Studiul, Proiectarea și Simularea unui Generator Asincron cu Rotor în Scurtcircuit

Memoriu justificativ

În ultimii ani se tot încearcă o trecere de la sectorul energetic al lumii deja existent, în general dominat de monopoluri cu structură integrată vertical, la sisteme descentralizate, mai eficiente şi mai curate. Noi generaţii de tehnologii, cum ar fi turbine cu gaze de mare performanţă, turbine eoliene de mare putere, panourile fotovoltaice şi captatoarele solare, prezintă o forţă ce amplifică acest proces. Deşi ponderea energiei produse de aceste instalaţii este încă relativ mică, posibilitatea de realizare la scara de masă a unor astfel de mijloace de producere a energiei poate duce la crearea unui sistem energetic mai puţin costisitor şi mult mai descentralizat.

Prin efortul de reducere a efectelor asupra mediului înconjurător s-a pus accent pe producerea energiei verzi, piața energiei electrice s-a mărit, fiind tot mai flexibilă, asigurând apariția unor distribuitori de energie electrică, înafară de rețeaua națională.

Așadar odată cu dezvoltarea tot mai accelerată a acestor surse de energie neconvenționale a prins contur și funcționarea regimului de generator al mașinii asincrone. Pe lângă folosirea în mod uzual al generatorului sincron în aplicațiile industriale, apariția eolienelor a resuscitat generatorul asincron.

Prin această lucrare am urmărit o abordare asupra mașinilor asincrone, prin studiul amănunțit a generatorului cu rotor în scurtcircuit, modul de proiectare respectiv simulare în programul Flux 2D. Pentru a justifica ce scop are sau de ce am ales această temă, pot afirma că prin prin exploatarea acestui tip de generator în producerea energiei regenerabile, putem găsi soluții la două dintre problemele grave cu care se confruntă omenirea: criza energetică şi impactul asupra mediului.

Capitolul I. Mașina asincronă. Regimul de generator

I.1. Noțiuni fundamentale despre mașina asincronă

I.1.1. Introducere (scurt istoric)

Mașinile de curent alternativ se împart în două mari subclase: mașini sincrone și mașini asincrone. Mașinile asincrone funcționează în general cu viteze diferite de cea de sincronism, sunt excitate în curent alternativ, au un întrefier redus la minimum posibil din punct de vedere constructive și sunt folosite mai ales ca motoare.

Denumirea acestei mașini „asincronă“ este întâlnită în literatura franceză, în special, unde „o masină asincronă este o mașină de curent alternativ la care viteza în sarcină și frecvența rețelei la care este conectată nu sunt într-un raport constant”.

Prima masină asincronă a apărut în 1885, fiind realizată de Galileo Ferraris, funcționînd pe principiul câmpului bifazat învârtitor. În principiu, aceasta cuprindea 4 poli aparenți inductori statorici pe care erau plasate 4 bobine alimentate de la un sistem bifazat de curenți. Rotorul era sub forma unui cilindru din cupru. O altă variantă, construită de Nicolae Tesla cuprindea un inductor sub forma a 4 bobine înfășurate pe un tor (în inel), fiecare ocupând câte un sfert din acesta (echidistante). Si în acest caz se alimentau bobinele de la un sistem bifazat de curenți. Rotorul era sub formă cilindrică, din material feromagnetic pe care se plasa o înfășurare în scurtcircuit, monofazată.

Conceput și construit în 1889 de M. Dolivo-Dobrovolski, motorul asincron trifazat se bezează pe același principiu, al fenomenului câmpurilor învârtitoare, este un motor simplu, relativ ieftin, robust, ușor de întreținut și de supravegheat. Aceste calități i-au asigurat încă de la apariție o răspândire rapidă, impunând astfel dezvoltarea în același ritm a rețelelor electrice trifazate.

În ceea ce privește evoluția utilizării celor două tipuri inițiale constructive ale motorului asincron (cu rotorul bobinat și cu rotorul în scurtcircuit), la început când în industrie predominau transmisiile generale și rețelele electrice erau relativ slabe, era preferat motorul cu rotorul bobinat. Cu timpul, o data cu dezvolatrea sistemelor energetice și cu trecerea la acționările individuale, câștigau teren motoarele cu rotor în scurtcircuit îndeosebi asupra celor de construcție specială, cu bare înalte sau în dubla colivie, mai ieftine și mai sigure în exploatare, și care prezintă, totodată, caracteristici de funcționare satisfăcătoare.