucrare s-a constatat că generatoarele sincrone cu magneţi permanenţi pot fi utilizate în sistemele de surse regenerabile de energie. Cuplarea mecanică dintre generator şi motorul eolian sau turbina de apă este realizată fără multiplicator. A fost determinată analitic limita numărului de poli (2p≥10), pentru care generatoarele cu flux magnetic axial sunt eficiente în folosirea lor la viteze mici. Pe cale experimentală s-au ridicat curbele inducţiei magnetice din întrefier pentru proeminenţa polelor de diversă configuraţie, concomitent, sau ridicat caracteristicile externe la diverse viteze unghiulare şi caracteristicile de funcţionare.

16. Modelele matematice ale generatoarelor trifazate şi bifazate cu magneţi permanenţi s-au realizat în axele d, q. Rigiditatea caracteristicii externe a generatorului sincron bifazat s-a realizat la premagnetizarea sistemului magnetic prin intermediul condensatorului introdus în una dintre fazele generatorului. Tablourile câmpului magnetic şi curbele variaţie inducţiei magnetice din întrefier şi jugul statoric au fost calculate pentru generatorul axial fără zonă de dantură pe stator, fiind demonstrată realizarea practică a acestui generator.

CONCLUZII FINALE ŞI RECOMANDĂRI

În conformitate cu rezultatele cercetărilor teoretice şi experimentale

efectuate asupra convertizoarelor electroenergetice speciale, considerate ca elemente de bază în electroenergetică, se trag concluzii după cum urmează:

1. În teză s-a soluţionat problema elaborării, proiectării şi implementării transformatoarelor de mică putere, inclusiv de sudare, produse din oţel electrotehnic şi cupru recondiţionat.

2. În baza rezultatelor obţinute s-a elaborat metoda de calcul a transformatoarelor de sudare, fiind adaptată la consumul eficient al materialului activ electrotehnic recondiţionat şi a fost transmisă S.A. Red-Nord Bălţi, care a început producerea în serie a transformatoarelor TTU, TMU, TSA realizate pe piaţa internă .

3. Au fost determinate performanţele constructive şi tehnologice ale motoarelor asincrone cu flux magnetic axial, în comparaţie cu motoarele cilindrice clasice. Schema construcivă selectată a fost

38

propusă pentru a înlocui motorul asincron de construcţie cilindrică cu un motor axial cu rotor dublu.

4. Cu aplicarea metodei elementelor finite au fost formulate legile repartizării inducţiei magnetice pe sectoarele sisemului magnetic al motorului asincron axial ermetizat, acestea fiind confirmate experimental.

5. În baza cercetărilor efectuate şi a rezultatelor obţinute, s-a elaborat şi implimentat metoda de calcul a motorului axial executat în monobloc cu pompa centrifuga. Metoda de calcul elaborată în baza rezultatelor teoretice şi experimentale obţinute, ia în consideraţie particularităţile constructive ale motorului axial cu înfăşurare toroidală pe stator şi diafragme de protecţie, montate pe părţile interioare ale statorului şi rotorului motorului axial.

6. S-au elaborat motoare asincrone monofazate cu un rotor şi două rotoare cu flux magnetic axial pentru acţionarea activatorului şi a centrifugii maşinii de spălat.

7. În baza metodelor de calcul elaborate a motoarelor axiale cu un rotor şi două rotoare s-au proiectat şi confecţionat mostre experimentale, încercate în condiţii de laborator. Rezultatele au demonstrat că nivelul zgomotului s-a redus esenţial datorită efectului giroscopic produs de motorul cu două rotoare cuplat mecanic la centrifugă.

8. Optimizarea procesului de pornire a motoarelor axiale în dependenţă de capacitatea condensatoarelor s-a realizat în baza modelului matematic elaborat.

9. S-a demonstrat teoretic şi experimental că pornirea motorului asincron cu o singură fază poate fi realizată fără aplicarea elementelor suplimentare de defazaj de pornire, astfel fiind redusă cantitatea cuprului pentru înfăşurări aproximativ de două ori.

10. Pentru obţinerea cîmpului magnetic circular şi asigurarea pornirii motorului cu o singură fază s-a efectuat optimizarea corelaţiei dintre numărul de spire a părţilor înfăşurării statorice.

11. În baza implementării magneţilor permanenţi în construcţia maşinilor electrice, în lucrare s-a soluţionat problema trecerii la producerea motoarelor sincrone ermetizate cu magneţi permanenţi, cu performanţe evidente în raport cu motoarele asincrone, produse de Moldovahidromaşi.

12. În conformitate cu cele menţionate în lucrare s-a efectuat studierea motoarelor produse şi propuse pentru producere, fiind selectată construcţia motorului sincron cu magneţi permanenţi fixaţi pe rotorul din fier masiv, care asigură majorarea puterii acestuia în gabaritele motorului asincron cu 25%, concomitent fiind ridicat randamentul cu 5%, iar factorul de putere cu 15%.

39

13. S-a elaborat metoda proectării motorului propus cu aplicarea metodei elementelor finite.

14. Prin intermediul modelului matematic elaborat, s-a soluţionat problema pornirii şi intrării în sincronism a motorului sincron la tensiune redusă cu 8%.

15. Consiliul Tehnic a S.A. Moldovahidromaş a propus producerea în serie a motoarelor sincrone cu magneţi permanenţi.

16. În teză au fost studiate şi cercetate generatoarele axiale cu magneţi permanenţi recomandate de a fi folosite în sistemele surselor regenerabile, elaborate la viteze unghiulare reduse, fără crestături pe stator, fiind conjugate mecanic cu motoarele eoliene sau cu turbinele hidraulice fără multiplicator.

PUBLICAŢII LA TEMA TEZEI

1. Ambros Tudor. Electromecanica Cosmică – Convertizoare cosmice de energie. Ed.: „Efimie Murgu”, Reşiţa, România, 2007, - 98 p., ISBN973-8286-75-1, - 6, 125 c.a.

2. Кицис С.И., Амброс Ф.С. Расчет стационарных режимов асинхронного генератора с обмоткой подмагничивания, присоединенной к выводам обмотки статора. Изд.: М., «Энергия», Электричество, №5, 1978, с.21-27, ISSN00135380, - 0,37 c.a.

3. Ambros Tudor. Convertizoare electrice şi electromecanice speciale. Ed.: „Tehnica INFO”, Chişinău, 2008 - 288 p., 19,25 c.a.

4. Амброс Ф.С., Бырладян А.С., Бумбу Н.С. Характер электромагнитных сил в торцевом асинхронном электродвигателе. Известия Академии Наук МССР, №3, 1984, Кишинев, с.61-63, ISSN0321-169X, - 0,1 c.a.

5. Амброс Ф.С., Бырладян А.С. Исследование характера распределения магнитного поля в торцевом асинхронном электродвигателе. Известия Академии Наук МССР, №3, 1986, Кишинев, с.49-52, ISSN0321-169X, - 0,25 c.a.

6. Ambros T., Carabadjac C., Bejan S. Motoare electrice pentru pompe utilizate în sistemele de încălzire a clădirilor şi edificilor. Meridian Ingineresc, Nr.1, 1995, p.65-68, Ed.: U.T.M. Chişinău, ISSN5-7790-0327-0, - 0,2 c.a.

7. Ambros T., Iazloveţchi L., Olhovschi V. Comparative analysis of the mathematical model of the one-phased induction motor with non-traditional starting method. Buletinul Institutului Politehnic din Iaşi, 1999, tom. XLV(IL), Fase. 5 c., Ed.: Universitatea Tehnică Gh. Asachi, Iaşi, România, p.71-75, ISBN 0258-9100 –0,25 c.a.

40

8. Ambros T., Burduniuc M., Gulpescu D. Processus electrodynamiques dans le moteur asyncrone, monophase, court-circuite dune commutateur. Buletinul Institutului Politehnic din Iaşi, Tom XLVIII(LII), Fase-5c, Electrical Machines, 2002, p.79-84, Ed.: Universitatea Tehnică Gh. Asachi, Iaşi, România, ISSN 0258-9109, - 0,31 c.a.

9. Ambros T. Les processus electromecanique dans le systeme planétaire solare. Buletinul Institutului Politehnic din Iaşi, Tom XLVIII(LII), Fase-5c, Electrical machines, 2002, p. 75-78, ISSN 0258-9109, - 0,2 c.a.

10. Ambros T., Iazloveţchi L., Lisnic I. The constructive structures of electric generators with axial magnetic flux. Buletinul Institutului Politehnic din Iaşi, Tom L(LIV), Fase-5c, Electrical Machines, 2004, p.1177-1184, ISSN 1223-8139, - 0,31 c.a.

11. Ambros T., Câmpeanu A., Iazloveţchi L. Generator sincron axial pentru minihidrocentrale. ENERGETICA, Nr.1/ ianuarie 2004, Institutul Naţional Român pentru Studiul Amenajării şi Folosirii Surselor de Energie – IRE, p.33-35, ISSN 1220-5133, - 0,1 c.a.

12. Ambros T., Iazloveţchi L., Iazloveţchi M. Determination of the dispersion conductivity of constant magnets in magnetic systems of electrical machines. Analele Universităţii din Craiova. Seria Inginerie Electrică. Nr. 31, 2007, Vol..II, p.112-117, Ed.: Universitaria, Craiova, România, ISSN 1842-4805. – 0,31 c.a.

13. Ambros T., Chiorsac M., Oprea D. Voltaje regulation the asynchronous generator in an independent mode of operation. Analele Universităţii din Craiova. Seria Inginerie Electrică. Nr. 31, 2007, Vol..II, p.118-121, Ed.: Universitaria, Craiova, România, ISSN 1842-4805. – 0,2 c.a.

14. Ambros T. Le spectre des harmoniques du champ magnétique du générateur asynchrone prémagnetisé. Buletinul Institutului Politehnic din Iaşi, Tom LIV(LVIII). Fase 4, 2007, p.681-688, ISSN 1223-8139, - 0,44 c.a.

15. Ambros T. La solution du sisteme des equations du champ magnetique GAAP. Buletinul Institutului Politehnic din Iaşi, Tom LIV(LVIII). Fase 4, 2008, p.677-680, ISSN 1223-8139, - 0,44 c.a.

16. Ambros T., Burduniuc M., Iazloveţchi L. Autosincronizarea motorului sincron cu magneţi permanenţi. Meridian Ingineresc, Nr.4, 2006, p.35-36, Ed.: U.T.M., Chişinău, ISSN 1683-853X, - 0,1 c.a.

17. Ambros T., Piroi I., Iazloveţchi L., Burduniuc M. Modeling the start process of the synchronous motors hermetically closed with permanent magnets. Buletinul Institutului Politehnic din Iaşi, Tom.LIV(LII), 2006, p.201-208, ISSN 1223-8139, - 0,5 c.a.

41

18. Ambros T., Câmpeanu A., Carabadjac C. Metode de compensare a succesiunii inverse în motoarele asincrone monofazate Prima Conferinţa Internaţională de sisteme electromecanice Chişinău 16-18 octombrie 1997, secţia Maşini electrice, p.167-170, Ed.: Tehnica, ISBN 9975-910-22-X, - 0,2 c.a.

19. Ambros T., Iazloveţchi, L., Ţurcan V. Calculul parametrilor motorului monofazat cu colector. Prima Conferinţa Internaţională de sisteme electromecanice Chişinău 16-18 octombrie 1997, secţia Maşini electrice, p.171-174, Ed.: Tehnica, ISBN 9975-910-22-X, - 0,2 c.a.

20. Câmpeanu A., Ambros T. Aspecte teoretice privind comportarea în regim dinamic a maşinii de inducţie cu considerarea saturaţiei Prima Conferinţa Internaţională de sisteme electromecanice Chişinău 16-18 octombrie 1997, secţia Maşini electrice, p.237-240, Ed.: Tehnica, ISBN 9975-910-22-X, - 0,2 c.a.

21. Calugăreanu S., Simion Al., Ambros T., Livădaru L. Studiul câmpului magnetic în regim dinamic la o maşina asincronă cu geometrie impusă. A doua Conferinţa Internaţională de sisteme electromecanice, 8-9 octombrie 1999, V-I, secţia Maşini electrice, p.59-62, Ed.: Agenţia „Moldpres”, ISBN 9975-910-22-X, - 0,2 c.a.

22. Simion Al., Ambros T., Livădaru L., Calugăreanu S. Studiul câmpului magnetic în maşina bifazată cu înfăşurare toroidală. A doua Conferinţa Internaţională de sisteme electromecanice, 8-9 octombrie 1999, V-I, secţia Maşini electrice, p.67-70, Ed.: Agenţia „Moldpres”, ISBN 9975-910-22-X, - 0,2 c.a.

23. Ambros T., Piroi I., Piroi M. Generator unipolar destinat pentru băi de galvanizare. A doua Conferinţa Internaţională de sisteme electromecanice, 8-9 octombrie 1999, V-I, secţia Maşini electrice, p.95-96, Ed.: Agenţia „Moldpres”, ISBN 9975-910-22-X, - 0,2c.a.

24. Ambros T., Iazloveţchi, L., Prodan I. Modelul mathematic generalizat al motorului monofazat. A doua Conferinţa Internaţională de sisteme electromecanice, 8-9 octombrie 1999, V-I, secţia Maşini electrice, p.97-100, Ed.: Agenţia „Moldpres”, ISBN 9975-910-22-X, - 0,2 c.a.

25. Ambros T., Iazloveţchi L., Gherman T. Le modèle mathematique du générauter syncrone de construction universelle. The Annals of the „Ştefan cel Mare” University, 1999, No.12, ISSN 1222-4316. – 0,31 c.a..

26. Ambros T., Ciobanu N., Corjan A. Determinarea pasului variabil al zonei de dantură în maşinile electrice de curent alternativ cu flux axial. A doua Conferinţa Internaţională de sisteme electromecanice, 8-9 octombrie 1999, V-I, secţia Maşini electrice, p.101-104, Ed.: Agenţia „Moldpres”, ISBN 9975-910-22-X, - 0,2 c.a.

27. . Ambros T., Gulpescu D. Consideraţii privind particularităţile constructive şi de proictare ale maşinilor axiale. Lucrările Conferinţei

42

Internaţionale SIELMEN 2001, Chişinău, 4-6 octombrie 2001, p.125-126, ISBN 9975-9638-6-2, - 0,1 c.a.

28. Ambros T., Burduniuc M., Iazloveţchi L. Pornirea şi reglarea vitezei motoarelor asincrone monofazate. Lucrările Conferinţei Internaţionale SIELMEN 2001, Chişinău, 4-6 octombrie 2001, p.117-120, ISBN 9975-9638-6-2, - 0,2 c.a.

29. Ambros T., Iazloveţchi L., Câmpeanu A. Modelul matematic al generatorului asincron-redresor. Lucrările Conferinţei Internaţionale SIELMEN 2001, Chişinău, 4-6 octombrie 2001, p.121-124, ISBN 9975-9638-6-2, - 0,2 c.a.

30. Ambros T., Iazloveţchi L., Burduniuc M. Particularităţile funcţionării generatorului asincron cu autoexcitaţie în cuplu cu un redresor. Lucrările Conferinţei Internaţionale SIELMEN 2001, Chişinău, 4-6 octombrie 2001, p.107-110, ISBN 9975-9638-6-2, - 0,2 c.a.

31. Câmpeanu A., Ambros, Iazloveţchi L. T. Analiza proceselor oscilante electromecanice din maşina de inducţie. A treia conferinţa internaţională de sisteme electromecanice şi energetice, 2001, Chişinău, 4-6 octombrie 2001, Vol., I p.5-8, ISBN 9975-9638-6-2, - 0,2 c.a.

32. Ambros T., Iazloveţchi L., Gulpescu D. Considérations sur le calcul du bruit produit par les moteurs électriques utilisés dans le sistem de ventilation. 4th International Conference on Electromecanical and Power Systems. SIELMEN-2003, Chişinău, 26-27 september 2003, Vol.I, p.275-278, Ed.: Universitatea Tehnică a Moldovei, ISBN 9975-9771-0-3, - 0,2 c.a.

33. Ambros T., Iazloveţchi L., Gulpescu D. Particularites du calcul electromagnetique du generateur synchrone axial aimant permanents. The 7th International Conference on DEVELOPMENT AND APPLICATION SYSTEMS, Suceava, 27-29 May 2004, 10p., - 0,6 c.a.

34. Ambros T., Câmpeanu A., Gabriela D. Petropol-Serb Consideration the determination of the asynchronous characteristics of the salient poles synchronous machine. A review. The 5th Conference on Electromecanica land Power Systems. SIELMEN 2005, october 6-8, 2005, Chişinău, Proceedings. V.1, p.12-15. ISBN 973-716-230-7, - 0,2 c.a.

35. Ambros T., Tofan Gr. Projection optimale des transformatéurs de soudare. The 5th Conference on Electromecanica land Power Systems. SIELMEN 2005, october 6-8, 2005, Chişinău, Proceedings. Vol.2, p.794-796. ISBN 973-716-230-7, - 0,12 c.a.

36. Ambros T., Iazloveţchi L., Burduniuc M. Determinarea dimensiunilor geometrice ale magneţilor permanenţi utilizaţi în excitaţia maşinilor electrice. Energetica Moldovei-2005, Conferinţa

43

Internaţională 21-24 septembrie 2005, Chişinău, Editare, Chişinău, Tipogr. AŞRM, p.638-641, - 0,2 c.a.

37. Ambros T., Burduniuc M., Lisnic I. Les aimants permanents dans la construction des machines électriques. The 5th International Conference on Electromechanical and Power Systems. SIELMEN’2005, October 6-8 2005, Chişinău, Proceedings, V.2, p.791-793. ISBN: 973-716-230-7, - 0,125 c.a.

38. Ambros T. Les processus électromécaniques et électromecaniques dans l’espace cosmique. The 5th International Conference on Electromechanical and Power Systems. SIELMEN’2005, October 6-8 2005, Chişinău, Proceedings, Vol.1, p.9-11. ISBN: 973-716-209-9, - 0,12 c.a.

39. Ambros T., Burduniuc M., Lisnic I. Les aimants permanents dans la construction des machines electriques. The 5th International Conference on Electromechanical and Power Systems. SIELMEN’2005, October 6-8 2005, Chişinău, 2005, Vol.2, p.791-793, ISBN 973-716-230-7, Printed by PIM Publishing House, Iaşi, România, - 0,15 c.a.

40. Ambros T., Iazloveţchi L., Câmpeanu A. Modelul matematic al motorului asincron monofazat axial. A II-a Conferinţa tehnico-ştiinţifică Studenţească a universităţilor din România şi R.Moldova, Ploeşti, 1999, 28-30 aprilie, - 0,1 c.a.

41. Ambros T., Burduniuc M. Noi posibilităţi de reglare a vitezei motoarelor asincrone monofazate. Conferinţa Naţională de Energetică CNE-M-2000, Chişinău 19-21 octombrie 2000, Culegere de lucrări, Ediţia a II-a, Vol.II, 2000, p.23-26, Ed.: UTM Chişinău, ISBN 9975-63-024-3, - 0,2 c.a.

42. Ambros T. Ipoteze moderne referitoare la electromecanica cosmica. Conferinţa Naţională de Energetică CNE-M-2000, Vol.II, p.43-46, Ed.: Iaşi, Universitatea Gh. Asachi. ISBN 9975-63-024-3, - 0,2 c.a.

43. Muntean I., Ambros T. Procese tranzitorii ale transformatorului de sudare. Conferinţa Jubiliară tehnico-ştiinţifică a Colaboratorilor, Doctoranzilor şi Studenţilor consacrată celei de-a 4+-a Aniversare a Doctoranturii UTM, 17-18 noiembrie, Chişinău, 2006, Secţia Redactore şi Editare UTM, Vol. I, 2006, p.433-436, ISBN 978-9975-025-6, - 0,2 c.a.

44. Tofan Gh., Ambros T. Metoda operaţională în calculul transformatorului de sudare. Conferinţa Jubiliară tehnico-ştiinţifică a Colaboratorilor, Doctoranzilor şi Studenţilor consacrată celei de-a 4-a Aniversare a Doctoranturii UTM, 17-18 noiembrie, Chişinău, 2006, Secţia Redactore şi Editare UTM, Vol. I, 2006, p.449-452, ISBN 978-9975-025-6, - 0,2 c.a.

45. Tofan Gh., Ambros T. Metoda elementelor finite în calculul câmpului magnetic al transformatorului de sudare. Conferinţa tehnico-ştiinţifică a Colaboratorilor, Doctoranzilor şi Studenţilor, 15-17

44

noiembrie, Chişinău, 2007, Secţia Redactore şi Editare UTM, Vol. I, p.324-325, ISBN 978-9975-45-068-3, - 0,1 c.a.

46. Ursatîi N., Ambros T. Studiul asupra câmpului magnetic al transformatorului de sudare. Conferinţa tehnico-ştiinţifică a Colaboratorilor, Doctoranzilor şi Studenţilor, 15-17 noiembrie, Chişinău, 2007, Secţia Redactore şi Editare UTM, Vol. I, p.321-323, ISBN978-9975-45-068-3, - 0,1 c.a.

47. Ambros T., Burduniuc M. Reglarea vitezei în maşinile asincrone monofazate. Conferinţa Tehnico-Ştiinţifică a studenţilor şi doctoranzilor, 14-16 noiembrie 2002, Chişinău, Vol. III, p.151-152, Ed.: Universitatea tehnică a Moldovei, - 0,1 c.a.

48. Ambros T., Burduniuc M., Bojonea I., Iazloveţchi L. Influenţa piesei polare asupra parametrilor generatorului sincron cu magneţi permanenţi. Conferinţa Tehnico-Ştiinţifică a studenţilor şi doctoranzilor, 17 noiembrie 2005, Chişinău, p.88-89, Ed.: Universitatea tehnică a Moldovei, - 0,1 c.a.

49. Ambros T., Dimov D., Lisnic I. Tehnologia producerii generatoarelor sincrone axiale cu magneţi permanenţi. Conferinţa Tehnico-Ştiinţifică a studenţilor şi doctoranzilor, 17 noiembrie 2005, Chişinău, p.90-91, Ed.: Universitatea tehnică a Moldovei, - 0,1 c.a.

50. Ambros T. Considérations sur l’apparition de la machine électric cosmique. Proceedings of the International Conferance on Development on Aplication Systems, D$AS, Suceava, România, No. 09, 21-23 May, 1988, p.219-222, - 0,2 c.a.

51. Ambros T., Nuca I. Mathematical discriet. model of axial asincronous motor. Development and Application Systems, Suceava, România, No.1, 1992, p.271-276, - 0,38 c.a.

52. Ambros T., Jitari N. The smoatihing dow of the impulse road in electro drive with an individual fecding source. Development and Application Systems, Suceava, România, No.1, 1992, p.277-282, - 0,38 c.a.

53. Ambros T., Roşco V. The calculation of tne magnetic field of frontal dispersion in the axial machine. ICATE’91, The international conference on applied and theoretical Electrotehnicnics, Craiova, România, 1991, - 0,37 c.a.

54. Ambros T., Nuca I. Les performances des machines axiales Proceedings. The 8th National Conference of Electrical dries., Iaşi, Romania, 22-24 ocrombrie, 1992, - 0,1 c.a.

55. Ambros T., Nuca I. Le processus transitoire au démarage de moteur axial. ICATE’93, 18-20 November 1993, p.16-19, Craiova, Romania, 1993, - 0,2 c.a.

45

56. Ambros T., Nuca I. Le réglare de la tension du generateur asyncrone à autoexcitation. ICATE’93, 18-20 November 1993, p.14-15, Craiova, Romania, 1993, - 0,06 c.a.

57. Ambros T., Bumbu N. The calculus of the magnetic induction in the axial machine air gap. Braşov, Romania, OPTIM’94, 12-14 May 1994, p.51-52, Ed.: Transilvania Univercity of Braşov., - 0,6 c.a.

58. Ambros T., Onică I., Buhuş C. Design elements of asynchronous one phased motor. 5th International Conference on optimization Electric and Electronic equipments OPTIM’96, May 15-17 1996, Braşov, România, Ed.: Transilvania University of Braşov., - 0,25 c.a.

59. Ambros T., ., Iazloveţchi L., Bejan V. Mathematic model of the asynchronous one-phased electromotor. 5th International Conference on optimization Electric and Electronic equipments OPTIM’96, May 15-17 1996, Braşov, România, p.18-19, Ed.: Transilvania Univercity of Braşov., - 0,06 c.a.

60. Ambros T. Particularităţile maşinii electrice unipolare – Pământ. Applied Sciences in electromechanical Energy conversion ASEE’98, Bucharest, România, november 3-7 1998, - 0,1 c.a.

61. Ambros T., Iazloveţchi L. Le modèle mathèmatique du moteur asincrone à une seule phaze. Applied Sciences in electromecanical Energy conversion ASEE’98, Bucharest, România november 3-7 1998, - 0,25 c.a.

62. Амброс Ф.С., Тамоян Г.С., Нука И.Ф. Расчет магнитного поля лобовых частей торроидальной обмотки торцевых электрических машин. Сборник научных трудов №87, Автоматизированное проектирование электрических машин. - 0,35 c.a.

63. Ambros T. Synchronous generators with permanent magnets for stabilization the output voltage of the power wind mill installations. Black See Energy Policy Conference: Energy Investments and Trade Opportunities. Book of abstracts. 8-9 October 2008, Athens, Greece, p.14, 0,03 c.a.

64. Ambros T. Maşini electrice. Transformatoare şi maşini asincrone. Ed.: Universitas, Chişinău, 1992, Vol.I, p.480, ISBN5-362-00896-X, - 25,2 c.a.

65. Ambros T. Maşini electrice. Maşini sincrone şi de curent continuu procese tranzitorii. Ed.: Universitas, Chişinău, 1994, Vol.II, p.341, ISBN5-362-01132, - 18,16 c.a.

66. Ambros T., Arion V., Guţu A., Sobor I., Todos P., Ungureanu D. Surse regenerabile de nergie. Ed.: Tehnica-INFO, Chişinău, 1999, p.434, ISBN 9975-910-79-3, - 22,8 c.a.

46

Rezumat

Lucrarea este dedicată problemelor de cercetări teoretice, experimentale şi

metodologice efectuate în domeniul convertizoarelor electroenergetice speciale produse şi propuse pentru producerea în serie din materiale recondiţionate, materiale noi electrotehnice şi materiale magnetice cu parametri magnetici ridicaţi în vederea reducerii costului şi materialului activ şi constructiv, şi a ridicării eficientei consumului şi producerii energiei electrice. În teză s-au constatat noi domenii de aplicare a convertizoarelor electroenergetice, pentru antrenarea mecanismelor maşinilor de uz casnic, pentru acţionarea pompelor centrifuge ermetizate, pentru convertirea energiei mecanice în energie electrică în sistemele regenerabile de energie. De asemenea este propusă soluţia elaborării proiectării şi producerii transformatoarelor de sudare cu respectarea corelaţiei dintre dimensiunile geometrice ale materialului recondiţionat şi parametrii transformatorului de sudare la producerea în serie fără deşeuri. Este descrisă şi analizată o nouă clasă de motoare asincrone de construcţie axială trifazate şi monofazate, respectiv ermetizate şi de uz casnic. Sunt descrise metode experimentale de cercetare şi modelare a cimpului magnetic în regim staţionar de funcţionare. Sunt constatate performanţele acestei clase de motoare axiale la cuplarea mecanică cu anumite maşini şi mecanisme de lucru. În teza sunt prezentate metodele calculelor electromagnetice şi modelării matematice a proceselor tranzitorii. S-a înaintat o nouă concepţie de obţinere a cîmpului magnetic învîrtitor în motoarele monofazate fără aplicarea elementului de defazaj, de asemenea sunt descrise procesele de pornire în aplicarea modelării matematice şi a modelării câmpului magnetic. Sunt analizate diverse variante constructive de motoare ermetizate folosite în antrenarea pompelor centrifuge pentru pomparea lichidelor agresive. În acest context, s-a propus utilizarea motoarelor sincrone cu magneţi permanenţi pentru majorarea puterii, în dimensiunile motorului sincron, şi reducerea materialului electrotehnic şi constructiv folosit la producerea acestor tipuri de motoare. Sunt prezentate noi elemente teoretice şi rezultate experimentale în baza cărora s-a elaborat metoda calculului electromagnetic, cu aplicarea modelării matematice în axele d şi q şi a modelării câmpului magnetic. S-a optimizat procesul de pronire şi intrare în sincronism a motorului sincron. Lucrarea se încheie cu descrierea unor soluţii de utilizare a generatoarelor cu magneţi permanenţi, de construcţie axială, propuse pentru aplicare în sistemele surselor regenerabile de energie, în vederea simplificării tehnologiei de producere a acestor generatoare.

47

The summary

The dissertation is devoted to theoretical, experimental and

methodological researches in the field of special electrical power converters and is offered to release them into production with use of the secondary electrotechnical and magnetic materials for reduction of cost, quantity of active constructional material with simultaneous increase of efficiency of consumption and production of electrical energy.

In the work are defined the new areas of application of special electrical power converters for electrical drive of the machines and mechanisms of home use, of centrifugal pumps for transformation of mechanical energy into electrical energy in the systems of nonconventional sources of energy.

Is offered the resolution of development, of designing and release of welding transformers made on the basis of secondary using of electrical technical materials with offered at designing parities between the sizes of the steel sheet of material and windings, and parameters of transformer.

The description and analysis of a new class of single-phase and three-phase asynchronous motors with end face execution and for usual motors of household use is given.

Are described the methods of experimental research and modeling of a magnetic field in permanent modes of operation. Are established the advantages of this class of motors at mechanical connection with the working mechanism.

The methods of calculation and mathematical modeling of transients are submitted. Is put forward the new concept of receiving of a rotating magnetic field in single-phase motors without connection the phase-shifting element and are given the mathematical models describing process of start-up of the motor.

The comparative analysis of various variants of tight electric motors for a drive of centrifugal pumps is executed.

On the basis of made researches is offered to use synchronous motors with constant magnets for increase of power at the same size as asynchronous motors.

In the work are given the new theoretical concepts and results of experimental researches, on the basis of which was developed the method of electromagnetic calculation of electric motors with constant magnets.

The mathematical model in axes d, q with application of the method of final elements for the description of a magnetic field was developed. On the basis of this was optimized the process of start-up and synchronization of the motor.

The work is finishing with the description of some decisions to use the end face generator with constant magnets in nonconventional systems of production of electrical energy without multiplicator between the generator and motor.

48

Аннотация

Диссертационная работа посвящена теоретическим,

экспериментальным и методологическим исследованиям в области специальных электроэнергетических преобразователей, предложенных к серийному выпуску с применением вторичных использованных материалов, электротехнических и магнитных материалов для сокращения стоимости количества активного, конструкционного материала с одновременным повышением эффективности потребления и выработки электрической энергии.

В работе определены новые области применения электроэнергетических специальных преобразователей для привода бытовых машин, центробежных насосов, для преобразования механической энергии в электрическую в системах нетрадиционных источников энергии. Предложено решение вопроса разработки выпускаемых сварочных трансформаторов, изготовленных на основе электротехнических материалов, используемых вторично, с учетом соотношений между размерами листов стали, проводов и параметрами трансформатора.

Даны описание и анализ нового класса асинхронных двигателей торцевого исполнения однофазных и трехфазных, соответственно герметичных и бытовых двигателей.

Описаны методы экспериментального исследования, моделирования магнитного поля в стационарных режимах. Установлены преимущества этого класса двигателей при механическом соединении с рабочим механизмом.

Представлены методы расчета и математического моделирования переходных процессов. Выдвинута новая концепция получения вращающегося магнитного поля в однофазных двигателях без дополнительного подключения фазосдвигающего элемента, приведены математические модели, описывающие процесс пуска двигателя.

В работе выполнен сравнительный анализ различных вариантов герметичных электродвигателей для привода центробежных насосов.

В этом контексте предложено использовать синхронные двигатели с постоянными магнитами для повышения мощности в тех же габаритах асинхронного двигателя.

Приведены новые теоретические элементы и экспериментальные результаты, на основе которых был разработан метод электромагнитного расчета.

Разработана математическая модель в осях d, q с применением метода конечных элементов для описания магнитного поля и определения

49

параметров. На основе этого был оптимизирован процесс пуска и синхронизации синхронного двигателя.

Работа завершается описанием синхронного генератора с постоянными магнитами, торцевой конструкции, низкой частоты вращения, использованный в нетрадиционных системах выработки электрической энергии, исключающий мультипликатор между генератором и приводом двигателей.

50

___________________________________________________________ Bun de tipar 05.05.09 Formatul hârtiei 60x84 1/16 Hârtie ofset. Tipar ofset. Tirajul 50 ex. Coli de tipar 2,0 Comanda nr. ___________________________________________________________

U.T.M. 2009, Chişinău, bd. Ştefan cel Mare, 168 Secţia Redactare şi Editare a U.T.M. 2068, Chişinău, str. Studenţilor, 11

© U.T.M. 2009