UNIVERSITATEA TRANSILVANIA BRAOV Facultatea de Inginerie Electric i tiina Calculatoarelor coala doctoral Domeniul Inginerie electric OPTIMIZAREA TEHNOLOGIILOR DEFABRICARE A MAINILOR ELECTRICE IN VEDEREA CRETERII EFICIENEI I EFICACITII Rezumatul tezei de doctorat CONDUCTOR STIINTIFIC Prof. univ. dr.ing. Elena HELEREA DOCTORAND Ing. Melania MARTIN FILIP Braov 2010 2 MINISTERUL EDUCAIEI, CERCETRII I INOVRII Universitatea Transilvania din Braov RECTORAT 500036, Braov, B-dul EROILOR nr. 29, tel./fax +40268410525, +40268412088 www.unitbv.ro COMPONENANumit prin Ordinul Rectorului Universitii Transilvania din Braov Nr. 4209 din 27.09.2010 PREEDINTE:-Prof. univ. dr. ing. Sorin Aurel MORARU DECAN Fac. de Inginerie Electric i tiina Calculatoarelor Universitatea Transilvania din Braov CONDUCTOR TIINIFIC:-Prof. univ. dr. ing. Elena Helerea Universitatea Transilvania din Braov REFERENI:- Prof. univ. dr. ing. Radu MUNTEANU Universitatea Tehnic din Cluj-Napoca- Prof. univ. dr. ing. Mircea COVRIG Universitatea Politehnica din Bucureti - Prof. univ. dr. ing. Gheorghe SCUTARU Universitatea Transilvania din Braov Data, ora i locul susinerii publice a tezei de doctorat: miercuri, 22.12.2010, ora 11,00, n Aula Sergiu T. Chiriacescu a Universitii Transilvania din Braov, sala U.II.3. Eventualele aprecieri sau observaii asupra coninutului lucrrii, v rugm s le trimitei n timputilpeadresaUniversitiiTransilvaniadinBraov,SecretariatDoctorate.3 UNIVERSITATEA TRANSILVANIA BRAOV Facultatea de Inginerie Electric i tiina Calculatoarelor coala doctoral Domeniul Inginerie electric Ing. Melania MARTIN FILIP OPTIMIZAREA TEHNOLOGIILOR DEFABRICARE A MAINILOR ELECTRICE IN VEDEREA CRETERII EFICIENEI I EFICACITII OPTIMIZING THE MANUFACTURING TECHNOLOGIES OFTHE INDUCTION MACHINES FOR INCREASING THEIR EFFICIENCY AND EFFICACY Rezumatul tezei de doctorat Summary of PhD Thesis Brasov 2010 2 3 INTRODUCERE 1. Actualitatea i necesitatea temei Deiconsideratclasic,mainaasincronreprezintncobunsoluiepentruacionri electrice,utilizatenmaitoatedomeniiledeactivitate.Compresoarele,pompele,aparaturadeuz casnic,mainileunelteiacionriledintransportbeneficiazdeperformanelemainiielectrice asincrone. Necesitateatemeitezeidedoctoratesteimpusdetendinadeutilizareaunoracionri electricencarealimentareaicontrolulmainiisuntrealizateprinvariaiafrecveneitensiuniide alimentare. Astfel, motorul electric, care n majoritatea cazurilor este de tip asincron, funcioneaz nregimnesinusoidal,ncarearmoniciledecurenti/sautensiunedeterminnclziriisolicitri mecanice suplimentare. Reducerea nivelului de vibraii, n direct conexiune cu creterea eficienei mainii,esteonecesitate.Deasemenea,onecesitateoreprezinticorelareametodelorde investigare a defectelor mainii electrice cu tehnologiile de proiectare i fabricare a acestora. 2. Problema propus spre rezolvare Problemapropussprerezolvareestelegatdecretereafiabilitiimotoarelorelectrice asincroneprinmbuntireafluxuluitehnologicndirectconexiunecudepistareadefectelorde fabricaie.Pentruaceastas-aurmritelaborareauneiprocedurideevideniereadefectelorbazatpe analiza n domeniul frecven a semnalelor nregistrate pe bancul de prob. 3. Obiectivele tezei Obiectivulgeneralaltezeidedoctoratestedestabilireauneiproceduridesimulareide testareacomportamentuluidinamicalmotoarelorelectriceasincronenvedereadeterminrii posibilelor defecte de fabricaie i optimizrii tehnologiilor de fabricare. 3.1. Obiective de sintez -Analiza i descrierea tehnologiilor de fabricare a elementelor componente ale mainilor asincrone; -Sinteza fluxului tehnologic de fabricaie a motorului asincron-Determinarea i analiza defectelor principale din mainile asincrone i a surselor acestora; -Identificarea principalelor metode folosite la vibrodiagnosticare i descrierea unor criterii de diagnoz speciale. 3.2. Obiective legate de modelarea analitic i numeric a motoarelor asincrone -Determinarea, prin metode analitice, a frecventelor proprii ale axului rotorului motorului electric asincron; -Modelarea rulmenilor mainilor electrice asincrone prin elemente elastice; -Realizareamodelelorcuelementefinitealeprincipalelorcomponentealemotorului asincron (rotor, stator, carcas) i a motorului n ansamblul su; -Determinarea,pebazamodelelorcuelementefinite,afrecvenelorpropriiale componentelor analizate i ale ansamblului, n diferite condiii de legtur. 3.3. Obiective legate de testarea modal a componentelor motoarelor asincrone -Testarea modal, cu metoda ciocanului de impact, a componentelor motorului asincron: rotor, carcas, stator, motor, n ansamblul su, i determinarea frecvenelor proprii; -Determinareavalorilorfactoruluideamortizare nfunciedediferitefrecvene.4 3.4. Obiective legate de testarea motoarelor asincrone -Testarea,pebazanormativuluiIEC60034,partea14,lavibraiimotoruluiasincroncu puterea de 1,1 kW i turaia de sincronism de 1500 rot/min i analiza n timp i frecven a datelor nregistrate; -Analiza i compararea frecvenelor nregistrate n funcionarea motoarelor cu frecvenele propriialecomponentelormotoarelorialemotoruluinansamblulsuiidentificarea surselor de vibraii. 4. Metodologia cercetrilor doctorale ntreagalucrareestebazatpeoseriedelucrridindomeniu,cri,articole,teze, documentaie de firm, documentare pe site-uri Internet etc., menionate n cadrul Bibliografiei. Plecnddelaanalizafluxuluitehnologicdefabricaiealmotoarelorasincrone,s-a identificatunnumrdepatrucomponentemajore(rotor,rulmeni,statoricarcas)carepot constitui,prinrealizarea i/saumontarealordefectuassurseimportante devibraienfuncionare care,cutrecereatimpuluiinfunciedeintensitateasolicitrilordinexploatare,potducela defectarea timpurie a motoarelor i scoaterea lor din uz. S-a pornit de la faptul c, parametrii modali ai tuturor modurilor cuprinse ntr-un interval de frecvene considerat, permit descrierea complet din punct de vedere dinamic a structurii analizate. Analiza modal ofer posibilitatea determinrii parametrilor modali pe baza crora, apoi, s poat fi construit modelul matematic al structurii considerate. Caurmare, pe baza desenelor de execuie i de ansamblu au fost realizate modelele 3D ale componentelorconsiderate(rotor,rulmeni,statoricarcas)realizndu-se,concomitenti modelelecuelementefinite.Pebazadesenuluideansamblu,inndcontdelegturileexistente ntrecomponentes-acreatansamblulmotorasincron.S-aprocedatladeterminareafrecvenelor proprii ale componentelor, pentru diferite cazuri de legtur, precum i la determinarea frecvenelor propriialemotorului,caansamblu.Dinrezultateleobinute,aufostluatenconsiderareacele frecvene care determin apariia unor moduri dominante de vibraie. n continuare s-a trecut la determinarea experimental a frecvenelor proprii i a factorilor de amortizare .Pebazarezultatelorobinuteaufostfcutecomparaiintrevalorilefrecvenelor proprii determinate prin metoda elementului finit i prin metoda experimental i s-au determinat o serie de funcii de variaie a factorului de amortizare n funcie de frecven. Activitateaexperimentalafostcontinuatcutestarea,nlaborator,aunuimotorasincron din seria 1,1 kW/1500 rot/sec. S-au realizat msurtori n domeniile timp i frecven att la mersul n gol, n regim staionar (timp de 15 minute), ct i ntr-un regim de nclzire forat, pentru acelai interval de timp. nfinals-afcutoanalizcomparativafrecvenelorpropriideterminateprinmetoda elementului finit i prin testare modal experimental cu frecvenele nregistrate n timpul testrii n laborator,laS.C.Electroprecizia,Scele.S-aelaboratoprocedurdeidentificareadefectelor, bazat pe analiza n domeniul frecven a semnalelor nregistrate pe bancul de prob. 5. Noutatea tiinific a rezultatelor obinute Prezentatezdedoctoratabordeazproblematicambuntiriicalitiimotoarelor asincroneicretereadurateideviaaacestorapebazadepistrii,dinfazadeproducie,a defectelor aprute printr-o procedur de testare n domeniul frecvenei a nivelului vibraiilor. Esteabordatproblematica analizeimodaleattacomponentelorctia ansambluluimotor asincron n vederea determinrii surselor de vibraie i a nivelului acestora. Pornind de la identificarea acestorsursesepottrageconcluziilegatedefluxuldeproduciensensuldepistriiposturilorde fabricare i/sau montaj la care, din motive tehnologice, au fost introduse defecte de fabricaie. 5 Testarea i analiza, la punctul de control final al calitii, n domeniul frecven a nivelului devibraiialmotoarelorasincroneinundomeniultimp,corelatcudeterminareafrecvenelor propriii, implicit, asurselordevibraie, faceca,prezentalucrare,s constutieoabordarenou a problematiciivibrodiagnozeicorelatcuprocesuldefabricaie.Rezultateletestriipotoferio imaginecompletattasupracalitiiprelucrriipieselorcomponentectiaasamblriiacestora. nacelaitimp,aceasttestarepoateoferi,ncdelanceput,oimagineasupraeventualelor vulenerabiliti n funcionare ale motoarelor electrice asincrone testate. 6. Valoarea aplicativ a lucrrii Rezultateleteoreticeiexperimentaleobinutencadrulprezenteitezededoctoratpotfi folosite ntr-o serie de aplicaii viitoare, precum: -Definireaunormodelecuelementefiniteacomponentelormotoarelorasincroneimodelarea diferitelor tipuri i gabarite de motoare; -Modelulcuelementefinite,caredescrieaspectelemecaniec,poatefiimplementatnstudiul complexalmotoruluincaresfiesuprapuseefecteleelectromagneticepesteefectele mecanice; -Modelareaisimularea,ncdinfazadeproiectare,acomportamentuluimotoarelorelectrice asincrone i optimizarea, din punct de vedere al comportrii mecanice; -Definirea, pe baza seturilor de msurtori, a unor posibile frecvene care urmeaz a fi evitate n funcionarea motoarelor electrice i specificarea acestora n fia tehnic a produsului; -Posibilitatea,pebazaexperieneiacumulate,adezvoltriiuneimodelriisimulri parametrizate. 7. Diseminarea rezultatelor Rezultatele obinute n timpul pregtirii doctorale s-au concretizat n publicarea unui numr de 9 lucrri de cercetare, 4 fiind publicate n volumele unor conferine internaionale de prestigiu. 8. Structura tezei Teza este structurat nntr-un numr de ase capitole, coninnd un numr de 117 relaii, 188 figuri, 23 tabele, poziii bibliografice i 3 anexe. Capitolul 1 Tendine moderne n tehnologiile de fabricare a mainilor electrice, prezint oseriedecerineactuale,evoluieiparticularititehnologicelegatedemainaasincron.Sunt prezentatetehnologiiledefabricareaelementelorcomponente(e.g.tehnologiadefabricaiea miezurilormagnetice,tehnologiadefabricaieanfurrilormainilorelectrice,tehnologiade fabricaieaarborilor,tehnologiadefabricaieacarcaselor,tehnologiadefabricaieascuturilori lagrelor),tehnologiiledeasamblare(asamblareaprilorcomponente,echilibrarearotorilor, pregtireastatoruluiiscuturilorpentrumontare),defecteidefectrialeelementelorcomponente MAS (defeciuni generate de proiectare i concepie tehnologic, defecte ale nfurrilor mainilor electrice,metodeoperativedelocalizareadefectelornfurrilor,defeciunicauzatedeuzur, deformaiiiocuri,vibraiileizgomotelemainilorelectricerotative).Capitolulsencheieprin prezentarea unor tendine de viitor. Capitolul2-Metodedediagnosticareadefectelor,conineodescriereadefectelordin mainileelectriceasincrone,fiindprezentatedefeciunilerotoruluicticelealestatorului.Este definitiprezentatproceduradediagnosticare adefectelornmainaasincronfiind evideniate operaiiledediagozadefectelorstatorice,diagnozadefectelorcolivieirotorice,diagnoza defectelorrulmenilor,diagnozadefecteloraxuluirotoricideexcentricitate.ncontinuare,este prezentatproceduradevibrodiagnosticareadefectelor.Suntdescrisemetodelefolositela vibrodiagnosticare i vibrodiagnoza on-line. Capitolul se continu cu analiza i modelarea defectelor 6 fiindprezentateoseriedemetodefolosite:metodaFMEAdeanalizadefectelorimetodaFTA aplicat la maina asincron. Capitolul3Analizafrecvenelorpropriialemotoruluiasincron,cuprindeoseriede consideraiilegatedemodeleleanaliticedeanalizafrecvenelorproprii.Aufostdecsrise modalitiledeanalizavibraiilorsistemelorcomplexe,modelelefolositepentrudeterminarea pulsaiilorpropriialerotoruluifiindrealizatunstudiudecazpentruMotorulde1.1kW-1500 rot/min.ncontinuaresuntdescrisemodelelededeterminareapulsaiilorpropriialerulmenilor fiindfcutparticularizareapentrurulmentulNSK6205-2ZC3irulmentulNSK6204-2ZC3, ambii folosii n structura motorului electric asincron. Sunt prezentate modalitile de determinarea caracteristicilorderigiditatealerulmenilor.Capitolulsecontinucuprezentareametodei elementuluifinitaplicatlamotorulasincronnvedereadeterminriifrecvenelorpropriiale componentelorrotor,statoricarcasndiferitecondiiidelegtur.Capitolulsencheiecu determinarea frecvenelor proprii ale ansamblului motor electric asincron. Capitolul4-Metodeexperimentalededeterminareafrecveneiproprii,analizeaz modalitliedetestaremodalacomponentelormotoruluielectricasincroniamotoruluin ansamblulsu.Suntdescrise,pescurt,metodatestriicuajutorulciocanuluideimpact,metoda testrii modale cu ajutorul excitatoarelor electrodinamice i echipamentul utilizat n testarea modal acomponentelormotoruluiasincron.ncontinuare,lucrareaestefocalizatpeanalizamodalpe baza metodei ciocanului de impact aplicat componentelor motorului i motorului n ansamblul su. Pe baza valorilor nregistrate, cu ajutorul soft-ului MEscopeVES s-au determinat parametrii modali frecveniamortizaredefinindu-se, nacelaitimp,prinsoft-ulMATLAB, funciidevariaieale factorului de amortizaren raport cu frecvena. Capitolul 5 - Evaluarea nivelului de vibraii pe standul de prob la motoare asincrone noi, nvedereadiagnosticriidefectelordefabricaie,cuprindedescriereaaspectelorexperimentale legate de motoarele electrice asincrone supuse la funcionare n regim staionar, timp de 15 minute inregimdenclzireforat,aceeaiperioaddetimp.Suntprezentateechipamenteleutilizate, proceduradetestare,configurareafiierelordelucrunvederearealizriitestelor,testarea motoarelor la fucionarea n gol i n regim de nclzire forat (timp de 15 minute msurtori n domeniile timp i frecven). n final este prezentat problematica identificrii posturilor din fluxul tehnologic unde pot fi induse defecte mecanice. Capitolul 6 prezint concluziile i contribuiile autoarei. Dorescsadresezcaldemulumiriconductoruluitiinific,Prof.univ.dr.ing.Elena HELEREA,pentrundrumarea,ncurajarea,susinereacontinupetoatduratastudiilor doctorale. MulumescdomnilorProf.univ.dr.ing.RaduMUNTEANU,Prof.univ.dr.ing.Mircea COVRIG,Prof.univ.dr.ing.GheorgheSCUTARU,pentrudeosebitaonoarecaremi-aufcut-o acceptnd propunerea de a face parte din comisia de susinere, pentru atenia cu care s-au aplecat asupra lucrrii i pentru sfaturile date. MulumescdomnuluiDecan,Prof.univ.dr.ing.SorinMORARUintreguluicolectival Catedrei de Electrotehnic de la Facultatea de Inginerie i tiina Calculatoarelor pentru sprijinul i ncurajrile acordate pe toat perioada realizrii lucrrii. Deasemenea,mulumescdomnluiProf.univ.dr.ing.ClinROCAdelaLaboratorulde AnalizmodaldincadrulCatedreideRezistenamaterialelorivibraiidelaUniversitatea TransilvaniadinBraov,precumid-luidr.ing.IoanPETER,pentrusprijinulifacilitarea accesului la date, documentaie i logistic n cadrul S.C. Electroprecizia Scele. Mulumescfamilieimelecareprinrbdarea,nelegereaisuportulmoralm-auajutatsduc la bun sfrit aceast lucrare. 7 CUPRINS Capitolul 1 Tendine moderne n tehnologiile de fabricare a mainilor electrice9/11 1.1. Maina asincron - Cerine actuale, evoluie i particulariti tehnologice9/11 1.1.1. Cerine actuale 1.1.2. Analiza i evoluia performanelor 1.1.3. Particulariti tehnologice 1.2. Tehnologii de fabricare a elementelor componente10/19 1.2.1. Tehnologia de fabricaie a miezurilor magnetice 1.2.2. Tehnologia de fabricaie a nfurrilor mainilor electrice 1.2.3. Tehnologia de fabricaie a arborilor 1.2.4. Tehnologia de fabricaie a carcaselor 1.2.5. Tehnologia de fabricaie a scuturilor i lagrelor 1.3. Tehnologii de asamblare14/34 1.3.1. Asamblarea prilor componente 1.3.2. Echilibrarea rotorilor 1.3.3. Pregtirea statorului i scuturilor pentru montare 1.4. Defecte i defectri ale elementelor componente MAS14/39 1.4.1. Defeciuni generate de proiectare i concepie tehnologic 1.4.2. Defecte ale nfurrilor mainilor electrice 1.4.3. Metode operative de localizare a defectelor nfurrilor 1.4.4. Defeciuni cauzate de uzur, deformaii i ocuri 1.4.5. Vibraiile i zgomotele electrice rotative 1.5. Tendine de viitor15/45 Capitolul 2 - Metode de diagnosticare a defectelor 16/46 2.1. Defecte n mainile asincrone16/46 2.1.1. Consideraii generale 2.1.2. Defeciuni ale rotorului 2.1.3. Defeciuni ale statorului 2.2. Diagoza defectelor n maina asincron19/53 2.2.1. Dezvoltri actuale i de perspectiv 2.2.2.Diagoza defectelor statorice 2.2.3. Diagnoza defectelor coliviei rotorice 2.2.4. Diagnoza defectelor rulmenilor 2.2.5. Diagnoza defectelor axului rotoric i de excentricitate 2.3. Vibrodiagnosticarea defectelor23/62 2.3.1. Metode folosite la vibrodiagnosticare 2.3.2. Vibrodiagnoza on-line 2.4. Analiza i modelarea defectelor24/68 2.4.1. Metoda FMEA de analiz a defectelor 2.4.2. Metoda FTA aplicat la maina asincron Capitolul 3 Analiza frecvenelor proprii ale motorului asincron 29/77 3.1. Modele analitice de analiz a frecvenelor proprii29/77 3.1.1. Analiza vibraiilor sistemelor complexe 3.1.2. Modele de determinare a pulsaiilor proprii la rotor 3.1.3. Studiu de caz: Motorul de 1.1 kW-1500 rot/min 3.1.4. Modele de determinare a pulsaiilor proprii la rulmeni 3.1.5. Studiu de caz: rulmentul NSK 6205-2ZC3 i rulmentul NSK 6204-2ZC3 3.1.6. Determinarea caracteristicilor de rigiditate ale rulmenilor 3.2. Metode numerice de determinare a frecvenei proprii33/92 3.2.1. Metoda elementului finit (FEM) aplicat la motorul asincron 3.2.2. FEM - Determinarea frecvenelor proprii ale rotorului 3.2.3. FEM - Determinarea frecvenelor proprii ale statorului 3.2.4. FEM - Determinarea frecvenelor proprii n cazul carcasei 3.3. FEM Frecvene proprii ale ansamblului motor electric asincron37/115 3.3.1. Realizarea componentelor i asamblarea lor 3.3.2. Impunerea condiiilor de legtur ntre prile componente 3.3.3. FEM - Determinarea frecvenelor proprii n cazul motorului liber 3.3.4. FEM - Determinarea frecvenelor proprii n cazul motorului ncastrat n zona uruburilor de prindere 3.4. Concluzii43/126 8 Capitolul 4 Metode experimentale de determinare a frecvenei proprii 44/129 4.1. Determinarea experimental a frecvenelor proprii44/129 4.1.1. Testarea cu ajutorul ciocanului de impact 4.1.2. Testarea cu ajutorul excitatoarelor electrodinamice 4.1.3. Echipamentul utilizat n testarea modal a componentelor motorului asincron 4.2. Analiza modal pe baza metodei ciocanului de impact45/131 4.2.1. Analiza modal aplicat rotorului 4.2.2. Analiza modal aplicat carcasei 4.2.3. Analiza modal aplicat statorului 4.2.4. Analiza modal aplicat motorului 4.3. Concluzii53/148 Capitolul5Evaluareaniveluluidevibraiipestanduldeproblamotoare asincrone noi, n vederea diagnosticrii defectelor de fabricaie 54/149 5.1. Testarea motoarelor54/149 5.1.1. Echipamentele utilizate54/149 5.1.2. Procedura utilizat 5.1.3. Configurarea fiierelor de lucru n vederea realizrii testelor 5.2. Testarea motoarelor la fucionarea n gol56/154 5.2.1. Analiza n domeniul timp 5.2.2. Analiza n domeniul frecven 5.2.3. Concluzii 5.3. Testarea motoarelor la funcionare n gol, dup o nclzire forat57/161 5.3.1. Analiza n domeniul timp 5.3.2. Analiza n domeniul frecven 5.3.3. Concluzii 5.4. Identificarea posturilor din fluxul tehnologic unde pot fi induse defecte mecanice 58/170 5.4.1. Rotorul59/173 5.4.2. Rulmenii 5.4.3. Carcasa 5.4.4. Rezultate obinute pe baza simulrii cu metoda elementului finit 5.5.Procedurdeevideniereadefectelorbazatpeanalizandomeniulfrecvena semnalelor nregistrate pe bancul de prob 62/177 Capitolul 6 Concluzii 64/180 6.1. Concluzii64/180 6.1.1. Concluzii cu caracter general 6.1.2 Concluzii cu caracter specific 6.2. Contribuii proprii65/181 6.2.1. Contribuii cu caracter de sintez 6.2.2. Contribuii legate de modelare analitic i numeric a motoarelor asincrone 6.2.3. Contribuii legate de testarea modal a componentelor motoarelor asincrone 6.3. Dezvoltri viitoare67/183 Bibliografia 67/185 Rezumat/Abstract 71 Curriculum vitae 72 9 Capitolul 1 TENDINE MODERNE N TEHNOLOGIILE DE FABRICARE A MAINILOR ELECTRICE 1.1. Maina asincron - Cerine actuale, evoluie i particulariti tehnologice 1.1.2. Analiza i evoluia performanelor Conceputcumaibinede150deaninurm,mainaelectricasincroncontinusfie principalulsistemdeconversieelectromecanic,utilizatnaproapetoatedomeniile,datorit avantajelorpecareleprezint,fadealtetipuridemainielectrice[21],[54]i[70]:simplitate constructiv;predecostredus;siguranmarenexploatare;performanetehniceridicate(cuplu maredepornire,randamentridicat);stabilitatenfuncionare,exploatare,manevrareintreinere simpl;alimentaredirectdelareeauaelectrictrifazatdecurentalternativ.Dintreprincipalele dezavantajesepotenumera:ocmaredecurentlapornire;factordeputererelativsczut; caracteristica mecanic dur.Motoareleasincrone(MAS)seconstruiescpentruogamlargdeputeri(delaordinul unitilor de W pn la ordinul MW), pentru tensiuni joase (sub 500V) i tensiuni medii (3 kV, 6 kV sau 10 kV),avnd turaia de sincronism (la frecvenade 50 Hz)de 500, 600, 750, 1000, 1500 sau 3000 rot/min, n funcie de numrul de perechi de poli. In cazul turbinelor eoliene valorile tensiunii de lucru s-au extins pn la 11, 5 k V iar puterea a ajuns la 2000 kW.Printr-oproiectareoptimizat,cuutilizareadematerialeperformanteicutehnologii adecvate, n ultimii 25 de ani s-a ajuns la obinerea unei densiti de putere a mainilor electrice de pn la 1.2 kW/kg. Pe lng motoarele standard, s-au dezvoltat motoare de eficiena ridicat, la care randamentul este mai mare cu 2-3 % , cu efecte mari asupra economiei de energei, avndnvedere numrul mare de motoare asincrone utilizate azi. In Tabelul 1.2. suntprezentate comparativ valorile limit ale randamentului pentru clasele de eficien EFF 1, 2. i 3, conform normelor din Comunitatea European. Tabelul 1.2. Clase de eficin energetic pentru motoarele asincrone de puteri pnla 30 kW Puterea la arbore kW Masini cu 2 poliMaini cu 4 poli EFF2/EFF3EFF1/EFF2EFF2/EFF3EFF1/EFF2 1.176.282.876.283.8 1.578.584.178.585.0 2.281.085.681.086.4 3.082.686.782.687.4 4.084.287.684.288.3 5.585.788.685.789.2 7.587.089.587.090.1 11.088.490.588.491.0 15.089.491.389.491.8 18.590.091.890.092.2 22.090.592.290.592.6 30.091.492.991.493.2 Mainiledemareputere,alimentatelamedietensiune,lafrecvenade50/60Hz,au randamentul de 96,0 97,5 % (sursa ABB) i nivelul de zgomot reglementat. 10Tendinageneralprivindevoluiamainilorelectriceestedemrireacapacitiide ncrcare,odatcureducereagreuttiiigabaritului,prinfolosireajudicioasamaterialelor existente, ct i prin utilizarea de noi materiale active, electroizolante i de construcie. 1.1.3. Particulariti tehnologice Exist o serie de caracteristici specifice mainilor electrice care condiioneaz tehnologia lor de fabricaie: -o gam larg de parametrii tehnici: puteri, viteze de rotaie, tensiuni, gabarite, greuti; -un numr mare de elemente componente, care necesit procedee tehnologice diferite; -un grad nalt de precizie al prelucrrilor n fabricaie.Astfel, tehnologia fabricaiei mainilor electrice cuprinde: -operaiispecificeelectrotehnice,cumsunt:prelucrareaitratareamaterialelorelectroizolante, bobinarea, impregnarea, ncercrile electrice etc.; -operaiimecanicecaracteristicetehnologieiconstrucieidemaini,cumsunt:prelucrarea metalelor, tanarea tolelor, prelucrarea mecanic a contactelor, montare i control etc.; -operaiile tehnologice cu caracter chimic,referitoare n specialla utilizarea maselor plastice, la acoperirile metalice i nemetalice etc.. nFigura1.5esteprezentatunfluxtehnologicdefabricaiepentruunmotorasincroncu rotorul n scurtcircuit. 1.2. Tehnologii de fabricare a elementelor componente 1.2.1. Tehnologia de fabricaie a miezurilor magnetice A. Materiale utilizate n construcia miezurilor magnetice Dou elemente sunt importante n proiectarea miezurilor magnetice: solenaia, care produce cmpul magnetic nvrtitor; pierderile care se dezvolt n miezul magnetic. n construcia miezurilor magnetice trebuie ca solenaia necesar producerii fluxului magnetic s fie ct mai mic (consum de energie redus) chiar i pentru fluxuri mari. Astfel, pentru obinerea unor caracteristici superioare ale mainii electrice, este necesar ca: solenaia necesar magnetizrii miezului s fie ct mai mic (H mic); pierderile specifice s fie mici, ceeace se poate obine prin utilizarea unui material caracterizat printr-un ciclu de histereris cu o pant ct mai mare i o suprafa ct mai mic. Pentrureducereapierderilorspecifice,s-auelaborattableelectrotehnicecuconinutde siliciude(2-4)%Si,cugrosimide0,28-0,35mmpentrutransformatoareimainielectrice speciale i, pentru maini rotative de uz general de 0,5 - 0,65 mm. Recent,s-audezvoltatmaterialemagneticespeciale,cumesteHiperco50,cuinducii magneticedesaturaiedeordinulBs=2.3-2.4TlaHs