Rezumat Necula Daniel

5/26/2018 Rezumat Necula Daniel

1/59

MINISTERUL EDUCAIEI, CERCETRII, TINERETULUI I SPORTULUI

UNIVERSITATEA VALAHIA DIN TRGOVITEIOSUD COALA DOCTORALDE TIINE INGINERETI

Domeniul fundamental: TIINE INGINERETI

Domeniul de doctorat: INGINERIE ELECTRIC

CONCEPIA MAINILOR ELECTRICE BAZATPE ECONOMISIREA RESURSELOR I

REDUCEREA IMPACTULUI ASUPRA MEDIULUI

CONCEPT OF ELECTRICAL MACHINES BASEDON SAVING RESOURCES AND REDUCING

ENVIRONMENTAL IMPACT

Rezumatul tezei de doctorat

Summary of PhD Thesis

DOCTORANDIng. Daniel NECULA

CONDUCTOR TIINIFIC

Prof. univ. dr. ing. Nicolae VASILE

Trgovite2013


2/59

2

CUPRINS

Cap. 1 Introducere

1.1 Oportunitatea alegerii temei 41.2 Actualitatea i necesitatea temei de cercetare................................................................ 5

1.3 Problema propusspre rezolvare................................................................................... 5

1.4 Obiectivele tezei............................................................................................................. 5

1.5 Definirea conceptelor i a cadrului legislativ................................................................. 6

1.6 ncadrarea epistemologic.............................................................................................. 6

1.7 Metodologia cercetrilor doctorale................................................................................ 7

1.8 Noutatea tiinifica rezultatelor obinute.................................................................... 7

1.9 Valoarea aplicativa lucrrii......................................................................................... 8

1.10 Diseminarea rezultatelor................................................................................................ 8

1.11 Structura tezei................................................................................................................ 8

Cap. 2 Maina electricintegrator de materii prime, materiale i energie...................... 10

2.1 Elementele constructive de bazale mainii electrice................................................... 10

2.2 Caracteristicile generale ale mainilor electrice............................................................ 10

2.3 Materiale utilizate la fabricarea mainilor electrice....................................................... 11

2.3.1 Materiale electroconductoare utilizate pentru realizarea nfurrilor.......................... 112.3.2 Materiale feromagnetice utilizate pentru realizarea circuitelor magnetice.................... 12

2.3.3 Materiale magnetice utilizate pentru realizarea magneilor permaneni....................... 12

2.3.4 Materiale electroizolante................................................................................................ 13

2.3.5 Materiale utilizate pentru fabricarea arborilor, carcaselor i scuturilor portlagre........ 14

Cap. 3 Clasificarea mainilor electrice................................................................................. 14

3.1 Maini electrice de curent continuu............................................................................... 16

3.1.1 Construcia mainilor de curent continuu...................................................................... 16

3.1.2 Motorul de curent continuu............................................................................................ 17

3.2 Maini electrice de curent alternativ.............................................................................. 18

3.2.2 Maina electricasincron............................................................................................. 18

3.2.3 Maina electricsincron............................................................................................... 19

Cap. 4 - Defeciunile mainilor electrice rotative................................................................... 20


3/59

3

4.1 Defeciuni ale izolaiei nfurrilor.............................................................................. 22

4.2 Defeciuni ale organelor n micare datorate uzurii i ocurilor................................... 23

4.2.1 Defeciuni ale arborelui rotoric...................................................................................... 23

4.2.2 Defeciuni ale lagrelor.................................................................................................. 23

4.3 Defeciunile prilor fixe ale mainilor (carcase, scuturi portlagre, tlpi de fixare).... 24

Cap. 5 - ntreinerea i repararea mainilor electrice........................................................... 24

5.6 Aplicaii practice. Dispozitive pentru depresarea/presarea miezurilor magneticestatorice din/n carcasele mainilor electrice................................................................. 25

Cap. 6 - Maina electricposibil poluator al mediului.......................................................... 26

6.1 Impactul asupra mediului datorat exploatrii i consumului de resurse primare i deenergie............................................................................................................................ 27

6.2 Impactul asupra mediului datorat consumului de materiale i energie.......................... 28

6.3 Impactul exploatrii mainii electrice asupra mediului................................................. 31

6.3.1 Impactul datorat conversiei energiei i regimului termic al mainii............................. 31

6.3.2 Impactul datorat zgomotelor i vibraiilor..................................................................... 31

6.3.3 Impactul asupra mediului datorat pierderilor de lubrefiani i ageni de rcire............ 32

6.3.4 Poluarea cu particule de grafit provenite de la periile colectoare.................................. 32

6.4 Impactul asupra mediului datorat tehnologiilor de fabricare a mainilor electrice....... 32

Cap. 7 Soluii de reducere a impactului mainilor electrice asupra mediului.................. 33

7.1 Aplicarea conceptelor de proiectare i fabricare durabila mainilor electrice............ 337.1.1 Soluii constructive noi pentru realizarea de maini electrice prietenoase mediului i

reciclrii motoare frcrestturi................................................................................. 34

7.2 Utilizarea unor materiale noi, cu eficienridicatla realizarea mainilor electrice..... 35

7.3 Prelungirea duratei de viaa mainilor electrice prin exploatare corespunztoare imentenanpreventiv................................................................................................... 35

7.3.1 Diagnoza defectelor mainilor electrice......................................................................... 36

7.4 Recuperarea subansamblelor, componentelor i materialelor din mainile electrice.... 36

7.5 Managementul deeurilor............................................................................................... 37

Cap. 8 Concluzii i contribuiile originale ale autorului....................................................... 39


4/59

4

Cuvinte cheie: concepie, main electric, energie, conversie de energie,mentenen, resurse, eficien energetic, putere, randament, deeu, poluare,dezvoltare durabil.

Capitolul 1INTRODUCERE

1.1Oportunitatea alegerii temeiProblema interaciunii dintre om i natur a aprut odat cu primele

colectiviti umane, s-a amplificat i s-a diversificat pe parcursul evoluieisocietii omeneti. Creterea populaiei, nevoia de hrani confort au avut drept

consecine att utilizarea intensa resurselor naturale ct i intervenia mai brutala omului n poluarea mediului. Dac la nceput omul era cel supus naturii, cutimpul, datoritforei datde cunoatere, inteligeni creativitate, acesta a nceputstransforme natura n funcie de nevoile sale. Transformarea a fost fcutnsdecele mai multe ori n defavoarea condiiilor normale de mediu, ajungndu-se caomul sdevin astfel autorul crizei profunde cu care se confund n prezent attsocietatea omeneasc ct i mediul nconjurtor. Poluarea a ajuns s fie n zilelenoastre una dintre principalele preocupri ale specialitilor din aproape toatedomeniile tiinei i tehnicii precum i a guvernelor majoritii statelor lumii,

datorit pericolului pe care l reprezint. Vasta varietate a formelor de poluarefizici perioada relativ micde timp de cnd a atras atenia oamenilor de tiinafcut ca ea s fie mai puin studiat, ns n ultimul timp aceasta reprezint oproblem major. Se constat c cele mai importante elemente ce stau la bazaexistenei umane (apa, aerul, solul) sunt i cele mai afectate de aciunileprincipalului beneficiar - omul. ntre cile principale prin care tehnologiile modernecontribuie la degradarea prin poluare a mediului nconjurtor se numrproceselede producie industriali producerea de energie electricn centralele ce folosesccombustibili convenionali, datorit eliberrii diferitelor substane n atmosfer.Creterea rapida populaiei planetei a impus dezvoltarea activitilor industriale,

fiind imperios necesar obinerea unor cantiti ct mai mari de bunuri, ntr-untimp ct mai scurt i la preuri competitive. Pentru ritmul alert de dezvoltareindustrial a trebuit s se plteasc i un pre pe msur modificarea calitiimediului nconjurtor, datorat polurii. Fabricarea i exploatarea mainilorelectrice sunt ca i multe alte activiti, benefice dar i poluante. La fel este iactivitatea de dezmembrare a acestora la finalizarea perioadei de exploatare


5/59

5

(postutilizarea), n vederea reintroducerii materialelor rezultate n circuituleconomic.

Avnd n vedere cele artate anterior, am considerat c este oportun oanaliz atent a contribuiei pe care o au mainile electrice la poluarea mediului

nconjurtor.

1.2 Actualitatea i necesitatea temei de cercetare

Mainile electrice rotative reprezint nc cele mai bune soluii pentruconversia energiei electrice n energie mecanici respectiv a energiei mecanice nenergie electric. Avnd n vedere numrul extrem de mare al acestora (practic nuexistdomeniu n care snu fie folosite), evaluarea impactului pe care l au asupramediului este necesari de strictactualitate. Datfiind preocuparea deosebitaoamenilor de tiin pentru reducerea polurii, tema este actual i necesar,lucrarea propunndu-i sevidenieze aportul pe care mainile electrice l aduc lapoluarea mediului, prin ce elemente de impact i cum pot fi acestea controlate.

1.3 Problema propusspre rezolvare

Lucrarea i propune o analizmultivalenta mainilor electrice, din punct devedere al construciei, resurselor nglobate, regimurilor de funcionare precum i a

ntreinerii i mentenanei, n vederea evalurii i reducerii impactului acestoraasupra mediului, n concordancu conceptul de dezvoltare durabil.

Avnd n vedere dezideratul dezvoltrii durabile, lucrarea are ca scopidentificarea factorilor de impact asupra mediului datorai fabricrii, exploatrii idezmembrrii mainilor electrice, precum i a unor soluii de proiectare integrat,astfel nct gradul de poluare al acestora sscad. n directlegturcu acestea sedorete creterea fiabilitii mainilor electrice prin mbuntirea fluxului defabricaie i depistarea defectelor ncdin aceastfaz. Prelungirea duratei de viaa mainilor electrice existente printr-o activitate de mentenan preventiv,proiectarea unor dispozitive noi, necesare n activitatea de reparaii i posibilitatearefolosirii unor elemente componente ale mainilor electrice scoase din uz sunt alte

preocupri ale autorului.

1.4 Obiectivele tezei

Obiectivele tezei de doctorat sunt:- analiza din punct de vedere constructiv, din punct de vedere al materialelor

nglobate i a tehnologiilor de fabricaie ale mainilor electrice, n vedereaidentificrii factorilor de impact generai n etapa de fabricaie;


6/59

6

- analiza funcionrii mainilor electrice i a regimurilor tranzitorii pentruevaluarea gradului de poluare n etapa de exploatare;

- analiza defeciunilor electrice i mecanice ale mainilor electrice rotative igsirea unor soluii nepoluante de remediere a acestora, n vederea prelungiriiperioadei de exploatare;

- analiza posibilitilor de recuperare a materialelor rezultate din dezmembrareamainilor electrice n etapa postutilizare i de refolosire a acestora n condiiilereducerii impactului asupra mediului;

- identificarea unor soluii de reducere a impactului mainilor electrice asupramediului.

1.5 Definirea conceptelor i a cadrului legislativ

Lucrarea se ncadreazn ariile tematice promovate de Proiectul celui de-al 7-

lea Program Cadru pentru Cercetare i Dezvoltare Tehnologic al UniuniiEuropene (PC 7) pentru perioada 2007 2013, realizat pentru a rspundenevoilor Europei de creare a locurilor de munci cretere a competitivitii, astfel

nct s-i menin rolul de lider n cadrul economiei globale a cunoaterii.Obiectivele majore n ceea ce privete mediul ca o component a dezvoltriidurabile sunt: utilizarea raional a resurselor naturale regenerabile, minimizareaconsumurilor de resurse neregenerabile, eficientizarea consumurilor energetice irespectiv limitarea polurii mediului, msuri n deplin concordan cudocumentele elaborate de Comisia de la Brundtland care, nc din anul 1987propunea ,,satisfacerea nevoilor prezentului fr a compromite posibilitatea

generaiilor viitoare de a-i satisface propriile nevoi. Dezvoltarea durabilpresupune respectarea a patru condiii i anume:

- resursele energetice snu fie consumate ntr-un ritm mai rapid dect sepot reface pe cale natural;

- emanaiile de diveri poluani s nu fie n cantiti mai mari dect lepoate neutraliza natura;

- spaiile verzi, pdurile considerate ,,plmnii naturii snu fie reduse,ele contribuind major la regenerarea mediului;

- ntr-o societate a dezvoltrii durabile consumurile trebuie s fie

eficientizate i raionalizate iar producerea deeurilor minimizat.1.6 ncadrarea epistemologic

Consecvent unor preocupri i observaii mai vechi n ce privete fiabilitatea imentenana mainilor electrice i ajutat de experiena profesional n acestdomeniu, mi-am propus realizarea unei lucrri frpretenia de a fi exhaustiv, care


7/59

7

sanalizeze datele cunoscute, sle sintetizeze, sidentifice probleme i spropununele soluii de rezolvare a lor. Rezolvarea unei probleme impune analiza tuturorcelor trei stri ale acesteia: starea iniial (punctual de plecare), n cazul nostrudatele cunoscute, scopul (starea final), n cazul de fapropunerile de rezolvareprecum i aciunile sau operaiile care pot conduce de la starea iniialla cea final.

Aadar, plecnd de la stadiul actual al cunoaterii n domeniu, cunoscndcontextul socio-politico-economic intern, preocuprile europene i internaionale

n sensul dezvoltrii durabile, mi-am propus identificarea unor soluii de cretere afiabilitii mainilor electrice, de prelungire a perioadei lor de exploatare i dereducere a impactului acestora asupra mediului. Lucrarea cuprinde i un studiu decaz, respectiv realizarea unor dispozitive care fac posibil repararea motoarelorelectrice cu un singur scut portlagr demontabil prin extragerea miezului magneticstatoric, n vederea rebobinrii.

Din punct de vedere epistemologic lucrarea ntrunete caracteristicile curentului

constructivist, bazndu-se pe observaie, culegere de date, intuiie, nelegere,experiment, raionament, fiind realizat prin interaciune cu lumea i obiectelestudiate i conducnd la realizarea unui obiectiv real i util.

1.7 Metodologia cercetrilor doctorale

Teza are la bazo serie de lucrri din domeniu respectiv cri, teze de doctorat,articole, documentare de pe Internet, documentaii de firm, instruciuni deexploatare pe care le-am menionat in bibliografie, precum i experiena proprie n

domeniul exploatrii i mentenanei mainilor electrice.Pornind de la alctuirea mainilor electrice s-au descris principalele elemente

constructive, respectiv stator, rotor, colector, nfurri, lagre i carcas, carepot deveni la un moment dat sediul unor defeciuni. S-au analizat tehnologiile defabricaie i materialele folosite, pentru a vedea rolul acestora n poluarea mediului.Au fost prezentate regimurile energetice, caracteristicile i regimurile tranzitorii alemainilor, cunoscndu-se faptul c supranclzirile i vibraiile cresc n acesteregimuri. S-au evideniat etapele i formele de impact ale mainilor electrice asupramediului. Dup identificarea problemelor, lucrarea face o serie de propuneri n

vederea rezolvrii acestora.1.8 Noutatea tiinifica rezultatelor obinute

Prezenta tezde doctorat abordeazprobleme aflate ncn fazde pionierat nara noastr i anume poluarea mediului de ctre mainile electrice, identificareafactorilor de impact i etapelor din existena mainilor n care ei se manifest,precum i gsirea unor soluii de reducere a acestora. Pornind de la identificarea


8/59

8

acestor factori se pot trage concluzii cu privire la o nou abordare a proiectriiviitoarelor maini electrice, a exploatrii, mentenanei i refolosirii anumitorelemente constructive ale acestora dupscoaterea din folosin.

1.9 Valoarea aplicativa lucrrii

Rezultatele teoretice i practice obinute n cadrul acestei teze de doctorat potajuta la mbuntirea proiectrii viitoarelor maini electrice, la elaborarea unorinstruciuni de exploatare i mentenan a acestora, pun ntr-o lumin nou,favorabil, posibilitatea refolosirii unor elemente constructive rezultate de lamainile electrice scoase din uz pentru ntreinerea i repararea altora aflate nexploatare. De asemenea, realizarea dispozitivelor de depresare/presare a miezuluistatoric din/n carcasa mainilor electrice cu un singur scut portlagr demontabilrezolvo problem practic, fcnd posibil rebobinarea acestui tip de motor ori

nlocuirea rulmentului din scutul portlagr nedemontabil, prelungindu-se astfeldurata lor de via.

1.10 Diseminarea rezultatelor

Rezultatele obinute n perioada pregtirii doctorale s-au materializat prinpublicarea unui numr de 9 articole publicate n volumele unor conferinenationale, internaionale ori n cadrul unor jurnale de specialitate, obinerea unorpremii internaionale (Medalia de argint la Salonul Internaional de la Geneva

2012, n calitate de coautor al inveniei cu titlul ,,Convector ceramic electricunimodul, Medalia de aur la Salonul Internaional Eureka de la Bruxelles 2012i Medalia de aur la Salonul Internaional de la Geneva 2013, n calitate decoautor la invenia cu titlul ,, Convector electric motor ). Anterior elaborrii tezeiam obinut doubrevete de invenie i apte certificate pentru realizri tehnice noi.

1.11Structura tezeiTeza este structurat n 8 capitole, conine 68 relaii, 47 figuri, 4 tabele, 86

poziii bibliografice i5 anexe.- Capitolul 1 Introducere prezint date referitoare la:

oportunitatea alegerii temei, actualitatea i necesitatea temei decercetare, problemele propuse spre rezolvare, obiectivele tezei,definirea conceptelor i a cadrului legislativ n care a fost realizatteza,

ncadrarea epistemologic a lucrrii, metodologia cercetrilor


9/59

9

doctorale, noutatea tiinifica rezultatelor obinute, valoarea aplicativa lucrrii, diseminarea rezultatelor.

- Capitolul 2 - Maina electric - integrator de materii prime,materiale i energie prezint o serie de date constructive icaracteristici generale ale mainilor electrice rotative precum imaterialele din care sunt realizate elementele acestora, dorindu-se a fiun punct de plecare in intreprinderea mea de a estima impactulmainilor electrice rotative asupra mediului.

- Capitolul 3 Clasificarea mainilor electriceface o prezentarea mainilor de curent continuu i de curent alternativ. De asemeneaface o analiza regimurilor tranzitorii ale acestor maini, regimuri ncare pierderile de cldur, vibraiile i zgomotele sunt mai importante,respectiv impactul asupra mediului.

- Capitolul 4 Defeciunile mainilor electrice rotativeidentific

defeciunile care apar la prile fixe i cele n micare ale mainilorelectrice.

- Capitolul 5 ntreinerea i repararea mainilor electrice,cuprinde o serie de soluii de remediere a defeciunilor identificate ncapitolul anterior. De asemenea face o prezentare a unor dispozitive dedepresare/presare a miezurilor magnetice statorice n vederearebobinrii sau nlocuirii rulmentului din scutul portlagr nedemontabilal motoarelor speciale, dispozitive brevetate sau n curs de brevetare.

- Capitolul 6 Maina electricposibil poluator al mediului. nacest capitol sunt prezentate formele de impact asupra mediuluidatorate consumului de resurse primare i energie, tehnologiilor defabricaie, exploatrii i postutilizrii mainilor electrice.

- Capitolul 7 Soluii de reducere a impactului mainilorelectrice asupra mediului.Dupidentificarea n capitolul 6 a formelorde impact asupra mediului, n acest capitol sunt prezentate o serie desoluii de reducere a acestuia, cum ar fi: proiectarea durabili soluiiconstructive noi, mentenana preventiv, recuperarea subansamblelor,componentelor i materialelor din mainile electrice, managementuldeeurilor.

- Capitolul 8 - Concluzii i contribuiile originale ale autorului.


10/59

10

Capitolul 2

MAINA ELECTRICROTATIV- INTEGRATOR DE MATERIIPRIME I MATERIALE

Mainile electrice sunt convertoare electrice alctuite dintr-un ansamblu deelemente fixe i/sau mobile unele fade altele aflate sub aciunea unor cmpurimagnetice, care s-au perfecionat continuu odat cu tehnicile de fabricaie irealizarea de materiale electrotehnice cu caliti superioare.

2.1Elementele constructive de bazale mainilor electriceMaina electricrotativpoate fi consideratun sistem, avnd n vedere faptul

ceste constituitdin mai multe elemente care ajutla realizarea scopului definit

(motor sau generator). Indiferent c este de curent continuu sau de curentalternativ, maina electriceste alctuitdin trei subansambluri de bazi anume:

- statorul, parte fix alctuit din carcas (cu sau fr tlpi de fixare),miez feromagnetic statoric, nfurare statoric i/sau magneipermaneni, cutia cu placa de borne;

- rotorul, parte mobilcare este alctuit la rndul su din arbore rotoricpe care este fixat concentric i solidar miezul feromagnetic rotoric iventilatorul, nfurarea rotorici/sau magnei permaneni iar la unele

tipuri inelele colectoare/colector;- scuturile portlagre, necesare pentru a nchide din punctde vedere

mecanic maina i a menine rotorul coaxial cu statorul, asigurnduniformitatea ntrefierului; pe scuturi sunt montate lagrele dealunecare sau de rostogolire (rulmenii), dispozitivul portperii, grilelede aerisire i protecie, dispositive de ungere etc.

2.2 Caracteristicile generale ale mainilor electrice

Funcionarea unei maini electrice la un moment dat, este caracterizatde unansamblu de valori numerice electrice i termomecanice care impun regimul defuncionare al acesteia. Regimul pentru care maina este destinatsfuncioneze senumete regim nominal. Valorile ce caracterizeazregimul nominal de funcionaresunt inscripionate de fabricant pe plcua indicatoare a mainii i se numescmrimi nominale. Se deosebesc astfel puteri, tensiuni, cureni, viteze i alte mrimi


11/59

11

nominale. Este foarte important ca pe durata exploatrii mainii aceste valori snufie depite, pentru c, anumite pri constructive care n mod normal se nclzesc(bobinajele, miezurile magnetice, lagrele) s-ar supranclzi, punnd n pericolintegritatea acesteia.

2.3 Materiale utilizate la fabricarea mainilor electrice

Fabricarea mainilor electrice este o activitate n care se utilizeazo gamlargde materiale. Acestea pot fi clasificate n trei categorii:

- materiale active, care servesc la realizarea condiiilor de desfurare aconversiei energiei (materiale conductoare pentru nfurri, materialeferomagnetice pentru circuite magnetice); sunt cazuri n carematerialele active pot avea i un rol mecanic i atunci ele trebuie saibproprieti mecanice, electrice i magnetice corespunztoare [74];

- materiale electroizolante, care au rolul de a izola prileelectroconductoare ale mainii ntre ele ori fade alte elemente;

- materiale auxiliare diverse, care intr n construcia subansamblurilormecanice (materiale constructive).

2.3.1 Materiale electroconductoare utilizate pentru realizarea nf

ur

rilor

nfurrile mainilor electrice constituie un circuit cu rolul de a asiguracirculaia curenilor electrici n scopul realizrii cmpurilor electromagnetice.Datoritefectului Joule - Lenz, n nfurri au loc pierderi de putere sub formdecldur. Deoarece este nevoie ca aceste pierderi s fie ct mai mici, materialeleutilizate la fabricarea conductoarelor pentru bobinaj trebuie saibo conductivitateelectricct mai mare. n mod normal se folosesc cuprul i aluminiul cu o puritatede 99,9%, fiind i foarte maleabile, permind modelarea n bune condiii abobinelor. Se mai folosesc de asemenea aliaje ale aluminiului (n special la turnarea

coliviilor motoarelor asincrone de inducie) i unele aliaje ale cuprului (alama,bronzul fosforos) [74]. De diametrul conductorului din care sunt realizatenfurrile depinde puterea mainii.


12/59

12

2.3.2 Materiale feromagnetice utilizate pentru realizarea circuitelormagnetice

n mainile electrice, cmpurile magnetice sunt produse de conductoareparcurse de cureni dispuse pe miezuri feromagnetice ori de ctre magnei

permaneni. Ca materiale feromagnetice se folosesc: oelul electrotehnic, oelulforjat sau laminat, oeluri speciale aliate n special cu nichel precum i fonta. Pentruproiectarea i realizarea miezurilor magnetice trebuie luate n calcul douelementeimportante: solenaia i pierderile. n vederea reducerii solenaiei de magnetizare(respectiv a consumului de energie) i pentru dirijarea liniilor de cmp ctre zoneprefereniale, este necesar realizarea circuitului magnetic din materialeferomagnetice cu o permeabilitate magneticct mai ridicati pierderi specificect mai mici. Acest lucru este posibil prin utilizarea unor materiale caracterizate deun ciclu histerezis cu o pant ct mai mare i o suprafa ct mai mic. Pentru

construcia mainilor electrice de mic putere se utilizeaz tole din oelelectrotehnic aliat cu 0,40,8% siliciu, laminate la cald, avnd grosimea de 0,5mm i pierderi specifice de 33,6 W/Kg la 1T i frecvena de 50 Hz, n timp cepentru mainile de putere medie i mare se folosesc tole din oel electrotehnicmediu aliat (1,82,3% siliciu), laminate la cald, cu grosimea de 0,5 mm, avndpierderi specifice de 2...2,4 W/Kg la 1T i frecvena de 50 Hz. n ultimul timp sefolosesc tot mai mult, n special la mainile de puteri mari, tole cu grosimea de 0,5mm, laminate la rece i care au pierderi specifice de 0,8...1,1 W/Kg la 1T i 50 Hz,respectiv 1,752,45 W/Kg la 1,5 T n cazul tolelor cu cristalele orientate ndirecia de laminare i pierderi aproape duble n cazul orientrii n direcia cea mai

defavorabil[74].

2.3.3 Materiale magnetice utilizate pentru realizarea magneilor permaneni

Magneii permaneni sunt caracterizai printr-un cmp magnetic remanent carepoate rmne constant o perioad ndelungat de timp.Caracteristica de baz amagneilor permaneni o constituie curba de demagnetizare care reprezintparteadin cadranul al II-lea al ciclului de histerezis. Pe curba de magnetizare se identific

inducia remanentBr i cmpul coercitiv Hc. n funcie de circuitul magnetic ncare se utilizeaz, se mai identifici punctul de funcionare [1].

Avnd nvedere cdensitatea de energie magneticeste:

, (2.4)


13/59

13

putem concluziona cexistun punct de funcionare pentru care produsul BH estemaxim:

(2.5)

Exist n momentul de fa o gam larg de materiale magnetice utilizate nconstrucia mainilor electrice:

- ferite;

- aliaje tip Al-Ni-Co;

- aliaje mangan aluminiu carbon (MnAlC);

- materiale sinterizate pe bazde samariu cobalt;

2.3.4 Materiale electroizolante

Materialele electroizolante au o importan deosebit n construcia mainilorelectrice, de calitatea lor depinznd n mare msurdurata de viaa acestora. Eleasigur izolaia pe crestturi, ntre spire, ntre straturi i tot din ele se realizeazpenele, ecranele frontale, diverse manoane i bandaje. Aceste materiale trebuie s

aibo grosime ct mai redus, rezistenmare la strpungere i o absorbie marefa de lacurile de impregnare. Materialele electroizolante se utilizeaz separatfoarte rar, n general fiind folosite n diverse combinaii numite scheme de izolaie.

Materialele electroizolante se clasificn doumari grupe:

- materiale naturale: elac, parafin, mic, bumbac, mtase, hrtie, bituum;

- materiale sintetice: polivinilclorid, polivinilcarbozol, polistirol,polietilentereftalat, policarbonat, teflon, poliamid, rini siliconice, riniepoxidice, cauciuc siliconic, cauciuc policloropren.

Aceste materiale sintetice pot fi trase n folii, benzi, tuburi care se utilizeaz laizolaia mainilor electrice.


14/59

14

2.3.5 Materiale utilizate pentru fabricarea arborilor, carcaselor statorice iscuturilor

Arborii sunt organe de maini simple destinate micrii de rotaie. n cazulmainilor electrice ei se mai numesc i fusuri. Pe acestea sunt montate isolidarizate miezurile feromagnetice rotorice, colectoarele/inelele i ventilatoarele.La capete ele se sprijinpe lagre. Datoritfunciei pe care trebuie so realizezearborii sunt solicitai la torsiune i ncovoiere i de aceea materialele din care suntconfecionai trebuie s aib rezisten mecanic mare, s aib modulul deelasticitate ridicat, astfel nct deformaiile flexionale i de torsiune sfie ct maimici iar vibraiile s aib amplitudine mic. De asemenea trebuie s poat fiprelucrate n condiii normale i s aib un pre de cost redus. n funcie demrimea mainii electrice se folosesc diverse tipuri de oeluri. Astfel, pentru

fabricarea arborilor la mainile de micputere se folosesc oeluri carbon obinuite,de rezistenridicatcum ar fi OL 50, OL 60. La fabricarea arborilor pentru mainielectrice de putere medie sunt utilizate oeluri de calitate (OLC 35, OLC 45,OLC50), mbuntite i tratate termic. Pentru fabricarea arborilor mainilorelectrice de puteri mari sunt recomandate oelurile aliate cum ar fi 30Mn16,33MoCrNi11, 31MoCr11 mbuntite. Dac arborii trebuie s fie durificai irectificai ei se confecioneazdin OLC15, 18MnCr10 sau 18MoCrNi13.

Carcasele i scuturile portlagre sunt confecionate de obicei din oel, fontsaualuminiu. Carcasele din oel sunt realizate din tabl ndoit, sudat i prelucratprin achiere. Carcasele din fontsunt realizate prin turnare i prelucrare. Fonta seobine prin topirea i reducerea minereurilor de fier n furnale. Ea se toarnbine ise prelucreaz uor. Poate fi cenuie (Fc), nodular (cu grafit nodular- Fn) saumaleabil (Fm). Carcasele din aluminiu se folosesc la mainile de putere mic.Dupfier, aluminiul este metalul cu cea mai largutilizare. Acesta se toarni seprelucreazbine i este rezistent la coroziune.

Capitolul 3

CLASIFICAREA MAINILOR ELECTRICE

Mainile electrice se clasific dup mai multe criterii. n funcie departicularitile constructive i funcionale, acestea pot fi:

- de tip electrostatic atunci cnd procesele fizice din mainau loc numai pebaza cuplajului electric;


15/59

15

- de tip electromagnetic (de inducie) atunci cnd procesele fizice au la bazfenomenul de inducie electromagnetic;

- de tip magnetoelectric, n cazul n care cmpul magnetic principal se obinecu ajutorul magneilor permaneni.

n funcie de rolul lor n conversia energiei mainile electrice pot fi:

- motoare electrice, atunci cnd transform energia electric n energiemecanic;

- generatoare electrice, atunci cnd transform energia mecanic n energieelectric;

- convertizoare electrice.

n funcie de natura micrii prii mobile mainile electrice pot fi clasificate astfel:- maini electrice rotative, atunci cnd partea mobil execut o micare

continude rotaie;

- maini electrice liniare atunci cnd partea mobilexecuto micare liniar.

n funcie de modul de realizare a ventilaiei mainile electrice pot fi:

- cu ventilaie natural, caz n care evacuarea cldurii se face numai prinradiaie, conductivitate termici convecie natural;

- cu autoventilaie forat, caz n care este prevzutcu un ventilator montatsolidar pe arbore;

- cu ventilaie forat independent, situaie n care este prevzut cu oinstalaie de ventilare acionata de o mainseparat.

Trebuie menionat cmaina electricconstruitsfuncioneze ca motor poatefunciona n anumite cazuri i n regim de frnelectromagnetic. n acest cazmaina absoarbe energie electric pe la borne, energie mecanic pe la arbore,ambele forme de energie fiind transformate n cldur dezvoltat n nfurri i

reostatele de frnare. Duptensiunea de alimentare/generat, mainile electrice potfi de curent continuu sau de curent alternativ. De asemenea ele pot fi cu sau frcolector. Trebuie remarcat faptul c performanele mainilor electrice cu colectorsunt afectate serios de acesta, durata de viaa mainii fiind determinatde duratade viaa ansamblului colector-perii.


16/59

16

Fig.3.1 Clasificarea mainilor electrice rotative

3.1 Maini electrice de curent continuu

Mainile electrice de curent continuu sunt caracterizate de faptul c princircuitul exterior circul curent continuu, tensiunile electromotoare fiind induseprin micare.

Regimului nominal de funcionare al mainii de curent continuu i sunt specifice oserie de mrimi nominale pentru care a fost construitmaina, mrimi ce se gsesc

nscrise pe placa indicatoare a acesteia [68]:

3.1.1 Construcia mainilor de curent continuuCa i celelalte maini electrice rotative maina de curent continuu este compus

din urmtoarele trei subansambluri principale (fig.3.2):

- statorul (inductorul), parte fix, cu polii principali (de excitaie - 4),polii auxiliari (de comutaie - 5), nfurarea de excitaie (19),

nfurarea auxiliar(18), dispozitivul portperii (10), periile colectoare(22), mbrcate la exterior de carcasa (1) pe care se aflcutia de borne(16) i inelul de ridicare (20);

- rotorul (indusul), parte mobil, alctuit din miezul magnetic (6), fixatsolidar pe arborele rotoric (9) cu ajutorul unor pene, nfurarearotoric(8), colector (12); tot pe arbore fixat prin intermediul unei penei asigurat cu un urub se aflventilatorul (21);


17/59

17

- scuturile (2, 3) cu rolul de nchidere mecanica mainii, de susinere ialiniere a lagrelor i de fixare a suportului portperii (10).

Fig.3.2 Elementele constructive ale mainii de curent continuu:1 - carcas; 2,3 - scuturi; 4 - polprincipal; 5 - pol de comutaie; 6 - miezul rotorului; 7 - bandaj; 8 - nfurarea rotorului; 9 arborerotoric; 10 - suport portperii; 11 resort; 12 - colector; 13 - capac exterior; 14, 15 - rulmenti; 16 - cutiede borne; 17 prezoane de fixare a scuturilor portlagre de carcas; 18 - bobina polului de comutaie;19 - bobina polului de excitaie; 20 - inel de ridicare; 21 - ventilator; 22 - perie; 23 - colier portperie.

3.1.2 Motorul de curent continuu

Ca orice main electric ce poart numele de motor, transform energiaelectric de curent continuu primit pe la borne, n energie mecanic cedat laarbore. Pe lngavantajul unei reglri n limite largi a vitezei prezinti pe cel alschimbrii relativ simple a sensului de rotaie. Motorul de curent continuu a fostinventat de Zenobe Gramme n anul 1873.

La baza funcionrii motorului de curent continuu stfora electromagneticce apare ntre un conductor parcurs de curent electric i cmpul magnetic n care seaflamplasat. Pentru funcionare, este necesar ca att nfurarea de excitaie ct icea rotoric s fie alimentate cu o tensiune continu. Din punctul de vedere al

felului n care este alimentatnfurarea de excitaie motoarele de curent continuupot fi clasificate astfel:

- motoare cu excitaie separat;- motoare cu excitaie n serie;- motoare cu excitaie n derivaie;- motoare cu excitaie mixt.


18/59

18

3.2 Maini electrice de curent alternativ

Din punct de vedere funcional, mainile electrice rotative de curent

alternativ pot fi de doufeluri: sincrone sau asincrone.Acestea au ns caracteristici comune cum ar fi producerea cmpului magnetic,producerea cuplului electromagnetic, realizarea nfurrilor, inducerea tensiunilorelectromotoare. Cmpul magnetic al mainii de curent alternativ este produs decureni alternativi care strbat nfurrile acesteia. n cele mai multe cazurimainile electrice sunt trifazate (avnd bobinajul alctuit din trei nfurri identicedispuse spaial la 1200), sau monofazate. nfurarea unei maini electrice estecaracterizatde urmtoarele elemente:

- numrul de faze (m);- numrul de perechi depoli (p);- pasul polar (yt), ce poate fi definit cu ajutorul relaiei:

, (3.23)

unde D reprezintdiametrul armturii feromagnetice n ale crei crestturi se afldispusnfurarea;

- numrul de straturi;- numrul de crestturi pe pol i pe faz(q);

- felul pasului (y1) al nfurrii.nfurrile pot fi realizate cu pas diametral (y1 = yt) sau cu pas scurtat (y1 < yt).

Dacnfurarea este realizatcu pas diametral se obine un flux magnetic io tensiune electromotoare indus de valori maxime ns n ntrefier se produccmpuri magnetice cu un coninut mare de armonici superioare.

3.2.2 Maina electricasincron

Acestui tip de main i este caracteristic faptul c la o frecven dat areelei de alimentare, viteza rotorului scade odat cu creterea sarcinii. Mainaasincron n construcie normaleste prevazut cu nfurri alimentate n curentalternativ att pe stator ct i pe rotor. Este bine de precizat c ntre nfurareastatoric i cea rotoric nu exist o legtur electric ci una electromagnetic,datoratinduciei.


19/59

19

Din acest motiv, unii autori o numesc i main de inducie. Poate funciona nregim de motor, de generator i de frn electric. Cel mai des este ntlnit camotor asincron trifazat. Acesta are o construcie relativ simpl(fig.3.4), este fiabil

i robust n funcionare i de aceea este preferat pentru sistemele de acionareelectric n circa 80% din cazuri. Atunci cnd funcioneazca motor, nfurareastatoric are de regul rolul de nfurare primar, pe la bornele cruia primeteenergie electricde la reeaua de alimentare. nfurrile statorice produc atuncicnd sunt parcurse de cureni electrici un cmp magnetic nvrtitor, care dnatereunor tensiuni electromotoare n nfurarea rotoric. Curenii electrici care iaunatere n nfurarea rotorului n scurtcircuit, sau n cazul motoarelor cu rotorulbobinat, la nchiderea circuitului nfurrilor pe un reostat exterior, interacioneazcu cmpul magnetic nvrtitor statoric i creaz astfel cuplul electromagnetic al

mainii.Mainile asincrone pot fi cu rotorul bobinat, sau cu rotorul n scurtcircuit,

caz n care nfurarea rotoricconstn conductori sub formde bare introduse ncrestturile miezului feromagnetic rotoric i scurtcircuitate la capetele rotorului cuajutorul unor inele de scurtcircuitare.

Fig.3.4 Elementele componente ale motorului asincron trifazat: 1- carcasa statoric; 2- miezul magnetic statoric;3- bobinajul statoric; 4-talpa de fixare; 5-arbore rotoric; 6-miez magnetic rotoric; 7- rulment; 8-scut portlagr; 9-placa de borne; 10-cutia de borne; 11-ventilator; 12- capacul ventilatorului.

3.2.3 Maina electricsincron

Este o main cu cmp magnetic nvrtitor, caracterizat prin aceea c areturaia rotorului egal cu a cmpului magnetic nvrtitor statoric indiferent devaloarea sarcinii, adicntre viteza unghiular a rotorului i pulsaia reeleitrifazate la care se aflconectatexisto legturrigidexprimatprin relaia:


20/59

20

, (3.48)

n care p este numrul de perechi de poli ai mainii.

n cazul mainii sincrone cu construcie normal, armtura inductoare este

rotorul, alimentat cu curent electric continuu, dar poate fi i statorul n cazulmainii cu construcie inversat. Construcia normal prezint avantajele cpermite realizarea n condiii mai bune a izolaiei indusului (statorului) carefuncioneazla tensiuni ridicate i cacesta se poate conecta direct la reea.

Capitolul 4DEFECIUNILE MAINILOR ELECTRICE

Funcionarea anormal ori defectarea mainilor electrice pot avea cauze internesau externe. Datorit manipulrii, depozitrii, transportului, solicitrilor electricesau mecanice la care sunt supuse n timpul exploatrii, pot apare defeciuni laoricare dintre elementele componente ale acestora [68]. Astfel, la elementelepasive pot aprea defecte de naturmecanic(slbirea penelor de fixare a miezuluimagnetic rotoric pe ax,

deformarea alezajelor pentru lagre, uzura lagrelor, slbirea ori rupereaprezoanelor de fixare a scuturilor portlagre de carcas, excentritatea axului rotoricfa de stator ori ndoirea acestuia etc.), iar la elementele active (izolaie,

nfurri, colectoare) pot aprea defecte electrice (scurtcircuitri) avnd la originede exemplu depirea temperaturii de lucru provocatde suprancrcarea mainiiori de naturmecanic(dezlipirea capetelor bobinelor de pe plcuele colectoare,uzura pn la distrugere a colectoarelor, ruperea barelor coliviei la mainile curotoare n scurtcircuit etc.). Cauzele interne ale defectelor mainilor electrice pot fide naturelectric, termicsau mecanic(fig.4.1).


21/59

21

Figura 4.1- Cauzele interne ale defectrii mainii electrice rotative

n ce privete cauzele externe acestea pot fi de naturelectric( provenind de

la reeaua de alimentare), de mediu sau de naturmecanic, indui de maina delucru (fig.4.2). Pentru motoarele care se cupleazdirect pe elementul de acionateste foarte importantcentrarea coaxial cu axa acestuia. Nerespectarea toleranelorde centrare conduce la vibraii anormale i la distrugerea prematura rulmenilor,precum i la fisurarea i chiar ruperea arborelui. Verificarea coaxialitii n vedereastabilirii unei cuplri mecanice corecte se poate face prin determinarea jocurilorradiale i axiale n patru poziii ale cuplei dispuse la 90 de grade. n afarafenomenelor specifice conversiei energiei, n mainile electrice au loc i fenomenealeatorii, ntr-o inlnuire care ne permite sspunem cla un moment dat, efectulunuia este cauza altui efect. De exemplu, creterea nepermisa sarcinii, conduce la

creterea temperaturii mainii peste valoarea de lucru, care la rndul ei este cauzaimbtrnirii mai rapide a izolaiei, ceea ce poate duce la strpungerea acesteia i laapariia scurtcircuitelor. Iatcum, o cauzde naturmecanic poate avea ca efectun defect electric al mainii.


22/59

22

Fig.4.2 Cauzele externe ale defectelor mainilor electrice rotative

4.1 Defeciuni ale izolaiei nfurrilor

Rezistena de izolaie se poate defini conform legii lui Ohm ca raportul dintretensiunea continuaplicatintre doi electrozi n contact cu un dielectric i curentulcare strbate acest dielectric. n cazul mainii electrice cei doi electrozi pot fi dou

nfurri diferite sau una dintre nfurri i carcas iar dielectricul l constituieizolaia dintre acestea.

Defectele cele mai des ntlnite ale nfurrilor mainilor electrice sunt:scderea rezistenei de izolaie fa de mas, dezechilibrul nfurrii statorice,

ntreruperea nfurrilor i scurtcircuitarea. Scderea rezistenei de izolaie seproduce de obicei, datoritumezirii izolaiei nfurrilor, ca urmare a depozitrii


23/59

23

timp ndelungat n ncperi umede, nenclzite, a ptrunderii apei sau vaporilor deapn main, a nefuncionrii timp ndelungat n anotimpul rece al anului.

4.2 Defeciuni ale organelor n micare datorate uzurii i ocurilor

Uzura este un proces fizic inerent datorat funcionrii. Acest proces poate fi mailent sau mai rapid, viteza sa de instalare datorndu-se: soluiilor constructive,alegerii necorespunztoare a materialelor, formei diferitelor elemente, tipuluielementelor de cuplare dintre motor i elementul antrenat, montajului defectuos,condiiilor de exploatare (abateri de la regimul de lucru), calitii mediului n carefuncioneaz maina (mediu cu umezeal excesiv, cu temperatur ridicat, cupulberi n suspensie), calitii ntreinerii (nerespectarea duratei de schimb alubrefianilor i a calitii acestora) etc. Defeciunile cauzate de ocurile mecanicetransmise de ctre elementul antrenat provin din aciunea sarcinii variabile corelatcu discontinuitatea de vitezi au o pondere de circa 10-15% din totalul defectelor

mainilor electrice.

4.2.1 Defeciuni ale arborelui rotoric

ocurile mecanice provenite de la maina de lucru, atunci cnd depescanumite valori, pot avea ca efect ndoirea arborelui rotoric sau chiar ruperea lui. Decele mai multe ori, la motoarele de putere mic, ruperea arborelui are loc napropiere de lagrul dinspre elementul antrenat. Ruperea arborelui se produce

frecvent i atunci cnd motorul nu este centrat corect pe maina de lucru, mai alesn cazul transmisiei prin pinioane. ndoirea axului rotoric poate avea o serie deefecte precum: apariia frecrilor ntre rotor i stator, schimbarea poziiei lagrelori apariia nclzirilor excesive, deformarea alezajelor pentru lagre, fisurarea sauspargerea scuturilor portlagre. Toate aceste defecte pot scoate din funciunemaina electrici sunt nsoite de zgomote i vibraii.

4.2.2 Defeciuni ale lagrelor

Defeciunile care pot aprea la lagrele mainilor electrice sunt: topireacompoziiei i griparea n cazul lagrelor de alunecare, uzura cii de rulare i acorpurilor de rostogolire la rulmeni. n primul caz defectul poate fi cauzat de

ntreruperea circuitului de ungere cu ulei, calitatea necorespunztoare a acestuia(impuriti) sau insuficiena ungerii i se ajunge inevitabil la oprirea mainii. Deobicei aceste tipuri de lagre sunt folosite la maini de puteri mari, prevzute cuinstalaii de monitorizare i protecie, care semnalizeaz i scot din funciune


24/59

24

maina n caz de pericol.Ponderea defectelor aprute la lagre in totalul defectelormainilor electrice este de 30-40%. Ungerea insuficient a lagrelor mainilorelectrice se manifestprin nclzirea acestora, mers zgomotos i apariia vibraiilor.

4.3 Defeciunile prilor fixe ale mainii. Defecte ale carcasei, scuturilorportlagre i tlpilor de fixare

n categoria defectelor scuturilor portlagre pot fi enumerate:

- deformarea alezajelor pentru lagre aceasta se poate produce fie datoritfuncionrii ndelungate la un nivel ridicat al vibraiilor, fie gripriirulmenilor i rotirii inelului exterior al acestuia n alezaj.

- uzura cotei de autocentrare a scutului portlagr n carcasa statoric, datoratvibraiilor sau operaiilor de demontare-montare repetate ori montrii greitei care poate conduce la excentritatea rotorului fade stator;

- fisurarea scuturilor sau ruperea urechilor de fixare n prezoane datoratevibraiilor sau ocurilor mecanice primite dinspre sarcin.

Capitolul 5

NTREINEREA I REPARAREA MAINILOR ELECTRICE

Activitatea de intreinere a mainilor electrice cuprinde acele operaii saulucrri care au ca scop meninerea n stare bunde funcionare a acestora, n timpce activitatea de reparaii i propune sreaduc n stare de funcionare mainiledefecte, pstrnd gradul de eficienpentru care au fost proiectate. Aceste activitisunt obinuite pentru mainile aflate n uz i presupun meninerea sau aducerea lastarea iniial de funcionare. n principiu, activitatea de ntreinere a motoarelorelectrice constn: verificarea pieselor de contact, a inelelor, periilor i portperiilor,

colectoarelor cu lamele, lagrelor, a lubrefierii precum i a strii generale decurenie a acestora. De asemenea se verificgradul de uzural anumitor elementei se face corectarea deficienelor. n categoria lucrrilor de ntreinere i reparaiiintr lucrrile executate la colectoare (5.1), la bobinajele statorice (5.2), labobinajele rotorice (5.3), la circuitele magnetice (5.4) i prile mecanice alemainilor (5.5) carcase i scuturi (5.5.1), lagre (5.5.2) i arbori (5.5.3).


25/59

25

5.6 Aplicaii practice. Dispozitive pentru depresarea/presarea miezurilor

feromagnetice din/n carcasele motoarelor cu un singur scut portlagrdemontabil

Consecvent ideii cmentenana este una dintre soluiile de reducere a costurilori a impactului asupra mediului, ajutat de experiena ndelungatn domeniu i depuin inventivitate, m-a preocupat ideea reducerii importurilor motoarelor cuconstrucie special (un singur scut portlagr demontabil) prin repararea celorexistente n exploatare.Motoarele electrice cu un singur scut portlagr demontabilsunt n general motoare asincrone, cu rotorul n scurtcircuit, crora le este specificfaptul c unul dintre scuturile portlagre este realizat corp comun cu carcasastatoricprin turnare i prelucrare prin achiere. Miezul feromagnetic statoric estepresat la cald n carcas. Acest gen de construcie prezintanumite avantaje cum arfi: robustee, o mai bun etanare, condiii mai bune de pstrare a concentritiirotorului fa de stator, posibilitatea montrii pe scutul nedemontabil a frneielectrice i altele. Defectele ntlnite la aceste motoare sunt comune, amintiteanterior n lucrare, dar mai greu de remediat datorit construciei speciale. Spreexemplu, la acest tip de motoare rebobinarea statorului nu se poate realiza ncondiii normale, deoarece nu existacces pe la ambele capete ale acestuia pentru

extragerea bobinelor defecte, pentru introducerea bobinelor noi, modelarea,mpnarea i realizarea altor operaii specifice acestui gen de reparaie. Deasemenea nu se poate nlocui rulmentul din scutul nedemontabil.

Pentru a face posibile rebobinarea statorului, respectiv nlocuirea rulmentului dinscutul portlagr nedemontabil este nevoie ca miezul feromagnetic sfie extras dincarcas. Avnd n vedere cpentru prinderea miezului statoric n vederea extrageriisingura cale de acces este spaiul ocupat n mod normal de rotor (fig.5.5.a) a fostnevoie sse realizeze un dispozitiv ca n figura(5.6.b).


26/59

26

Fig.5.5.a vedere n interiorul Fig. 5.6.b seciune prin stator i

motorului dispozitivul de extragere

Pentru depresarea miezului se introduce dispozitivul n stator (fig.5.6.b), dupcare: cu ajutorul mnerului (2) se rotete urubul central (1), care nurubndu-se npiulia din bronz (3) fixatsolidar n corpul cilindric (4) i asiguratcu uruburile(5), nainteazctre partea inferioar, acioneazasupra ghearelor de fixare (6) carese rotesc n jurul bolurilor (7) pnajung n poziia de lucru (cu partea activsubmiezul statoric), comprimnd resorturile (8) sprijinite la capetele opuse pe capacele(9). Piesa conic (11) se sprijini se autocentreazpe rulmentul (12) din scutulnedemontabil. Rulmentul de presiune (13) protejat de capacul (14) ajut lamicorarea frecrii n momentul n care ncepe depresarea miezului statoric (10) dincarcasa (15).

Capitolul 6

MAINA ELECTRICPOSIBIL POLUATOR AL MEDIULUI

Dacanalizm ciclul de viaal mainilor electrice se poate observa cel aretrei etape importante: de realizare, de exploatare i de dezmembrare. n primaetap, poluarea mediului este o consecin a consumului de resurse, a proceselortehnologice i tehnologiilor folosite pentru prelucrarea acestora.n etapa de exploatare poluarea are loc datoritunor factori care nsoesc procesulde conversie a energiei realizat de maina electric. Etapa de dezmembrare,reciclare, sortare i refolosire a materialelor include de asemenea procesetehnologice i procedee mai mult sau mai puin poluante.


27/59

27

6.1 Impactul asupra mediului datorat exploatrii i consumului de resurseprimare i energie

Maina electric aa cum o cunoatem este rezultatul unui lan de procesetehnologice a cror desfurare influeneaznegativ mediul ntr-o msurmai micsau mai mare (fig.6.1).

Fig.6.1 Procesele tehnologice specifice realizrii mainilor electrice i impactul lorasupra mediului

Dac dorim s facem o analiz complet a dimensiunii impactului ntreguluiciclu de viaal mainilor electrice asupra mediului, trebuie sncepem cu procesul

de exploatare a minereurilor, s continum cu prelucrarea lor, cu realizareamaterialelor, a mainilor electrice, cu perioada de exploatare i s ncheiem cudezmembrarea, reintroducerea n circuit a unei pri din materialele rezultate ieliminarea deeurilor. Acest lucru presupune o munclaborioasiar rezultatele arinclude o marj mare de eroare. De aceea, ne vom rezuma doar la trecerea nrevista proceselor poluatoare i vom ncepe analiza de la faza de materiale.


28/59

28

Aceasta are la baz cunoaterea tipurilor si cantitilor de materiale ce vor finglobate n mainile fabricate i ine cont i de pierderile tehnologice care, decele mai multe ori se regsesc ca deeuri, cu impact asupra mediului.

6.2 Impactul asupra mediului datorat consumului de materiale i energie

Evaluarea consumurilor de materiale ce vor fi nglobate n maina electriciimplicit a gradului de poluare a mediului, presupune o serie de calcule care scoreleze datele nominale ale mainii ce urmeaz a fi realizat (tensiuni, cureni,puteri, cupluri, turaii), solicitrile electrice i magnetice din aceasta (densiti decurent, inducii etc.) cu dimensiunile geometrice ale mainii. Aadar, pornind de ladimensiunile principale ale mainii, diametrul indusului D i lungimea ideal amainii , se poate calcula volumul aparent Vi al indusului folosind relaia

urmtoare:

(6.1)

Cunoaterea acestui volum are o mare importan, deoarece ntreaga construciea mainii se dezvoltin jurul su i contribuie la o primevaluare a cantitilor demateriale necesare pentru realizarea mainii, respectiv a impactului asupramediului. Avnd n vedere c reducerea impactului asupra mediului inseamnimplicit optimizarea consumurilor de materiale, se introduce n calcule un

parametru de corelare ntre diametrul D i lungimea ideal , numit factor degeometrie al mainii, notat cu .

, (6.2)

unde: p reprezint numrul de perechi de poli ai mainii iar este pasul polar.Pentru orice tip de main, dimensiunile principale se determin n funcie deputerea electromagnetic, care, reprezint puterea convertit n procesulelectromagnetic de conversie ce are loc n ntrefierul mainii. Aceasta reprezintoparte din puterea P

1primitde maindin reeaua de alimentare.

Relaiile de calcul difer de la un tip de main la altul (maina de curentcontinuu, maina de curent alternativ, maina de curent alternativ cu colector),datoritspecificului modelului matematic [1],[4].

Spre exemplu, la maina electric de curent continuu, indiferent de regimulenergetic de funcionare (motor sau generator), puterea electromagnetic,


29/59

29

cunoscut i sub numele de putere intern a mainii Pi , se poate determina curelaia:

(6.3)

n care: Ue= tensiunea electromotoare din indus;I= intensitatea curentului din indus.

La rndul ei, tensiunea electromotoare se poate calcula cu relaia:

, (6.4)

unde:

p= numrul de perechi de poli ai mainii;

a= numrul de ci de curent din indus;

n= turaia mainii;

N= numrul de conductoare ale infurarii indusului;

i= factorul de acoperire polarideala polilor inductori;

li= lungimea ideala mainii;

= pasul polar al mainii;

B= inducia magneticmaximn ntrefierul mainii.

Intensitatea curentului din indus I este n strans legtur cu o mrime cecaracterizeazsolicitrile electrice ale mainii numitpnzde curent Ai care sepoate exprima cu relaia:

(6.5)

La rndul ei pnza de curent este n legturdirectcu pierderile Joule din indus,

deci cu inclzirea mainii. Intensitatea curentului din indus n funcie de pnza decurent se poate exprima astfel:

(6.6)

Dacnlocuim n relaia 6.3 pe Ue(din rel.6.4) si pe I(din rel. 6.6) rezultpentruputerea internurmtoarea relaie:


30/59

30

, (6.7)

Aceeai putere internse poate exprima i funcie de volumul aparent al indusuluicu relaia (6.1).

Cuplul electromagneticMese poate exprima cu relaia:(6.8)

nlocuind cu valorile din relaiile anterioare, se obine:

, aadar: (6.9)

(6.10)

Din aceast relaie rezult clar c volumul aparent al indusului este directproporional cu cuplul electromagnetic pe care l dezvolt maina i inversproporional cu pnza de curent din indus i inducia magneticmedie din ntrefier.Deci, cu ct cuplul electromagnetic dezvoltat de maintrebuie sfie mai mare, cuatt volumul aparent al indusului va fi mai mare, gabaritul i greutatea mainii,respectiv cantitile de materiale folosite la fabricarea ei vor fi mai mari. Toateacestea conduc la un impact mai mare asupra mediului.

Cunoscnd toate aceste date, tipul i numrul mainilor electrice ce urmeaza firealizate, se pot calcula cantitile de materiale ce vor fi nglobate n acestea i

aproxima cantitile diverselor tipuri de deeuri ce vor rezulta i polua ntr-un felsau altul mediul nconjurtor.

Impactul mainilor electrice asupra mediului n perioada de fabricaie are treicomponente principale: consumul de materiale, consumul de energie necesartransformrii acestora n piese necesare fabricrii propriuzise a mainilor electricei deeurile rezultate. De exemplu n anul 2003, n Romnia, totalul produciei demotoare electrice a fost echivalentul a circa 2 000 MW, din care aproximativ 1 800MW motoare cu puteri mai mici de 100 kW. Daclum n calcul pentru acea datomasmedie de materiale nglobate de circa 15 kg/kW, rezulto cantitate de 30 000

tone de materiale brute. tiind cindicele de valorificare al materialelor brute estede aproximativ 85% putem aprecia cdin producia de motoare au rezultat circa 4500 tone de deeuri. Aa cum se cunoate, 20 % din greutatea mainii o reprezintcuprul, n timp ce 35% o reprezintgreutatea oelului silicios din care este realizatmiezul feromagnetic, restul fiind materialele din care sunt confecionate carcasa(fonta, oel, aluminiu), arborele rotoric, lagrele etc. Este foarte important de reinut

ns caceste deeuri de tablsilicioas, cupru, oel rezultate (n urma proceselor


31/59

31

de stanare, prelucrare prin achiere, bobinare etc.) sunt n mare parte reintroduse ncircuitul economic ns cu anumite costuri energetice. n ultimii ani s-a ajuns larealizarea unor densiti de putere de 1,2 kW/kg cu efecte benefice att asupraconsumurilor de materii prime ct i a consumurilor de energie necesaretransformrii acestora. De asemenea, realizarea unor materiale electrotehnice de

nalt performan i utilizarea unor materiale electroizolante de foarte buncalitate, au condus la fabricarea unor maini electrice mult mai fiabile i maieficiente din punct de vedere energetic, care pot suporta o ncrcare mai mare.

6.3 Impactul exploatrii mainii electrice asupra mediului

Perioada de exploatare (de via) a mainilor electrice este cea de la punerea nfunciune pnla retragerea din exploatare. Durata ei depinde de mai muli factori,

este o certitudine nscutilizarea pe o perioadct mai ndelungateste beneficdin toate punctele de vedere.

6.3.1 Impactul datorat conversiei energiei i regimului termic al mainii

Maina electric rotativ este un convertor de energie. Conversia energieitrebuie s se realizeze cu un randament maxim. Pentru ca pierderile datorateconversiei s fie minime este necesar un cmp magnetic cu o anumitvaloare iform de variaie n timp i spaiu i tensiuni electromotoare induse maxime.

Gradul de conversie al mainii electrice este subunitar, diferena dintre energiaintrati cea ieitfiind transformatn cea mai mare parte n cldurcare trebuies fie evacuat. n condiiile n care aceast cldur nu este recuperat ivalorificatea este consideratun deeu care polueazmediul nconjurtor.

6.3.2 Impactul datorat zgomotelor i vibraiilor mainilor electrice

Atunci cnd discutm despre poluarea fonic a mainilor electrice avem n

vedere n primul rnd influena pe care zgomotul o are asupra personalului deexploatare i mentenan i riscurile care apar n situaia expunerii ndelungate,precum: modificarea temporar sau permanent a pragului auditiv, pierdereaauzului, stressul, tulburrile mentale, tulburrile cardiovasculare i ale sistemuluiimunitar etc. De aceea, avnd n vedere folosirea pe scar larg a mainilorelectrice, n special a motoarelor asincrone trifazate, studierea efectelor produse dezgomotul acestora asupra omului, a cunoscut n ultimul timp o preocupare intens.


32/59

32

Se cunoate acum faptul cgradul de afectare diferde la o persoanla alta i cdepinde de nivelul sonor, de durata de expunere i de spectrul de frecvene.

6.3.3 Impactul asupra mediului datorat pierderilor de lubrefiani i ageni dercire

n funcie de tip sau mrime, mainile electrice rotative pot fi prevzute culagre de rostogolire (rulmeni) sau de alunecare. Pentru ca frecarea n lagre sfiect mai mici snu apar nclziri excesive care sconducla deteriorarea lor,acestea trebuie sfie lubrefiate. Lubrefierea se face dupcaz cu diverse tipuri devaseline ori cu uleiuri, prin intermediul unor instalaii speciale. Pierderea agenilorde lubrefiere poate avea loc fie datoritsupranclzirii mainii fie neetaneitilorinstalaiei de ungere. n ambele cazuri ajungerea lubrefianilor pe sol poate provoca

infesterea acestuia.6.3.4 Poluarea cu particule de grafit provenite de la periile colectoare

Aa cum se tie, atmosfera terestreste constituitdin diferii componeni aflain diverse stri de agregare, distribuii n mod neuniform n jurul Pmntului.Componenii i strile lor de agregare dau transparen sau opacitate atmosferei.Dintre poluanii atmosferici care influeneaz n mod deosebit proprietileradiative ale mediului cei mai importani sunt funinginea i praful. Att particulelelichide ct i cele solide aflate n suspensie (aerosoli), au ca efect mprtierea

radiaiei solare [66]. Dac ne referim strict la incintele n care sunt amplasate ifuncioneazmaini electrice cu colector, se poate considera cacestea au o foartemiccontribuie la poluarea atmosferei cu particule de grafit provenite de la uzuraperiilor.

6.4 Impactul asupra mediului datorat tehnologiilor de fabricare a mainilorelectrice

Tehnologia de fabricare este un ansamblu de procese, metode, procedee, reguli,operaii i condiii tehnice care au loc n scopul realizrii unui anumit produs(pies, organ de main, sistem tehnic).

Tehnologia de fabricare a unui produs impune executarea operaiilor ntr-oanumitsuccesiune prestabiliti influeneazmodul de valorificare a resurselor, aforei de munc, costurile i organizarea intreprinderii.

De asemenea, n funcie de gradul de tehnicitate al instalaiilor de producie eapoate fi mai mult sau mai puin poluant. O tehnologie bine aleas conduce la


33/59

33

creterea rentabilitii, reducerea consumurilor de materiale i a impactului asupramediului, deziderate foarte importante n contextul economiei de piai dezvoltriidurabile.

Capitolul 7

SOLUII DE REDUCERE A IMPACTULUI MAINILOR ELECTRICEASUPRA MEDIULUI

Avnd n vedere cele trei etape n care se consider c mainile electrice

polueazmediul (etapa de realizare, etapa de exploatare i etapa de postutilizare)sunt necesare soluii specifice fiecreia dintre ele. Aceste soluii ar fi:

- proiectarea integrati fabricarea durabila mainilor electrice;

- utilizarea unor materiale cu eficien ridicat i creterea raportuluiputere/greutate/pre;

- creterea perioadei de utilizare a mainilor electrice existente prinrespectarea parametrilor de exploatare, gsirea unor soluii de repararea mainilor cu construcie speciali mentenana preventiv;

- reutilizarea unor elemente constructive ale mainilor electrice;

- identificarea unor soluii de dezmembrare facile, mai prietenoase cumediul.

7.1 Aplicarea conceptelor de proiectare i fabricare durabil a mainilorelectrice

Dezvoltarea durabil presupune satisfacerea nevoilor generaiei actuale frcompromiterea posibilitatilor generaiilor viitoare de a-i satisface propriile nevoi.Conceptul de dezvoltare durabileste caracterizat de urmtoarele elemente:

- elementul economic, care presupune stabilitate, eficien, cretere;

- elementul social - nivel de trai, dialog social, protejarea culturii etc.;


34/59

34

- aspectul ecologic, respectiv resurse naturale, evitarea polurii,biodiversitate etc.

Proiectarea durabila mainilor electrice ar nsemna deci acea proiectare cares in cont de minimizarea consumurilor de materii prime, n special a celor

neregenerabile, spermitcreterea la maximul posibil a randamentului mainilori reducerea consumurilor de energie, s aib n vedere nlocuirea uoar iinterschimbabilitatea unor piese componente, s introduc elemente demonitorizare i control al funcionrii mainii, s prevad soluii facile dedezmembrare i refolosire a elementelor sau materialelor rezultate dindezmembrare la sfritul perioadei de exploatare.

7.1.1 Soluii constructive noi pentru realizarea de maini electrice prietenoasemediului i reciclrii

Diversificarea continu a nevoilor domeniilor utilizatoare de maini electrice,eforturile specialitilor n domeniu, necesitatea creterii eficienei energetice i aobinerii unor maini cu performane superioare, au condus la apariia motoarelorcu magneii permaneni frcrestturi (MMPFC). Avantajele acestor motoare suntvariaia liniar a cuplului la arbore, nlocuirea sistemului de excitaie cu bobine,eliminarea pierderilor Joule din nfurarea rotoric, eliminarea sistemului inele-

perii alunectoare cu pierderile mecanice aferente, precum i a sursei de excitaie,cu efecte benefice n ce privete reducerea impactului asupra mediului. Toateaceste lucruri s-au obinut prin folosirea magneilor permaneni la fabricarearotoarelor.

Principalele elemente constructive ale MMPFC sunt aceleai ca la mainileelectrice clasice, respectiv stator, rotor, scuturi.

Statorul este de forma cilindric, avnd jugul realizat din materiale amorfe cucaracteristici magnetice adecvate [70]. nfurrile sunt introduse n interiorulstatorului fr crestturi, dispuse astfel nct s se obin un sistem de curenisinusoidali.

Rotorul este alctuit din arborele rotoric pe care se afljugul de oel cu magneipermaneni, sau un inel magnetic fixat n interiorul su. Cuplul motorului cumagnei permaneni fr crestturi provine din interaciunea dintre cmpulelectromagnetic generat de stator si cel realizat de magneii permaneni ai rotorului.


35/59

35

Practic, soluiile constructive ale motoarelor fr crestturi se obin prinrenunarea la partea cu crestturi a miezului statoarelor obinuite i montareabobinajului statoric n interiorul miezului de form cilindric, direct n ntrefier[10],[71]. Deoarece prin nlturarea crestturilor grosimea ntrefierului devine maimare, se poate opta pentru creterea nlimii magneilior rotorici sau pentrumicorarea diametrului mainii. ntruct ntrefierul echivalent este mare, ambelecmpuri magnetice, att cel de excitaie ct i cel de reacie au valori mici i permitrealizarea miezurilor din fier-siliciu sinterizat.

7.2 Utilizarea unor materiale noi, cu eficienridicatla fabricarea mainilorelectrice

Motoarele electrice reprezintcel mai mare consumator de energie electricla

nivel mondial, consumul lor reprezentnd circa 43 - 47% din totalul energieiproduse.n trecut, reducerea costurilor de fabricaie la motoarele electrice s-a fcutprin diminuarea cantitilor de materiale active (oel electrotehnic, cupru,aluminiu), ceea ce conducea inevitabil la scderea eficienei energetice i afactorului de putere. Tehnic vorbind, creterea eficienei motoarelor de curentalternativ se poate realiza prin reducerea pierderilor n miezul feromagnetic, aadarprin folosirea unor tole de calitate superioar, obinute prin utilizarea unor soluiitehnice avansate de predeterminare a proprietilor magnetice. Puritatea cupruluidin care este realizat bobinajul influeneaz de asemenea eficiena energetic amainilor electrice. n ceea ce privete motoarele electrice cu magnei permaneni,calitatea magneilor este deosebit de important pentru creterea eficieneienergetice.

7.3 Prelungirea duratei de via a mainilor electrice prin exploatarecorespunztoare i mentenanpreventiv

Mentenana este ansamblul de msuri tehnico-organizatorice menit s asiguremeninerea n stare de funcionare, ntreinerea i repararea sistemelor

industriale.Pentru a se putea ajunge la cele mai bune practici de mentenan estenevoie ca simultan s se produc att nnoirea tehnologiei ct i de schimbareamentalitii oamenilor implicai n aceast activitate. n vederea obinerii unorrezultate ct mai bune, costurile cu mentenana trebuie evideniate, astfel nct la unmoment dat, s se poat trage concluzia dac este mai eficient repararea ori

nlocuirea echipamentului respectiv. n trecut se considera c defectareaechipamentelor, n special a celor electrice nu poate fi prezis, iar intervenia se


36/59

36

considera satisfctoare att timp ct maina funciona la un nivel minim acceptabil(mentenana reactiv). Mentenana corectivpermite unui utilaj sfuncioneze pnla apariia unei probleme, este planificati cautsrezolve nsi cauza defectuluii se focalizeaz pe sarcini planificate la intervale de timp regulate, n timp cementenana preventivi predictivpresupune funcionarea unui utilaj n condiiide siguranpna la atingerea unui anumit grad de uzursau la apariia unui defectincipient. Un program real i eficient de mentenanpredictiv este acela n caresunt planificate reparaiile, operaiile de ntreinere i ajustri (lubrefierea,curarea, reglarea presiunii n instalaia de rcire de exemplu) i recondiionrile.Toate programele de mentenan au la baz premisa c orice main/utilaj are oanumitduratde via[86].Dacdiscutm despre mainile electrice, putem spunec starea lor tehnic se poate aprecia pe baza simptomelor manifestate n timpulfuncionrii. Aa cum artam i anterior, variaia unor parametrii precumtemperatura nfurrilor, a lagrelor, a presiunii circuitelor de rcire, creterea

nivelului de zgomote i vibraii sunt tot attea semne cn mainse ntmplceva.

7.3.1 Diagnoza defectelor mainilor electrice

Diagnoza defectelor mainilor electrice rotative are la baz date statisticereferitoare la frecvena apariiei urmtoarelor defecte:

- defecte electrice ale statorului determinate de starea nfurrilor(nfurri ntrerupte sau n scurtcircuit);

- defecte electrice ale rotorului, care au la origine ntreruperea sauscurtcircuitarea nfurrilor n cazul rotoarelor bobinate, respectiv barerupte sau fisurate, inele de scurtcircuitare rupte sau fisurate la rotoarele

n scurtcircuit;

- defecte mecanice ale rotorului cum ar fi ncovoierea (sgeata) arboreluirotoric, excentritatea, defecte ale lagrelor.

7.4 Recuperarea subansamblelor, componentelor i materialelor din mainileelectrice

Managementul durabil al resurselor este una dintre soluiile de reducere aimpactului mainilor electrice asupra mediului. n cadrul acestui concept


37/59

37

recuperarea subansamblelor, componentelor i materialelor n vederea refolosiriilor ca atare sau pentru a fi reintroduse n ciclul de fabricaie este o activitatedeosebit de important. n acest context se nscriu i eforturile unei echipe decercetare a ICPE Bucureti-laboratorul de maini electrice speciale, condus deProf. univ. dr. ing. Nicolae Vasile, n care am avut onoarea s activez i care abrevetat un convector electric motor refolosind elementele unui motor electric(miez statoric, arbore rotoric, scuturi portlagre etc.). Brevetul a primit medalia deaur la Salonul Internaional de Invenii ,,Eureka de la Bruxelles n anul 2012 imedalia de aur la Salonul Internaional de Invenii de la Geneva n anul 2013.

7.5 Managementul deeurilor

Deeurile sunt resturile materiale rezultate n urma unui proces tehnologic (saucasnic) de realizare a unui produs, care nu mai pot fi valorificate ca atare n scopul

realizrii acelui produs. Aa cum am afirmat ntr-un capitol anterior, majoritateaactivitilor umane reprezint i surse generatoare de deeuri. n cazul nostruprodusul fiind maina electric, acestea pot fi resturi de materii prime utilizate nprocesele de producie (steril de min), de materiale (resturi de tablsilicioas, demateriale magnetice, panuri, resturi de conductoare din diferite materiale, resturide materiale electroizolante etc.).

Gestionarea deeurilor, termen cunoscut n ultimul timp ca managementuldeeurilor const n educarea factorilor interesai, a ntregii populaii pentrucolectarea, reciclarea, transportul, depozitarea i tratarea deeurilor.Aceast

activitate are un dublu scop: pe de-o parte economisirea resurselor naturale

prin reutilizarea materialelor recuperabile iar pe de alt parte neutralizarea(eliminarea) acelor deeuri care, lsate la ntmplare pot ava efecte negative asuprasntii oamenilor i animalelor, asupra mediului n general sau a aspectului unuihabitat. Deeurile pot fi solide, lichide sau gazoase, organice, anorganice,radioactive etc. Dacdiscutm despre mainile electrice, majoritatea deeurilor suntsolide i anorganice. Aa cum am artat ns exist i situaii n exploatareamainilor electrice cnd poluanii pot fi de natur lichid (uleiurile de ungere deexemplu) sau gazoas (volatilele emanate din materialele electroizolante supuse

nclzirii).

Deeurile provenite de la mainile electrice fac parte din categoria DEEE -deeuri de echipamente electrice electronice i electrocasnice i ca armembraUE, Romnia i-a asumat obligaia de a recupera i recicla anual 80 000 tone inaceast categorie. Pentru a se asigura reuita operaiei de reciclare este nevoie nprimul rnd de sortarea deeurilor n funcie de natura materialului. Referitor ladeeurile provenite de la mainile electrice se poate spune ccele metalice, aprute

n etapele de fabricaie precum i cele rezultate din dezmembrri sunt n cea mai


38/59

38

mare parte recuperate i reciclate, excepie facnd cele provenite de la materialeleelectroizolante. Aadar, impactul direct asupra mediului datorat deeurilorpropriuzise provenite de la mainile electrice este relativ mic, nsare o ponderemai mare cel datorat activitii de dezmembrare (transport, tierea metalului,arderea izolaiei etc.).

Se poate spune c eliminarea deeurilor este o activitate costisitoare icomplicat. n acest moment ideea creterii i perfecionrii capacitilor deeliminare a deeurilor trece n plan secund, pe primul loc situndu-se adoptarea denoi tehnologii n urma crora srezulte cantiti ct mai mici de deeuri, ct maiuor de tratat. De asemenea s-a constatat c rezolvarea problemelor de mediugenerate de deeuri nu se poate face dect printr-o coordonare a msurilor att lanivel de stat ct i internaional - poluarea nu cunoate granie. Principiile care staula baza coordonrii sunt [87]:

- principiul prevenirii, conform cruia se face o ierarhizare a

activitilor n ordinea importanei i anume: prevenirea apariieideeurilor, minimizarea pe ct posibil a cantitilor de deeuri produse,reutilizarea, reciclarea i tratarea prin eliminare;

Fig. 7.7 Ierarhizarea msurilor de gestionare integrata deeurilor conform principiuluiprevenirii - preluare din [87]

- principiul folosirii celor mai bune metode disponibile care nupresupun costuri excesive (BATNEEC- Best Available Technique NotEntailing Excessive Cost);

- principiul ,,poluatorul pltete conform cruia costurile aferentegestionrii deeurilor i de acoperire a pagubelor produse mediului cad

n sarcina celui care le produce;


39/59

39

- principiul substituiei, care prevede nlocuirea materialelor periculoasecu altele nepericuloase (de exemplu nlocuirea materialelor ce coninazbest cu materiale nonazbest);

- principiul proximitii, care prevede tratarea deeurilor ct maiaproape de sursa care le-a generat;

- principiul subsidiaritii, care are la baz promovarea iniiativeinivelelor de decizie inferioare pe baza unor criterii uniforme;

- principiiul integrrii ce stabilete c activitile de gestionare adeeurilor fac parte integrantdin activitile care le genereaz.

n ara noastrimplementarea Sistemului Integrat de Gestionare a Deeurilorse face pe baza Strategiei Naionale de Gestionare a Deeurilor elaborate deMMDD i a Planului Naional de Gestionare a Deeurilor, elaborate de ANPM.

Capitolul 8

CONCLUZII I CONTRIBUIILE ORIGINALE ALE AUTORULUI

Intensificarea activitatilor industriale are un efect benefic asupra economieimondiale dar genereaz si o problem deosebit de grav, aceea a creteriiconcentraiei gazelor cu efect de ser, care conduce la modificri dramatice aleclimei terestre (nclzirea global, creterea frecvenei i intensitii fenomenelorextreme precum furtunile, uraganele, tornadele, inundaiile etc.). Aceastschimbareradical

a climei a fost pn

nu demult preocuparea exclusiv

a oamenilor de

tiin, nsn ultimul timp ea preocupdin ce n ce mai mult i factorii de decizieai tuturor statelor, n special ai celor europene, ngrijorai fiind de consecinelenefaste pe care acumularea acestor gaze o are asupra calitii vieii n general.

Lucrarea de faeste realizatn contextul dezvoltrii durabile. Astfel, plecndde la datele cunoscute despre mainile electrice rotative (principiul de funcionare,elemente componente, materiale folosite pentru realizarea acestora, tehnologii defabricaie, modul de exploatare i de realizare a mentenanei, defeciunile ce potapare, scoaterea din uz i dezmembrarea n vederea reutilizrii diverselormateriale), ncearc s identifice problemele de mediu i s propun soluii, n

sensul reducerii impactului asupra acestuia.Analiznd rnd pe rnd etapele existenei mainilor electrice am constatat c:

- exploatarea mainilor electrice nu creeazprobleme semnificative demediu, cldura degajatn timpul funcionrii avnd doar o influenlocal, fiind n cantitate mai mare numai n regimurile tranzitorii, carenu sunt de durat; zgomotele i vibraiile au valori mai importante n


40/59

40

regimurile tranzitorii sau n caz de defect situaie n care sunt scoasedin funciune;

- fabricaia mainilor electrice, procesele tehnologice anterioare acesteiai cele din etapa postutilizare au un impact negativ asupra mediului ipentru acestea trebuie gsite soluii.

proiectarea, calitatea materialelor folosite i noile tehnologii de fabricaieinflueneazmajor realizarea unor maini electrice mai eficiente i mai fiabile ncondiiile economisirii resurselor; alturi de ele, calitatea exploatrii, a ntreineriii mentenanei contribuie la prelungirea duratei de via a mainilor. Actualelecondiii economice internaionale n care economisirea energiei este consideratceamai importantsursde energie a viitorului, grija pentru mediu a devenit prioritateanumrul unu i criza preseaz gsirea unor soluii alternative viabile, cndtransporturile actuale sunt vinovate de circa 27% din poluare, calific mainile

electrice n cursa ctre varianta electrica transporturilor.Pentru reducerea continu a impactului asupra mediului se impun o serie de

msuri pecum:- proiectarea durabil a mainilor electrice, respectiv regndirea ei n

sensul de a ngloba ct mai puine materii prime, de a se obinemaximul de eficien energetic, de a prevedea soluii deinterschimbabilitate a elementelor constructive i posibiliti dedemontare/dezmembrare facil.

- utilizarea unor materiale noi, cu eficien ridicat n consruciama

inilor electrice;

- realizarea unor maini electrice proiectate pentru a fi tolerante ladefecte, alimentate prin convertoare electronice; n vederea realizriimainilor tolerante la defecte se pleac de la structura clasic,urmrindu-se diferite modificri i adaptri care spermitoperarea ncontinuare a mainii chiar n condiii de defect, fr diminuareasemnificativ a puterii mecanice; convertorul care deservete mainatolerantla defecte trebuie sfie realizat la rndul su astfel nct, spoat permite schimbri de stare i de operare, funcie de starea inevoile mainii controlate; cele mai consacrate soluii utilizate pentru

obinerea toleranei la defecte a mainilor electrice sunt cretereanumrului de poli statorici i/sau rotorici, modularizarea circuituluimagnetic, creterea numrului de bobine care constituie nfurareaunei faze sau modificarea geometriei mainilor;

- utilizarea motoarelor frperii i frcrestturi acolo unde aplicaiilepermit;


41/59

41

- prelungirea duratei de via a mainilor electrice printr-o exploatarecorecti mentenanpreventiv;

- reutilizarea unor subansamble ale mainilor scoase din folosinpentrurealizarea altor maini (de ex. convectorul electric motor);

- reciclarea materialelor dupdezmembrare i reintroducerea n circuituleconomic;

- managementul corespunztor al deeurilor.

Contribuiile personale

1.Contribuii cu caracter de sintez:

- analiza i sinteza construciei i funcionrii diferitelor tipuri de mainielectrice;

- analiza regimurilor tranzitorii ale mainilor electrice;- analiza i sinteza tehnologiilor de fabricare ale elementelor din

componena mainilor electrice;- sinteza diferitelor tipuri de defecte i a surselor acestora;- analiza tip ,,arbore al defectelor la maina asincron;- analiza comparativ ntre motoarele sincrone cu magnei permaneni

cu i frcrestturi;- analiza factorilor de impact asupra mediului;

2.Realizarea practica trei dispozitive de depresare/presare a miezurilor magneticestatorice din/n carcasa mainulor electrice, doudin ele fiind brevetate iar cea de-atreia n curs de brevetare. Cu ajutorul lor se pot repara motoarele cu un singur scutportlagr demontabil.3.Contribuii la realizarea convectorului electric motor. Colaborarea cu ICPEBucureti laboratorul de maini electrice speciale a condus la realizareaconvectorului electric motor, invenie brevetat, care a obinut medalia de aur laSalonul Internaional de la Bruxelles n anul 2012 i medalia de aur la Salonulinternaional de la Geneva n anul 2013.


42/59

42

BIBLIOGRAFIE

[1] VASILE, N., VONCIL, I., MELCESCU, L., RDULESCU, M., SIMION, A.,CHEFNEUX, M., LIVADARU, L. - Soluii de proiectare integrata mainilor electrice in scopul

utilizrii raionale a resurselor naturale i artificiale CIT-TE-ICPE, 2008;

[2] VASILE, N., RACICOVSKI, V., PENCIOIU, P., COVRIG, M., POPESCU, C., VASILE, F.,TUDORACHE, F., TURCIN, V., FSUI S. - Ingineria electric. Probleme de pia. Raport deveghe tehnologic, Bucureti, 2011;

[3] FRANSUA, A., COVRIG, M., MOREGA, M., VASILE, N. - Conversia electromecanic aenergiei, Editura Tehnic, Bucuresti, 1999;

[4] FRANSUA, A., MGUREANU, R. - Maini i acionri electrice. Elemente de execuie,Editura Tehnic, Bucureti, 1986;

[5] BL, C., FETIA, A., LEFTER, V. - Cartea bobinatorului de maini electrice, EdituraTehnic, Bucureti, 1967;

[6] BL, C. -Maini electrice, Editura Didactici Pedagogic, Bucureti, 1979;

[7] PEARSIC, M., PETRESCU, M. - Maini electrice, Editura Academiei Forelor AerieneHenri Coand, Braov, 2007;

[8] NOVAC, I., MICU, E., ANDREESCU, E., CODOIU, R., ROU, E., BBESCU, M.,ATANASIU, G. .a. - Maini i acionri electrice, Editura Didactici Pedagogic, Bucureti,1982;

[9] ANDREI, H., STAN, M.F. - Inginerie electric modern. Electrotehnic i convertoareelectromecanice, Editura Bibliotheca, Trgovite, 2010;

[10] VASILE, N. Contribuii la studiul motoarelor sincrone cu magnei permaneni, Teza deDoctorat, Universitatea Politehnic, Bucureti, 1985;

[11] VLDESCU, C., STAN, M.F., IONEL M. - Optimizarea acionrilor electrice de suplee dinindustria metalurgic, Editura Bibliotheca, Trgovite, 2009;

[12] OLARIU, N., OLARIU, M.I., HUSU, A.G. - Materiale electrotehnice, Editura Bibliotheca,Trgovite, 2010;

[13] FILIP, M., HELEREA, E. - On the Induction Motor Vibration Testing. Proceedings of the 5-the International Conference on Interdisciplinarity in Education. ICIE10, May 6-8 2010, Tallinn,Estonia, ISSN- 1790-661X;

[14] BELLINI, A., FILIPPETTI, F., TASSONI, C., CAPOLINO, G.A. - Advances in DiagnosticTechniques for Induction Machines. IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol. 55, No.12, December 2008, 4109- 4126;


43/59

43

[15] NECULA, D., VASILE, N., STAN, M.F. - New Solutions in the Maintenance of theAsynchronous Motors with Integrated Gear and Single Demountable Bearing Shield. Devices toextract and Insert the Ferromagnetic Cores of the Stator (Case Study), PROCEEDINGS OF THE7th INTERNATIONAL SYMPOSIUM ADVANCED TOPICS IN ELECTRICALENGINEERING (ATEE 2011), University POLITEHNICA of Bucharest, Faculty of Electrical

Engineering, May 12-14, 2011, Bucharest, Romania, pp. 481-484, ISSN: 2068-7966;[16] NECULA, D., VASILE, N., STAN, M.F. - Maintenance a Solution to Reduce theEnvironmental Impact of Electrical Machines . Published online at http://journal.sapub.org/eeeCopyright 2011 Scientific & Academic Publishing USA, Electrical and ElectronicEngineering 2011; 1(2): 55-59 DOI: 10.5923/j.eee.20110102.09.

[17] NECULA, D., VASILE, N., STAN, M.F. - Electrical Machinery Defects and DiagnosisMethods. Published online at http://journal.sapub.org/eee Copyright 2012 Scientific &Academic Publishing USA, Electrical and Electronic Engineering 2012; 2(5): 292-296 DOI:10.5923/j.eee.20120205.08. p-ISSN:2162-9455 e-ISSN: 2162-8459;

[18] VLAICU, C. - Mentenana i monitorizarea echipamentelor electrice, Note Curs.Universitatea Politehnic, Bucureti, 2010;

[19] WILLIAMSON, S. - The future of Electrical Machines, Procediings of InternationalConference on Power Electronics Systems and Applications, Hong Kong, Nov. 9-11, pp.11-12,2004;

[20] CROCKER, M.J. - Handbook of Noise and Vibration Control, SUA, Editura Wiley, 2007;

[21] BENBOUZID, M. E. H. - A review of induction motors signature analisis as a medium forfaults detection, IEEETransactionson Ind. Electron.,vol.47, pp.984-993, Oct., 2000;

[22] BELLINI, A, FILIPPETTI, F., FRANCESCHINI, G., TASSONI, C and KLIMAN, G.B. -Quantitative Evaluation of Induction Motor Broken Bars by Means of Electrical SignatureAnalysis, IEEE Transactions on Industrial Appl., 37, pp.1248-55, 2001;

[23] NEIJARI, H., BENBOUZID, M. - Monitoring and Diagnosis of Induction Motors ElectricalFaults Using a Current Parks Vector Pattern Learning Approach, IEEE Trans. Ind. Appl., vol.36, no. 3, pp. 730-735, May/June 2000;

[24] BESNERAIS, J. - Reduction of magnetic noise in PWM supplied induction machines low noise design rules and multi objective optimization, Tezde doctorat, Frana, Lille, 2008;

[25] GOGIOIU, A., SCUTARU, G. - Maini electrice, Universitatea Transilvania din Braov,

1994;[26] GAFIANU,M., CREU S., DRGAN, B. - Diagnosticarea vibroacustic a mainilor iutilajelor, Editura Tehnic, ISBN 973-31-0123-0, Bucureti, 1989;

[27] BOLDEA, I., NASSAR, S.A. - The induction machine design handbook, SUA, Editura CRCPress, 2009;


44/59

44

[28] IONESCU, R.M., SCUTARU, G., PETER, I., NEGOI, A. - Thre -Phase InductionMotors with Squirrel Cage Rotor Noise-to-Frequency Characteristics, Bulletin of theTransilvania University of Braov, 2010 Series I: Engineering Sciences, p,p. 245 250;

[29] CIOC, I., NICA, C. - Proiectarea mainilor electrice, Editura Didactic i pedagogic,Bucureti, 1994;

[30] STAN, M.F., IONEL, M., IONEL, M.O., NECULA D. - AC Machines with Two Radial Air gaps. A Variant of Asynchronous Machine With Sectioned Arbor and Two Bearings, ScientificBulletin of the Electrical Engineering Faculty, no.1(15)/2011, Bibliotheca Publishing House,Trgovite, pp. 37 42, ISSN 1843 6188;

[31] MALITI, K. - Modeling and analysis of magnetic noyse in squirrel cage induction motors,Teza de Doctorat, Stockholm, 2000;

[32] IONEL, M., STAN, M.F., IONEL, M.O., NECULA D. - Development of GeneralizedMathematical Models for Variable Speed Electric Machines, Scientific Bulletin of the ElectricalEngineering Faculty, no.1(15)/2011, Bibliotheca Publishing House, Trgovite, pp. 19 24,ISSN 1843 6188;

[33] NECULA, D., VASILE, N., STAN, M.F. - The Electrical Machines Impact on

Rezumat Necula Daniel

Documents

Transcript of Rezumat Necula Daniel