Rezumat Necula Daniel=Bun Pt Lic

download Rezumat Necula Daniel=Bun Pt Lic

of 59

Transcript of Rezumat Necula Daniel=Bun Pt Lic

  • MINISTERUL EDUCAIEI, CERCETRII, TINERETULUI I SPORTULUI UNIVERSITATEA VALAHIA DIN TRGOVITE

    IOSUD COALA DOCTORAL DE TIINE INGINERETI Domeniul fundamental: TIINE INGINERETI Domeniul de doctorat: INGINERIE ELECTRIC

    CONCEPIA MAINILOR ELECTRICE BAZAT PE ECONOMISIREA RESURSELOR I

    REDUCEREA IMPACTULUI ASUPRA MEDIULUI

    CONCEPT OF ELECTRICAL MACHINES BASED ON SAVING RESOURCES AND REDUCING

    ENVIRONMENTAL IMPACT

    Rezumatul tezei de doctorat Summary of PhD Thesis

    DOCTORAND Ing. Daniel NECULA

    CONDUCTOR TIINIFIC Prof. univ. dr. ing. Nicolae VASILE

    Trgovite 2013

  • 2

    CUPRINS

    Cap. 1 Introducere

    1.1 Oportunitatea alegerii temei 4 1.2 Actualitatea i necesitatea temei de cercetare................................................................ 5 1.3 Problema propus spre 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 tiinific a rezultatelor obinute.................................................................... 7 1.9 Valoarea aplicativ a lucrrii......................................................................................... 8 1.10 Diseminarea rezultatelor................................................................................................ 8 1.11 Structura tezei................................................................................................................ 8

    Cap. 2 Maina electric integrator de materii prime, materiale i energie...................... 10 2.1 Elementele constructive de baz ale 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.......................... 11 2.3.2 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 electric asincron............................................................................................. 18 3.2.3 Maina electric sincron............................................................................................... 19

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

  • 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 magnetice

    statorice din/n carcasele mainilor electrice................................................................. 25 Cap. 6 - Maina electric posibil poluator al mediului.......................................................... 26 6.1 Impactul asupra mediului datorat exploatrii i consumului de resurse primare i de

    energie............................................................................................................................ 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 durabil a mainilor electrice............ 33 7.1.1 Soluii constructive noi pentru realizarea de maini electrice prietenoase mediului i

    reciclrii motoare fr crestturi................................................................................. 34 7.2 Utilizarea unor materiale noi, cu eficien ridicat la realizarea mainilor electrice..... 35 7.3 Prelungirea duratei de via a mainilor electrice prin exploatare corespunztoare i

    mentenan preventiv................................................................................................... 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

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

    Capitolul 1

    INTRODUCERE

    1.1 Oportunitatea alegerii temei

    Problema interaciunii dintre om i natur a aprut odat cu primele colectiviti umane, s-a amplificat i s-a diversificat pe parcursul evoluiei societii omeneti. Creterea populaiei, nevoia de hran i confort au avut drept consecine att utilizarea intens a resurselor naturale ct i intervenia mai brutal a omului n poluarea mediului. Dac la nceput omul era cel supus naturii, cu timpul, datorit forei dat de cunoatere, inteligen i creativitate, acesta a nceput s transforme natura n funcie de nevoile sale. Transformarea a fost fcut ns de cele mai multe ori n defavoarea condiiilor normale de mediu, ajungndu-se ca omul s devin astfel autorul crizei profunde cu care se confund n prezent att societatea omeneasc ct i mediul nconjurtor. Poluarea a ajuns s fie n zilele noastre una dintre principalele preocupri ale specialitilor din aproape toate domeniile tiinei i tehnicii precum i a guvernelor majoritii statelor lumii, datorit pericolului pe care l reprezint. Vasta varietate a formelor de poluare fizic i perioada relativ mic de timp de cnd a atras atenia oamenilor de tiin a fcut ca ea s fie mai puin studiat, ns n ultimul timp aceasta reprezint o problem major. Se constat c cele mai importante elemente ce stau la baza existenei umane (apa, aerul, solul) sunt i cele mai afectate de aciunile principalului beneficiar - omul. ntre cile principale prin care tehnologiile moderne contribuie la degradarea prin poluare a mediului nconjurtor se numr procesele de producie industrial i producerea de energie electric n centralele ce folosesc combustibili convenionali, datorit eliberrii diferitelor substane n atmosfer. Creterea rapid a populaiei planetei a impus dezvoltarea activitilor industriale, fiind imperios necesar obinerea unor cantiti ct mai mari de bunuri, ntr-un timp ct mai scurt i la preuri competitive. Pentru ritmul alert de dezvoltare industrial a trebuit s se plteasc i un pre pe msur modificarea calitii mediului nconjurtor, datorat polurii. Fabricarea i exploatarea mainilor electrice sunt ca i multe alte activiti, benefice dar i poluante. La fel este i activitatea de dezmembrare a acestora la finalizarea perioadei de exploatare

  • 5

    (postutilizarea), n vederea reintroducerii materialelor rezultate n circuitul economic.

    Avnd n vedere cele artate anterior, am considerat c este oportun o analiz 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 pentru conversia energiei electrice n energie mecanic i respectiv a energiei mecanice n energie electric. Avnd n vedere numrul extrem de mare al acestora (practic nu exist domeniu n care s nu fie folosite), evaluarea impactului pe care l au asupra mediului este necesar i de strict actualitate. Dat fiind preocuparea deosebit a oamenilor de tiin pentru reducerea polurii, tema este actual i necesar, lucrarea propunndu-i s evidenieze aportul pe care mainile electrice l aduc la poluarea mediului, prin ce elemente de impact i cum pot fi acestea controlate.

    1.3 Problema propus spre rezolvare

    Lucrarea i propune o analiz multivalent a mainilor electrice, din punct de vedere al construciei, resurselor nglobate, regimurilor de funcionare precum i a ntreinerii i mentenanei, n vederea evalurii i reducerii impactului acestora asupra mediului, n concordan cu conceptul de dezvoltare durabil. Avnd n vedere dezideratul dezvoltrii durabile, lucrarea are ca scop identificarea factorilor de impact asupra mediului datorai fabricrii, exploatrii i dezmembrrii mainilor electrice, precum i a unor soluii de proiectare integrat, astfel nct gradul de poluare al acestora s scad. n direct legtur cu acestea se dorete creterea fiabilitii mainilor electrice prin mbuntirea fluxului de fabricaie i depistarea defectelor nc din aceast faz. Prelungirea duratei de via a mainilor electrice existente printr-o activitate de mentenan preventiv, proiectarea unor dispozitive noi, necesare n activitatea de reparaii i posibilitatea refolosirii 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 vederea identificrii factorilor de impact generai n etapa de fabricaie;

  • 6

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

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

    - analiza posibilitilor de recuperare a materialelor rezultate din dezmembrarea mainilor electrice n etapa postutilizare i de refolosire a acestora n condiiile reducerii impactului asupra mediului;

    - identificarea unor soluii de reducere a impactului mainilor electrice asupra mediului.

    1.5 Definirea conceptelor i a cadrului legislativ

    Lucrarea se ncadreaz n ariile tematice promovate de Proiectul celui de-al 7-lea Program Cadru pentru Cercetare i Dezvoltare Tehnologic al Uniunii Europene (PC 7) pentru perioada 2007 2013, realizat pentru a rspunde nevoilor Europei de creare a locurilor de munc i 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 dezvoltrii durabile sunt: utilizarea raional a resurselor naturale regenerabile, minimizarea consumurilor de resurse neregenerabile, eficientizarea consumurilor energetice i respectiv limitarea polurii mediului, msuri n deplin concordan cu documentele elaborate de Comisia de la Brundtland care, nc din anul 1987 propunea ,,satisfacerea nevoilor prezentului fr a compromite posibilitatea generaiilor viitoare de a-i satisface propriile nevoi. Dezvoltarea durabil presupune respectarea a patru condiii i anume:

    - resursele energetice s nu fie consumate ntr-un ritm mai rapid dect se pot reface pe cale natural;

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

    - spaiile verzi, pdurile considerate ,,plmnii naturii s nu 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 i mentenana mainilor electrice i ajutat de experiena profesional n acest domeniu, mi-am propus realizarea unei lucrri fr pretenia de a fi exhaustiv, care

  • 7

    s analizeze datele cunoscute, s le sintetizeze, s identifice probleme i s propun unele soluii de rezolvare a lor. Rezolvarea unei probleme impune analiza tuturor celor trei stri ale acesteia: starea iniial (punctual de plecare), n cazul nostru datele cunoscute, scopul (starea final), n cazul de fa propunerile de rezolvare precum i aciunile sau operaiile care pot conduce de la starea iniial la cea final. Aadar, plecnd de la stadiul actual al cunoaterii n domeniu, cunoscnd contextul socio-politico-economic intern, preocuprile europene i internaionale n sensul dezvoltrii durabile, mi-am propus identificarea unor soluii de cretere a fiabilitii mainilor electrice, de prelungire a perioadei lor de exploatare i de reducere a impactului acestora asupra mediului. Lucrarea cuprinde i un studiu de caz, respectiv realizarea unor dispozitive care fac posibil repararea motoarelor electrice cu un singur scut portlagr demontabil prin extragerea miezului magnetic statoric, 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 obiectele studiate i conducnd la realizarea unui obiectiv real i util.

    1.7 Metodologia cercetrilor doctorale

    Teza are la baz o serie de lucrri din domeniu respectiv cri, teze de doctorat, articole, documentare de pe Internet, documentaii de firm, instruciuni de exploatare 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, care pot deveni la un moment dat sediul unor defeciuni. S-au analizat tehnologiile de fabricaie i materialele folosite, pentru a vedea rolul acestora n poluarea mediului. Au fost prezentate regimurile energetice, caracteristicile i regimurile tranzitorii ale mainilor, cunoscndu-se faptul c supranclzirile i vibraiile cresc n aceste regimuri. S-au evideniat etapele i formele de impact ale mainilor electrice asupra mediului. Dup identificarea problemelor, lucrarea face o serie de propuneri n vederea rezolvrii acestora.

    1.8 Noutatea tiinific a rezultatelor obinute

    Prezenta tez de doctorat abordeaz probleme aflate nc n faz de pionierat n ara noastr i anume poluarea mediului de ctre mainile electrice, identificarea factorilor 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

    acestor factori se pot trage concluzii cu privire la o nou abordare a proiectrii viitoarelor maini electrice, a exploatrii, mentenanei i refolosirii anumitor elemente constructive ale acestora dup scoaterea din folosin.

    1.9 Valoarea aplicativ a lucrrii

    Rezultatele teoretice i practice obinute n cadrul acestei teze de doctorat pot ajuta la mbuntirea proiectrii viitoarelor maini electrice, la elaborarea unor instruciuni de exploatare i mentenan a acestora, pun ntr-o lumin nou, favorabil, posibilitatea refolosirii unor elemente constructive rezultate de la mainile electrice scoase din uz pentru ntreinerea i repararea altora aflate n exploatare. De asemenea, realizarea dispozitivelor de depresare/presare a miezului statoric din/n carcasa mainilor electrice cu un singur scut portlagr demontabil rezolv o problem practic, fcnd posibil rebobinarea acestui tip de motor ori nlocuirea rulmentului din scutul portlagr nedemontabil, prelungindu-se astfel durata lor de via.

    1.10 Diseminarea rezultatelor

    Rezultatele obinute n perioada pregtirii doctorale s-au materializat prin publicarea unui numr de 9 articole publicate n volumele unor conferine nationale, internaionale ori n cadrul unor jurnale de specialitate, obinerea unor premii internaionale (Medalia de argint la Salonul Internaional de la Geneva 2012, n calitate de coautor al inveniei cu titlul ,,Convector ceramic electric unimodul, Medalia de aur la Salonul Internaional Eureka de la Bruxelles 2012 i Medalia de aur la Salonul Internaional de la Geneva 2013, n calitate de coautor la invenia cu titlul ,, Convector electric motor ). Anterior elaborrii tezei am obinut dou brevete de invenie i apte certificate pentru realizri tehnice noi.

    1.11 Structura tezei

    Teza este structurat n 8 capitole, conine 68 relaii, 47 figuri, 4 tabele, 86 poziii bibliografice i 5 anexe.

    - Capitolul 1 Introducere prezint date referitoare la: oportunitatea alegerii temei, actualitatea i necesitatea temei de cercetare, problemele propuse spre rezolvare, obiectivele tezei, definirea conceptelor i a cadrului legislativ n care a fost realizat teza, ncadrarea epistemologic a lucrrii, metodologia cercetrilor

  • 9

    doctorale, noutatea tiinific a rezultatelor obinute, valoarea aplicativ a lucrrii, diseminarea rezultatelor.

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

    - Capitolul 3 Clasificarea mainilor electrice face o prezentare a mainilor de curent continuu i de curent alternativ. De asemenea face o analiz a regimurilor tranzitorii ale acestor maini, regimuri n care pierderile de cldur, vibraiile i zgomotele sunt mai importante, respectiv impactul asupra mediului.

    - Capitolul 4 Defeciunile mainilor electrice rotative identific defeciunile care apar la prile fixe i cele n micare ale mainilor electrice.

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

    - Capitolul 6 Maina electric posibil poluator al mediului. n acest capitol sunt prezentate formele de impact asupra mediului datorate consumului de resurse primare i energie, tehnologiilor de fabricaie, exploatrii i postutilizrii mainilor electrice.

    - Capitolul 7 Soluii de reducere a impactului mainilor electrice asupra mediului. Dup identificarea n capitolul 6 a formelor de impact asupra mediului, n acest capitol sunt prezentate o serie de soluii de reducere a acestuia, cum ar fi: proiectarea durabil i soluii constructive noi, mentenana preventiv, recuperarea subansamblelor, componentelor i materialelor din mainile electrice, managementul deeurilor.

    - Capitolul 8 - Concluzii i contribuiile originale ale autorului.

  • 10

    Capitolul 2

    MAINA ELECTRIC ROTATIV - INTEGRATOR DE MATERII PRIME I MATERIALE

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

    2.1 Elementele constructive de baz ale mainilor electrice

    Maina electric rotativ poate fi considerat un sistem, avnd n vedere faptul c este constituit din mai multe elemente care ajut la realizarea scopului definit (motor sau generator). Indiferent c este de curent continuu sau de curent alternativ, maina electric este alctuit din trei subansambluri de baz i anume:

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

    - rotorul, parte mobil care este alctuit la rndul su din arbore rotoric pe care este fixat concentric i solidar miezul feromagnetic rotoric i ventilatorul, nfurarea rotoric i/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, asigurnd uniformitatea ntrefierului; pe scuturi sunt montate lagrele de alunecare sau de rostogolire (rulmenii), dispozitivul portperii, grilele de aerisire i protecie, dispositive de ungere etc.

    2.2 Caracteristicile generale ale mainilor electrice

    Funcionarea unei maini electrice la un moment dat, este caracterizat de un ansamblu de valori numerice electrice i termomecanice care impun regimul de funcionare al acesteia. Regimul pentru care maina este destinat s funcioneze se numete regim nominal. Valorile ce caracterizeaz regimul nominal de funcionare sunt inscripionate de fabricant pe plcua indicatoare a mainii i se numesc mrimi nominale. Se deosebesc astfel puteri, tensiuni, cureni, viteze i alte mrimi

  • 11

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

    2.3 Materiale utilizate la fabricarea mainilor electrice

    Fabricarea mainilor electrice este o activitate n care se utilizeaz o gam larg de materiale. Acestea pot fi clasificate n trei categorii:

    - materiale active, care servesc la realizarea condiiilor de desfurare a conversiei energiei (materiale conductoare pentru nfurri, materiale feromagnetice pentru circuite magnetice); sunt cazuri n care materialele active pot avea i un rol mecanic i atunci ele trebuie s aib proprieti mecanice, electrice i magnetice corespunztoare [74];

    - materiale electroizolante, care au rolul de a izola prile electroconductoare ale mainii ntre ele ori fa de alte elemente;

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

    2.3.1 Materiale electroconductoare utilizate pentru realizarea nfurrilor

    nfurrile mainilor electrice constituie un circuit cu rolul de a asigura circulaia curenilor electrici n scopul realizrii cmpurilor electromagnetice. Datorit efectului Joule - Lenz, n nfurri au loc pierderi de putere sub form de cldur. Deoarece este nevoie ca aceste pierderi s fie ct mai mici, materialele utilizate la fabricarea conductoarelor pentru bobinaj trebuie s aib o conductivitate electric ct mai mare. n mod normal se folosesc cuprul i aluminiul cu o puritate de 99,9%, fiind i foarte maleabile, permind modelarea n bune condiii a bobinelor. 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 realizate nfurrile depinde puterea mainii.

  • 12

    2.3.2 Materiale feromagnetice utilizate pentru realizarea circuitelor magnetice

    n mainile electrice, cmpurile magnetice sunt produse de conductoare parcurse de cureni dispuse pe miezuri feromagnetice ori de ctre magnei permaneni. Ca materiale feromagnetice se folosesc: oelul electrotehnic, oelul forjat sau laminat, oeluri speciale aliate n special cu nichel precum i fonta. Pentru proiectarea i realizarea miezurilor magnetice trebuie luate n calcul dou elemente importante: solenaia i pierderile. n vederea reducerii solenaiei de magnetizare (respectiv a consumului de energie) i pentru dirijarea liniilor de cmp ctre zone prefereniale, este necesar realizarea circuitului magnetic din materiale feromagnetice cu o permeabilitate magnetic ct mai ridicat i pierderi specifice ct mai mici. Acest lucru este posibil prin utilizarea unor materiale caracterizate de un 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 oel electrotehnic aliat cu 0,40,8% siliciu, laminate la cald, avnd grosimea de 0,5 mm i pierderi specifice de 33,6 W/Kg la 1T i frecvena de 50 Hz, n timp ce pentru mainile de putere medie i mare se folosesc tole din oel electrotehnic mediu aliat (1,82,3% siliciu), laminate la cald, cu grosimea de 0,5 mm, avnd pierderi specifice de 2...2,4 W/Kg la 1T i frecvena de 50 Hz. n ultimul timp se folosesc tot mai mult, n special la mainile de puteri mari, tole cu grosimea de 0,5 mm, 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 n direcia 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 care poate rmne constant o perioad ndelungat de timp.Caracteristica de baz a magneilor permaneni o constituie curba de demagnetizare care reprezint partea din cadranul al II-lea al ciclului de histerezis. Pe curba de magnetizare se identific inducia remanent Br i cmpul coercitiv Hc. n funcie de circuitul magnetic n care se utilizeaz, se mai identific i punctul de funcionare [1]. Avnd nvedere c densitatea de energie magnetic este:

    , (2.4)

  • 13

    putem concluziona c exist un punct de funcionare pentru care produsul BH este maxim:

    (2.5)

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

    - ferite;

    - aliaje tip Al-Ni-Co; - aliaje mangan aluminiu carbon (MnAlC); - materiale sinterizate pe baz de samariu cobalt;

    2.3.4 Materiale electroizolante

    Materialele electroizolante au o importan deosebit n construcia mainilor electrice, de calitatea lor depinznd n mare msur durata de via a acestora. Ele asigur izolaia pe crestturi, ntre spire, ntre straturi i tot din ele se realizeaz penele, ecranele frontale, diverse manoane i bandaje. Aceste materiale trebuie s aib o grosime ct mai redus, rezisten mare la strpungere i o absorbie mare fa de lacurile de impregnare. Materialele electroizolante se utilizeaz separat foarte rar, n general fiind folosite n diverse combinaii numite scheme de izolaie.

    Materialele electroizolante se clasific n dou mari grupe:

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

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

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

  • 14

    2.3.5 Materiale utilizate pentru fabricarea arborilor, carcaselor statorice i scuturilor

    Arborii sunt organe de maini simple destinate micrii de rotaie. n cazul mainilor electrice ei se mai numesc i fusuri. Pe acestea sunt montate i solidarizate miezurile feromagnetice rotorice, colectoarele/inelele i ventilatoarele. La capete ele se sprijin pe lagre. Datorit funciei pe care trebuie s o realizeze arborii sunt solicitai la torsiune i ncovoiere i de aceea materialele din care sunt confecionai trebuie s aib rezisten mecanic mare, s aib modulul de elasticitate ridicat, astfel nct deformaiile flexionale i de torsiune s fie ct mai mici iar vibraiile s aib amplitudine mic. De asemenea trebuie s poat fi prelucrate n condiii normale i s aib un pre de cost redus. n funcie de mrimea mainii electrice se folosesc diverse tipuri de oeluri. Astfel, pentru fabricarea arborilor la mainile de mic putere se folosesc oeluri carbon obinuite, de rezisten ridicat cum ar fi OL 50, OL 60. La fabricarea arborilor pentru maini electrice de putere medie sunt utilizate oeluri de calitate (OLC 35, OLC 45, OLC50), mbuntite i tratate termic. Pentru fabricarea arborilor mainilor electrice de puteri mari sunt recomandate oelurile aliate cum ar fi 30Mn16, 33MoCrNi11, 31MoCr11 mbuntite. Dac arborii trebuie s fie durificai i rectificai ei se confecioneaz din OLC15, 18MnCr10 sau 18MoCrNi13.

    Carcasele i scuturile portlagre sunt confecionate de obicei din oel, font sau aluminiu. Carcasele din oel sunt realizate din tabl ndoit, sudat i prelucrat prin achiere. Carcasele din font sunt realizate prin turnare i prelucrare. Fonta se obine prin topirea i reducerea minereurilor de fier n furnale. Ea se toarn bine i se prelucreaz uor. Poate fi cenuie (Fc), nodular (cu grafit nodular- Fn) sau maleabil (Fm). Carcasele din aluminiu se folosesc la mainile de putere mic. Dup fier, aluminiul este metalul cu cea mai larg utilizare. Acesta se toarn i se prelucreaz bine i este rezistent la coroziune.

    Capitolul 3

    CLASIFICAREA MAINILOR ELECTRICE

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

    - de tip electrostatic atunci cnd procesele fizice din main au loc numai pe baza cuplajului electric;

  • 15

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

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

    n funcie de rolul lor n conversia energiei mainile electrice pot fi: - motoare electrice, atunci cnd transform energia electric n energie

    mecanic;

    - generatoare electrice, atunci cnd transform energia mecanic n energie electric;

    - 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

    continu de rotaie;

    - maini electrice liniare atunci cnd partea mobil execut o 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 prin

    radiaie, conductivitate termic i convecie natural;

    - cu autoventilaie forat, caz n care este prevzut cu un ventilator montat solidar pe arbore;

    - cu ventilaie forat independent, situaie n care este prevzut cu o instalaie de ventilare acionata de o main separat.

    Trebuie menionat c maina electric construit s funcioneze ca motor poate funciona n anumite cazuri i n regim de frn electromagnetic. n acest caz maina 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. Dup tensiunea de alimentare/generat, mainile electrice pot fi de curent continuu sau de curent alternativ. De asemenea ele pot fi cu sau fr colector. Trebuie remarcat faptul c performanele mainilor electrice cu colector sunt afectate serios de acesta, durata de via a mainii fiind determinat de durata de via a ansamblului colector-perii.

  • 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 prin circuitul exterior circul curent continuu, tensiunile electromotoare fiind induse prin micare.

    Regimului nominal de funcionare al mainii de curent continuu i sunt specifice o serie de mrimi nominale pentru care a fost construit maina, mrimi ce se gsesc nscrise pe placa indicatoare a acesteia [68]: 3.1.1 Construcia mainilor de curent continuu

    Ca 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 afl cutia de borne (16) i inelul de ridicare (20);

    -

    rotorul (indusul), parte mobil, alctuit din miezul magnetic (6), fixat solidar pe arborele rotoric (9) cu ajutorul unor pene, nfurarea rotoric (8), colector (12); tot pe arbore fixat prin intermediul unei pene i asigurat cu un urub se afl ventilatorul (21);

  • 17

    -

    scuturile (2, 3) cu rolul de nchidere mecanic a mainii, de susinere i aliniere 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 - pol principal; 5 - pol de comutaie; 6 - miezul rotorului; 7 - bandaj; 8 - nfurarea rotorului; 9 arbore rotoric; 10 - suport portperii; 11 resort; 12 - colector; 13 - capac exterior; 14, 15 - rulmenti; 16 - cutie de 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 energia electric de curent continuu primit pe la borne, n energie mecanic cedat la arbore. Pe lng avantajul unei reglri n limite largi a vitezei prezint i pe cel al schimbrii relativ simple a sensului de rotaie. Motorul de curent continuu a fost inventat de Zenobe Gramme n anul 1873.

    La baza funcionrii motorului de curent continuu st fora electromagnetic ce apare ntre un conductor parcurs de curent electric i cmpul magnetic n care se afl amplasat. Pentru funcionare, este necesar ca att nfurarea de excitaie ct i cea rotoric s fie alimentate cu o tensiune continu. Din punctul de vedere al felului n care este alimentat nfurarea de excitaie motoarele de curent continuu pot fi clasificate astfel:

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

  • 18

    3.2 Maini electrice de curent alternativ

    Din punct de vedere funcional, mainile electrice rotative de curent alternativ pot fi de dou feluri: sincrone sau asincrone.

    Acestea au ns caracteristici comune cum ar fi producerea cmpului magnetic, producerea cuplului electromagnetic, realizarea nfurrilor, inducerea tensiunilor electromotoare. Cmpul magnetic al mainii de curent alternativ este produs de cureni alternativi care strbat nfurrile acesteia. n cele mai multe cazuri mainile electrice sunt trifazate (avnd bobinajul alctuit din trei nfurri identice dispuse spaial la 1200), sau monofazate. nfurarea unei maini electrice este caracterizat de 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 reprezint diametrul armturii feromagnetice n ale crei crestturi se afl dispus nfurarea;

    - 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). Dac nfurarea este realizat cu pas diametral se obine un flux magnetic i

    o tensiune electromotoare indus de valori maxime ns n ntrefier se produc cmpuri magnetice cu un coninut mare de armonici superioare.

    3.2.2 Maina electric asincron

    Acestui tip de main i este caracteristic faptul c la o frecven dat a reelei de alimentare, viteza rotorului scade odat cu creterea sarcinii. Maina asincron n construcie normal este prevazut cu nfurri alimentate n curent alternativ att pe stator ct i pe rotor. Este bine de precizat c ntre nfurarea statoric i cea rotoric nu exist o legtur electric ci una electromagnetic, datorat induciei.

  • 19

    Din acest motiv, unii autori o numesc i main de inducie. Poate funciona n regim de motor, de generator i de frn electric. Cel mai des este ntlnit ca motor 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 acionare electric n circa 80% din cazuri. Atunci cnd funcioneaz ca motor, nfurarea statoric are de regul rolul de nfurare primar, pe la bornele cruia primete energie electric de la reeaua de alimentare. nfurrile statorice produc atunci cnd sunt parcurse de cureni electrici un cmp magnetic nvrtitor, care d natere unor tensiuni electromotoare n nfurarea rotoric. Curenii electrici care iau natere n nfurarea rotorului n scurtcircuit, sau n cazul motoarelor cu rotorul bobinat, la nchiderea circuitului nfurrilor pe un reostat exterior, interacioneaz cu 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 rotoric const n conductori sub form de bare introduse n crestturile miezului feromagnetic rotoric i scurtcircuitate la capetele rotorului cu ajutorul 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 electric sincron

    Este o main cu cmp magnetic nvrtitor, caracterizat prin aceea c are turaia rotorului egal cu a cmpului magnetic nvrtitor statoric indiferent de valoarea sarcinii, adic ntre viteza unghiular a rotorului i pulsaia reelei trifazate la care se afl conectat exist o legtur rigid exprimat prin relaia:

  • 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 cazul mainii cu construcie inversat. Construcia normal prezint avantajele c permite realizarea n condiii mai bune a izolaiei indusului (statorului) care funcioneaz la tensiuni ridicate i c acesta se poate conecta direct la reea.

    Capitolul 4

    DEFECIUNILE MAINILOR ELECTRICE

    Funcionarea anormal ori defectarea mainilor electrice pot avea cauze interne sau externe. Datorit manipulrii, depozitrii, transportului, solicitrilor electrice sau mecanice la care sunt supuse n timpul exploatrii, pot apare defeciuni la oricare dintre elementele componente ale acestora [68]. Astfel, la elementele pasive pot aprea defecte de natur mecanic (slbirea penelor de fixare a miezului magnetic rotoric pe ax,

    deformarea alezajelor pentru lagre, uzura lagrelor, slbirea ori ruperea prezoanelor de fixare a scuturilor portlagre de carcas, excentritatea axului rotoric fa de stator ori ndoirea acestuia etc.), iar la elementele active (izolaie, nfurri, colectoare) pot aprea defecte electrice (scurtcircuitri) avnd la origine de exemplu depirea temperaturii de lucru provocat de suprancrcarea mainii ori de natur mecanic (dezlipirea capetelor bobinelor de pe plcuele colectoare, uzura pn la distrugere a colectoarelor, ruperea barelor coliviei la mainile cu rotoare n scurtcircuit etc.). Cauzele interne ale defectelor mainilor electrice pot fi de natur electric, termic sau mecanic (fig.4.1).

  • 21

    Figura 4.1- Cauzele interne ale defectrii mainii electrice rotative

    n ce privete cauzele externe acestea pot fi de natur electric ( provenind de la reeaua de alimentare), de mediu sau de natur mecanic, indui de maina de lucru (fig.4.2). Pentru motoarele care se cupleaz direct pe elementul de acionat este foarte important centrarea coaxial cu axa acestuia. Nerespectarea toleranelor de centrare conduce la vibraii anormale i la distrugerea prematur a rulmenilor, precum i la fisurarea i chiar ruperea arborelui. Verificarea coaxialitii n vederea stabilirii unei cuplri mecanice corecte se poate face prin determinarea jocurilor radiale i axiale n patru poziii ale cuplei dispuse la 90 de grade. n afara fenomenelor specifice conversiei energiei, n mainile electrice au loc i fenomene aleatorii, ntr-o inlnuire care ne permite s spunem c la un moment dat, efectul unuia este cauza altui efect. De exemplu, creterea nepermis a sarcinii, conduce la creterea temperaturii mainii peste valoarea de lucru, care la rndul ei este cauza imbtrnirii mai rapide a izolaiei, ceea ce poate duce la strpungerea acesteia i la apariia scurtcircuitelor. Iat cum, o cauz de natur mecanic poate avea ca efect un defect electric al mainii.

  • 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 dintre tensiunea continu aplicat intre doi electrozi n contact cu un dielectric i curentul care strbate acest dielectric. n cazul mainii electrice cei doi electrozi pot fi dou nfurri diferite sau una dintre nfurri i carcas iar dielectricul l constituie izolaia 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 se produce de obicei, datorit umezirii izolaiei nfurrilor, ca urmare a depozitrii

  • 23

    timp ndelungat n ncperi umede, nenclzite, a ptrunderii apei sau vaporilor de ap n 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 mai lent sau mai rapid, viteza sa de instalare datorndu-se: soluiilor constructive, alegerii necorespunztoare a materialelor, formei diferitelor elemente, tipului elementelor de cuplare dintre motor i elementul antrenat, montajului defectuos, condiiilor de exploatare (abateri de la regimul de lucru), calitii mediului n care funcioneaz maina (mediu cu umezeal excesiv, cu temperatur ridicat, cu pulberi n suspensie), calitii ntreinerii (nerespectarea duratei de schimb a lubrefianilor i a calitii acestora) etc. Defeciunile cauzate de ocurile mecanice transmise de ctre elementul antrenat provin din aciunea sarcinii variabile corelat cu discontinuitatea de vitez i 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 depesc anumite valori, pot avea ca efect ndoirea arborelui rotoric sau chiar ruperea lui. De cele mai multe ori, la motoarele de putere mic, ruperea arborelui are loc n apropiere de lagrul dinspre elementul antrenat. Ruperea arborelui se produce frecvent i atunci cnd motorul nu este centrat corect pe maina de lucru, mai ales n cazul transmisiei prin pinioane. ndoirea axului rotoric poate avea o serie de efecte precum: apariia frecrilor ntre rotor i stator, schimbarea poziiei lagrelor i apariia nclzirilor excesive, deformarea alezajelor pentru lagre, fisurarea sau spargerea scuturilor portlagre. Toate aceste defecte pot scoate din funciune maina electric i sunt nsoite de zgomote i vibraii.

    4.2.2 Defeciuni ale lagrelor

    Defeciunile care pot aprea la lagrele mainilor electrice sunt: topirea compoziiei i griparea n cazul lagrelor de alunecare, uzura cii de rulare i a corpurilor 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. De obicei aceste tipuri de lagre sunt folosite la maini de puteri mari, prevzute cu instalaii de monitorizare i protecie, care semnalizeaz i scot din funciune

  • 24

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

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

    n categoria defectelor scuturilor portlagre pot fi enumerate: - deformarea alezajelor pentru lagre aceasta se poate produce fie datorit

    funcionrii ndelungate la un nivel ridicat al vibraiilor, fie griprii rulmenilor i rotirii inelului exterior al acestuia n alezaj.

    - uzura cotei de autocentrare a scutului portlagr n carcasa statoric, datorat vibraiilor sau operaiilor de demontare-montare repetate ori montrii greite i care poate conduce la excentritatea rotorului fa de stator;

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

    Capitolul 5

    NTREINEREA I REPARAREA MAINILOR ELECTRICE Activitatea de intreinere a mainilor electrice cuprinde acele operaii sau lucrri care au ca scop meninerea n stare bun de funcionare a acestora, n timp ce activitatea de reparaii i propune s readuc n stare de funcionare mainile defecte, pstrnd gradul de eficien pentru care au fost proiectate. Aceste activiti sunt obinuite pentru mainile aflate n uz i presupun meninerea sau aducerea la starea iniial de funcionare. n principiu, activitatea de ntreinere a motoarelor electrice const n: verificarea pieselor de contact, a inelelor, periilor i portperiilor, colectoarelor cu lamele, lagrelor, a lubrefierii precum i a strii generale de curenie a acestora. De asemenea se verific gradul de uzur al anumitor elemente i se face corectarea deficienelor. n categoria lucrrilor de ntreinere i reparaii intr lucrrile executate la colectoare (5.1), la bobinajele statorice (5.2), la bobinajele rotorice (5.3), la circuitele magnetice (5.4) i prile mecanice ale mainilor (5.5) carcase i scuturi (5.5.1), lagre (5.5.2) i arbori (5.5.3).

  • 25

    5.6 Aplicaii practice. Dispozitive pentru depresarea/presarea miezurilor feromagnetice din/n carcasele motoarelor cu un singur scut portlagr demontabil

    Consecvent ideii c mentenana este una dintre soluiile de reducere a costurilor i a impactului asupra mediului, ajutat de experiena ndelungat n domeniu i de puin inventivitate, m-a preocupat ideea reducerii importurilor motoarelor cu construcie special (un singur scut portlagr demontabil) prin repararea celor existente n exploatare. Motoarele electrice cu un singur scut portlagr demontabil sunt n general motoare asincrone, cu rotorul n scurtcircuit, crora le este specific faptul c unul dintre scuturile portlagre este realizat corp comun cu carcasa statoric prin turnare i prelucrare prin achiere. Miezul feromagnetic statoric este presat la cald n carcas. Acest gen de construcie prezint anumite avantaje cum ar fi: robustee, o mai bun etanare, condiii mai bune de pstrare a concentritii rotorului fa de stator, posibilitatea montrii pe scutul nedemontabil a frnei electrice i altele. Defectele ntlnite la aceste motoare sunt comune, amintite anterior n lucrare, dar mai greu de remediat datorit construciei speciale. Spre exemplu, la acest tip de motoare rebobinarea statorului nu se poate realiza n condiii normale, deoarece nu exist acces 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. De asemenea nu se poate nlocui rulmentul din scutul nedemontabil.

    Pentru a face posibile rebobinarea statorului, respectiv nlocuirea rulmentului din scutul portlagr nedemontabil este nevoie ca miezul feromagnetic s fie extras din carcas. Avnd n vedere c pentru prinderea miezului statoric n vederea extragerii singura cale de acces este spaiul ocupat n mod normal de rotor (fig.5.5.a) a fost nevoie s se realizeze un dispozitiv ca n figura (5.6.b).

  • 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), dup care: cu ajutorul mnerului (2) se rotete urubul central (1), care nurubndu-se n piulia din bronz (3) fixat solidar n corpul cilindric (4) i asigurat cu uruburile (5), nainteaz ctre partea inferioar, acioneaz asupra ghearelor de fixare (6) care se rotesc n jurul bolurilor (7) pn ajung n poziia de lucru (cu partea activ sub miezul statoric), comprimnd resorturile (8) sprijinite la capetele opuse pe capacele (9). Piesa conic (11) se sprijin i se autocentreaz pe rulmentul (12) din scutul nedemontabil. Rulmentul de presiune (13) protejat de capacul (14) ajut la micorarea frecrii n momentul n care ncepe depresarea miezului statoric (10) din carcasa (15).

    Capitolul 6

    MAINA ELECTRIC POSIBIL POLUATOR AL MEDIULUI

    Dac analizm ciclul de via al mainilor electrice se poate observa c el are trei etape importante: de realizare, de exploatare i de dezmembrare. n prima etap, poluarea mediului este o consecin a consumului de resurse, a proceselor tehnologice i tehnologiilor folosite pentru prelucrarea acestora. n etapa de exploatare poluarea are loc datorit unor factori care nsoesc procesul de conversie a energiei realizat de maina electric. Etapa de dezmembrare, reciclare, sortare i refolosire a materialelor include de asemenea procese tehnologice i procedee mai mult sau mai puin poluante.

  • 27

    6.1 Impactul asupra mediului datorat exploatrii i consumului de resurse primare i energie

    Maina electric aa cum o cunoatem este rezultatul unui lan de procese tehnologice a cror desfurare influeneaz negativ mediul ntr-o msur mai mic sau mai mare (fig.6.1).

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

    Dac dorim s facem o analiz complet a dimensiunii impactului ntregului ciclu de via al mainilor electrice asupra mediului, trebuie s ncepem cu procesul de exploatare a minereurilor, s continum cu prelucrarea lor, cu realizarea materialelor, a mainilor electrice, cu perioada de exploatare i s ncheiem cu dezmembrarea, reintroducerea n circuit a unei pri din materialele rezultate i eliminarea deeurilor. Acest lucru presupune o munc laborioas iar rezultatele ar include o marj mare de eroare. De aceea, ne vom rezuma doar la trecerea n revist a proceselor poluatoare i vom ncepe analiza de la faza de materiale.

  • 28

    Aceasta are la baz cunoaterea tipurilor si cantitilor de materiale ce vor fi nglobate n mainile fabricate i ine cont i de pierderile tehnologice care, de cele 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 electric i implicit a gradului de poluare a mediului, presupune o serie de calcule care s coreleze datele nominale ale mainii ce urmeaz a fi realizat (tensiuni, cureni, puteri, cupluri, turaii), solicitrile electrice i magnetice din aceasta (densiti de curent, inducii etc.) cu dimensiunile geometrice ale mainii. Aadar, pornind de la dimensiunile principale ale mainii, diametrul indusului D i lungimea ideal a mainii , se poate calcula volumul aparent Vi al indusului folosind relaia urmtoare:

    (6.1)

    Cunoaterea acestui volum are o mare importan, deoarece ntreaga construcie a mainii se dezvolt in jurul su i contribuie la o prim evaluare a cantitilor de materiale necesare pentru realizarea mainii, respectiv a impactului asupra mediului. Avnd n vedere c reducerea impactului asupra mediului inseamn implicit optimizarea consumurilor de materiale, se introduce n calcule un parametru de corelare ntre diametrul D i lungimea ideal , numit factor de geometrie 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 de puterea electromagnetic, care, reprezint puterea convertit n procesul electromagnetic de conversie ce are loc n ntrefierul mainii. Aceasta reprezint o parte din puterea P1 primit de main din reeaua de alimentare.

    Relaiile de calcul difer de la un tip de main la altul (maina de curent continuu, maina de curent alternativ, maina de curent alternativ cu colector), datorit specificului modelului matematic [1],[4]. Spre exemplu, la maina electric de curent continuu, indiferent de regimul energetic de funcionare (motor sau generator), puterea electromagnetic,

  • 29

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

    (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 polar ideal a polilor inductori;

    li = lungimea ideal a mainii;

    = pasul polar al mainii;

    B = inducia magnetic maxim n ntrefierul mainii.

    Intensitatea curentului din indus I este n strans legtur cu o mrime ce caracterizeaz solicitrile electrice ale mainii numit pnz de curent A i care se poate exprima cu relaia:

    (6.5)

    La rndul ei pnza de curent este n legtur direct cu pierderile Joule din indus, deci cu inclzirea mainii. Intensitatea curentului din indus n funcie de pnza de curent se poate exprima astfel:

    (6.6)

    Dac nlocuim n relaia 6.3 pe Ue (din rel.6.4) si pe I (din rel. 6.6) rezult pentru puterea intern urmtoarea relaie:

  • 30

    , (6.7) Aceeai putere intern se poate exprima i funcie de volumul aparent al indusului cu relaia (6.1). Cuplul electromagnetic Me se 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 direct proporional cu cuplul electromagnetic pe care l dezvolt maina i invers proporional cu pnza de curent din indus i inducia magnetic medie din ntrefier. Deci, cu ct cuplul electromagnetic dezvoltat de main trebuie s fie mai mare, cu att volumul aparent al indusului va fi mai mare, gabaritul i greutatea mainii, respectiv cantitile de materiale folosite la fabricarea ei vor fi mai mari. Toate acestea conduc la un impact mai mare asupra mediului.

    Cunoscnd toate aceste date, tipul i numrul mainilor electrice ce urmeaz a fi realizate, 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 fel sau altul mediul nconjurtor. Impactul mainilor electrice asupra mediului n perioada de fabricaie are trei componente principale: consumul de materiale, consumul de energie necesar transformrii acestora n piese necesare fabricrii propriuzise a mainilor electrice i deeurile rezultate. De exemplu n anul 2003, n Romnia, totalul produciei de motoare electrice a fost echivalentul a circa 2 000 MW, din care aproximativ 1 800 MW motoare cu puteri mai mici de 100 kW. Dac lum n calcul pentru acea dat o mas medie de materiale nglobate de circa 15 kg/kW, rezult o cantitate de 30 000 tone de materiale brute. tiind c indicele de valorificare al materialelor brute este de aproximativ 85% putem aprecia c din producia de motoare au rezultat circa 4 500 tone de deeuri. Aa cum se cunoate, 20 % din greutatea mainii o reprezint cuprul, n timp ce 35% o reprezint greutatea oelului silicios din care este realizat miezul feromagnetic, restul fiind materialele din care sunt confecionate carcasa (fonta, oel, aluminiu), arborele rotoric, lagrele etc. Este foarte important de reinut ns c aceste deeuri de tabl silicioas, cupru, oel rezultate (n urma proceselor

  • 31

    de stanare, prelucrare prin achiere, bobinare etc.) sunt n mare parte reintroduse n circuitul economic ns cu anumite costuri energetice. n ultimii ani s-a ajuns la realizarea unor densiti de putere de 1,2 kW/kg cu efecte benefice att asupra consumurilor de materii prime ct i a consumurilor de energie necesare transformrii acestora. De asemenea, realizarea unor materiale electrotehnice de nalt performan i utilizarea unor materiale electroizolante de foarte bun calitate, au condus la fabricarea unor maini electrice mult mai fiabile i mai eficiente 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 n funciune pn la retragerea din exploatare. Durata ei depinde de mai muli factori, este o certitudine ns c utilizarea pe o perioad ct mai ndelungat este benefic din 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 energiei trebuie s se realizeze cu un randament maxim. Pentru ca pierderile datorate conversiei s fie minime este necesar un cmp magnetic cu o anumit valoare i form de variaie n timp i spaiu i tensiuni electromotoare induse maxime. Gradul de conversie al mainii electrice este subunitar, diferena dintre energia intrat i cea ieit fiind transformat n cea mai mare parte n cldur care trebuie s fie evacuat. n condiiile n care aceast cldur nu este recuperat i valorificat ea este considerat un deeu care polueaz mediul 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 de exploatare i mentenan i riscurile care apar n situaia expunerii ndelungate, precum: modificarea temporar sau permanent a pragului auditiv, pierderea auzului, stressul, tulburrile mentale, tulburrile cardiovasculare i ale sistemului imunitar etc. De aceea, avnd n vedere folosirea pe scar larg a mainilor electrice, n special a motoarelor asincrone trifazate, studierea efectelor produse de zgomotul acestora asupra omului, a cunoscut n ultimul timp o preocupare intens.

  • 32

    Se cunoate acum faptul c gradul de afectare difer de la o persoan la alta i c depinde de nivelul sonor, de durata de expunere i de spectrul de frecvene.

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

    n funcie de tip sau mrime, mainile electrice rotative pot fi prevzute cu lagre de rostogolire (rulmeni) sau de alunecare. Pentru ca frecarea n lagre s fie ct mai mic i s nu apar nclziri excesive care s conduc la deteriorarea lor, acestea trebuie s fie lubrefiate. Lubrefierea se face dup caz cu diverse tipuri de vaseline ori cu uleiuri, prin intermediul unor instalaii speciale. Pierderea agenilor de lubrefiere poate avea loc fie datorit supranclzirii mainii fie neetaneitilor instalaiei 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 terestr este constituit din diferii componeni aflai n 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 proprietile radiative ale mediului cei mai importani sunt funinginea i praful. Att particulele lichide 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 i funcioneaz maini electrice cu colector, se poate considera c acestea au o foarte mic contribuie la poluarea atmosferei cu particule de grafit provenite de la uzura periilor.

    6.4 Impactul asupra mediului datorat tehnologiilor de fabricare a mainilor electrice

    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-o anumit succesiune prestabilit i influeneaz modul de valorificare a resurselor, a forei de munc, costurile i organizarea intreprinderii.

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

  • 33

    creterea rentabilitii, reducerea consumurilor de materiale i a impactului asupra mediului, deziderate foarte importante n contextul economiei de pia i dezvoltrii durabile.

    Capitolul 7

    SOLUII DE REDUCERE A IMPACTULUI MAINILOR ELECTRICE ASUPRA MEDIULUI

    Avnd n vedere cele trei etape n care se consider c mainile electrice polueaz mediul (etapa de realizare, etapa de exploatare i etapa de postutilizare) sunt necesare soluii specifice fiecreia dintre ele. Aceste soluii ar fi:

    - proiectarea integrat i fabricarea durabil a mainilor electrice;

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

    - creterea perioadei de utilizare a mainilor electrice existente prin respectarea parametrilor de exploatare, gsirea unor soluii de reparare a mainilor cu construcie special i mentenana preventiv;

    - reutilizarea unor elemente constructive ale mainilor electrice;

    - identificarea unor soluii de dezmembrare facile, mai prietenoase cu mediul.

    7.1 Aplicarea conceptelor de proiectare i fabricare durabil a mainilor electrice

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

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

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

  • 34

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

    Proiectarea durabil a mainilor electrice ar nsemna deci acea proiectare care s in cont de minimizarea consumurilor de materii prime, n special a celor neregenerabile, s permit creterea la maximul posibil a randamentului mainilor i reducerea consumurilor de energie, s aib n vedere nlocuirea uoar i interschimbabilitatea unor piese componente, s introduc elemente de monitorizare i control al funcionrii mainii, s prevad soluii facile de dezmembrare i refolosire a elementelor sau materialelor rezultate din dezmembrare la sfritul perioadei de exploatare.

    7.1.1 Soluii constructive noi pentru realizarea de maini electrice prietenoase mediului i reciclrii

    Diversificarea continu a nevoilor domeniilor utilizatoare de maini electrice, eforturile specialitilor n domeniu, necesitatea creterii eficienei energetice i a obinerii unor maini cu performane superioare, au condus la apariia motoarelor cu magneii permaneni fr crestturi (MMPFC). Avantajele acestor motoare sunt variaia 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. Toate aceste lucruri s-au obinut prin folosirea magneilor permaneni la fabricarea rotoarelor.

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

    Statorul este de forma cilindric, avnd jugul realizat din materiale amorfe cu caracteristici magnetice adecvate [70]. nfurrile sunt introduse n interiorul statorului fr crestturi, dispuse astfel nct s se obin un sistem de cureni sinusoidali.

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

  • 35

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

    7.2 Utilizarea unor materiale noi, cu eficien ridicat la fabricarea mainilor electrice

    Motoarele electrice reprezint cel mai mare consumator de energie electric la nivel mondial, consumul lor reprezentnd circa 43 - 47% din totalul energiei produse. n trecut, reducerea costurilor de fabricaie la motoarele electrice s-a fcut prin diminuarea cantitilor de materiale active (oel electrotehnic, cupru, aluminiu), ceea ce conducea inevitabil la scderea eficienei energetice i a factorului de putere. Tehnic vorbind, creterea eficienei motoarelor de curent alternativ se poate realiza prin reducerea pierderilor n miezul feromagnetic, aadar prin folosirea unor tole de calitate superioar, obinute prin utilizarea unor soluii tehnice avansate de predeterminare a proprietilor magnetice. Puritatea cuprului din care este realizat bobinajul influeneaz de asemenea eficiena energetic a mainilor electrice. n ceea ce privete motoarele electrice cu magnei permaneni, calitatea magneilor este deosebit de important pentru creterea eficienei energetice.

    7.3 Prelungirea duratei de via a mainilor electrice prin exploatare corespunztoare i mentenan preventiv

    Mentenana este ansamblul de msuri tehnico-organizatorice menit s asigure meninerea n stare de funcionare, ntreinerea i repararea sistemelor industriale.Pentru a se putea ajunge la cele mai bune practici de mentenan este nevoie ca simultan s se produc att nnoirea tehnologiei ct i de schimbarea mentalitii oamenilor implicai n aceast activitate. n vederea obinerii unor rezultate ct mai bune, costurile cu mentenana trebuie evideniate, astfel nct la un moment dat, s se poat trage concluzia dac este mai eficient repararea ori nlocuirea echipamentului respectiv. n trecut se considera c defectarea echipamentelor, n special a celor electrice nu poate fi prezis, iar intervenia se

  • 36

    considera satisfctoare att timp ct maina funciona la un nivel minim acceptabil (mentenana reactiv). Mentenana corectiv permite unui utilaj s funcioneze pn la apariia unei probleme, este planificat i caut s rezolve nsi cauza defectului i se focalizeaz pe sarcini planificate la intervale de timp regulate, n timp ce mentenana preventiv i predictiv presupune funcionarea unui utilaj n condiii de siguran pna la atingerea unui anumit grad de uzur sau la apariia unui defect incipient. Un program real i eficient de mentenan predictiv este acela n care sunt 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 o anumit durat de via [86]. Dac discutm despre mainile electrice, putem spune c starea lor tehnic se poate aprecia pe baza simptomelor manifestate n timpul funcionrii. Aa cum artam i anterior, variaia unor parametrii precum temperatura nfurrilor, a lagrelor, a presiunii circuitelor de rcire, creterea nivelului de zgomote i vibraii sunt tot attea semne c n main se ntmpl ceva.

    7.3.1 Diagnoza defectelor mainilor electrice

    Diagnoza defectelor mainilor electrice rotative are la baz date statistice referitoare 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 sau scurtcircuitarea nfurrilor n cazul rotoarelor bobinate, respectiv bare rupte sau fisurate, inele de scurtcircuitare rupte sau fisurate la rotoarele n scurtcircuit;

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

    7.4 Recuperarea subansamblelor, componentelor i materialelor din mainile electrice

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

  • 37

    recuperarea subansamblelor, componentelor i materialelor n vederea refolosirii lor ca atare sau pentru a fi reintroduse n ciclul de fabricaie este o activitate deosebit de important. n acest context se nscriu i eforturile unei echipe de cercetare a ICPE Bucureti-laboratorul de maini electrice speciale, condus de Prof. univ. dr. ing. Nicolae Vasile, n care am avut onoarea s activez i care a brevetat un convector electric motor refolosind elementele unui motor electric (miez statoric, arbore rotoric, scuturi portlagre etc.). Brevetul a primit medalia de aur la Salonul Internaional de Invenii ,,Eureka de la Bruxelles n anul 2012 i medalia 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 (sau casnic) 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, majoritatea activitilor umane reprezint i surse generatoare de deeuri. n cazul nostru produsul fiind maina electric, acestea pot fi resturi de materii prime utilizate n procesele de producie (steril de min), de materiale (resturi de tabl silicioas, de materiale magnetice, panuri, resturi de conductoare din diferite materiale, resturi de materiale electroizolante etc.). Gestionarea deeurilor, termen cunoscut n ultimul timp ca managementul deeurilor const n educarea factorilor interesai, a ntregii populaii pentru colectarea, 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 asupra sntii oamenilor i animalelor, asupra mediului n general sau a aspectului unui habitat. Deeurile pot fi solide, lichide sau gazoase, organice, anorganice, radioactive etc. Dac discutm despre mainile electrice, majoritatea deeurilor sunt solide i anorganice. Aa cum am artat ns exist i situaii n exploatarea mainilor electrice cnd poluanii pot fi de natur lichid (uleiurile de ungere de exemplu) 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 ar membr a UE, Romnia i-a asumat obligaia de a recupera i recicla anual 80 000 tone in aceast categorie. Pentru a se asigura reuita operaiei de reciclare este nevoie n primul rnd de sortarea deeurilor n funcie de natura materialului. Referitor la deeurile provenite de la mainile electrice se poate spune c cele metalice, aprute n etapele de fabricaie precum i cele rezultate din dezmembrri sunt n cea mai

  • 38

    mare parte recuperate i reciclate, excepie facnd cele provenite de la materialele electroizolante. Aadar, impactul direct asupra mediului datorat deeurilor propriuzise provenite de la mainile electrice este relativ mic, ns are o pondere mai mare cel datorat activitii de dezmembrare (transport, tierea metalului, arderea izolaiei etc.). Se poate spune c eliminarea deeurilor este o activitate costisitoare i complicat. n acest moment ideea creterii i perfecionrii capacitilor de eliminare a deeurilor trece n plan secund, pe primul loc situndu-se adoptarea de noi tehnologii n urma crora s rezulte cantiti ct mai mici de deeuri, ct mai uor de tratat. De asemenea s-a constatat c rezolvarea problemelor de mediu generate de deeuri nu se poate face dect printr-o coordonare a msurilor att la nivel de stat ct i internaional - poluarea nu cunoate granie. Principiile care stau la baza coordonrii sunt [87]:

    - principiul prevenirii, conform cruia se face o ierarhizare a activitilor n ordinea importanei i anume: prevenirea apariiei deeurilor, minimizarea pe ct posibil a cantitilor de deeuri produse, reutilizarea, reciclarea i tratarea prin eliminare;

    Fig. 7.7 Ierarhizarea msurilor de gestionare integrat a deeurilor conform principiului prevenirii - preluare din [87]

    - principiul folosirii celor mai bune metode disponibile care nu presupun costuri excesive (BATNEEC- Best Available Technique Not Entailing Excessive Cost);

    - principiul ,,poluatorul pltete conform cruia costurile aferente gestionrii deeurilor i de acoperire a pagubelor produse mediului cad n sarcina celui care le produce;

  • 39

    - principiul substituiei, care prevede nlocuirea materialelor periculoase cu altele nepericuloase (de exemplu nlocuirea materialelor ce conin azbest cu materiale nonazbest);

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

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

    - principiiul integrrii ce stabilete c activitile de gestionare a deeurilor fac parte integrant din activitile care le genereaz.

    n ara noastr implementarea Sistemului Integrat de Gestionare a Deeurilor se face pe baza Strategiei Naionale de Gestionare a Deeurilor elaborate de MMDD 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 economiei mondiale dar genereaz si o problem deosebit de grav, aceea a creterii concentraiei gazelor cu efect de ser, care conduce la modificri dramatice ale climei terestre (nclzirea global, creterea frecvenei i intensitii fenomenelor extreme precum furtunile, uraganele, tornadele, inundaiile etc.). Aceast schimbare radical a climei a fost pn nu demult preocuparea exclusiv a oamenilor de tiin, ns n ultimul timp ea preocup din ce n ce mai mult i factorii de decizie ai tuturor statelor, n special ai celor europene, ngrijorai fiind de consecinele nefaste pe care acumularea acestor gaze o are asupra calitii vieii n general. Lucrarea de fa este realizat n contextul dezvoltrii durabile. Astfel, plecnd de la datele cunoscute despre mainile electrice rotative (principiul de funcionare, elemente componente, materiale folosite pentru realizarea acestora, tehnologii de fabricaie, modul de exploatare i de realizare a mentenanei, defeciunile ce pot apare, scoaterea din uz i dezmembrarea n vederea reutilizrii diverselor materiale), 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 creeaz probleme semnificative de mediu, cldura degajat n timpul funcionrii avnd doar o influen local, fiind n cantitate mai mare numai n regimurile tranzitorii, care nu sunt de durat; zgomotele i vibraiile au valori mai importante n

  • 40

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

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

    proiectarea, calitatea materialelor folosite i noile tehnologii de fabricaie influeneaz major realizarea unor maini electrice mai eficiente i mai fiabile n condiiile economisirii resurselor; alturi de ele, calitatea exploatrii, a ntreinerii i mentenanei contribuie la prelungirea duratei de via a mainilor. Actualele condiii economice internaionale n care economisirea energiei este considerat cea mai important surs de energie a viitorului, grija pentru mediu a devenit prioritatea numrul unu i criza preseaz gsirea unor soluii alternative viabile, cnd transporturile actuale sunt vinovate de circa 27% din poluare, calific mainile electrice n cursa ctre varianta electric a 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 obine maximul de eficien energetic, de a prevedea soluii de interschimbabilitate a elementelor constructive i posibiliti de demontare/dezmembrare facil.

    - utilizarea unor materiale noi, cu eficien ridicat n consrucia mainilor electrice;

    - realizarea unor maini electrice proiectate pentru a fi tolerante la defecte, alimentate prin convertoare electronice; n vederea realizrii mainilor tolerante la defecte se pleac de la structura clasic, urmrindu-se diferite modificri i adaptri care s permit operarea n continuare a mainii chiar n condiii de defect, fr diminuarea semnificativ a puterii mecanice; convertorul care deservete maina tolerant la defecte trebuie s fie realizat la rndul su astfel nct, s poat permite schimbri de stare i de operare, funcie de starea i nevoile mainii controlate; cele mai consacrate soluii utilizate pentru obinerea toleranei la defecte a mainilor electrice sunt creterea numrului de poli statorici i/sau rotorici, modularizarea circuitului magnetic, creterea numrului de bobine care constituie nfurarea unei faze sau modificarea geometriei mainilor;

    - utilizarea motoarelor fr perii i fr crestturi acolo unde aplicaiile permit;

  • 41

    - prelungirea duratei de via a mainilor electrice printr-o exploatare corect i mentenan preventiv;

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

    - reciclarea materialelor dup dezmembrare i reintroducerea n circuitul economic;

    - managementul corespunztor al deeurilor.

    Contribuiile personale

    1.Contribuii cu caracter de sintez: - analiza i sinteza construciei i funcionrii diferitelor tipuri de maini

    electrice; - 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 fr crestturi; - analiza factorilor de impact asupra mediului;

    2.Realizarea practic a trei dispozitive de depresare/presare a miezurilor magnetice statorice din/n carcasa mainulor electrice, dou din ele fiind brevetate iar cea de-a treia n curs de brevetare. Cu ajutorul lor se pot repara motoarele cu un singur scut portlagr demontabil. 3.Contribuii la realizarea convectorului electric motor. Colaborarea cu ICPE Bucureti laboratorul de maini electrice speciale a condus la realizarea convectorului electric motor, invenie brevetat, care a obinut medalia de aur la Salonul Internaional de la Bruxelles n anul 2012 i medalia de aur la Salonul internaional de la Geneva n anul 2013.

  • 42

    BIBLIOGRAFIE

    [1] VASILE, N., VONCIL, I., MELCESCU, L., RDULESCU, M., SIMION, A., CHEFNEUX, M., LIVADARU, L. - Soluii de proiectare integrat a 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 de veghe tehnologic, Bucureti, 2011;

    [3] FRANSUA, A., COVRIG, M., MOREGA, M., VASILE, N. - Conversia electromecanic a energiei, 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, Editura Tehnic, Bucureti, 1967;

    [6] BL, C. -Maini electrice, Editura Didactic i Pedagogic, Bucureti, 1979; [7] PEARSIC, M., PETRESCU, M. - Maini electrice, Editura Academiei Forelor Aeriene Henri Coand, Braov, 2007;

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

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

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

    [11] VLDESCU, C., STAN, M.F., IONEL M. - Optimizarea acionrilor electrice de suplee din industria 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 Diagnostic Techniques for Induction Machines. IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol. 55, No. 12, December 2008, 4109- 4126;

  • 43

    [15] NECULA, D., VASILE, N., STAN, M.F. - New Solutions in the Maintenance of the Asynchronous Motors with Integrated Gear and Single Demountable Bearing Shield. Devices to extract and Insert the Ferromagnetic Cores of the Stator (Case Study), PROCEEDINGS OF THE 7th INTERNATIONAL SYMPOSIUM ADVANCED TOPICS IN ELECTRICAL ENGINEERING (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 the Environmental Impact of Electrical Machines . Published online at http://journal.sapub.org/eee Copyright 2011 Scientific & Academic Publishing USA, Electrical and Electronic Engineering 2011; 1(2): 55-59 DOI: 10.5923/j.eee.20110102.09. [17] NECULA, D., VASILE, N., STAN, M.F. - Electrical Machinery Defects and Diagnosis Methods. 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 International Conference 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 for faults 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 Signature Analysis, IEEE Transactions on Industrial Appl., 37, pp.1248-55, 2001;

    [23] NEIJARI, H., BENBOUZID, M. - Monitoring and Diagnosis of Induction Motors Electrical Faults 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, Tez de 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 i utilajelor, Editura Tehnic, ISBN 973-31-0123-0, Bucureti, 1989; [27] BOLDEA, I., NASSAR, S.A. - The induction machine design handbook, SUA, Editura CRC Press, 2009;

  • 44

    [28] IONESCU, R.M., SCUTARU, G., PETER, I., NEGOI, A. - Thre -Phase Induction Motors with Squirrel Cage Rotor Noise-to-Frequency Characteristics, Bulletin of the Transilvania 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, Scientific Bulletin 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 Generalized Mathematical Models for Variable Speed Electric Machines, Scientific Bulletin of the Electrical Engineering 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 the Environment and Solution to reduce its, Scientific Bulletin of the Electrical Engineering Faculty, no.3(17)/2011, Bibliotheca Publishing House, Trgovite, pp. 37 42, ISSN 1843 6188; [34] NICOLAIDE, A - Maini electrice. Teorie. Proiectare, Editura Scrisul Romnesc, Craiova, 1975;

    [35] TIMAR, P.L., FAZEKAS, A., KISS, J., MIKLOS A., YANGS, J. - Noise and Vibration of Electrical Machines - Editura Elsevie