SE-CEM

EUT

Laboratorul SECEM

SISTEME ELECTRICE ŞI COMPATIBILITATE

ELECTROMAGNETICĂ

Aria de activitate, obiective de cercetare Cuvinte cheie

Materiale avansate pentru ingineria electrică Convertoare electromecanice de înaltă eficiență

Sisteme avansate de monitorizare, diagnoză şi prognoză Compatibilitate electromagnetică Teoria câmpului electromagnetic

inginerie electrică, perturbații electromagnetice, tehnici de măsurare, modelări şi simulări

Profilul grupului de cercetare

Laboratorul SECEM s-a dezvoltat în cadrul Catedrei de Electrotehnică încă din anii `70, în scopul optimizării echipamentelor electrice şi electronice. S-au realizat modele şi prototipuri pentru maşini electrice sincrone şi asincrone, pentru maşini electrice speciale, sisteme de măsurare a energiei deformante. În perioada 1970-2000, colectivul de cercetare, format din A. Nicolaide, M. Ţaţa, D. Bidian, A. Gogioiu, a modelat şi realizat prototipuri de pompe şi generatoare magneto-hidrodinamice. Cercetarea ştiinţifică a cuprins: calcul de câmp electromagnetic, proiectare, construcţie prototipuri în curent alternativ şi continuu, parametrii funcţionali ai canalelor de curent continuu obţinând prima soluţie cunoscută în termeni finiţi. A. Nicolaide a stabilit o nouă metodă de reprezentare conformă cu mare precizie citată în lucrări de specialitate în Marea Britanie, Franţa şi SUA. Studiul teoretic şi experimental al propagării câmpului electromagnetic în medii feromagnetice a fost aplicat în proiectarea optimală a maşinilor electrice sincrone şi asincrone. Prin implementarea contractelor de cercetare la Întreprinderea Electroprecizia Săcele s-au realizat primele serii de motoare asicrone cu una sau două turaţii, optimizate pe baza programelor de calculator. În perioada 1980-2011 s-au iniţiat noi studii privind motoarele liniare, jgheaburile electromagnetice pentru vehicularea metalelor topite la temperaturi înalte. Din 2004, odată cu redefinirea centrelor de cercetare, domeniile de interes includ noi direcții: zgomotul electromagnetic, diagnoza şi prognoza defectelor, compatibilitate electromagnetică.

Produse de cercetare-dezvoltare, invenţii, use cases

1. Procedeu şi metodă de măsurare şi control automat a parametrilor mediului electromagnetic la vehicule, A. Maţoi, E. Helerea, Cerere de brevet Nr. A2011 publicat în BOPI nr. 1/2012. Soluţia propusă permite implementarea unei metode flexibile pentru măsurarea in-situ a parametrilor mediului electromagnetic la vehicule şi sisteme mobile, ca alternativă la testele de laborator sau cele în spaţiu liber cu nivel de zgomot electromagnetic scăzut.

2. Regimuri tranzitorii la maşinile electrice, materiale magnetice, calcul de câmp, studii privind teoria relativităţii restrânse şi generale, prof. dr.ing. A. Nicolaide, Membru titular al Academiei de Știinţe Tehnice din România. Realizări: utilizarea solverelor de mare performanţă pentru simularea comportării motoarelor asincrone

însoţită de o nouă evaluare a parametrilor maşinii un nou studiu de mare precizie pentru calculul câmpului magnetic produs de solenoizi de formă

oarecare a secţiunii transversale (prezentat la Conferinţa Internaţională de Matematici aplicate de la Londra şi republicată de American Institute of Physics, 2008)

studiul teoretic şi experimental al caracteristicilor de magnetizare moi şi dure studii privind teoria relativităţii restrânse şi generale (A. Nicolaide): simplificarea metodelor de

calcul tensorial fără a reduce precizia şi unele noi rezultate referitoare la tensorul energie-impuls electromagnetic (pentru care i s-a acordat Certificate of merit în 2009, la World Congress on Engineering, Londra).

3. Metodă de detectare a descărcărilor parţiale în cabluri electrice, Larisa Mariuţ, teză de doctorat, 2012. Metoda permite caracterizarea siguranţei în funcţionare, monitorizarea, diagnoza şi prognoza defectelor din cablurile electrice.

4. Metode de modelare şi simulare şi tehnici de măsurare a caracteristicilor materialelor

magnetice. Metodele de modelare şi tehnicile propuse permit investigarea proceselor de magnetizare/ demagnetizare din materialele magnetice moi şi dure, în vederea evaluării şi predicţiei pierderilor şi a proiectării optimale a circuitelor magnetice din structura sistemelor electrice avansate. Rezultate cu caracter de noutate privesc modelarea curbelor de magnetizare, inclusiv analizarea curbei de comutaţie care caracterizează materialul în condiţii de funcţionare.

Soluţiile sunt propuse prin tematica programelor de doctorat dezvoltate în cadrul laboratorului SECEM: Modelarea numerică în LabVIEW a ciclului de histerezis şi calculul pierderilor pentru materiale magnetice moi, Septimiu Motoaşcă, teză de doctorat, 2010; Tehnici de determinare a caracteristicilor materialelor magnetice moi şi dure, Şerafettin Öner, Marius Daniel Călin, teze de doctorat, 2011.

Proiecte de cercetare finalizate şi în derulare la nivel naţional şi internaţional

1. Modelarea şi analiza zgomotului la motoarele de inducţie cu turaţie reglabilă - IDEI, Nr.

719/2009 (2009-2011, director de proiect prof. dr. ing. Gh. Scutaru). Au fost dezvoltate aplicaţii software pentru modelarea şi analiza zgomotului la motoarele de inducţie cu turaţie reglabilă. Aplicațiile permit modelarea numerică a producerii zgomotului de natură magnetică utilizând software-ul de element finit Flux2D şi a zgomotului de natură mecanică utilizând software-ul de element finit Ansys3D. Cu aceste aplicaţii au fost determinate spectrele de vibraţii pentru motoare asincrone trifazate şi monofazate, utile pentru îmbunătăţirea condiţiilor de funcţionare şi de mediu de lucru.

Prof.dr.ing.

Gheorghe Scutaru Drd.ing.

Ovidiu Pleşa Drd.ing.

Ciprian Nistor

2. Model experimental al generatorului sincron cu magneţi permanenţi NdFeB de frecvenţă 400 Hz. În cadrul contractelor de cercetare CNCSIS 429/2006-2008: Modelări şi simulări privind comportarea în regim dinamic a materialelor magnetice cu proprietăţi controlate, şi CEEX Nr. 2-CEx06-8-85/2006-2008: Materiale magnetice cu performanţe superioare utilizate în construcția maşinilor electrice (coordonatori – prof.dr.ing. A. Nicolaide, prof.dr.ing. E. Helerea) a fost proiectată şi construită la SC Electroprecizia SA Săcele, în colaborare cu ICPE-CA Bucureşti, un model experimental de maşină sincronă cu poli aparenţi din magneţi de pământuri rare, care se află în prezent la Laboratorul L04 din Institutul CDI al Universităţii. Pentru calculul câmpului magnetic s-au utilizat metoda funcţiei Green prin procedeu iterativ pentru considerarea neliniarităţii şi metoda valorilor spaţiale medii pentru diferite tronsoane ale circuitului magnetic. Prin înlocuirea înfăşurării de excitaţie cu magneţi permanenţi se asigură o fiabilitate mai mare a acestui produs, care poate fi utilizat ca generator de energie electrică în curent alternativ pentru locuri în care se cer turaţii mici, de exemplu, căderi de apă la diferenţă de nivel mică.

Prof.dr.ing. Andrei Nicolaide

Prof.dr.ing. Elena

Helerea

Ş.l.dr.ing. Septimiu

Motoaşcă

Ş.l. dr. ing. Carmen Lungoci

Ş.l. dr.ing. Marius Daniel

Călin

3. Materiale avansate pentru ecranare electromagnetică. S-au stabilit şi promovat metode eficiente de investigare a proprietăţilor electrice şi magnetice ale materialelor convenţionale şi ale nanomaterialelor, în vederea punerii în evidenţă a capacităţii de ecranarea electromagnetică. Cercetările au fost dezvoltate în cadrul contractelor de cercetare tip CNCSIS, Tema 21, cod 521: Ameliorarea proprietăţilor materialelor şi componentelor ce intervin în compatibilitatea electromagnetică (2002-2004, director proiect prof. dr.ing. E. Helerea) şi contractul CNCSIS 429/2006: Studiul proprietăţilor de ecranare a materialelor obţinute prin nanotehnologii şi nanoprocese în vederea integrării lor în sistemele electrice şi electronice pentru îmbunătăţirea calităţii mediului, (2006-2008, director proiect conf.dr.ing. L. Aciu).

Ş.l. dr.ing.

Laura Leluțiu Ş.l. dr. ing.

Carmen Lungoci

4. Programul de cercetare postdoctorală Titu Maiorescu, Nr. 1246/02/02/2009, finanţat de Ministerul Educaţiei, Cercetării şi Inovării: „Gestiunea de energie în sistemele hibride de alimentare/recuperare a energiei cu supracondensatoare, în scopul îndeplinirii standardelor impuse de Uniunea Europeană, coordonat de şef lucr. dr.ing. C. Lungoci. În cadrul proiectului a fost dezvoltată o soluție de gestionare optimală a energiei prin utilizarea supracondensatoarelor în alimentarea/recuperarea energiei în transportul terestru. Metoda permite dezvoltarea de metodologii de proiectare optimală, prin elaborarea unor legi de gestiune eficientă a energiei în aplicaţii de transport terestru, cu diminuarea riscului şi impactului poluării în transportul urban.

5. Monitorizarea şi îmbunătăţirea unor indici de performanţă ai reţelelor de distribuţie de joasă tensiune încheiat cu SC FDEE Electrica Transilvania Sud (2009-2011, director proiect conf. dr. ing. L. Aciu) s-au proiectat şi dezvoltat două sisteme inteligente de monitorizare, dintre care unul face obiectul unei cereri de brevet cu titlul Întreruptor electronic şi metodă pentru protecţia la scurgerea curentului la împământare, înregistrată la OSIM, cu nr. A00880/09.09.2011. Sistemul permite determinarea şi caracterizarea perturbaţiilor electromagnetice conduse în reţelele electrice de joasă tensiune, precum şi implementarea unei aplicații pentru monitorizarea indicatorilor de calitate a energiei electrice.

Conf. dr. ing.

Lia Elena Aciu

6. Sistem integrat de testare la perturbaţii electromagnetice conduse a echipamentelor electrice şi electronice. Sistemul, achiziționat prin proiectul Institut de Cercetare-Dezvoltare-Inovare Produse High-Tech pentru dezvoltare durabilă – PRO-DD, cofinanțat prin Fondul European pentru Dezvoltare Regională, Contract Nr. 11/2009, derulat în perioada 2010-2013, completează infrastructura laboratorului de cercetare în domeniul compatibilităţii electromagnetice, având funcţiuni multiple :

Determinarea perturbaţiilor conduse produse de echipamente electrice şi electronice; Stabilirea nivelului de imunitate al echipamentelor electrice şi electronice; Testarea comportamentului echipamentelor supuse la descărcări electrostatice.

Domeniile în care se vor efectuate testări la perturbaţii conduse sunt : industrie, surse regenerabile de energie, telecomunicaţii şi autovehicule. Sistemul constă din: - cameră reflectorizantă, care creează mediul specific pentru derularea testelor, - surse de alimentare, conform cerinţelor fiecărui echipament testat, - echipamente de măsurare/testare, accesorii necesare realizării condiţiilor de testare, conform

standardelor în vigoare.

Selecţie a 7 publicaţii recente reprezentative ale grupului de cercetare

1. Măriuţ, L., Helerea, E., Cavallini, A., Correlation between PDIV and life distribution under different testing waveforms, Proceedings of IEEE International Conference on Optimization of Electrical and Electronic Equipment, pp. 130-135, Braşov, România, 2012.

2. Ciobanu A., Helerea E., Peter I, An Experimental Comparative Analysis for Broken Rotor Bars Diagnosis. 11th International Conference on Applied and Theoretical Electricity, Annals of the University of Craiova, October 25-27, 2012, Craiova, România, pp.75-78, ISSN 184-4805.

3. Motoaşca S., Nicolaide, A., Helerea E., Scutaru G., New analytical method for hysteresis modelling of soft magnetic materials using LabVIEW program. Industrial Electronics, 2009. IECON '09. 35th Annual Conference of IEEE, 3-5 Nov. 2009, pp.3285 – 3288.

4. Negoiţă A, Scutaru G., Peter I., Ionescu R. M., Wireless Sensor Network System for Measuring the Magnetic Noise of Inverter-Fed Three-Phase Induction Motors with Squirrel-Cage Rotor, IFIP Advances in Information and Communication Technology, DOCEIS’2011, Vol. 349, pp. 518-525, 2011.

5. Aciu L. E, Consumers protection and monitoring with microcontroller based device for low-voltage distribution systems, Przeglad Elektrotechnicz ( ISI Electrical Review), nr.6/2012, ISSN 0033-2097, pp.55-57.

6. Lungoci, C., Bouquain, D., Miraoui, A., Helerea, E., Modular test bench for a hybrid electric vehicle with multiples energy sources, The IEEE 11th International Conference on Optimization of Electrical and Electronic Equipment, OPTIM 2008, vol. II-A, pp.299-306.

7. Nicolaide, A.: Conformal Transformation Using Symbolic Language Facilities and Applications in Electrical Engineering. Proceedings of the World Congress on Engineering 2012, International Conference of Applied and Engineering Mathematics, 4-6 July, 2012, London, U.K., SSN: 2078-0958 (Print);-ISSN 2078-0966 (Online).

Date de contact

Nume: Prof. dr.ing. Elena Helerea Poziţie: Coordonator Laborator SeCem, Director Centrul de cercetare Sisteme Electrice Avansate email: helerea@unitbv.ro

Tel. +40 744624682 Locaţie: ICDT Str. Institutului, nr. 10, Braşov Laborator 04