247 Ion Piroi Teza De Abilitare (1) Text

1CERCETĂRI PRIVIND COMPORTAREA MAȘINILOR ELECTRICE ÎN DIVERSE DOMENII ACTUALE DE UTILIZARE Teză de abilitare Prof. dr. ing. ec. Ion PIROI Universitatea „Eftimie Murgu” din Reșița Facultatea de Inginerie și Management București, 2016 2CUPRINS 1.Rezumatul tezei de abilitare …………………………………………………………..3 1.1. Rezumatul tezei de abilitare –română ……………………………….3 1.2. Rezumatul tezei de abilitare –engleză ……………………………….6 2.Sinteză a activității de cercetare și publicistice ………………………………..9 3.Mașini electrice asincrone, sincrone, de curent continuu și transformatoare utilizate în diverse domenii actuale …………………….14 3.1 Mașini electrice asincrone ………………………………………………14 3.2 Mașini electrice sincrone ………………………………………………..19 3.3 Mașini electrice de curent continuu …………………………………23 3.4 Transformatoare electrice ……….. ……………………………………..24 4.Generatorul sincron autonom, autoexcitat, sursă de energie pentru comunitățile izolate ……………………………………………………………………..32 4.1 Proiectarea optimală a generatorului si ncron …………………….32 4.2 Comportări ale generatorului sincron în exploatare ……………45 4.3 Microhidrocentrale cu generator sincron ………………………….52 5.Diagnoza instalațiilor de siguranța circulației utilizate în tracțiunea electri că………………………………………………………………………………………59 6.Utilizări moderne și e ficiente ale energiei electrice ………………………..67 6.1 Instalații de producere și transport a energiei electrice ……….67 6.2 Instalații de utilizare eficientă a energiei electrice ……………..68 7.Sinteza planului de evoluție și dezvoltare profesională ………………….72 8.Bibliografie ……………………………………………………………………… ………….76 31. REZUMATUL TEZEI DE ABILITARE 1.1. Rezumatul tezei de abilitare –română CERCETĂRI PRIVIND COMPORTAREA MAȘINILOR ELECTRICE ÎN DIVERSE DOMENII ACTUALE DE UTILIZARE Teza de abilitare intitulată „ Cercetări privind comportarea mașinilor electrice în diverse domenii actuale de utilizare ” prezintă principalele preocupări științifice, profesionale și de cercetare pe care le -am desfășurat de la finalizarea tezei de doctorat, din anul 1996 (diploma seria M, nr. Minister 000122, Nr UPT 841 din 04.12.1996), până în prezent, evidențiind, mai ales, activitatea desfășurată de la obținerea titului de profesor universitar (5429/03.12.2004) și până în prezent. În această perioadă am desfășurat activitățile precizate în cadrul Institutului de Subinginer i Reșița (1978 –1990), Facultății de Inginerie Reșița (1990 -1992), ambele subordonate Universității Politehnica din Timișoara și în cadrul Universității „Eftimie Murgu” din Reșița la Facultatea de Inginerie (1992 –2012), Facultatea de Inginerie Electri că și Informatică (2012 –2015) și Facultatea de Inginerie și Management (2015 -prezent), la Departamentul de Inginerie Electrică și Informatică. Prezenta lucrare este structurată pe 7 capitole și o bibliografie în care sunt prezentate realizările științi fice. În primul capitol este prezentat un rezumat al tezei de abilitare în limba română, respectiv în limba engleză. În al doilea capitol al tezei de abilitare sunt prezentate succint rezultatele activității de cercetare pe domeniile abordate. Aceste rezul tate au la bază activitatea desfășurată în cei 41 de ani și 6 luni: în fostul Combinat Siderurgic Re șița, (actualul TMK –3 ani și 6 luni), la Institutul de Subingineri Reșița (14 ani), și respectiv, la Universitatea „Eftimie Murgu” din Reșița (24 de ani). În cei 38 de ani, cât am lucrat în învățământul superior am elaborat mai multe cărți de specialitate ca singur autor, sau ca membru în colective de autori, după cum urmează: – 12 cărți cu ISBN dintre care la 7 cărți sunt singur autor, cartea „Mașini Electr ice” a fost publicată în Editura Didactică și Pedagogică în anul 2004; – 1 suport de curs fără ISBN, la care sunt singur autor; 4- 1 îndrumar de laborator, cu ISBN, la care sunt singur autor; – 5 îndrumare de laborator, fără ISBN dintre care la unul sunt singur autor. O componentă importantă a activității de cercetare științifică a fost materializată prin proiectarea, executarea, punerea în funcțiune și testarea a două prototipuri de microhidrocentrale cu generator sincron autonom, autoexcitat. Prima MHC având o putere nominală de 12 kVA a fost amplasată la Dognecea, jud. Caraș -Severin, iar a două, cu o putere nominală de 7,5 kVA, la Ochiu Bei, jud. Caraș -Severin. Pentru scăderea consumului de energie electrică la unități economice, mari, din jud. Caraș -Severin am condus sau participat la contracte de elaborare a bilanțurilor energetice. Pentru optimizarea consumurilor de energie electrică utilizată de sistemele de iluminat exterior, am condus sau participat la contracte de cercetare -proiectare a sistemului de il uminat din orașele: Caransebeș, Reșița și Băile Herculane. În al treilea capitol al tezei de abilitare am prezentat activitățile desfășurare pe mai multe direcții: – funcționarea optimală a mașinilor asincrone, urmărind obținerea unui factor de putere peste valoarea neutrală; – proiectarea optimală, realizarea și testarea mașinii sincrone autoexcitate în regim de generator. Proiectarea optimală s -a efectuat în funcție de variabilele principale alese, urmărindu -se scăderea costurilor pe întreaga durată de viaț ă a generatorului. – utilizarea mașinii de curent continuu în bucla de reglare a turației (frecvenței) generatorului sincron. În acest sens am proiectat mai multe variante de scheme de alimentare a motorului de curent continuu, astfel încât acesta să funcțio neze cu turații diferite, în funcție de banda de frecvențe în care se află frecvența instanee, acționarea fiind reversibilă. – funcționarea optimală a transformatorului electric în rețelele de distribuție. Deoarece la conectarea transformatorului în gol, apa ratajul de protecție poate să deconecteze, am studiat și verificat practic influența momentului conectării la rețea a acestuia, față de momentul trecerii prin zero a tensiunii de alimentare pentru faza analizată. În al patrulea capitol prezint realizările din domeniul echipării microhidrocentralelor cu generator sincron autonom, autoexcitat. În acest sens cele două prototipuri de microhidrocentrale realizate au fost testate urmărindu -se fiabilitatea echipamentelor și funcționarea lor automată. Microhidrocen trala amplasată la lacul Dognecea a funcționat în regim autonom, alimentând un consumator cu o putere instalată de circa 1 kW. Pornirea și funcționarea sa era automatizată, necesitând doar deschiderea vanei de admisie. Microhidrocentrala amplasată la Ochiu Bei a fost o variantă modernizată față de cea de la lacul Dognecea, a funcționat tot în regim 5automat furnizând energie la tensiuni cuprinse între 0,9·U n÷1,1·U nși frecvențe cuprinse între 48÷52Hz. În capitolul cinci sunt prezentate rezultatele cercetăril or efectuate în domeniul tracțiunii electrice domeniul în care mașinile electrice sunt de asemenea prezente. Pentru diagnoza instalațiilor de siguranța circulației din tracțiunea feroviară au fost concepute diagrame de diagnoză, pe baza cărora au fost înto cmite softuri specializate ce pot fi utilizate prin intermediul device -urilor moderne (PC, telefon, tabletă etc), în scopul depistării defectelor și în concescință a fluidizării traficului feroviar. Softurile de diagnoză întocmite și cele care urmează a f i concepute (circa 25 softuri în total) vor fi centralizate pe CD -uri, în vederea utilizării de către personalul de mentenanță. Actualmente, softurile concepute sunt utilizate în diagnoza instalațiilor SCB de pe transonul de cale ferată Caransebeș -Orșova. În capitolul șase al tezei de abilitare sunt prezentate rezultatele cercetărilor într – un domeniu conex și anume al utilizărilor moderne a energiei electrice (iluminat cu surse cu leduri, convertoare pentru alimentarea motoarelor electrice de acționare etc) și al eficientizării acesteia. Pentru eficientizarea sistemului de iluminat exterior, am pus accentul pe utilizarea surselor cu eficiență energetică ridicată și pe proiectarea optimală a sistemului de iluminat. În capitolul șapte este prezentată o sinteză a planului de evoluție și dezvolatare profesională, științifică și academică. Astfel, principalele direcții didactice și de cercetare vor fi orientate pentru formarea viitorilor doctoranzi și constituirea de echipe de cercetare multidisciplinare, bazându -se pe colaborări între diferite centre universitare. Experiența dobândită în îndrumarea doctoranzilor din domeniul electric de la Universitatea „Eftimie Murgu” din Reșița îmi permite să continui antrenarea doctoranzilor actuali în contracte cu mediul econ omic și nu numai. În ultima parte a tezei este prezentată bibliografia cuprinzând lucrările care confirmă activitatea desfășurată, pe domeniile analizate. Prof. dr. ing. ec. Ion PIROI 61.2 Habilitation thesis summary –English RESEARCH ON ELETRICAL MACHINES BEHAVIOUR IN VARIOUS CONTEMPORARY APPLICATION DOMAINS The habilitation thesis with the title “Research on Electrical Machines Behaviour in Various Contemporary Application Domains” presents the main scientific, research, and professiona l activities that I have conducted since the completion of my doctorate thesis, in 1996 (diploma series M, Ministry number 000122, UPT number 841 on 04.12.1996). I underline the activities I have pursued since the achievement of the University Professor ti tle (5429/03.12.2004) up to the present day. In this period of time the activities that I have pursued took place within the Institute for Sub -engineers, Reșița (1978 –1990), Engineering Faculty Reșița (1990 – 1992), both subordinate to the Polytechnic Un iversity in Timișoara , and within the “Eftimie Murgu” University, Reșița , Faculty of Engineering (1992 –2012), Faculty of Electrical Engineering and Informatics (2012 –2015), and the Faculty of Engineering and Management (2015 –present) at the Electrica l Engineering and Informatics Department. This thesis is organized in seven chapters and a bibliography that presents my scientific achievements. The first chapter gives a summary of the habilitation thesis, in Romanian and English. The second chapter ofthe thesis succinctly presents the research results in the domains of interest. These results are based on my 41 years and 6 months activity in theReșița Steel Factory (currently TMK –three years and six months), at the Institute for Sub -engineers (14 years), and at “Eftimie Murgu” University, Reșița , (24 years). In the 38 year of activity in the higher education I have elaborated several textbooks as single author and multi -author textbooks as follows: -12 textbooks with ISBN numbers, 7 of which I am the sole author. The “Electrical Machines” textbook I am a sole author of has been published at “Editura Didactică și Pedagogică ” in 2004; -One lecture n otes volume, without an ISBN, where I am the sole author; -One laboratory reference book, with ISBN, where I am the sole author; 7-5 laboratory reference books, without ISBN, out of which one has me as a sole author. An important component of my scientific re search activity was concretized by the design, implementation, rendering operative and testing two micro hydroelectric power plant prototypes with an autonomous synchronous, self -excited generator (abbreviated in the following with MCH). The first MHC has a 12 kVA nominal power and is located in Dognecea, Caraș -Severin County The second MHC, with a 7.5 kVA is located at Ochiu Bei, Caraș -Severin County. In order to reduce the electricity consumption of large economic agents in the Caraș -Severin County, I hav e lead and participated to projects and contracts that focused on energy balance elaborations. In the domain of exterior lighting energy consumption optimisation I have led and participated to research and design projects for exterior lighting systems for Carans ebeș, Reșița andBăile Herculane cities. In the third chapter of the thesis I have presented several area of interest activities: – Optimal operation of asynchronous machines, aiming to power factors higher than the neutral value; – Optimal design, implementat ion and testing of the self -excited, asynchronous machine functioning as a generator. The optimal design has been realised depending on principal selected parameters that aim to decrease the generator’s costs on its entire operation life; – The operation of the continuous current (electrical) machine in the control loop of the asynchronous generator rotation (frequency). In this domain, I have designed several versions of power up schemes for a continuous current engine, such that it can operate with various rotations, depending on the frequency range of the instantaneous frequency, with reversible drive; – The optimal operation of an electric transformer in a control chain. Because in the idle connection of the transformer the protection outfit can disconnect, I have studied and checked, in practice, the impact the connection moment has on the zero pass of the power voltage for the phase in observation. The fourth chapter presents achievements in the domain of equipping micro hydroelectric power plants with self -excited, autonomous, synchronous generators. In this direction, the two MHC prototypes mentioned above were tested to observe the equipment reliability and their automatic operation. The micro hydroelectric power plant, located on the Dognecea lake, opera ted in autonomous regime, powering one consumer with an approximately 1 kW installed capacity. The start and operation of this MHC has been automatically realised, only necessitating an opening of the intake sluice. The MHC located at Ochiu Bei was an upda ted version of the one located at 8Dognecea lake. It also operated in an autonomous regime, delivering energies at 0.9 Un÷1.1·U nvoltages and frequencies of 48÷52 Hz. Chapter five presents research results in the electric tractions area, an area where elect rical machine are very much present. For the diagnosis for traffic safety installations in the railway tractions, diagnosis charts were elaborated. The charts were the used by specialised software packages that can be used on modern mobile devices (smart p hones, tablet) or personal computers. The software packages are used to detect faults in the operation of train traffic security installations, and thus assists in achieving a fluid train traffic. The diagnosis software packages that have been developed to gether with the ones to be developed in the near future (25 packages in total) will be collected on CDs that can be used by the maintenance staff or the Romanian Railroad Company. Currently, the available software packages are used to diagnose failures of Automatic Block Signal installations on the Caransebeș -Orșova railroad section. The sixth chapter of the habilitation thesis presents research results in a connected domain: the up -to-date electrical energy usage (e.g. led based street lighting, convertors to power up electrical traction engines) and its optimisation. To optimise outdoor lighting I have focused on the use of efficient energetic light sources and the optimal design of the lighting systems. Chapter seven presents a synthesis of my professiona l, scientific and academic development plan. Thus, the main teaching and research lines I intend to follow are to train future doctorand candidates and further build a multi -disciplinary research unit that is based on cooperations between different univers ity and research centres. The experience I have accumulated with advising doctorand students in electrical engineering at the “Eftimie Murgu” University in Reșița gives me motivation and reason to continue such trainings in research projects with economic partners, and not only. The last part of the thesis lists bibliography that supports the statements about the pursued research and scientific activities that I have mentioned, on the specific domains analysed. PhD. Eng. Professor, Ec. Ion PIROI 92.SINTEZA ACTIVITĂ ȚII DE CERCETARE ȘI PUBLICIS TICE În cei 38 de ani de activitate în Domeniul Ingineriei Electrice și în special al Ma șinilor Electrice am desf ășurat o activitate de cercetare științific ă continuă, materializată prin participarea mea la mai m ulte contracte de cercetare în calitate de director/responsabil de proiect, sau de membru în echipă și prin publicarea rezultatelor obținute la diverse conferințe cu indexare în baze de date. Am elaborat mai multe cărți de specialitate ca singur autor, sau ca membru în colective de autori, după cum urmează: – 12 cărți cu ISBN dintre care la 7 cărți sunt singur autor, cartea „Mașini Electrice” a fost publicată în Editura Didactică și Pedagogică în anul 2004; – 1 suport de curs fără ISBN, la care sunt singur aut or; – 1 îndrumar de laborator, cu ISBN, la care sunt singur autor; – 5 îndrumare de laborator, fără ISBN dintre care la unul sunt singur autor. 10 11 Fig. 2.1 Câteva din cărțile la care am fost autor și co -autor În fostul Combinat Siderurgic Reși ța (actualul TMK –3 ani și 6 luni) am lucrat ca inginer de exploatare la Secția Laminoare (6 luni) , unde am pus în funcțiune o instalați e de automatizare de tip UNIDIN. În ultimii trei ani am lucratla Atelierul de Proiectare Produse, Prototipuri unde ambrevetat o schemă electrică de comandă a alimentării motoarelor electrice de pe macaralele Tigler, pentru mecanismul de ridicare. Schema de alimentare conține elemente moderne de comandă (pentru acea vreme), adică relee de frecvență capabile să optimizeze procesul de pornire, respectiv de frânare și oprire a mecanismului de ridicare al sarcinii. În aceeași perioadă am întocmit un studiu, pe întreg Combinatul, referitor la cauzele defectări imotoarelor electrice de pe diverse utilaje și instalații. Din anul 1978 m -am transferat la Institutul de Subingineri Reșița unde, până în prezent, pe lângă activitatea didactică am continuat desfășurarea unei activități susținute de cercetare și publicistică, materializată prin: 3 granturi, 12 contracte de cercetare -dezv oltare, 2 prototipuri de microhidrocentrale electrice, autonome, echipate cu generator sincron autoex citat, cu funcționare automată. Am publicat 82 de lucrări științifice în reviste naționale sau în paginile volumelor –proceedings ale unor conferințe nați onale sau internaționale, astfel: – 8 lucrări publicate în volume –proceedings indexate ISI -Thomson Reuters; – 25 lucrări publicate în reviste indexate în Baze de Date Internaționale; 12- 3lucrări publicate în volume –proceedings indexate în Baze de Date Intern aționale; – 26 lucrări publicate în volume –proceedings cu ISBN/ISSN; – 19 lucrări publicate în volume –proceedings neindexate. Activitatea de cercetare științific ă a fost prezentă în fiecare an de activitate didactică, dar, din păcate, înainte de 1989, con tractele de cercetare nu erau evidențiate ca în prezent. Într -un registru, la nivel de Institut de Subingineri , erau notate datele strict necesare: denumire contract, obiectul cercetării, valoarea contractului, echipa de contract, perioada desfășurării con tractului, rezultatele cercetării. După anul 1989 regimul contractelor de cercetare cu mediul economic s -a schimbat și contractele de cercetare au fost evidențiate. O preocupare constantă a fost reprezentată de continua modernizare a standurilor din labora toarele din domeniul Ingineriei Electrice. Evidențiez, construirea în regim de autodotare, a unui fotometru integrator, a unui stand de determinare a parametrilor surselor de iluminat, achiziționarea unor instrumente moderne (luxmetru, luminanțmetru, telem etru cu laser), a unui sistem de achiziție a mărimilor mașinilor electrice și transformatoarelor etc. Au fost introduse în actiuvitatea didactică softuri utilizate în proiectarea mașinilor electrice, softuri de proiectare a instalațiilor de iluminat interi or și exterior. O direcție conexă a activității de cercetare a fost aceea de îndrumare activă a practicii studenților în unități economice din Reșița, practică axată pe pregătirea acestora în vederea inserției rapide pe piața muncii, pe asigurarea calităț ii produselor încă din faza de proiectare în scopul creșterii aportului învățământului superior pentru pregătirea specialiștilor pe piața muncii. În prelungirea acestei activități am dezvoltat în ultimii 6 ani o activitate de formare continuă a electricien ilor de la gradul I până la gradele III și IV A și B, precum și a verificatorilor de proiecte, responsabililor tehnici cu execuția, experților tehnici de calitate și extrajudiciari. Această activitate a fost materializată prin organiza rea a 25 de cursuri d e formare continuă pentru autorizarea ANRE în domeniul instalațiilor electrice a specialiștilor mai sus amintiți, contribuind suplimentar la investiția în tineri, care reprezintă o investiție în viitor. Începând cu anul 1996 am fost responsabilul relațiilo r de colaborare Internațională pe filiera Republica Moldova. În acest sens, cu excepția a 2 sau 3 13ani grupe de 20 de studenți însoțiți de 2 -3 cadre didactice au sosit în Reșița pentru a efectua practică tehnologică pe durata a circa 20 de zile. Am partici pat la îndrumarea unor doctoranzi pe perioada studiilor doctorale. Dintre doctoranzii îndrumați, 2 îmi sunt colegi, iar alții 2 sunt doctoranzi la Facultatea de Inginerie Electrică din București, urmând a fi cadre didactice la Universitatea „Eftimie Murgu” din Reșița, când pregătirea lor o va permite. Actualmente sunt membru în Asociația Generală a Inginerilor din România, membru în comitetul științific al Conferinței Naționale de Acționări Electrice și în comitetul științific al Conferinței SIELMEN. În anu l 2014 am organizat Conferința Națională de Acționări Electrice CNAE 2014, la care au fost prezenți și specialiști din afara României. În prezent fac parte din echipa de implementare a proiectului cultural „Caraș -Severin –Leagănul Industriei Românești –Perspecticve de Dezvoltare în Viitor”, manifestare în cadrul căreia se va organiza și prima ediție a „Conferinței de Inginerie Electrică și Sisteme -Ștefan Gârlașu”. 143.MAȘINI ELECTRICE ASINCRONE, SINCRONE, DE CURENT CONTINUU ȘI TRANSFORM ATOARE UTILIZATE ÎN DIVERSE DOMENII ACTUALE Nu există și nu poate exista o acționare electrică, clasică sau modernă, fără a avea în componență o mașină electrică. Indiferent de tipul ma șinii electrice, ea trebuie proiectată optimal, testată, comandată și controlată, astfel încât să asigure cele mai bune performan țe tehnice. 3.1Mașini electrice asincrone Mașina electrică asincronă este preferată în sistemele de acționare, față de alte tipuri de mașini electrice, datorită robusteței și simplității sale. Dezava ntajul major al acesteia constă în faptul că turația (alunecarea) variază cu sarcina, motiv pentru care nu este folosită în sisteme de acționare cu turație constantă [1], [2]. Ca și la alte tipuri de mașini electrice trebuie să se acorde o atenție deosebi tă la pornirea în regim de motor, mai ales că cele mai multe defecte ale acestora apar la funcționarea în regim de motor. Mașina asincronă, în regim de motor, absoarbe la pornire curenți, care în funcție de tipul rotorului pot să aibă valori de (4÷8)·I n,depinzând de firma producătoare. L a motoarele asincrone cu rotorul bobinat limitarea curenților de pornire se asigură cu ajutorul reostatelor de pornire, care au de regulă 2÷3 trepte de pregătire și 9÷12 trepte de rezistență pentru pornire. Pentru a rezol va problema pornirii în siguranță și a prelungi durata de viață a motoarelor electrice se utilizează diferite scheme, majoritatea folosind releele de timp pentru a comanda și controla procesul pornirii. În schema propusă [7] pentru comanda și controlul por nirii motoarelor electrice din Combinatul Siderurgic Reșița au fost utilizate (în premieră pentru anii 1980) relee de frecvență, prin intermediul cărora se controla valoarea frecvenței din rotor. În funcție de valorile prescrise ale frecvențelor și de val orile măsurate, releele de frecvență comandau contactoare, care scurtcircuitau trepte de rezitențe de pornire. Prin implementarea schemei propuse s -au redus pierderile în rezistențele de pornire și s -au eliminat defectele care ar fi apărut la motor (ardere a acestuia) când utilajul de lucru avea un defect mecanic (spargerea unui 15rulment), care împiedica creșterea turației rotorului, deși timpul de pornire calculat era epuizat. Deoarece mașina asincronă necesită putere reactivă pentru magnetizare, la funcțion area cu sarcină redusă are un factor de putere mic. Aceasta necesită instalații, mai mult sau mai puțin sofisticate, pentru creșterea factorului de putere peste valoarea neutrală. Analizând diagrama cercului reprezentată în complex s -a ajuns la concluzia c ă fiecare motor dintr -un sistem de acționare ar trebui compensat l a borne cu un condensator a căr uivaloare să varieze, în funcție de alunecare (sarcină) ,sau să aibă o valoare corespunzătoare unei anumite sarcini la care motorul este folosit cel mai frec vent [5]. Pentru o anumită sarcină curntul corespunzător I sare două componente: curentul la funcționarea în gol I 0(care nu depinde de alunecare) și curentul rotoric redus la stator I ʺ, care este dependent de alunecarea s. La funcționarea în gol,componen ta reactivă I r mina curentului I 0poate fi compensată de către un condensator având o capacitate care să asigure valoarea I c min, asigurând pe axa tensiunii U, curentul I 0comp, în fază cu aceasta (Fig. 3.1). La o sarcină oarecare (chiar și cea nominală) curentul reactiv I r maxpoate fi compensat utilizându -se o capacitate de valoare C maxcare să asigure un curent Iscomp pe axa tensiunii, ceea ce corespunde unui factor de putere unitar. Valoarea capacității de compensare trebuie să se modifice între C minși Cmax, în funcție de variația alunecării în intervalul s0șis(care poate fi și sn). Fig.3.1 Variația curentului de magnetizare în funcție de sarcină Pornind de la expresia capacității: 0 rSCd    (3.1) Pot fi modificat e teoretic trei mărimi: εr, S și d. Cum ultimele două sunt mărimi constructive, modificarea acestora este practic imposibilă în ritmul de modificare a valorii alunecării. Deci, singura mărime care poate fi modificată 16rapid este permitivitatea dielectrică r elativă εra unui dielectric ales corespunzător. În majoritatea sistemelor de ac ționare este necesar ca mașina asincron ă să funcționeze cu turație controlabil ă.Ometod ăde control a tura ției mașinii asincrone prin controlul fluxului statoric se poate impl ementa în mediul Scilab/Xcos [3]. Porindu -se de la modelul matematic al mașinii asincrone și alegând strategia de control este necesară adaptarea mediului de programare la acest model. Implementarea structurii de control oferă posibilitatea analizării comp ortării mașinii asincrone pentru diferite variații ale cuplului la arbore. Simplificarea descrierii modelului matematic al mașinii cu câmp magnetic rotitor, comportarea și influența simetriei acesteia se realizează prin transformarea sistemului trifazat ,în sistemul rectangular de axe α-β(d-q). Pentru a cunoaște comportarea în ansamblu ,din punct de vedere electric șimecanic, structura de simulare a modelului matematic a fost împărțită în: mărimi de intrare și calcul alparametrilor pentru simulare ,mode lulmașină pentru sistemul electric și sistemul mecanic, simularea rețelei și reprezentarea mărimilor de ieșire (Fig. 3.2). Parametri modelului mașinii asincrone sunt: i sd–curentul statoric din axa d, isq–curentul statoric din axa q, ird–curentul rot oric din axa d, irq–curentul rotoric din axa q,sd–fluxul statoric din axa d,sq–fluxul statoric din axa q, rd–fluxul rotoric din axa d,rq–fluxul rotoric din axa q, R s–rezistența statorică, R r–rezistența rotorică, X h–reactanța principa lă, L h–inductivitatea principală, L σ–inductivitatea de dispersie, J –momentul de inerție al maselor în mișcare de rotație, p–numărul perechilor de poli. Pornind de la modelul ortogonal (d -q) al mașinii asincrone se pot scrie ecuațiile de flux (stato ric-rotoric), curent, turație și cuplu, în formă integrală:      sd sd s sd sq sq s sq rd r rd mec rq rq r Rq mec rdu R i dt u R i dt R i p dt R i p dt                             (3.2) 17 Fig. 3.2 Structura de simulare și schema bloc pentru controlul mașinii asincrone 2 2 2 2 2 2 2 2h r sd sd rd h r sq sq rq h s rd sd rd h s rq sq rqL LiL L L LiL L L LiL L L LiL L                     (3.3)  1 mec el L fr M M M dtJ    (3.4)  3 2el sd sq sq sdpM i i      (3.5) 18unde M elreprezintă cuplul electromagnetic al ma șinii asincrone, MLreprezintă cuplul ma șinii de lucru, iar M frreprezintă cuplu de frecări. Aceste ecua ții care descriu comportament ul ma șinii asincrone trifazate au fost implementate în subsisteme, pentru a asigura o compilare ușoară, eficientă și clară a întregii structuri [3] .Aplicând o anumită strategie de control se pot controla anumite mărimi, în perioada tranzitorie de funcțio nare a mașinii asincrone. În Fig. 3.3. a) este prezentată variația în timp a cuplului electromagnetic, în Fig. 3.3.b) este prezentată variația curentului statoric și în Fig. 3.3.c) variația fluxului statoric . Din aceste figuri rezultă că variațiile mărimil or analizate sunt în concordanță cu variațiile reale determinate din testarea motorului asincron. S e reconfirmă că valoarea curentului la pornirea motorului asincron este de 4÷8 ori valoarea curentului nominal (aici 6 ori valoarea curentului nominal). a) b) c) Fig. 3. 3Modul de variație al: a) cuplului electromagnetic, b) curentului statoric, c) fluxului statoric Pentru creșterea puterii furnizate de un generator asincron ce echipează un microhidroagregat cu funcționar e în regim autonom, se poate folosi un sistem de control al turației [6]și tensiunii generatorului [4]. Turbina hidraulică nu are în 19componență un sistem de control al turației, iar generatorul asincron este cu rotorul în scurtcircuit și cu înfășurare dub lă în stator, una dintre acestea alimentând o baterie de condensatoare. În Fig. 3.4 este prezentată schema ansamblului turbină hidraulică cu generator asincron autonom cu două înfășurări statorice (a,b,c și u,v,w) și 12 poli. Funcționarea generatorului asincron se bazează pe modificarea cuplului produs de înfășurarea comandată (u, v, w) în tensiune și frecvență, de la o sursă de tensiune continuă, prin intermediul unei invertor bidirecțional. Rb CEConsumatori izolați T abc uvw Estimator M și ωEstimator M și ωf1 f2(-)(+) CBRegulator de turațieAω* ωreg Controler PWMS2S1 Invertor DC -AC3~+ ̶ Fig. 3.4 Schema ansamblului turbină hidraulică cu generator asi ncron autonom. 3.2Mașini electrice sincrone Mașina electrică sincronă este cea mai utilizată în producerea energiei electrice, fiind cea care asigură peste 98% din energia electrică necesară omenirii [8,9]. Această situație se datorează faptului că mașina electrică sincronă, în regim de generator, produce atât energia activă cât și energia reactivă necesară magnetizării consumatorilor care folosesc această energie. 20În realizarea mașinilor electrice sincrone este necesară acordarea unei atenții deosebite în etapa de proiectare a acestora, astfel încât să se obțină parametri corespunzători, în concordanță cu necesitatea de a avea regimuri tranzitorii cât mai scurte, mai ales dacă mașina sincronă lucrează în regim autonom [11]. Dacă mașina asincronă lucrează în regim autonom, autoexcitat, o atenție deosebită trebuie acordată procesului de autoexcitare. În acest sens se poate utiliza o schemă (Fig. 3.5) care asigură autoexcitarea, în regim necomandat, până la atingerea tensiunii nominale și apoi în regim comandat , pe toată perioada de funcționare a acesteia. Rd Dnd d dd G1 G2 G3R S T Fig. 3.5 Schema redresorului necomandat -comandat. Redresorul prezentat în Fig. 3.5 asigură o autoexcitare sigură și fermă și o stabilitate corespunzătoare a buclei de reglare a tensiunii la bornele genera torului. Funcționarea acestuia a fost verificată practic la o microhidrocentrală autoexcitată, autonomă [56], care a produs peste 1 MW oră, pentru un consumator izolat din localitatea Dognecea –Caraș -Severin. Caracteristicile statice ale generatorului si ncron sunt importante în stabilirea comportamentului acestuia atât în re gim staționar, cât și în regim dinamic. Pentru un generator de 300 kVA utilizat, mai ales în regim dinamic, având în vedere că este folosit într -un stand de încercări, caracteristicile statice sunt prezentate în Fig.3.6÷Fig. 3.8. Toate mărimile din figurile prezentate sunt în unități relative. Din caracteristica de funcționare în gol rezultă că generatorul sincron funcționează cu un coeficient de saturație de 1,31, ceea ce, în regim dinamic conduce la supratensiuni reduse. 31,184,01 eeo satIIk (3.6) 21În literatura de specialitate, pentru coeficientul de saturație, sunt recomandate valori cuprinse între 1,15÷1,55. Fig. 3.6 Caracteristica de funcționare în gol. În Fig. 3.7 sunt reprezentate două caracteristici de sarcină pur inductivă, (1) pentru curent de sarcină de 0,792 u.r. și (2) pentru curentul nominal, 1,0 u.r.. Fig. 3.7 Caracteristicile de func ționare în sarcină. Din caracteristica reprezentată pentru curentul nominal se observă că pentru curentul de excitație corespunzător sarcinii nominale (I eN), chiar la sarcină pur inductivă, căderea de tensiune este de 5% față de tensiunea nominală, adică s e respectă cerințele impuse. Din figura 3.8 se observă că pentru sarcina nominală I=1,0 u.r., tensiunea la borne este puțin mai mare decât valoarea nominală, pentru factori de putere 22mai mare decât 0,7, ceea ce înseamnă că valoarea calculată pentru curentu l de excitație, la sarcină nominală, este acoperitoare. Fig. 3.8 Caracteristicile externe . O importanță deosebită în determinarea valorilor curenților de scurtcircuit o are conoașterea valorilor reactanțelor supratranzitorii și tranzitorii. Determinarea valorii reactanței supratranzitorii se poate face foarte rapid din achiziția curenților la proba de scurtcircuit trifazat simetric brusc [10]. Pentru generatorul sincron de 300 kVA, amintit, variația curenților de scurtcircuit pe cele trei faze este prezen tată în Fig. 3.9. Fig. 3.9 Variația curenților pe cele trei faze la scurtcircuitul brusc. Prelucrând înregistrările au rezultat componentele periodice și aperiodice ale celor trei curenți, care sunt prezentate în Fig 3.10, respectiv Fig. 3.11. Fig. 3 .10 Variația componentelor periodice ale curenților la scurtcircuitul brusc. 23 Fig. 3.11 Variația componentelor aperiodice ale curenților la scurtcircuitul brusc. Utilizând metodele prezentate în literatura de specialitate, se determină reactanța tranzitor ie longitudinală x’ dși supratranzitorie x” d. Pentru generatorul amintit, acestea au avut valorile:  00,079 3 0d sc scUX I I         (3.7)  00,0646 3 0 0d sc sc scUX I I I           (3.8) sau în unități relative x’d= 0,174 u.r., respectiv x”d= 0,142 u.r.. Aceste valori, relativ apropiate (pentru un generator fără înfășurare de amortizare sunt reale), determină timpii de amortizare a proceselor supratranzitorii ș i tranzitorii, cu influență benefică asupra încălzirii generatorului sincron. 3.3Mași ni electrice de curent continuu Mașina electric ă de curent continuu va rămâne, încă multă vreme, folosită datorită avantajelor sale în ceea ce privește modificarea turației în limite largi prin comanda excitației, care absoarbe o putere redusă (1% ÷3% din puterea nominală a mașinii) [1, 13, 14]. Ca motor, mașina de curent continuu este prezentă în diverse scheme de automatizări, contribuid la modificarea unui anumit parametr u al acestora (turație, cuplu). În realizarea unei microhidrocentrale autonomă, autoexcitată, motorul de curent continuu cu mai multe înfășurări este prezent în bucla de reglare a frecvenței tensiunii furnizate[17]. Astfel, în Fig 3.12 se constată că moto rul de curent continuu, având 3 înfășurări, primește înformații despre frecvența tensiunii furnizate de generatorul sincron, prin intermediul unui convertor frecvență -tensiune (CFT), de concepție proprie, și prin blocul logic de comandă (BLC). 24 Fig. 3.12 Schema bloc a buclei de reglare a frecvenței cu motor de curent continuu. Utilizarea unei excitații derivație, sau a ambelor, este determinată de plaja în care a ajuns frecvența, ca urmare a conectării sau deconectării unei sarcini. Blocul logic de comand ă, prin sensul alimentării motorului înseriat cu înfășurarea de excitație serie, face posibilă acționarea reversibilă a aparatului director al turbinei. Dacă mașina de curent continuu este unipolară, în regim de generator, se poate obține o tensiune rigur os constantă, ceea ce o face utilizabilă în multe alicații industriale. Dintre aceste vopsirea în câmp electrostatic poate beneficia de o astfel de sursă, cu rezultate foarte bune în calitatea suprafețelor vopsite. Un model de generator de curent continuu, unipolar, de 2 kW, a fost proiectat la UEMR [15] și realizat la Uzina Constructoare de Mașini Reșița. Acesta a furnizat o tensiune continuă de 10 V și un curent de 200 A. 3.4Transformatoare electrice Transformatorul electric, caz limită de funcționare a une i mașini electrice, fără piese în mișcare, este cel mai utilizat în toate sistemele industriale [18, 19]. Rețelele electrice de transport, distribuție, utilizare nu ar fi existat fără transformatorul electric. În funcționarea acestuia, care este cel mai f recvent tranzitorie, apar fenomene care trebuie cunoscute și controlate. În unele aplicații este necesară cunoașterea înlănțuirii magnetice remanente pentru determinarea exactă a înlănțuirii magnetice la un moment dat [20]. Acest lucru se poate face foart e rapid, achiziționând datele necesare cu ajutorul modulului SCXI 1125 pentru măsurarea tensiunilor . Înlănțuirea magnetică remanentă se poate cunoaște exact din caracteristica de histerezis reprezentată în LabVIEW. Metoda are o importanță deosebită și în verificarea calculelor de proiectare referitoare la caracteristica de magnetizare prin măsurări pe prototipul realizat. În Fig. 3.13 este prezentată schema de montaj pentru achiziția datelor, iar în Fig. 3.14 este prezentat standul experimental. 25 Fig. 3.1 3 Schema de montaj pentru achiziția datelor. Pentru măsurarea valorilor momentane ale celor trei mărimi se folosește o eșantionare corespunzător aleasă, astfel încât reprezentarea grafică a lor precum și a înlănțuirii magnetice calculate, să fie continuă. Aparatele de măsură pentru tensiune și curent au fost inserate în vederea verificării ordinului de mărime al tensiunilor, respectiv curentului. Acestea nu au alt rol în determinările făcute, cunoscut fiind că măsoară doar valori efective. Fig. 3.14 Stan dul experimental. Schema bloc utilizată pentru înregistrarea valorilor momentane ale tensiunii și curentului prin înfășurarea primară și a tensiunii secundare este prezentată în Fig. 3.15. Această schemă permite determinarea caracteristicii de histerezis a miezului oricărui transformator electric modificându -se modulele de achiziții și setările blocurilor aferente. Fig. 3.15 Schema bloc pentru înregistrarea valorilor momentane ale tensiunii și curentului prin înfășurarea primară și a tensiunii secundar 26Variația în timp a mărimilor achiziționate este prezentată în Fig. 3.16, iar în Fig. 3.17 este prezentată caracteristica de histerezis rezultată în urma prelucrării variației semnalelor în timp. Din Fig. 3.17 se observă că valoarea remanentă a înlănțuirii m agnetice este de doar 0,03 Wb în timp ce valoarea maximă este de 0,34 Wb. Deci în procente, valoarea remanentă a înlănțuirii magnetice reprezintă 8,8% din valoarea maximă. Acesta e motivul pentru care în unele calcule de proiectare, înlănțuirea magnetică s e neglijează. Caracteristica de histerezis determinată cu metoda prezentată este cea reală a transformatorului electric executat, evidențiind calitatea miezului transformatorului (grosimea caracteristicii de histerezis), gradul de solicitare magnetică și î nlănțuirea magnetică remanentă. Se pot preciza cu ușurință valorile curentului respectiv a înlănțuirii magnetice de la care apare saturația miezului. Fig. 3.16 Variația mărimilor achiziționate în raport cu timpul: u 1(t), i 1(t) și –u2(t). Fig. 3.17 Car acteristica de histerezis a miezului transformatorului testat. 27Aprecierea gradului de solicitare magnetică [26] a miezului unui transformator electric se poate face utilizând o schemă similară ca și cea din Fig. 3.15. Utilizând schema bloc din Fig. 3.18, u n sistem de achiziție cu modulul SCXI 1125 de la care se folosesc canalele ai0pentru măsurarea tensiunii primare u1,ai1pentru măsurarea curentului primar i1șiai2pentru măsurarea tensiunii secundare u2se poate determina caracteristica de magnetiza re a miezului transformatorului (Fig. 3.19). Fig. 3.18 Schema de montaj pentru achiziția datelor. Fig. 3.19 Caracteristica de magnetizare a transformatorului testat. Schema bloc prezentată în Fig. 3.18 permite determinarea caracteristicii de magnetizar e a miezului oricărui transformator electric, prin modificarea monotonă a tensiunii u 1de la valoarea minimă către valoarea maximă și înapoi, prelucrând și înregistrând în final valorile amplitudinilor curentului i 1și a înlănțuirii magnetice Ψ. Aceasta ne permite să apreciem gradul de solicitare magnetică a miezului prototipului transformatorului electric testat. Același program, cu modificările și completările necesare, poate permite reprezentarea caracteristicii de magnetizare a oricărei mașini electrice . Caracteristica de magnetizare astfel reprezentată pune în evidență eventualele diferențe între 28aceeași caracteristică calculată în cadrul proiectării transformatorului testat și permite corecturile necesare pentru a îmbunătății performanțele acestuia. Saturația miezurilor magnetice ale transformatoarelor este cauza apariției unui curent în înfăș urarea primară, de valori mari, în funcție de momentul conectării față de trecerea prin zero a tensiunii pe faza care se conectează. Aceste valori mari pot să de termine deconectarea, prin aparatajul de protecție, a transformatorului. Fenomenul este amplificat dacă conectarea transformatorului la rețeua de alimentare se face cu secundarul în gol [ 24].Modelul matematic al unui transformator care se conectează la re țea, având secundarul deschis, conduce la concluzia că datorită saturației miezului magnetic, curentul de conectare este considerabil mai mare decât curentul nominal [25] . Curentul de conectare depinde de unghiul α la care se face conectarea, fa ță de momen tul trecerii prin zero a tensiunii pe faza analizată. Dacă unghiul de conectare este de π/2 (curba b), în ipoteza neglijării fluxului remanent, curentul de mers în gol de durată se instalează din momentul conectării. Dacă unghiul de conectare este zero, at unci curentul de conectare este de 47,55 ori mai mare decât curentul de mers în gol de durată (curba a), variația sa fiind prezentată în Fig. 3.20. Fig. 3.20 Variația curentului de conectare la rețea a transformatorului în gol. Aceste rezultate au fost obținute pe baza unui model matematic al transformatorului, scris în MathCAD. Testele efectuate pe un transformator trifazat de mică putere, în ipoteza că se utilizează un contactor electronic cu conectarea fiecărei faze la rețea la un alt moment, confir mă importanța deosebită a momentului conectării [21÷23]. Transformatorul testat are următoarele date nominale: S n=7 kVA, U 1n=380V, U2n=190V, I 1n=6,1A, I 2n=12,2A. Curentul de mers în gol de durată are valoarea medie I 0d=0,103A. În acest sens a fost conceput ă schema din Fig. 3.21, în care 29de la transformatorul trifazat, având conexiunea Y s -au preluat informații despre tensiuni, prin cele trei rezistențe de valoare foarte mică (circa 1 Ω)și despre curenți, prin intermediul blocului de achiziții, prelucrându -se și înregistrându -se cu ajutorul PC -ului. Fig. 3.21 Schema bloc a aplicației experimentale. Valorile curenților pentru unghiuri de conectare diferite, sunt prezentate în tabelul 3.1 fiind reprezentate grafic în figurile următoare .Din diagramele prezen tate rezultă că cea mai bună variantă se obține dacă unghiurile de comandă sunt de 90°, 1135° și 2110°, aceasta deoarece între momentele conectării celor trei faze este suficient timp pentru a se amortiza fenomenele tranzitorii care au loc după conectarea fiecărei faze la rețea. În tabelul 3.1 și figurile corespunzătoare a fost utilizat unghiul de 9° deoarece tehnic nu s -a putut realiza unghiul de 0°. Tabelul 3.1 Nr. crt. α01(R)[°]α02(S)[°]α03(T)[°]I0s[A] I0s/I0dI0s/InGrafic 1 9 120 240 10 97 1,6 Fig. 3.22 2 360 360 360 10 97 1,6Fig. 3.23 3 9 9 9 9,6 93,2 1,57Fig. 3.24 4 90 415 671 1,3 12,62 0,21Fig. 3.25 5 90 775 1391 1,0 9,7 0,16Fig. 3.26 6 90 1135 2110 0,6 5,82 0,098Fig. 3.27 30 Fig. 3.22 Conectarea transformatorului la rețea la ungiuri de 9°, 120° și 240°. Fig. 3.23 Conectarea transformatorului la rețea la ungiuri de 360°, 360° și 360°. Fig. 3.24 Conectarea transformatorului la rețea la ungiuri de 9°, 9° și 9°. 31 Fig. 3.25 Conectarea transformatorului la rețea la ungiuri de 90°, 415° și 671°. Fig. 3.26 Conectarea transformatorului la rețea la ungiuri de 90°, 775° și 1391°. Fig. 3.26 Conectarea transformatorului la rețea la ungiuri de 90°, 1135° și 2110°. 324. GENERATORUL SINCRON AUTONOM, AUTOEXCITAT, SURSĂ DE ENE RGIE PENTRU COMUNITĂȚILE IZOLATE Există părerea, nu unanim împărtă șită, că este mai bine ca energia electrică necesară unei colectivită ți să fie produsă în zona de consum. Pe lângă convertoarele fotovoltaice, convertoarele solare și convertoarele de energi e a biomasei, generatoarele sincrone oferă cea mai bună solu ție. În zonele unde există mici cursuri de apă sau vânturi frecvente, utilizarea generatorului sincron autonom, autoexcitat este avantajoasă, având în vedere că acesta produce atât energie activă , cât și reactivă, iar păstrarea unor valori prescrise pentru tensiune și frecvență este la îndemâna utilizatorului. 4.1 Proiectarea optimală a generatorului sincron Pentru ca generatorul sincron să răspundă cerințelor consumatorilor, este necesar ca să se ac orde atenție deosebită proiectării, executării și funcționării acestuia. Proiectarea acestuia se poate realiza în mod clasic, utilizând relațiile din literatura de specialitate, bazate pe experiența proiectanților [27], sau optimal, prin conceperea unor pr ograme specailizate. Aceste programe, în funcție de criteriul propus, realizează iterații și stabilesc dimensiunile constructive optime, care converg spre atingerea funcției obiectiv. În proiectarea optimală, valorile diferiților coeficienți nu au mai fost aleși de proiectant din curbe, ci au fost create subprograme, pentru alegerea automată a acestora prin interpolare sau extrapolare [38]. Principalele criterii după care se poate face optimizarea proiectării sunt: -realizarea unui generator cu dimensiuni de gabarit reduse, și implicit cu costuri de materiale mici; -realizarea unui generator al cărui cost de exploatare, pe toată durata normată de funcționare, să fie minim . Acest cost are în vedere pierderile minime ; -realizarea unui generator al cărui cost tota l să fie (pe toată durata de viață, începând din momentul proiectării până la dezmembrarea și valorificarea materialelor componente. Pentru a îndeplini un anumit criteriu de optimizare, se pornește de la alegerea variabilelor principale, a căror valoare in fluențează substanțial funcția 33obiectiv. Variabilele principale, notată generic Vp,care intervin în programul de proiectare optimală sunt: diametrul interior al statorului D,pătura de curent A, inducția magnetică din întrefier Bδ,mărimea întrefierului δ,pasul dentar al miezului magnetic statoric t1,densitatea de curent din înfășurarea statorică J1, inducția magnetică din jugul statoric Bj1,inducția magnetică din jugul rotoric Bj2,densitatea de curent din înfășurarea de amortizare Ja,densitatea de c urent din înfășurarea de excitație Je. Criteriile analizate, notate generic Cit, sunt definite prin rel ații de tipul: ,itC f A B (4.1) și li se impun restricții de minim: minit ito itcC C C  (4.2) sau de maxim: maxit ito itcC C C  (4.3) unde A și B δsunt variabilele după care se face optimizarea (se pot alege oricare dintre variabilele prezentate sau alți coeficienți considerați imp ortanți) Cit0 reprezintă valoarea funcției prin care este definit criteriul rezultat din proiectarea optimală, iar Citcreprezintă valoarea funcției prin care este definit criteriul rezultat din pr oiectarea clasică. Unei variabile principale, notată generi cVp, i se impun următoarele restricții: min maxp p pV V V  (4.4) Metoda de optimizare utilizată în proiectarea optimală a generatorului sincron este metoda explorării exhaustive care este o metodă de căutare și care se realizează prin parc urgerea următorilor pași: -se stabilește pasul de căutare pe fiecare direcție, determinat de fiecare variabilă în parte, cu relația: max min pp p p VV VVn  (4.5) unde pVnreprezintă numărul de puncte intermediare de căutare pe fiecare direcție a variabilei, pentru care se calculează funcția obiectiv; 34- se începe căutarea pornind de la punctul de minim al fiecărei variabile; – se calculează funcția obiectiv în punctul stabilit. Trecerea de la un punct de căutare la altul se face p rin modificarea unei singure componente a punctului de căutare. Calcularea funcției obiectiv în fiecare punct al variabilelor conduce către minimul funcției obiectiv care este un minim global de calcul după compararea valorilor funcției obiectiv în toate n odurile rețelei. În timpul procesului de optimizare se verifică îndeplinirea restricțiilor. În cazul în care o restricție nu este îndeplinită, variabilei principale i se atribuie o altă valoare în interiorul domeniului de restricție, până când funcția obie ctiv este îndeplinită. Optimizarea se poate face în funcție de două variabile, de trei sau de mai multe variabile. În următoarele grafice am făcut următoarele notații: cu bilă galbenă (albă în imprimarea alb -negru) am indicat valorile rezultate din proiect area clasică, cu bilă roșie, (gri în imprimarea alb -negru) valorile optime, iar cu bilă verde sau albastră (negru în imprimarea alb -negru) cele mai defavorabile valori. Date nominale ale generatorului sincron pentru care am aplicat metoda de optimizare s unt: puterea aparentă, Sn= 350 kVA, turația nominală, n= 300 rot/min., tensiunea nominală, Un= 400 V, factorul de putere, cosφ =0.85. În proiectare s -a ținut cont că generatorul are un serviciu continuu S1, durata normată de viață este de 15 ani și lucr ează în regim autonom. Proiectarea clasică a condus la următoarele valori ale variabilelor principale după care s -a făcut optimizarea: pătura de curent A= 324.311 A/cm, inducția magnetică din întrefier, Bδ= 0.763 T. Intervalul de variație investigat pent ru variabilele principale din programul de proiectare optimal este -30%, respectiv +15%, față de valoarea rezultată din proiectarea clasică. Dacă optimizarea se face aleg ând ca și funcție obiectiv o lungime exterioară Leminimă a generatorului [30] se cons tată că valorile optime ale variabilelor principale sunt: Ao= 369.66 A/cm, Bδo= 0.759 T (Fig. 4.1). Astfel, pătura de curent prezintă o creștere cu 14% iar inducției magnetice din întrefier prezintă o scădere cu 0.524% față de valorile rezultate din pro iectarea clasică. Valoarea minimă a lungimii exterioare reprezintă în acest caz doar 80% din valoarea rezultată din calculul de proiectare clasic. Dacă pentru solicitările analizate s -ar alege valorile minime din interval, acestea ar conduce la o creștere a lungimii exterioare a generatorului cu 58%. 35 Dacă alegem ca și criteriul de optimizare un diametru exterior minim, De, al generatorului, acest lucru este posibil prin alegerea valorilor minime ale intervalelor de variația pentru variabilele AșiBδ(Fig. 4.2) . Procedând similar pentru variabilele amintite și alegând ca și criteriu pentru optimizare minimizarea masei totale, se constată că masa minimă a generatorului se obține atunci când pătura de curent are valoarea maximă din intervalul amintit ( A=370 A/cm) iar inducția magnetică din întrefier, are valoarea minimă ( Bδ=0.53 T). Aceste valori conduc la o scădere a masei totale cu 10%. Dacă se alege ca și criteriu de optimizare randamentul generatorului, o creștere a cu aproximativ 0.3% este posibilă dacă cele două variabile analizate au valori maxime în intervalul amintit (Fig. 3.2) . Îndeplinirea criteriului de siguranță al generatorului este important deoarece asigură beneficiarul de o funcționarea corespunzătoare a ge neratorului în regimuri tranzitorii sau de avarie de scurtă durată. În Fig. 4.4 este prezentată suprafața de răspuns a curentului de șoc, Ișoc, denumit și curent maxim, prin care am definit criteriul de siguranță. Valorile prezentate sunt raportate la cure ntul nominal, In.În urma proiectării clasice, valoarea curentului de șoc este de 36aproximativ 14.4· In. O scădere a valorii curentului de șoc sub 10· Inse poate obține dacă pătura de curent are valoarea maximă, iar inducția magnetică din întrefier valoarea minimă. Costul total al generatorului este format din costul de fabricație, Cf, și costul de exploatare, Ce, conform relației: t f eC C C  (4.6) Costul de fabricație depinde de masa materialelor active, ma, (masa de fier, mFeși mas a de cupru, mCu) și de costul acestora, (costul fierului, cFeși costul cuprului, cCu) și de diverse regii de care se ține seama prin coeficientul kr. În unele aplicații se consideră kr= 8, valoare pe care am adoptat -o în proiectare, fără a reduce caract erul de generalitate [31]. Costul de exploatare depinde de suma pierderilor din generatorul sincron, Σp,durata normată de viață, Dv, costul energiei electrice, cel, și de numărul de ore de funcționare pe an, Nore .Costul total poate fi exprimat deci pr in relația:  t Fe Fe Cu Cu r v ore elC m c m c k D N c p         (4.7) Dacă se analizează efectul variabilelor menționate anterior asupra pierderilor (Fig. 4.5) se constată că pierderile minime se obțin pentru valorile maxime ale păturii de curent și indu cției magnetice din întrefier. Fig.4.5 Pierderilor totale, Σp, sunt cu 5% mai mici decât pierderile rezultate din proiectarea clasică. Valorile minime ale variabilelor principale analizate conduc la o creștere a pierderilor cu 20%. Valorile optime pentru pă tura de curent, în creștere cu 14% față de cea rezultată din proiectarea clasică și pentru inducția magnetică din întrefier, în scădere cu 0.524%, au condus la o scădere a costului total cu 3.71% (Fig. 4.6). Dacă se păstrează aceleași variabile de optimi zare A și Bδși se analizează criteriul cost total minim pentru turații între 250 rpm și 1000 rpm [28] se 37constată că, cu creșterea turației, pătura de curent corespunzătoare optimului Ao crește, iar inducția din întrefier Bδoscade față de valorile rezul tate din proiectarea clasică Ac, respectiv Bδc(Tabelul 4.1 și Fig. 4.7). Tabelul 4.1 Nr. crt.n [rpm]A [A/cm] Bδ[T] Ac Ao Bδc Bδo 1 250 312,564 374,558 0,836 0,943 2 300 328,797 394 0,82 0,96 3 375 332 394,573 0,819 0,961 4 500 344,581 412,955 0,812 0,967 5 600 387 464 0,804 0,963 6 750 424 508 0,786 0,851 7 1000 433,569 519,563 0,766 0,788 Fig. 4.7 Variația păturii de curent și a inducției magnetice din întrefier în funcție turația generatorului sincron. Dacă se aleg alt e combinații de variabile principale, păstrând același criteriu de optimizare, adică minimizarea costului total [29], se pot stabili valorile optime la diferite turații ale generatorului sincron. Astfel în tabelul 4.2 sunt prezentate valorile rezultate di n proiectarea clasică și valorile optimale pentru combinația de variabile pătura de curent Ași mărimea δ0a întrefierului, respectiv combinația dintre densitatea curentului din înfășurarea statorică J1 și mărimea δ0a întrefierului, pentru diferite valori ale turației între 250 rpm și 1000 rpm. Din tabel se constată că variația păturii de curent, în funcție de turație este similară cu cea prezentată în tabelul 4.1. 38Tabelul 4. 2 Nr. crt.n [rpm]A [A/cm] δ0[mm] J1[A/mm2] Ac Ao δ0c δ0o J1c J1o 1 250 312,564 360,020 2,25 1,575 6,662 4,664 2 300 328,797 368 2,50 1,750 6,682 4,688 3 375 332 373,203 2,75 1,925 6,662 4,663 4 500 344,581 412,925 3,00 2,100 6,620 4,645 5 600 387 463,997 3,50 2,450 6,962 4,885 6 750 424 508,214 4,50 3,150 6,502 4,562 7 1000 433,569 519,563 5,50 3,850 6,962 4,885 Mărimea optimă a întrefierului este considerabil mai mică decât cea rezultată din proiectarea clasică, crescând cu turația, iar densitatea de curent din înfășurarea statorică, este mai mare decât valoarea rezultată din proiectarea clasică, dar este foarte puțin influențată de mărimea turației (Fig. 4.8). Fig. 4. 8Variația întrefierului și adensității de curent din înfășurarea statorică în funcție turația generatorului sincron. Mărimea optimă a întrefierului este considerabil mai mică decât cea rezultată din proiectarea clasică, crescând cu turația, iar densitatea de curent din înfășurarea statorică, este mai mare decât valoarea rezultată din proiectarea clasică, dar este foarte puțin influențată de mărimea turației (Fig. 4.8). Programul de proiectare opt imală permite vizualizarea influenței solicitărilor electromagentice asupra dimensiunilor generatorului sincron, în vederea obținerii celui mai mic cost [32 , 33]. Analiza influenței păturii optime de curent Ao, asupra dimensiunilor, dar și asupra consumul ui de materiale (masa de fier mFe, masa de cupru mCu, masa 39totală mt) a pierderilor (în fier PFe, în cupru PCu, și totale ΣP) și a randamentului conduce la rezultatele prezentate în tabelul 4.3. Tabelul 4.3 Le De mFe mCu mt PFe PCu ΣP η Ao10,41% 0,34% 16,24% 8,95% 13,3% 12,78% 0,46% 2,68% 0,31% ↓ ↑ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↑ Din Fig. 4.9 se constată că mărimea diametrului exterior Deeste foarte puțin influențată de variația păturii de curent, în timp ce lungimea exterioară Lea generatorului este puternic influențată, scăzând cu creșterea păturii de curent, ceea ce este în concordanță cu realitatea. Fig. 4.9 Curbele de variație ale d imensiunilor exterioare în funcție de pătura de curent În Fig. 4.10 sunt prezentate curbele de variație ale maselor și pierderilor în funcție de variația păturii de curent. Pe grafice este identificată valoarea optimă Ao și cea rezultată din proiectarea c lasică Acpentru pătura de curent ,căreia îi corespunde valoarea 1 în mărimi relative pentru fiecare mărime analizată. Fig. 4.10 Curbele de variație ale maselor și pierderilor generatorului sincron în funcție de pătura de c urent 40Curbele de variație ale costurilor și a randamentului, în funcție de aceeași variabilă analizată, sunt prezentate în Fig. 4.11. În această figură valorile înscrise pe verticală, referitoare la randament reprezintă creșterile acestuia în varianta optim ală, față de valoarea rezultată din proiectarea clasică, considerată 1 în valori raportate, care corespunde valorii randamentului de 0,926. Creșterea randamentului cu 0,31%, în valori raportate, conduce la o valoare reală de 0,929. Fig. 4.11 Curbele de variație ale maselor și pierderilor generatorului sincron în funcție de pătura de c urent Valoarea reactanțelor generatorului sincron influențează criteriul de siguranță în regimurile tranzitorii defuncționare a acestuia , prin valorile curenților de scur tcircuit [34]. Acești curenți sunt determinați încă din etapa de proiectare pentru a se putea verifica încadrarea lor în limitele maxime prevăzute în standarde și pentru a alege tipul de izolație corespunzător. În Fig. 4.12 sunt prezentate curbele de vari ație ale reactanțelor longitudinale xd,x’d,x”dși transversale xq,x”qcorespunzătoare regimului de durată, tranzitoriu și supratranzitoriu , în funcție de variația păturii de curent . Fig. 4.12 Curbele de variație ale reactanțelor longitudinale și t ransversale în funcție de pătura de c urent O altă variabilă importantă de care trebuie să se țină seama în etapa de proiectare este mărimea întrefierului [35]. Din Fig. 4.13 se constată că valoarea optimă pentru care se obțin și mase ale materialelor pr incipale mai mici și costuri mai mici, este mai mică decât valoarea rezultată din proiectarea clasică. 41 Fig. 4.13 Curbele de variație ale maselor și costurilor generatorului sincron în funcție de mărimea întrefierului În proiectarea generatoar elor sincrone raportul dintre lățimea crestăturii și pasul dentar este definit prin coeficientul β [36] conform rela ției: 10, 4 0,5cb t   (4.8) Valoarea acestui coeficient trebuie să se încadreze în inter valul (0,4÷0,5) și determină valoarea inducției magnetice din dinții statorici. Deși intervalul de variație al acestui coeficient este restrâns, valoarea acestuia influențează dimensiunile, parametri și funcția obiectiv impusă. În urma proiectării optimale s-a constatat că acest coeficient trebuie să se situeze într -un interval mai restrâns (0,4÷0,45), cât mai aproape de limita sa minimă. O altă variabilă cu influențe esențiale în performanțele și costul generatorului sincron este inducția magnetică din înt refier Bδ. Influența valorii optime a acestei variabile [39, 44]asupra dimensiunilor exterioare LeșiDe, asupra maselor de fier mFe, cupru mCuși totale mt, asupra pierderilor aferente și asupra randamentului ηale generatorului sincron se poate urmări î n tabelul 4.4 . Valoarea optimă a inducției magnetice din întrefier Bδpentru generatorul proiectat optimal, având cel mai mic cost total rezultă a fi cuprinsă în intervalul 0,728÷0,761 T, aceasta fiind Bδo= 0,747 T. Tabelul 4. 4 Le De mFe mCu mt PFe PCu ΣP η Bδo10,7% 1,18% 0,42% 1,53% 0,4% 6,72% 4,94% 3,73% 0,3% ↓ ↑ ↓ ↑ ↑ ↑ ↓ ↓ ↑ Valoarea optimă a inducției magnetice din întrefier Bδpentru generatorul proiectat optimal, având cel mai mic cost total rezultă a fi cuprinsă în intervalul 0,728÷0,761 T, aceasta fiind Bδo= 0,747 T. Modul de variație al parametrilor generatorului sincron proiectat optimal (reactanțele longitudinale xd,x’d,x”dși transversale xq,x”q), în funcție de 42mărimea inducției magnetice din întrefie rBδ[40] este prezentat în Fig. 4.14, iar a curenților de scurtcircuit, dependenți de aceste reactanțe, în Fig. 4.15. Fig. 4.14 Curbele de variație ale reactanțelor supratranzitorii, tranzitorii ș i de durată ale generatorului sincron în funcție de valoarea inducției magnetice din întrefier 0.52 0.57 0.62 0.67 0.72 0.82 0.871234567 Id3 I’d3 I”d3 Bδc BδoBδ[T][u.r.] I”d3 I’d3 Id3 Fig. 4.15 Curbele de variație ale curenților de scurtcircuit trifazat simetric, monofazat, bifazat și a curentului de șoc în fun cție de valoarea inducției magnetice din întrefier Aceste reactanțe influențează valorile curenților supratranzitorii, tranzitorii și de durată la scurtcircuitul trifazat simetric ( I”d, I’d, Id), ale curentului de șoc Ișocși ale curenților supratranzitor ii la scurtcircuitul monofazat I”d1, bifazat I”d2. Se constată că pentru valoarea optimă a inducției magnetice din întrefier, toți acești curenți au valori mai mici decât cei rezultați din proiectarea clasică. Optimizarea proiectării generatorului sincro n a urmărit și influența densității curentului din înfășurarea statorică J1,asupra costului și randamentului acestuia [41]. Pentru generatorul proiectat, valoarea densității de curent rezultată în urma proiectării clasice este J 1g= 6,76 A/mm2,iar în urm a proiectării optimale este J 1opt= 6,077 A/mm2, ceea ce reprezintă 89,9% din valoarea rezultată în urma proiectării clasice. În Fig. 4.16 sunt prezentate curbele de variație ale randamentului ηși a costurilor de fabricație Cf, de exploatare Ceși totale Ctîn funcție de variabila analizată. Dacă costul de fabricație este mai mare, costul de exploatare este mai mic, costul total este puțin influențate de variația densității de curent din înfășurarea 43statorică. Randamentul este influențat favorabil de scăde rea densității J1de la valoarea obținută prin proiectarea clasică, la valoarea optimală. Fig. 4.16 Curbele de variație ale randamentului și costurilor în funcție de valoarea densității de curent din înfășurarea statorică Continuând investigația asupr a influenței variației inducției magnetice în jugul statoric Bj1, asupra costurilor și randamentului generatorului sincron [42] s-a constatat că cele mai mici costuri se obțin dacă se alege o valoare maximă a intervalului recomandat în literatură pentru variabil aanalizat ă. Analizând influența valorii diametrului Dinterior al statorului, asupra costurilor și randamentului [43] generatorului sincron se constată că o valoare mare a diametrului determină cele mai bune performanțe și cele mai mici costuri. Fig. 4.17 Caracteristicilor magnetice parțiale ale generatorului proiectat O etapă esențială în proiectarea generatorului sincron este determinarea solenației de excitație a acestuia [37]. Aceasta se poate determina pe cale gr afică (Fig. 4.17), utilizând metoda clasică, cu ajutorul caracteristicilor magnetice 44parțiale: de funcționarea în gol Hf U  , a statorului 1 H djf U   , a rotorului Hrf U  , și a fluxului de dispersi e dintre poli 1 H djf U   . Pornind de la aceste caracteristici se realizează o construcție grafică din care rezultă valoarea solenației de excitație la sarcină nominală θeN(Fig. 4.18). Fig. 4.18 Construcțiile necesare pentru determinarea solenației de excitație la sarcină nominală. Utilizând softul MathCAD, programul de proiectare creat de subsemnatul, pentru generatorului sincron, pe baza relațiilor matematice care se desprind din construcțiile grafice din F ig. 4.18, a rezultat o metodă rapidă și precisă prin care se poate determina solenației de excitație la sarcină nominală. Metoda matematică creată nu folosește nici o măsurare de segmente, ci calculează cu relații matematice, fiecare mărime care intervin e în determinarea solenației de excitație la sarcină nominală. Caracteristicile utilizate, fiind reprezentate prin programul conceput în MathCAD, permit determinarea exactă a mărimilor necesare, prin funcții de interpolare. Metoda prezentată, poate fi apli cată pentru orice putere a generatorului sincron, introducându -se în ecuații datele nominale ale acestuia. Metoda matematică, este în întregime scrisă în softul MathCad, putând rula fără intervenția proiectantului, dacă există caracteristicile prezentate în Fig. 4.17, iar rezultatul este afișat aproape instantaneu. 454.2 Comportări ale generatorului sincron în exploatare Se cunoa ște că puterea unei ma șini electrice rezult ă din încercarea la care este supusă aceasta, puterea nominală fiind acea valoare la care m așina funcționeaz ă timp îndelungat, fără ca temperatura sa să depă șeasc ă valorile admise corespunzătoare clasei de izola ție a acesteia. O mașină electrică proiectată pentru o anumită putere poate să funcționeze la puterea respectivă, la o putere mai mare sau mai mică, în funcție de valoarea la care s -au atins temperaturile acceptate. În fabricile constructoare de mașini electrice, un model nou este testat pentru a se stabili puterea nominală a respectivului model. Proba de încercare uzinală la încălzire es te esențială în definivarea solicitărilor electromagnetice și mecanice, precum și a soluțiilor constructive ale unei mașini electrice. Încercarea mașinilor de mare putere și înaltă tensiune necesită metode speciale de încercare, având în vedere faptul că n u toate laboratoarele de încercare pot asigura sarcini mari și tensiuni înalte. O metodă de testare a masinilor sincrone și a transformatoarelor cu trei înfășurari, utilizând modele matematice dinamice estemetod aYtterberg . Această metodă permite înce rcarea unei mașini electrice având puterea de 3÷6 ori (sau chiar de 10 ori) mai mare decât puterea standului (laboratorului) de încercare [45].Conform aceste metode, mașina de încercat este rigid cuplată mecanic cu o mașină de putere cel mult egală cu put erea mașinii încercate (Fig. 4.19) . Grupul de mașini astfel format este alimentat de la o sursă de tensiune comună. a) b) Fig. 4.1 9a) Schema simplificată de cuplare și alimentare a grupului de mașini; b) Sensurile curen ților și al tensiunii . Puterile active și reactive absorbite de la rețeaua de alimentare sunt reglate prin modificarea valorilor curenților de excitație. Practic metoda a fost aplicată utilizând schema din Fig. 4.20. Mașinile 3 și 4 utilizate în schema Fi g. 4.20 au puterea unitară de 150 kVA, iar mașinile încercate au puterea unitară de 630 kVA. Motorul sincron 4 antrenează generatorul sincron 3, care în prima fază alimentează mașina sincronă 1, aceasta 46funcționând în regim de motor. Mașina sincronă 1 ant renează mașina sincronă 2, care în prima fază funcționează ca generator sincron în gol. Închiderea contactorului I este echivalentă pentru mașina sincronă 1 cu aplicarea bruscă a unui cuplu la arbore. Mașina testată 2 funcționează în timpul probelor ca mot or. Metoda Ytterberg reprezintă singura modalitate de a efectua testul termic al mașinilor sincrone de mare putere, la produc ător. Fig. 4. 20 Schema simplificată de conectare electrică și cuplare mecanică a sistmului de patru mașini . Există situații cân d un consumator izolat este alimentat de la o micro – hidrocentrală, având în componență un generator sincron și un generator asincron, antrenate de 2 turbine, alimentate din aceeași conductă principală de aducțiune [46]. Cele două generatoare, neconectate î n paralel, pot funcționa cu frecvențe diferite, dependente de sarcinile fiecăruia. Aceste frecvențe diferite determină un fenomen de bătăi, responsabil de apariția fluctuațiilor de tensiune la consumatorii alimentați de la generatorul sincron autonom, auto excitat. În Fig. 4.21 este prezentată schema bloc a celor două turbine și generatoare. Teoretic, f luctuația tensiunii la bornele generatorului sincron poate avea cauze electrice sau cauze mecanice. În urma cercetării s -a constatat că fluctuația tensiunii nu poate avea cauze electrice. Analiz ândcauzele mecanice , care ar putea conduce la apariția acestei fluctuații, s -a constatat că fluctuația de tensiune poate să apară prin interferența fenomenelor mecanice din cele două generatoare, transmisă prin apa de antrenare. În urma determinărilor matematice a pendulărilor posibile ale generatorului sincron s -a ajuns la concluzia că pendulările de foarte joasă frecvență (circa 2 Hz) sunt determinate de variații ale cuplurilor electromagnetice, instantanee, ale celo r două generatoare. Aceste 47cupluri, care sunt cupluri rezistente pentru turbinele hidraulice, creează variații ale presiunii apei ,care se transmit între cele două turbine. Fig. 4. 21 Schema bloc a celor două turbine și generatoare . Urmărind comportarea generatorului sincron în regim stabilizat de funcționare este necesar să se cunoască și comportarea acestuia în regimuri limite (în gol, în scurtcircuit simetric trifazat, monofazat sau bifazat). La încercarea de scurtcircuit simetric trifazat, prelucrând înregistrările variației curenților pe cele trei faze, s -a observat că, în procesul de separare a componentelor periodice și aperiodice, diferența de timp între momentele corespunzătoare valorilor extreme ale curentului pentru o fază oarecare nu este constantă, de 10 ms, cum ar trebui să fie ,la funcționarea staționară, ci variază în jurul acestei valori. Pornind de la această constatare s-aajuns la concluzia că aceste variații sunt deter minate de oscilațiile rotorului [47]. Experimentele s -au efectuat peun generator sincron de 350 kVA, antrenat cu un motor sincron de 300 kW, ambele mașini având aceeași construcție. Generatorul trifazat investigat a fost alimentat la tensiunea de 400 V, având curentul nominal de 509 A, factorul de putere de 0,85 și turați a 300 rot/min. Prelucrând datele achiziționate a rezultat variația unghiului αde poziție a rotorului față de valoarea sa medie, a rezultat forma de variație prezentată în Fig. 4.22.a). Se constată că modul de variație esteo exponențială de forma: 0 cosDt TC e t        (4.9) unde C,TD,νșiφ0sunt constant care sunt determinate din condițiile limită. 48 t [s] 00,511,522,533,544,5[◙] 01,83,65,47,29,0α -1,8 -3,6 -5,4 -7,2 a) b) Fig.4.22 Variația în timp a unghiul ui α de pozi ție a rotorului : a) în prelucărilor datelor înregistrate; b) modelată. Funcția exponențială care reproduce oscilațiile rotorului , depinzând doar demărimile αmax,αminșiT0care se determină din oscilațiile rotorului, rezultată în urma model ării matematice este : max max 0 min min2 1ln ln2 max 02cos2t Te e tT                  (4.10) Modelarea matematică a oscilațiilor rotorului permite determinarea unor parametri ai acestuia și frecvența oscilațiilor, din înregistrările efectuate pe durata scurtcircuitului trifazat bru sc. Utilitatea metodei constă în aceea că din înregistrări, dar și din calcule, se pot cunoaște amplitudinea oscilațiilor mecanice ale rotorului și durata procesului tranzitoriu. Pe baza mărimilor determinate se poate scrie ecuația care redă, cât mai fidel , oscilațiile mecanice ale rotorului, indiferent de puterea acestuia. Cunoașterea valorilor amplitudinilor oscilațiilor și a duratei acestora este necesară în proiectarea corectă a buclelor de reglare și în stabilirea performanțelor generatorului. De la proba de scurtcircuit simetric se poate determina rapid reactanța supratranzitorie longitudinală a generatorului sincron testat, cu influență asupra valorilor curenților supratranzitorii și a duratelor acestora [48], utilizând și caracteristic ile de funcți onare în gol și scurtcircuit de durată (Fig. 4.23). Din aceste caracteristici se determină reactanța sincronă longitudinală, xd și tensiunea electromotoare polară UeE: 0n Esc d scn EI IxI I  (4.11) 493 eE d scU X I  (4.12) 20 40 100 120 140 160 IEδ IE01 123 IEscIscnU,I [u.r.] IE [A]ABC Fig.4.23 Caracteristicile de funcționare în gol și scurtcircuit de durată ale generatorului sincron de 300 kVA. Cunoscând valoarea medie a amplitudin ilormaxim eacurenților pe cele trei faze, rezultă a mplitudinea maximă a curentului supratranzitoriu I” d3, care apare la scurtcircuitul trifazat brusc (Fig. 4.24) . Fig.4.24 Variația curentului de scurtcircuit trifazat brusc. 50Cu această valoare se determină reactanța supratranzitorie sincronă longitudi nală: 3eE d scUXI(4.13) Pentru generatorul testat , la un curent de excitație de 28,6 A, din înregistrare aurezultat mărimile: IR=1163,718 A, I S=1350.275 A, IT=1318.535 A, care au condus la valo area medie a curentului trifazat simetric la scurtcircuitul brusc I” d3=1277,51 A, U eE=79,94 V, X d=0,4086 Ω, X” d=0,4086 Ω, adică 0,138 u.r.. Aplicând metoda descompunerii curentului în componente periodice și aperiodice și folosind proprietățile funcții lor exponențiale s -a obținut pentru reactanța supratranzitorie longitudinală valoarea x”d = 0.142 u.r.. Această ultimă metodă necesită construcții grafice complicate, care introduc erori. Comportamentul generator uluisincron în diverse regimuri de funcțio nare nu se poate stabili doar pe baza c aracteristicil orstatice ale acestuia .De aceea este necesară cunoașterea parametrilor generatorului sincron în regim dinamic, adică cunoașterea valorilor reactanțelor sincrone tranzitorii, supratranzitorii și a const antelor de timp care intervin în aceste procese [50].Valorile acestor mărimi depind de parametrii generatorului din regim staționar .Generatorul sincron trifazat proiectat este destinat să echipeze o microhidrocentrală în componența căreia este și o turbi nă Francis cu ax orizontal, funcționând la o turație de 1000 rot./min. În urma proiectării au fost determinați p arametrii în regim static și dinamic de funcționare a generatorului sincron, în unități relative . În urma determinării valorilor efective și max ime a lecurenților de scurtcircuit supratranzitoriu, tranzitoriu și de durată, precum și a componentei aperiodice a acestora, am reprezentat variația curentului de scurtcircuit în funcție de constantele de timp la care acesta se amortizează (Fig. 4.25). Seconstată că valoarea curentului de șoc , la scurtcircuitul trifazat simetric, este de aproape 16 ori mai mare decât valoarea curentului nominal, fiind mai mică decât valoarea maximă indicate în standarde, adică 21·I n. Generatorul sincron autonom, autoexcit at, necesită bucle de reglare valorilor tensiunii și frecvenței (turației). Reglarea frecvenței se poate face continuu, utilizând regulatoare P, PI sau PID ori discontinuu utilizând relee în circuitul de alimentare al servo -motorului de curent continuu, c are acționează asupra aparatului director al turbinei [49]. Reglarea frecvenței se poate face cu ajutorul unei sarcini de balast, în paralel cu sarcina principală a generatorului. 51Un comutator electronic încarcă sarcina de balast când frecvența tinde să crească, respectiv, descarcă această sarcină când frecvența tinde să scadă. T’dT”d0,04 0,08 0,12 0,16 0,2 0,24246810121416u.r. t [s]I Fig.4.25 Variația în timp a curenților în cazul scurtcircuitului trifazat . Păstrarea constantă a valorii tensiunii la bornele generatorului sincron autonom se face prin metoda cu noscută a modificării curentului de excitație. de Modificarea acestuia se poate face și utilizând metoda bazată pe criteriul „rădăcinii pătrate” [51]. Se cunoaște că odată cu modificarea curentului de excitație se modifică amplitudinea curbei puterii furn izate de generator, care depinde de unghiul intern θ0(Fig. 4.26). Fig.4.26 Caracteristicile P=f(θ 0) pentru diferite valori ale U eEcând U=ct. Aplicând această metodă, modificarea curentului de excitație trebuie să 52conducă la o variație uniform a unghiului intern, conform relației: 2 102 2 01 1sin sinE EI P I P   (4.14) unde P 1și P 2sunt puterile între care se face tranziția. Bucla de reglare a tensiunii unui generator sincron autonom, autoexcitat , este necesar să fie stabilă, fără să conducă la oscilații întreținute. În acest sens trebuie cunoscută funcția de transfer și în baza ei să se facă acordarea regulatorului utilizat [53]. Aplicarea criteriului Nyquist permite o analiză rapidă și corectă a stabilității buclei de reglare a tensiunii. Același lucru se impune și buclei de reglare a frecvenței [52, 54]. 4.3 Microhidrocentrale cu generator sincron Pentru alimentarea cu energie electric a consumatorilor izolați a fost aleasă varianta utilizării gener atorului sincron autonom, autoexcitat, cunoscând avantajele esențiale ale acestuia: -Nu necesită energie necesară alimentării înfășurării de excitație; -Furnizează energie activă, dar și reactivă, necesară când consumatorul are și receptoare care absorb din rețea energia reactivă necesară magnetizării; -Permite r eglarea facilă și suficient de precisă a tensiunii și frecvenței. Funcționarea unui astfel de generator sincron poate fi optimizată, în sensul că debitul de apă necesar funcționării este strict depende nt de puterea cerută de consumator [55], ceea ce constituie un avantaj major, mai ales acolo unde debitul cursului de apă este dependent de cantitatea de precipitații. Pentru alimentarea unui consumator izolat la marginea localității Dognecea din județul Caraș -Severin, în anul 1987 a fost realizată o microhidrocentrală, echipată cu generator sincron autonom, autoexcitat, antrenat de o turbină Banki (cu flux transversal) [56] . În Fig. 4.2 7sunt prezentate imagini cu microhidrocentrala realizată și pusă în funcție la Dognecea. 53 Fig.4.27 Microhidrocentrala de la lacul Dognecea. Turbina Banki, proiectată și realizată (Fig. 4.28) , are dezvoltă o putere mecanică dependentă de valorile debitului [62, 92]și ale înălțimii conform datelor din tabelul 4.5. Tabelul 4.5 H [m] 5 10 15 20 25 30 35 n [rpm] 380 537 658 760 850 931 1005 Q [m3/s] 0,09 0,128 0,157 0,181 0,203 0,222 0,24 PT[kW] 3,22 9,16 16,86 25,92 36,34 47,69 60,1 54 Fig.4.28 Secțiune prin turbina de tip Banki -0,25 de la lacul Do gnecea. Generatorul sincron autonom autoexcitat are datele: S n=12 kVA, Un=220V, I n=19,73A, n=500 rpm, cos φ=0,8 inductiv, η=80%, U Ex=257V, IEx=4,45 A. Fig.4.29 Imagine cu participan ții la p unerea în func ție a MHC Dognecea. 55În Fig. 4.29 este prezentată o imagine cu participan ții la punerea în funcțiune a MHC Dognecea, iar în Fig. 4.30 schema bloc de amplasare a componentelor microhidrocentralei de la lacul Dognecea, unde: 1 –turbine Banky, 2 –cuplaj turbină -generator sincron, 3 –generator sincron, 4 –dulap de automatizare, 5 –conducta de aducțiune, 6 –vană DN 200, 7 –reducție, 8 – organul de reglare, 9 –trasee subterane de cabluri. Fig.4.30Secțiune prin turbina de tip Banki -0,25 de la lacul Dognecea. Pentru a studia stabilitatea buclei de reg lare a tensiunii acestei MHC a fost utilizat criteriul Nyquist aplicat funcției de transfer a buclei închise [58 , 60, 89] cu regulator de tip P : 11 1 1D D EM EE ER ORkH sk k s T s T s T       (4.15) șicu regulator PI: 21 1 1D D EM R EE ER ORkH sk k s T s T s T s T        (4.16) Pentru a testa stabilitatea bucleide reglare a tensiunii , la bornele generatorului au fost conectate diverse sarcinii .Când la bornele generatorului a foct conectat un motor asincron cu puterea de 1,5 kW (sarcină inductiv – 56rezistivă ) s-aconstat că imediat după conectare , tensiunea pe o fază U Rvv, la bornele generatorului scade, determinând creșterea tensiunii de comandă U cda generatorului de impulsuri, ceea ce a condus la creșterea tensiunii și curentului de excitație (Fig. 4.31) . Fig. 4.31. Variația tensiunii de comandă a regulatorului și a tensiunii de fază de la bornele generatorului. După circa 10 perioade tensiunea la borne s-astabilizată. Procesul tranzitoriu se amortizează după circa 15 oscilații, adică după 0,28 s. Rezultatele măsurătorilor din timpul testelor, la bornele generatorului, sunt: -Valoarea efectivă de fază, înaite de momentul conectării –219,5 V; -Valoarea efectivă de fază, maximă, după conectare –222 V, timp de 20 ms ; -Valoarea efectivă de fază, minimă, după conecta re–203 V, timp de 140 ms ; -Valoarea efectivă după amortizarea oscilațiilor –218,2 V. Pentru a studia performanțele microhidrocentralei, referitoare la puterea maximă a unui motor asincron care poate fi conectat la bornele generatorului, fără a -l dezexcita , a fost testată conectarea unui motor asincron de 7,5 kW, n=720 rpm, I n= 18,4 A, I șoc= 44 A [63, 90].Schema utilizată pentru a face această probă este prezentată în Fig. 4.32. 57 Fig. 4.3 2.Schema bloc a buclei de reglare a tensiunii cu transformator de f orțare a excitației . În prima etapă generatorul sincron autonom s -a dezexcitat pentru o perioadă de 0,4 sec. După mai multe teste s -a ajuns la concluzia că motorul asincron de 7,5 kW este o sarcină prea mare pentru puterea produsă de generatorul testat. D upă mai multe teste cu aceleeași mașini s -a constatat că dacă după cele 0,4 s de dezexcitare se deconectează motor ul asincron, pentru alte 0,4 s , la o nouă conectare grupul rămâne în funcțiune conform Fig. 4.33. 0,20,40,60,81,01,21,41,61,82,02,22,4t [s]100200300400U [V] 10203040I [A] I IU UConectare Deconectare Conectare Fig. 4.3 3.Variația tensiunii și curen tului la pornirea unui motor asincron prin două conectări succesive . La realizarea testului s -a utilizat transformatorul TFE de forțare a excitației. Acesta este utilizat numai la pornirea motorului asincron, după care este scos din circuit. Controlul frecvenței acestei MHC a fost realizat folosind ca element de execuție un motor de current continuu cu excitație serie [64]. Modelarea matematică a sistemului turbină -generator sincron și motor de current continuu a 58condus la concluzia că o stabilitate bună a grupului se obține dacă se mărește momentul de inerție al acestuia. O altă realizare a fost proiectarea, executarea și punerea în funcțiune a unei MHC la Ochiu Bei (Fig. 4.34) la data de 27.04.1999 , beneficiar fiind Direcția Silvică Reșița [57 , 65, 66 ]. Fig. 4. 34.Imagini de la punerea în funcțiune a MHC Ochiu Bei . La Ochiu Bei existau 2 generatoare asincrone la care reglarea tensiunii și frecvenței se făcea cu baterii de condensatoare, soluție care a provocat consumatorului nenumărate pagube: t elevizor ars, tuburi fluorescente și bobine de balast defecte etc. Montând pe una dintre turbine un generator sincron cu puterea de 7,5 kVA și o turație de 1500 rpm, s-a reușit menținerea tensiunii între limite acceptate (198 V÷230 V) și o frecv ență între 47,5 Hz÷52,5 Hz [59]. Generatorul sincron utilizat la microhidrocentrala de la Ochiu Bei a fost testat în standul de probă realizându -se întrefierul de 0,5 mm și 0,85 mm, cu scopul de a constata conținutul de armonici al tensiunii induse în înf ășurarea statorică [61]. La variantă cu întrefier de 0,85 mm conținutul în armonici a fost mai redus, însă solenația de excitație a trebuit mărită. 595. DIAGNOZA INSTALAȚIILOR DE SIGURANȚA CIRCULAȚIEI UTILIZATE ÎN TRACȚIUNEA ELECTRICĂ În tracțiunea electric ă, cea mai importantă componentă este vehiculul, echipat cu motor electric de acționare [67]. Pentru ca traficul feroviar să se desfășoare în depline condiții de siguranță, atât pentru transportul de călători, cât și pentru transportul de marfă, este necesară existența instalațiilor de siguranța circulației. Din categoria instalațiilor de siguranța circulației fac parte instalațiile de Semnalizare, Centralizare și Blocare (SCB). Această instalație are în componență: macazuri, semnale, circuite de cale, bloc de linie automat, instalații automate de trecere la nivel cu calea ferată etc. Menținerea în stare de funcționare a acestor instalații necesită personal calificat, cu solide cunoștințe teoretice și practice, precum și aparatura aferentă. Deoarece orice deran jament la aceste instalații provoacă întârzieri de trenuri și poate determina evenimente de cale ferată, este necesar ca diagnoza defectelor și remedierea lor să se desfășoare într -un timp cât mai scurt. Diagnoza actuală a acestor instalații are la bază cu noștințele teoretice ale personalului de mentenanță, necesitând multe măsurări. Pentru a reduce timpul de diagnoză se pot utiliza următoarele metode: – implementarea unui Sistem Expert (diagnoza bazată pe model), care preia informații din proces, le compară cu informațiile prescrise și determină cauza defectului [69]. Schema bloc de interconectare a instalațiilor SCB este prezentată în Fig. 5.1, iar în Fig. 5.2 este prezentată structura sistemului expert care funcționează cu logică fuzzy. Fig. 5.1.Schema bloc de interconectare a subsistemelor SCB. 60 Fig. 5.2.Schema bloc de interconectare cu Sistemului Expert . Metoda are dezavantajul că necesită interconectarea cu instalațiile de siguranță și presupune costuri referitoare la dispozitivele de achiziție, pre lucrare și vizualizare. – conceperea unor diagrame de diagnoză și implementarea acestora în programe computerizate specializate. Prin utilizarea acestei metode personalul de mentenanță dialoghează cu softul și stabilește rapid cauza defectului, putând astfel să intervină direct la remediere. Această metodă utilizează PC, telefonul mobil sau tableta și nu necesită costuri suplimentare de implementare. Pentru diagnoza electromecanismelor de macaz [75, 76, 81] s -a pornit de la schema aferentă a acestui tip de in stalație (Fig. 5.3). 12kΩ 12kΩ Fig. 5.3.Schema electromecanismului de macaz. Au fost analizate cele două tipuri de deranjamente posibile: – când electromecanismul de macaz nu se manevrează, fiind conceput softul intitulat MANMac [76]; 61- când electromecanismul de mac az nu are control electric, fiind conceput softul intitulat CONMac [75]. În Fig. 5.4 sunt prezentate diagramele de diagnoză care au stat la baza conceperii softului MANMac. Softul utilizează mediul de programare Visual Basic.NET și are o interfață prieteno asă cu utilizatorul. Pentru utilizarea acestuia nu este necesar ca personalul de mentenanță să aibă cunoștințe de programare PC, ci doar de utilizare a unui device. În Fig. 5.5 este prezentată o fereastră de dialog a softului MANMac, referitoare la o anum ită secvență din diagrama de diagnoză. 62Ucc=0V Ucc= (90÷160)V Ucc= (150÷160)V Cablu întrerupt►Bucla de 160V întreruptă ; ►Siguranța de 5A întreruptă ; ►Contacte ale releului PM defecte ; ► Conexiuni întrerupte în circuitul de manevrare 160V. Releul IM comută ?DA NU ►Conexiuni întrerupte în pichet ; ►Rezistențe de 6000 Ω întrerupte ; ► Releul IM defect .Măsoară tensiunea la bornele motorului Ucc= (0÷20)VUcc= (20÷110)V ►Conexiuni întrerupte între pichet și macaz ; ►Contacte CA defecte ; ► Contact cuțit defect .Motor defect .Sunt (90-160)V cc în pichet , la bornele (2-4) ?Măsoară tensiunea la bornele regletei B pe timpul manevrării NU1 3 2 Fig. 5.4.Diagramele de diagnoză utilizate în conceperea softului MANMac. Fig. 5.5.Fereastra de dialog a softului MANMac. 63Astfel ,dacă Ucc=0V, cauzele pot fi în concordanță cu cele prezentate în Fig. 5.6. Unul sau mai multe defecte condiționează continuitatea circuitului de alimentare a motorului. Fig. 5. 6.Fereastră cu cauze ale defectului la electromecanismul de macaz . Semnalele luminoase de la instalațiile de Centralizare Electrodinamică pot fi: de intrare, de ieșire, repetitoare, de avarie, de manevră etc. Pentru diagnoza semnalului de ieșire, repetitor, de avarie, de manevră s -au întocmit diagrame de diagnoză. Softul pentru diagnoza semnalului de ieșire [68 , 80] a fost intitulat SEMExp , iar în Fig. 5.7 es te prezentată schema focurilor acestui semnal. Softul pentru diagnoza semnalului de manevră [77] a fost intitulat SEMMan, pentru semnalul de avarie SEMAv, iar semnalul repetitor SEMRep. Instalațiile BLA comandă și controlează circulația trenurilor pe dist anța a două stații de cale ferată cenntralizate electrodinamic. Pentru diagnoza acestui tip de instalații [70], pornind de la schemele din Fig. 5.8 au fost întocmite diagrame de diagnoză pentru situația în care este întreruptă alimentarea cu tensiunea de 2 20 V, 75 Hz și pentru situația în care există un defect în schema de alimentare a releelor transmițătoare T. Pentru situația în care instalația BLA nu se poate orienta normal (în funcție de comanda primită) s -au utilizat schema din Fig. 5.9, au fost concep ute diagramele de diagnoză aferente și a fost creat softul INVBla [72], iar pentru situația în care linia curentă prezenta starea de ocupat s -a utilizat schema din Fig. 5.10 pe baza căreia s -au contruit diagramele de diagnoză și s -a conceput softul LCOBla [73, 74]. 64 Fig. 5. 7.Schema focurilor semnalului de ieșire . Fig. 5. 8.Schema de alimentare cu 220 V și a releelor transmițătoare . 65 Fig. 5. 9.Schema releelor de inversare a orientării instalației BLA . Fig. 5. 10.Schema releelor de control a liniei c urente aferente instalației BLA . Pentru diagnoza circuitelor de cale dintr -o stație centralizată electrodinamic, cu instalații de tip CED -CR4 s -a utilizat schema din Fig. 5.11 pe baza căreia au fost întocmite diagramele de diagnoză și a fost creat softul CEDCdc. Fig. 5. 11.Schema de alimentare a circuitelor de cale dintr -o stație CED -CR4. 66În procesul de modernizare a instalațiilor de siguranța circulației de la CFR s -au întâmpinat probleme referitoare la anumite temporizări de la instalațiile de semnaliz are la trecerile de nivel cu calea ferată. Aceste probleme conduceau la semnalizări false pe apratul de comandă și semnalizare [78, 79]. Pentru diagnoza acestor defecte s -a utilizat un osciloscop cu 4 canale, făcându -se înregistrări ale semnalelor la comut area releelor presupuse sursă de deranjament. Studiind succesiunea teoretică a comutării releelor și succesiunea practică, din înregistrări (Fig. 5.12) s-a constatat că prezența erorilor false semnalizate în instalația CE este cauzată de rămânerea fără ten siune de alimentare a releului NS pe o perioadă de 0,8 ÷ 1,0 s. În acest interval de timp, instalația CE trimite minimum 4 impulsuri de verificare a stării acestui releu și constată că acesta este neexcitat, ca și cum instalația SAT exterioară nu ar funcț iona corespunzător. Fig. 5. 12.Succesiunea teoretică și practică a comutării releelor ce intervin în apariția stării de eroare la instalați aSAT. 676. UTILIZĂRI MODERNE ȘI EFICIENTE ALE ENERGIEI ELECTRICE Pentru a folosi energia electrică în diverse aplicații este necesar ca aceasta să existe. Producerea energiei electrice se realizează în centrale de puteri mai mari sau mai mici, conectate sau nu la un sistem energetic de transport. 6.1 Instalații de producere a energiei electrice Clasificar eametodelor de producere a energiei electrice [82, 83] este prezentată succint în Fig. 6.1. Fig. 6.1. Metode de producere a energiei electrice . Din această figură rezultă că există: – Metodele clasice de producere a energiei electrice, care asigură în prezent circa 98% din consumul mondial de energie electrică, constau în aceea că sursele primare de energie (combustibil, apă etc.) cedează energia unor purtători intermediari de energie (abur, mase în mișcare etc.) care –prin intermediul generatoarelor electrice –permit apoi obținerea energiei electrice. – Metodele de conversie directă a energiei se caracterizează prin aceea că energia primară este transformată direct în energie electrică, fără a mai fi trecută prin fazele aminti te mai sus. 68În încercarea de a utiliza energia eoliană [86, 87] a fost proiectat și executat un generator sincron autonom, autoexcitat cu datele: S n=3kVA, Un=220 V, n=3000 rpm, η=0,8. Testarea acestui generator sincron, în laborator, a condus la rezultate le prezentate în tabelul 6.1. Tabelul 6.1 P [W] 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 I [A] 0,76 1,52 2,28 3,04 3,8 4,55 5,32 η [%] 65,30 78,23 83,40 85,95 87,31 87,74 88,37 Generatorul sincron proiectat și executat s -a comportat corespunzător la testele efectuate, fiind cuplat cu o turbină eoliană, amplasată pe un stâlp de circa 10 m, pe raza orașului Moldova Nouă [91, 93]. În utilizarea energiei electrice produsă de generatoare autonome autoexcitate o problemă importantă este reprezentată de încărcarea echilibrată a celor trei faze. Cum majoritatea receptoarelor consumatorilor casnici au puteri monofazate comparabile cu puterea furnizată de generator, încărcarea dezechilibrată este posibilă în fiecare moment. Pentru a elimina acest dezavantaj major s -a conceput o schemă cu redresarea tensiunii trifazate și utilizarea unui invertor monofazat, astfel încât să asigure alimentarea monofazată a consumatorilor și încărcarea echilibrată a generatorului [85, 104 -106]. Există situații când printre con sumatori se află și motoare asincrone, transformatoare de sudură, care necesită energie reactivă. Generatorul sincron autonom, autoexcitat fiind de mică putere, este necesară cunoașterea diagramei P-Q [88] a generatorului. De la MHC la consumatori distanț a este uneori de ordinul kilometrilor. Transportul energiei în acest caz se face printr -un cablu trifazat sau monofazat. Acesta fiind îngropat în pământ poate suferi defecte care trebuie localizate și remediate [84]. 6.2 Instalații de utilizare eficientă a ene rgiei electrice Prin utilizări ale energiei electrice înțelegem, de regulă, acele instalații care transformă energia electrică în alte forme de energie, utilizate în diferite procese tehnologice. S -a încetățenit ideea că în categoria utilizări ale energie i electrice sunt incluse [95, 97] : instalații electrotermice, de încălzire prin inducție, de încălzire cu arc electric, de sudare [96, 99], de încălzire dielectrică, cu microunde, cu radiații infraroșii, cu plasmă, cu flux de electroni, cu laser etc. 69O ca tegorie aparte de instalații de utilizare a energiei electrice este constituită de instalațiile de iluminat interior și exterior [94 , 108 -112]. Pentru utilizarea eficientă a energiei electrice se impune reproiectarea instalațiilor de iluminat, utilizându -se surse de lumină cu eficiență energetică mare. Cercetările din ultima vreme au condus la realizarea lămpilor cu LED -uri, care au o eficiență energetică mai mare de 80 lm/W [101, 102]. Utilizând softuri de proiectare specializate se poate face optimizare a sistemelor de iluminat. În Fig. 6.2 este prezentată o imagine cu softul DIALux, utilizat în proiectarea optimală, iar în Fig. 6.3 și Fig. 6.4 curbele ixolux și ixocandele rezultate. Fig. 6. 2.Etapă din proiectarea optimală a sistemului de iluminat exte rior. 70 Fig. 6. 2.Izolinii de iluminare . 71 Fig. 6. 3.Izolinii de luminanță . Utilizarea eficientă a energiei electrice la unitățile industriale din județul Caraș -Severin a fost urmărită prin întocmirea de bilanțuri privind utilizarea acesteia [113 -117]. În vederea reducerii defectelor la motoarele asincrone de la mecanismul de ridicare al macaralelor a fost concepută o schemă care folosește relee de frecvență în locul releelor de timp [118]. 727. SINTEZA PLANULUI DE EVOLUȚIE ȘI DEZVOLTARE PROFESI ONALĂ Cunoștințele dobândite în cei 38 de ani de învățământ la Institutul de Subingineri Reșița, subordonat Institutului Politehnic Timișoara și apoi la Universitatea „Eftimie Murgu” din Reșița, mă obligă să continui să mă ocup de pregătirea tinerilor stud enți, masteranzi și doctoranzi, de dezvoltare a Facultății de Inginere și Management, de formare a unei școli doctorale în domeniul electric, de participarea la contracte cu mediul economic, finanțate de acesta, de participarea la contracte de cercetare -dezvoltare, de dezvoltare a colaborării cu univerități din țară, cu Universitatea Tehnică a Moldovei din Chișinău, cu universități din vestul Europei. Dovadă a preocupării mele în acest sens este și întocmirea prezentei teze de abilitare. Experiența acumulat ă în cei 3 ani și jumătate la Combinatul Siderurgic Reșița, actualmente TMK Reșița, ca inginer de mentenanță (6 luni) și apoi ca inginer proiectant (3 ani) mi -a format competențe în domeniul practic în proiectare și în cercetare. Activitatea mea viitoare s e va baza pe aceleși principii, pe care le -am respectat, în toată activitatea mea didactică și de cercetare : – îmbunătățirea fișelor disciplinelor, la care desfășor activități, în concordanță cu noutățile pe plan mondial, cu lucrările publicate în reviste d e specialitate, cu lucrările susținute la diverse conferințe etc.; – colaborarea cu studenții la licență, la masterat, cu doctoranzii pe toată perioada de studii; – îndrumarea colaboratorilor spre dialog, în scopul lămuririi oricărei probleme din aria lor de i nteres; – întărirea echipei de colaboratori, în cadrul Centrului de Cercetari în Inginerie Electrică și Informatică Industrială, centru care funcționează în cadrul Departamentului de Inginerie Electrică și Informatică și care coordonează activitatea de cerce tare a 7 laboratoare, incluzând și doctoranzii de la alte școli doctorale, care activează la Universitatea „Eftimie Murgu” din Reșița; – elaborarea de lucrări științifice bazate pe modele fizice, cu verificarea teoriilor prin rezultate experimentale; – disem inarea rezultatelor cercetărilor în reviste de specialitate, în proceedings -urile unor conferințe, la care cercetătorii noștri să participe spre a schimba opinii și soluții cu cercetători din alte centre universitare, din țară și din 73străinătate, spre a f orma echipe de cercetători comune, încuraj ânddesfășur area sesiunilor de comunicări științifice studențești . Direcțiile principale de interes pentru viitoarea mea activitate urmăresc valorificarea cunoștințelor acumulate în anii de activitate didactică și de cercetare, desfășurați în învățământul superior. Acestea se pot grupa în următoarele domenii de cercetare: 1.proiectarea, modelarea și testarea mașinilor electrice, urmărindu -se și comportamentul termic al acestora; 2.proiectarea instalațiilor de utilizare a energiei electrice cu randamente de transformare ridicate și factor de putere peste valoarea neutrală; 3.proiectarea și realizarea de prototipuri de MHC -uri; 4.utilizarea energiilor regenerabile, mai ales în comunitățile izolate, dar și în alte comunități, m ergând pe ideea producerii energiei electrice la locul de consum și asigurând continuitatea în alimentarea acestora; 5.utilizarea sistemelor de achiziție și procesare de date, prin intermediul device -urilor moderne; 6.diagnoza modernă a instalațiilor electrice . 1. Proiectarea, modelarea și testarea mașinilor electrice În lucrarea „Mașini electrice –Proiectarea generatorului sincron” , publicată în anul 2011 mi -am propus să întocmesc un progam de proiectare a generatorului sincron, care să nu necesite intervenția p roiectantului. Parțial acest lucru a fost realizat, rularea oprindu -se însă la determinarea solenației de excitație ,la alegerea formei și dimensiunii crestărurii , a izolațiilor folosite și a conductoarelor. Mi-am propus să dezvolt programul de proiectare , astfel încât să ajung, în final, ca introducând datele nominale de proiectare, să obțin direct rezultatele, fără a mai interveni în derularea proiectului. Se va acorda o atenție deosebită utilizării materialelor izolatoare de ultimă generație, care vor c onduce la micșorarea dimensiunilor mașinii proiectate, concomitent cu creșterea posibilității de evacuare a căldurii dezvoltate în părțile active. Modelarea generatorului sincron va contribui la determinarea performanțelor generatorului peroiectat și la pr oiectarea optimală a acestuia. Pentru testarea mașinilor electrice proiectate și realizate de mine, dar și a altor mașini electrice îmi propun să utilizez instrumente moderne de măsură, cu afișaj și înregistrare, care îmi vor permite cunoașterea în timp re al a tuturor 74mărimilor necesare întocmirii unui bilanț al modului de utilizare a energiei electrice absorbite din rețea. În determinarea parametrilor mașinilor electrice voi continua achiziționarea și prelucrarea datelor referitoare la regimul termic al componentelor acestora. 2. Proiectarea instalațiilor de utilizare a energiei electrice Din multitudinea domeniilor de utilizare a energiei electrice, prin utilizarea sistemelor de achiziție și procesare de date voi acorda atenție, în special: – Proiectării optim ale a instalațiilor de iluminat interior și exterior, prin alegerea variantei optime de montaj și utilizarea celor mai eficiente surse pentru destinația sistemului de iluminat; – Optimizarea consumului de energie electrică în sistemele de iluminat și în alte aplicații industriale, prin soluții de creștere a factorului de putere, alegerea componentelor cu eficiență energetică ridicată etc; – Automatizarea acționărilor cu mașini electrice și eficientizarea buclel orde reglare a turației , utilizând automate prog ramabile, convertoare etc. 3. Utilizarea energiilor regenerabile În concordanță cu Directivele Comunității Europene referitoare la utilizarea energiilor din resurse regenerabile mă voi concentra, în primul rând, pe utilizarea energiei hidraulice, având în ve dere și configurația județului Caraș – Severin, în care predomină munții și dealurile. Voi continua proiectarea, realizarea și exploatarea unor prototipuri de microhidrocentrale cu puteri în concordanță cu cerințele posibililor consumatori. În acest sens, î n centrul preocupărilor mele va sta automatizarea MHC -urilor care utilizează generator sincron, autonom, autoexcitat. Mă voi preocupa și de utilizarea energiei eoliene, continuând preocupările anterioare de la Moldova Nouă. Și la aceste centrale mă voi baz a în continuare pe generatorul sincron autoexcitat, autonom. Existența radiației solare gratuite și progresele tehnologice înregistrate în domeniul fabricației panourilor fotovoltaice mă va determina să acord cât mai mare importanță utilizării energiei sol are. Această preocupare este în concordanță cu directivele europene referitoare la creșterea eficienței sistemelor de iluminat prin introducerea panourilor fotovoltaice. 754. Diagnoza modernă a instalațiilor electrice În scopul prevenirii defectelor și a reduc erii frecvenței apariției acestora, mi -am propus idendificarea soluțiilor de diagnoză a diferitelor tipuri de instalații și a componentelor acestora, în funcție de solicitările agenților economici. Voi continua implicarea în diagnoza instalațiilor de sigur anța circulației de la CFR ( a instalațiilor SCB) și mă voi orienta spre soluții de diagnoză modernă și a instalațiilor fixe de tracțiune electrică (IFTE). Monitorizarea permanentă a funcționării diferitelor componente din instalații industriale, creerea s istemelor expert la aceste instalații, alături de utilizarea instrumentelor moderne de măsură și diagnoză (senzori, camere de termoviziune etc) permite prevenirea unor defecte și reducerea pierderilor materiale determinate de distrugerea unor componente. Toate aceste direcții de cercetare -dezvoltare permit atragerea de fonduri europene în vederea creșeterii calității sistemului de învățământ și a vieții comunității locale și regionale. 768.BIBLIOGRAFIE 8.1 Domeniul mașinilor electrice asincr one, sincrone, de curent continuu și transformatoarelor utilizate în diverse domenii actuale 8.1.1 Mașini electrice asincrone [1]Ion PIROI, „Mașini electrice”, Editura Eftimie Murgu, Reșița, ISBN 978 -973- 1906 -23-2, pag 382, 2009. [2]Ion PIROI, „Mașini electr ice-Îndrumar de laborator”, Editura Eftimie Murgu, Reșița, pag. 118, 2002. [3]Cristian Paul CHIONCEL, Elisabeta SPUNEI, Cornelia ANGHEL -DRUGĂRIN, Ion PIROI , „Direct Self Control Structure for the Asynchronous Machine, Implemented in Scilab / Xcos”, Acta Electrotehnica, nr. 3, ISSN: 1841 -3323, pag.52 – 55, 4th International Conference on Modern Power Systems, Cluj, 18 -21 mai 2015, indexată DOAJ și recunoscută CNCSIS –COD CNCSIS 576 –Revistă Categoria B+ . [4]Ladislau AUGUSTINOV, Elisabeta SPUNEI, Ion PI ROI, Valentin Mihai NEDELEA, „The control system of voltage and speed for an induction generator running in an autonomous service”, Proceedings of the 9 th International Conference on Electromechanical and Power Systems SIELMEN, pag. 363 –366, Chișinău, 17-18 octombrie 2013, ISBN 978 -606-13-1560 -4. [5]Ion PIROI, „Consideration about the improvement of the power factor af an asynchronous motor”, A patra Conferință Internațională de Sisteme Electromecanice, Chișinău, 26 –27 sept. 2003, ISBN: 9975 -9704 -9-4, ISBN: 9975 -9771 -1-1, pag. 253 – 254. [6]Ioan RUJA, Ion PIROI, Ștefan SZABO, Studiul comportării sistemului de reglare a turației unui motor asincron alimentat de la un convertor static, A treia Conferință internațională de sisteme electromecanice, Chiși nău, 4 –6 oct. 2001. [7]Ion PIROI, „Schema acționării electrice pentru funcționarea motoarelor electrice folosind releu de frecvență”, Proceedings, A II -a Conferință Națională de Acționări Electrice, I.P. Cluj -Napoca, 16 -17 mai 1980. 8.1.2 Mașini electrice si ncrone [8]Ion PIROI, „Mașini electrice”, Editura Didactică și Pedagogică, București, ISBN 973-30-1672 -1, pag. 432, 2004. 77[9]Ion PIROI, „Mașini electrice”, vol II, Editura Eftimie Murgu, Reșița, 2003, ISBN 973-8286 -37-9, pag. 204, 2003. [10]Elisabeta SPU NEI, Ion PIROI , Florina PIROI, “ Rapid Determination of the Over -Transient Longitudinal Reactance”, Analele Universității din Craiova, Seria Inginerie Electrică , Anul 37, Nr. 37, ISSN 1842 -4805, pag. 116 -123, Craiova, 2013, indexată COPERNICUS și recunosc ută CNCSIS –COD CNCSIS 174 –Revistă Categoria B+. [11]Ion PIROI, Regimuri tranzitorii ale generatorului sincron autoexcitat, A doua Conferință internațională de sisteme electro -mecanice, Chișinău, 8 –9 oct. 1999, ISBN: 9975 -944-30-2, pag. 91 –94. [12]Elisabeta SPUNEI, Ion PIROI, „Static characteristics predetermined 300 kVA synchronous generator operating in autonomus regime”, Proceedings of the 8th International Conference on Electromechanical and Power Systems SIELMEN, pag. 463÷466, 11 -13 Oct. 2011 , Chișinău . 8.1.3 Mașini electrice de curent continuu [13]Ion PIROI, „Mașini electrice -Îndrumar de laborator”, Editura Eftimie Murgu, Reșița, 2006, ISBN 973 -8286 -71-9, pag. 124, 2006. [14]Ion PIROI, „Mașini electrice”, Editura Eftimie Murgu, Reșița, ISBN 9 73-8286 – 37-9, pag. 212, 1993. [15]Tudor AMBROS, Ion PIROI, Mihai PIROI, Generator unipolar destinat pentru băi de galvanizare”, A doua Conferință internațională de sisteme electro -mecanice, Chișinău, 8 –9 oct. 1999, ISBN: 9975 -944-30-2, pag. 91 –94. [16]Ioan RUJA, Ion PIROI, Gheorghe LIUBA, Teodor Gavri ș, „The functioning of a continuos current motor charged at the nominal current without coupling with the working machine”, 4thInternational Conference on Electrical and Power Engineering, October 12 -14, 2006, Iași. Buletinul Institutului Politehnic Iași, Tomul LII (LVI), Fasc. 5, 2006, Electrotehnică, Energetică, Electronică. [17]Ion PIROI, „The reversible Drive with a Continous Current Motor order by Frecquency”, Proceedings The Sixth National Confe rence on Electrical Drives, Timișoara. May 13 -14 1988, vol. I, pag. 2.65 –2.68. 8.1.4 Transformatoare electrice [18]Ion PIROI, „Mașini electrice”, vol I, Editura Eftimie Murgu, Reșița, ISBN 973 – 8286 -46-8, pag. 236, 2002. [19]Ion PIROI, Iancu TĂTUCU, „ Mașini e lectrice -Îndrumar de laborator”, Litografia I.P.T.V. Timișoara, pag. 109, 1984. [20]Ion PIROI, Iancu TĂTUCU, Ioan RUJA, Elisabeta SPUNEI, „ Using virtual tools to calculate and record the hysteresis characteristic for a transformer, in order to know the magnetization remanence”, Analele Universității din Craiova ,ISBN 781842 -4805, pag. 195÷199, CNAE -Craiova 2010, indexată COPERNICUS și recunoscută CNCSIS –COD CNCSIS 174 –Revistă Categoria B+. [21]Florin BERINDE, Aurel CÂMPEANU, Ion PIROI, „Connection to the net of a three phase transformer in Y -connection, idle, using an electronic contactor”, Analele Universității din Craiova, Seria Inginerie Electrică , ISSN 1842 -4805, pag. 168 -171, Craiova, 2007, indexată COPERNICUS și recunoscută CNCSIS –COD CNCS IS 174 –Revistă Categoria B+. [22]Ladislau AUGUSTINOV, Florin BERINDE, Ion PIROI, „Electronic contactor with tiristors for an optimal connection of a three phase transformer to star net, the second being open”, Analele Universității din Craiova, Seria In ginerie Electrică , ISSN 1842 -4805, pag. 300 -302, Craiova, 2007, indexată COPERNICUS și recunoscută CNCSIS –COD CNCSIS 174 –Revistă Categoria B+. [23]Florin BERINDE, Ladislau AUGUSTINOV, Ion PIROI, „The command block, acquisition system and specialized soft used at the connection of the idle three -phased transformer to the net at the optimal time, Analele Universității din Craiova, Seria Inginerie Electrică , ISSN 1842 -4805, pag. 42 -44, Craiova, 2007, indexată COPERNICUS și recunoscută CNCSIS –COD CNC SIS 174 –Revistă Categoria B+. [24]Ion PIROI, Florin BERINDE, „ An Analysis Of An Optimal Connection in the Net of a Open -circuit Three -phased Transformer with magnetic coupling between the Columns corresponding to the Three Phases”, Buletinul Institutulu i Politehnic Iași, Tomul L (LIV), Fasc. 5, 2004, Electrotehnică, Energetică, Electronică, ISBN: 1223 – 8139, pag: 1329 -1333. [25]Ion PIROI, Florin BERINDE, „ Mathematical Modulation of the Transition Regime by Network Connection of an open -circuit Transfor mer”, Buletinul Institutului Politehnic Iași, Tomul L (LIV), Fasc. 5, 2004, Electrotehnică, Energetică, Electronică, ISBN: 1223 -8139, pag: 1339 -1342. [26]Ion PIROI, Iancu TĂTUCU, Ioan RUJA, Elisabeta SPUNEI, „ Consideration of the degree of magnetic soli citation for an electrical transformer core using virtual tools”, Analele Universității din Craiova, Seria Inginerie Electrică, ISBN 1842 -4805, CNAE -Craiova 2010. 8.2 Generatorul sincron autonom, autoexcitat, sursă de energie pentru comunitățile izolate 8.2.1 Proiectarea optimală a generatorului sincron [27]Elisabeta SPUNEI, Ion PIROI, „Mașini electrice –Proiectarea generatorului sincron”, Editura Eftimie Murgu, Reșița, ISBN 978 -973-1906 -39-3, pag.232, 2011. [28]Elisabeta SPUNEI, Laurențiu PĂDEANU, Florina PI ROI, Ion PIROI, Gheorghe LIUBA, „ The synchronous Generators Rated Speed’s Influence on electromagnetic Stresses and on Costs”, Analele Universității Eftimie Murgu, Fascicula de Inginerie, Anul XX, nr. 2, Reșița, 2013, ISSN 1453 -7397, pag. 267÷274, indexată EBSCO, 79DOAJ, COPERNICUS și recunoscută CNCSIS –COD CNCSIS 330 –Revistă Categoria B+. [29]Elisabeta SPUNEI, Laurențiu PĂDEANU, Florina PIROI, Ion PIROI, Gheorghe LIUBA, „ Research on decreasing the cost price for the synchronous hydrogenerator”, 5th Inte rnational Symposium on Electrical Engineering and Energy Converters, Buletinul AGIR, Anul XVIII, nr. 4, ISSN 1224 -7928, Suceava, pag. 163÷168, 2013, indexat COPERNICUS și recunoscut CNCSIS –COD CNCSIS 415 –Revistă Categoria B+. [30]Elisabeta SPUNEI, IonPIROI, Florina PIROI, „ On the Electromagnetic Stress Impact on the Synchronous Generator Structural Dimensions and Efficiency”, Analele Universității Eftimie Murgu, Fascicula de Inginerie, Anul XIX, nr. 1, Reșița, 2012, ISSN 1453 -7397, pag. 318÷324, index ată EBSCO, DOAJ, COPERNICUS și recunoscută CNCSIS –COD CNCSIS 330 –Revistă Categoria B+. [31]Elisabeta SPUNEI, Ion PIROI, Florina PIROI, „On the Electromagnetic Stresses Impact on the Synchronous Generator Costs”, Analele Universității Eftimie Murgu, Fascicula de Inginerie, Anul XIX, nr. 1, Reșița, 2012, ISSN 1453 -7397, pag. 311÷317, indexată EBSCO, DOAJ, COPERNICUS și recunoscută CNCSIS –COD CNCSIS 330–Revistă Categoria B+. [32]Elisabeta SPUNEI, Ion PIROI, Florina PIROI, „Optimizing Structural Dimen sions and Costs of a Synchronous Generator Depending on the Current Blanket”, Analele Universității Eftimie Murgu, Fascicula de Inginerie, Anul XIX, nr. 1, Reșița, 2012, ISSN 1453 -7397, pag. 303÷311, indexată EBSCO, DOAJ, COPERNICUS și recunoscută CNCSIS –COD CNCSIS 330 –Revistă Categoria B+. [33]Elisabeta SPUNEI, Ion PIROI, Ladislau AUGUSTINOV, „Influența păturii de curent din înfășurarea trifazată a unui generator sincron, asupra costului total al acestuia”, Știință și Inginerie, Anul XII, Vol. 22/2012 , ISSN 2067 -7138, 2012, pag. 283÷288, indexată CABI, COPERNICUS . [34]Elisabeta SPUNEI, Ion PIROI, Ladislau AUGUSTINOV, „ Influența păturii de curent din înfășurarea trifazată a unui generator sincron, asupra reactanțelor acestuia”, Știință și Inginerie, A nul XII, Vol. 22/2012, ISSN 2067 -7138, 2012, pag. 279÷282, indexată CABI, COPERNICUS . [35]Elisabeta SPUNEI, Ion PIROI, Ladislau AUGUSTINOV, „Influența mărimii întrefierului unui generator sincron trifazat, asupra costului total al acestuia”, Știință și Inginerie, Anul XII, Vol. 22/2012, ISSN 2067 -7138, 2012, pag. 273÷278, indexată CABI, COPERNICUS . [36]Elisabeta SPUNEI, Ion PIROI, „The notch with effect upon the performance of the synchronous generator”, Buletinul AGIR, anul XVII, nr. 4, octombrie – decembrie, Editura AGIR, 2012, ISSN 1224 -7928, Iași, 2012, pag. 51÷54, indexat COPERNICUS și recunoscut CNCSIS –COD CNCSIS 415 –Revistă Categoria B+. [37]Ion PIROI, Elisabeta SPUNEI, „Determination of the solenation of excitation of a synchronous generat or, by the mathematics method”, Buletinul AGIR, anul XVII, nr. 4, octombrie –decembrie, Editura AGIR, 2012, ISSN 1224 -7928, Iași, 2012, pag. 8047÷50, indexat COPERNICUS și recunoscut CNCSIS –COD CNCSIS 415 –Revistă Categoria B+ . [38]Elisabeta SPUNEI, Ion PIROI, „Rapid Calculation Program of Certain Sizes used in design of Synchronous Generators”, Analele Universității Eftimie Murgu Reșița, Anul XVIII (2011), Nr. 3, ISSN 1453 -7397, pag. 209÷216, indexată EBSCO, DOAJ, COPERNICUS și recunoscută CNCSIS –COD CNCSIS 330 –Revistă Categoria B+. [39] Elisabeta SPUNEI, Ion PIROI , „The comparative analysis of the performances of the synchronous generator air gap magnetic induction as main variable” ,11th International Conference on Applied and Theoretical Electr icity, 25-27 October 2012, Craiova, Indexată IEEE Xplore, Cotată ISI, pag: 1- 4,DOI: 10.1109/ICATE.2012.6403422, ISBN: 978 -1-4673 -1810 -5, WOS: 000332581900034 . [40] Elisabeta SPUNEI, Ion PIROI , „Comparative analysis between stationary and dinamic parame ters of a synchronous generator, with the main variable of the air gap magnetic induction” ,11thInternational Conference on Applied and Theoretical Electricity, 25-27 October 2012, Craiova, Indexată IEEE Xplore, Cotată ISI, pag: 1- 4,DOI: 10.1109/ICATE. 2012.6403423, ISBN: 978 -1-4673 -1810 -5, WOS: 000332581900035 . [41]Elisabeta SPUNEI, Ion PIROI, „The importance of choosing the value of current density in the stator windings on the cost, and efficiency of the synchronous generator”, Proceedings of the 20 12 International Conference and Exposition on Electrical and Power Engineering, Indexată IEEE Xplore Database, pag. 336 -369, IEEE Catalog number CRP1247S -DVD, ISBN 978 -1-4673 -1171 -7. [42]Elisabeta SPUNEI, Ion PIROI, Nicoleta GILLICH, „The influence of the stator yoke magnetic induction variation, B j1,upon the geometric dimensions, costs an efficiency of the synchronous generator”, Proceedings of the 2012 International Conference and Exposition on Electrical and Power Engineering, Indexată IEEE Xplore Database, pag. 370 –373, IEEE Catalog number CRP1247S -DVD, ISBN 978 – 1-4673 -1171 -7. [43]Elisabeta SPUNEI, Ion PIROI, „The influence of variation the inner diameter of the stator, D, upon the internal parameters the costs, and the efficiency synchronous generator”, Proceedings of the 1st International Conference on Circuits, Systems, Communications, Computers and Applications (CSCCA ′12), ISSN: 1790 -5109, ISBN: 978 -1-61804 -099-2, pag. 231 -236, Iași, 2012; [44]Elisabeta SPUNEI, Ion PIROI, „Influence of ai r gap magnetic induction variation, B δ, un the internal parameters, costs and efficiency, synchronous generator”, Proceedings of the 1st International Conference on Circuits, Systems, Communications, Computers and Applications (CSCCA ′12), ISSN: 1790 -5109, ISBN: 978 -1-61804 -099-2, pag. 225 –230, Iași, 20 12. 8.2.2 Funcționarea optimală a generatorului sincron și testarea acestuia 81[45]Aurel CÂMPEANU, Gheorghe LIUBA, Ion PIROI , Ladislau AUGUSTINOV, Elisabeta SPUNEI, „Researches Regarding the Factory Test of Elect ric High -duty and High Voltage Equipment”, Analele Universității „Eftimie Murgu“ Reșița, Fascicola de Inginerie, Anul XXI, Nr. 2, ISSN 1453 -7397, pag. 211 -222, Reșița, 2014, indexată EBSCO, DOAJ, COPERNICUS și recunoscută CNCSIS –COD CNCSIS 330 –Revistă Categoria B+. [46]Elisabeta SPUNEI, Ion PIROI, „Voltage Fluctuations Synchronous Hydro Autonomous in a Concrete Building”, Analele Universității Eftimie Murgu Reșița, Anul XVIII (2011), Nr. 3, ISSN 1453 -7397, pag. 193÷198, indexată EBSCO, DOAJ, COPERNICU S și recunoscută CNCSIS –COD CNCSIS 330 –Revistă Categoria B+. [47]Ion PIROI , Elisabeta SPUNEI, Florina PIROI, „ Experimental Measurements of the Rotor Oscillations in an Synchronous Generator During the Three -Phased Sudden Short -Circuit Test” , Internati onal Conference on Applied and Theoretical Electricity ICATE, 23 -25 October 2014, Craiova, Indexată IEEE Xplore, Cotată ISI, pag: 1- 5,DOI: 10.1109/ICATE.2014.6972637, ISBN: 978 -1-4799 -4161 -2, ISSN: 2376 – 4163, WOS: 000352737400049. [48]Elisabeta SPUNEI, Ion PIROI, Valentin Mihai NEDELEA, Gheorghe LIUBA, Florina PIROI, „Method to determinate over transient longitudinal reactance in a synchronous generator”, Proceedings of the 9 th International Conference on Electromechanical and Power Systems SIELMEN, pag. 261÷264, Chișinău, 17 -18 octombrie 2013, ISBN 978-606-13-1560 -4, pp. 261÷264. [49]Ion PIROI, Sorin STEPAN, „ Method of stabilising the frequency of a small power self -excited synchronous generator”, Proceedings of the 9thConference on Electrical Dri ves, Craiova, 8 –9 oct. 1998, ISBN: 973 -9346 -68-5, pag. 345 –348. [50]Elisabeta SPUNEI, Ion PIROI, „Predetermined dynamic characteristics of the 300 kVA synchronous generator operating in autonomous regime”, Proceedings of the 8thInternational Confere nce on Electromechanical and Power Systems SIELMEN, pag. 467÷470, 11 -13 Oct. 2011, Chișinău; [51]Ion PIROI, „Method of modifying the fielding current of an synchronous self – excited generator (“The Square root method”)”, HydroTurbo ’98 Mezinarodni konferen ce o hydrodynamickych a electrickych zarizenich ve vodni energetice, Loucna nad Desnau, Czech Republik, 1998. [52]Ion PIROI, „Analiza stabilității dinamice a buclei de reglare a frecvenței între 47 și 53 Hz într -o MHC cu generator sincron autoexcitat”, Analele Univ. “Eftimie Murgu” Reșița, Fascicola III, 25 -26 oct. 1996, pag. 197 –202. [53]Ion PIROI, „Analiza stabilității dinamice a buclei de reglare a tensiunii unui generator sincron autoexcitat într -o MHC autonomă”, Analele Univ. “Eftimie Murgu” Reșița , Fascicola III, 25 -26 oct. 1996, pag. 191 –196. [54]Ion PIROI, „Metodă de analiză a stabilității dinamice a buclei de reglare a turației (frecvenței) într -o MHC, cu generator sincron autoexcitat”, Analele Univ. “Eftimie Murgu” Reșița, Fascicola III, 25 -26 oct. 1996, pag. 157 –162. 828.2.3 Microhidrocentrale cu generator sincron [55]Ion PIROI , „Optimizarea funcționării generatoarelor de mică și medie putere utilizate în echiparea microhidrocentralelor” ,Teză de doctorat, Universitatea Tehnică Timișoara, Facul tatea de Electrotehnică, Timișoara, pag. 164, 1996. [56] Ion PIROI , Iulia VOIA, Instalație Originală Autonomă Nepoluantă Automatizată (I.O.A.N.A.) , locația: lacul Dognecea, beneficiar Organizarea și Gospodărirea Apelor, Reșița, 1987. [57]Ion PIROI ,Micro hidrocentral ăautonom ăautomatizat ă, locația: Ochiu Bei, beneficiar Direcția Silvică Reșița, 2004. [58]Elisabeta SPUNEI, Ion PIROI, Florina PIROI, „A Study on the Voltage Control Loop of a Self -excited Synchronous Generator in a Micro -Hydroelectric Power Plant”, Proceedings of the 10thInternational Conference on Electromechanical and Power Systems SIELMEN, pag. 237 –240, Chișinău, 08 -09 octombrie 2015, ISBN 978-606-567/284/0; [59]Ion PIROI, Florin BERINDE, „ Microhydrounit with synchronous self -excited generator –optimal solution for isolated consumers supply”, Buletinul Institutului Politehnic Iași, Tomul L (LIV), Fasc. 5, 2004, Electrotehnică, Energetică, Electronică, ISBN: 1223 -8139, pag: 1334 -1338. [60]Ion PIROI, „Characteristics of an synchronou s generator of 12kW for a micro – hidro -powerstation”, A patra Conferință Internațională de Sisteme Electromecanice, Chișinău, 26 –27 sept. 2003, ISBN: 9975 -9704 -9-4, ISBN: 9975 -9771 -1-1, pag. 263 – 264. [61] Ion PIROI, „Generator sincron autoexcitat de 7,5 kVA pentru microhidrocentrală autonomă”, Prima Conferință Internațională de Sisteme Electromecanice, Chișinău, 16 –18 oct. 1997, vol: I, ISBN: 9975 -910-22-X, pag. 157 –160. [62]Iacob VOIA, Ion PIROI, „Utilisation of an existing hidroproject as a demons tration of microhidro power station”, Hidroenergia ’97, 5thInternational Conference and Exhibition, 29 sep. -1 oct. 1997, Dublin, Ireland, pag. 246 -253. [63]Ion PIROI, Iancu TĂTUCU, „ Voltage Control Loop of the 12 kVA Autonomous Synchronous Generator” ,Proceedings, The Fifth National Conference on Electrical Drives, Iași, May 16 -17, 1986, vol. II, pag. B -167–B-171. [64]Ion PIROI, Iancu TĂTUCU, „ Control Loop of the Speed of Rotation of the Banky Turbine to maintain the Frecquency of the 12 kVA Synchr onous Generator between toleeance Limits”, Proceedings, The Fifth National Conference on Electrical Drives, Iași, May 16 -17, 1986, vol. II, pag. B -173–B-179. [65] Ion PIROI, Contract național de cercetare -dezvoltare, „ Lucrări de reparație a microhidrocen tralei autonome cu generator sincron de la Ochiu Beiului și service postagaranție”, contract nr. 5/2004, beneficiar Regia Națională Romsilva. 83[66]Ion PIROI, Contract național de cercetare -dezvoltare, „Proiectare, executare și livrare a prototipului unei m icrohidrocentrale echipate cu generator sincron autoexcitat”, contract nr. 3934/11.03.1997, beneficiar Regia Națională Romsilva. 8.3 Diagnoza instalațiilor de siguranța circulației utilizate în tracțiunea electrică [67]Ion PIROI, Elisabeta SPUNEI, „ Tracțiune electrică”, Editura Eftimie Murgu, Reșița, ISBN 978 -606-631-025-3, pag.184, 2013. [68]Elisabeta SPUNEI, Ion PIROI, Cristian MUSCAI, Monica ROȘU, “ Computer diagnosis of output light signals”, Analele Universității “Eftimie Murgu” Reșița, Fascicola de Ing inerie, Anul XXII, Nr. 1, 2015, ISSN 1453 –7397, pag. 336 -344, indexată EBSCO, DOAJ, COPERNICUS și recunoscută CNCSIS –COD CNCSIS 330–Revistă Categoria B+. [69] Elisabeta SPUNEI, I. PIROI, Florina PIROI, “ Basic Concepts in the Diagnosis of Traffic Safe ty Installations Using Fuzzy Logic Based Models”, Analele Universității “Eftimie Murgu” Reșița, Fascicola de Inginerie, Anul XXII, Nr. 1, 2015, ISSN 1453 – 7397, pag. 327 -335, indexată EBSCO, DOAJ, COPERNICUS și recunoscută CNCSIS –COD CNCSIS 330 –Revist ă Categoria B+. [70]Elisabeta SPUNEI, Ion PIROI, Florina PIROI, Cristian Paul CHIONCEL, „ A New Approach on The Diagnosis of Automatic Block Signaling Installations”, Analele Universitatii din Craiova –seria Inginerie Electrică, Anul 38, Nr. 38, 2014, I SSN 1842 -4805, pag. 211-214, indexată COPERNICUS și recunoscută CNCSIS –COD CNCSIS 174 –Revistă Categoria B+. [71]Elisabeta SPUNEI, Ion PIROI , Cristian Paul CHIONCEL, Florina PIROI, „Rapid Diagnosis of Track Circuits in a Railroad Station” , The 9th Inte rnational Symposium on Advanced Topics in Electrical Engineering, 7 -9 mai 2015, Bucure ști, Indexată IEEE Xplore, Cotată ISI, pag: 710- 715, DOI: 10.1109/ATEE.2015.7133905, ISBN: 978 -1-4799 -7514 -3, WOS:000368159800132 . [72]Ion PIROI , Elisabeta SPUNEI, Cri stian MUSCAI, Florina PIROI, „ Diagnosis Charts for Regular Inversion Failures of an Automatic Block Signal Installation” , International Conference on Applied and Theoretical Electricity ICATE, 23 -25 October 2014, Craiova, Indexată IEEE Xplore, Cotată ISI, pag: 1- 4,DOI: 10.1109/ICATE.2014.6972681, ISBN: 978 -1-4799 -4161 -2, ISSN : 2376 -4163 WOS:000352737400091. [73] Elisabeta SPUNEI, Ion PIROI , Cristian MUSCAI, Florina PIROI, „ Automatic Block Signaling Installation Failure Diagnosis with LCOBla” , Internation al Conference on Applied and Theoretical Electricity ICATE, 23 -25 October 2014, Craiova, Indexată IEEE Xplore, Cotată ISI, pag: 1- 6,DOI: 10.1109/ICATE.2014.6972680, ISBN: 978 -1-4799 -4161 -2, ISSN: 2376 – 4163, WOS: 000352 737400090. 84[74] Elisabeta SPUNEI, Ion PIROI , Cristian MUSCAI, Florina PIROI, „ ABS Failure Diagnosis Charts for a Blocked CL” , International Conference on Applied and Theoretical Electricity ICATE, 23 -25 October 2014, Craiova, Indexată IEEE Xplore, Cotată ISI, pag: 1-5,DOI: 10.1109/ICATE. 2014.6972679, ISBN: 978 -1-4799 -4161 – 2, ISSN: 2376 -4163, WOS: 000352737400089; [75] Elisabeta SPUNEI, Ion PIROI , Cristian MUSCAI, Florina PIROI, „ Software Module for Switch Electromechanics Failure Detection” ,Proceedings of the 2014 International Conferen ce and Exposition on Electrical and Power Engineering, 16 -18 October 2014, Ia și, Indexată IEEE Xplore, Cotată ISI, pag: 1089 – 1091, DOI: 10.1109/ICEPE.2014.6970076, ISBN: 978 -1-4799 -5849 -8, WOS: 000353565300199; [76] Elisabeta SPUNEI, Ion PIROI , Cristian MUSCAI, Florina PIROI, „ The Diagnosis of Non -Operation States of Switch Electromechanism” , Proceedings of the 2014 International Conference and Exposition on Electrical and Power Engineering, EPE, 16 -18 October 2014, Indexată IEEE Xplore Database, IEEE C atalog Number CRP1447S -USB, ISBN 978 -1-4799 -5848 -1, Iași, Romania. [77] Elisabeta SPUNEI, Ion PIROI, Florina PIROI, „Software Assisted Diagnosis for Shunting, Repeater, and Failure Light Signals in Stations with Electrodynamic Interlocking Systems”, Procee dings of the 10thInternational Conference on Electromechanical and Power Systems SIELMEN, pag. 512 –517, Chișinău, 08 -09 octombrie 2015, ISBN 978 -606-567/284/0; [78]Ion PIROI ,Elisabeta SPUNEI, „Eliminating false errors from the SAT tipe M – 77installati on ordered and controlled by central electronic equipment”, Proceedings of the 6THInternational Conference of Electrical & Power Engineering, vol II, pag. 45 -47, ISBN: 978 -606-13-0078 -5, EPE –Iași 2010; [79]Ion PIROI, Elisabeta SPUNEI, „Determining t he causes of the false errors appeared at SAT type 77 installation operated and controlled by electronic centralization installation”, Proceedings of the 6THInternational Conference of Electrical & Power Engineering, vol II, pag. 48 -52, ISBN 978 -606-13-0078 -5, EPE –Iași 2010. [80]Ion PIROI, Elisabeta SPUNEI, „ Anticipation and remedy of the derangements of light signals, starting from the schemes necessary procedures for writing software”, Proceedings of the 7THInternational Conference of Electromech anical and Power System, vol II, pag. 201 -204, ISBN 978 -606-520-623-6, SIELMEN –Iași 2009. [81]Ion PIROI, Elisabeta SPUNEI, „ Diagnosis of the electromechanism of switch, with a view to conception of a original software for PC computer”, Proceedings of the 7THInternational Conference of Electromechanical and Power System, vol II, pag. 197–200, ISBN 978 -606-520-623-6, SIELMEN –Iași 2009. 858.4 Utilizări moderne și eficiente ale energiei electrice 8.4.1 Instalații de producere și transport a energiei elect rice [82]Ion PIROI, Florentina CZIPLE, Florin POMOJA, „ Conversia Energiei Regenerabile a Apei, Pământului și a Deșeurilor Organice”, Editura Eftimie Murgu, Reșița, ISBN 978 -973-1906 -86-7, pag. 220, 2010. [83] Nicoleta GILLICH, Ion PIROI , „Producerea, Tra nsportul și Distribuția Energiei Electrice”, Editura Eftimie Murgu, Reșița, ISBN 978 -973-1906 -39-3, pag. 190, 2009. [84]Marius Florian PREDU Ș, Elisabeta SPUNEI, Ion PIROI, Monica RO ȘU, „Diagnostic of Defects at Electric Lines in Cable”, Proceedings of the 10th International Conference on Electromechanical and Power Systems SIELMEN, pag. 518–521, Chișinău, 08 -09 octombrie 2015, ISBN 978 -606-567/284/0; [85]Teodor GAVRI Ș,Ion PIROI, „Self-excited synchronous generator associated with converter for an opti mal supply of the single -phased consumer, 5thInternational Conference on Electromechanical and Power Systems, October 6 -8, 2005 -Chisinau, Rep. Moldova, ISBN GENERAL: 973 -716-208-0, ISBN VOL 2:973 -716-230-7, pag. 579–580. [86]Ion PIROI, „Some aspect s regarding the designing and execution a synchronous generator of 3 kW a windstation equipped with a tepa -3 turbine”, A patra Conferință Internațională de Sisteme Electromecanice, Chișinău, 26 –27 sept. 2003, ISBN: 9975 – 9704 -9-4, ISBN: 9975 -9771 -1-1, pag . 255 -258. [87]Ion PIROI, „Characteristics of the synchronous generator of 3kW a windstation equipped with a tepa -3 turbine”, A patra Conferință Internațională de Sisteme Electromecanice, Chișinău, 26 –27 sept. 2003, ISBN: 9975 -9704 -9-4, ISBN: 9975 – 9771-1-1, pag. 259 -262. [88]Ioan RUJA, Nicoleta GILLICH, Ion PIROI, „Consideration about the Construction of P -Q Diagram for a Turbogenerator”, Simpozin Internațional de Încercări, Măsurări și Certificare a Echipamentului Electroenergetic la Înaltă Tensiun e și Mare Putere SIMC EE, Nov. 2004, ICMET Craiova, pag. 52. [89]Ștefan GÂRLA ȘU, Ion PIROI, „Voltage Control Sistem of a self governing Service Synchronous Microhydrogenerator”, Simecs ´83, Proceedings of the Symposium on Electrical Machines associated wi th Static Converters, I.P. București, 18-19 Nov. 1983, pag. 461 –463. [90]Ștefan GÂRLA ȘU, Ion PIROI, „Synchronic microhidrogenerator for distinct distribution network”, Simecs ´83, Proceedings of the Symposium on Electrical Machines associated with Stati c Converters, I.P. București, 18 -19 Nov. 1983, pag. 455 –460. [91] Ion PIROI, Contract național de cercetare -dezvoltare, „ Contract de cercetare, proiectare, execu ție și consultanț ă în vedera amplasării unor generatoare eoliene pe 86platoul Semenic” , contrac t nr. 2056/11.12.2007, beneficiar SC Galvanobial SRL Bucure ști. [92] Ion PIROI, Contract național de cercetare -dezvoltare, „ Studiu privind valorificarea potențialului hidroenergetic prin MHC a cursului de apă Dognecea, a Lacului Mare și a Lacului Mic”, contract nr. 49/1987, beneficiar Consiliul Județean Caraș -Severin. [93] Ion PIROI, Contract național de cercetare -dezvoltare, „ Cercetări privind concepția, realizarea și încercarea unui prototip experimental de turbină eoliană cu palele autorabatabile TEPA 3” ,contract nr. 4/14.01.1986, beneficiar Uniunea Județeană a Cooperativelor Meșteșugărești. 8.4.2 Instalații de utilizare eficientă a energiei electrice [94]Ion PIROI, „Instalații electrice și de iluminat”, Editura Eftimie Murgu, Reșița, ISBN 978 -973-1906 -38-6,pag. 246, 2009. [95]Ion PIROI, „Utilizarea Energiei Electrice”, Editura Eftimie Murgu, Reșița, ISBN 978 -973-1906 -27-0, pag. 208, 2009. [96] Iulius PETRICA, Ion PIROI, Augustin LECHINȚEAN, „ Utilajele sudării electrice -Îndrumar de laborator”, Litografia I .P.T.V. Timișoara, pag. 113, 1989. [97]Ion PIROI, „Instalații și echipamente electrice”, Litografia I.P.T.V. Timișoara, pag. 258, 1984. [98]Ion PIROI, Ștefan GÂRLAȘU, „ Electronică și mutatoare, -Îndrumar de laborator”, vol. I, Litografia I.P.T.V. Timi șoara, pag. 74, 1982. [99] Gheorghe GLIȚĂ, Ion PIROI, Augustin LECHINȚEAN, Adam Werner GRIFATON, Ion TIOC, „ Utilajele și tehnologia sudării -Îndrumar de laborator”, Litografia I.P.T.V. Timișoara, pag. 109, 1980. [100] Ioan RUJA, Elisabeta SPUNEI, Constant in MARTA, Ion PIROI , Monica ROȘU, „ Study on the Identification of an Actuator” , Analele Universității „Eftimie Murgu“ Reșița, Fascicola de Inginerie, Anul XXI, Nr. 2, ISSN 1453 -7397, pag. 55 -64, Reșița, 2014, indexat ă EBSCO, DOAJ, COPERNICUS și recunoscută CNCSIS – COD CNCSIS 330 –Revistă Categoria B+. [101]Elisabeta SPUNEI, Ion PIROI , Florina PIROI, „Notes on LED Installations in Street Illumination”, Analele Universității „Eftimie Murgu“ Reșița, Fascicola de Inginerie, Anul XXI, Nr. 3, ISSN 1453 -7397, pag. 269 -280, Reșița, 2014, indexat ă EBSCO, DOAJ, COPERNICUS și recunoscută CNCSIS –COD CNCSIS 330 – Revistă Categoria B+. [102]Elisabeta SPUNEI, Ion PIROI , Florina PIROI, „Optimizing Street Lighting Systems Design”, Analele Universității „Eftimie Murg u“ Reșița, Fascicola de Inginerie, Anul XXI, Nr. 3, ISSN 1453 -7397, pag. 257 -268, Reșița, 2014, indexat ă EBSCO, DOAJ, COPERNICUS și recunoscută CNCSIS –COD CNCSIS 330 – Revistă Categoria B+. [103]Ion PIROI, Nicoleta GILLICH, „ The oscillation of the auto nomous synchronous generator –cause of the flicker effect”, 7thInternational Conference on 87Applied and Theoretical Electricity -ICATE, 2004, 14 -15 October, Băile Herculane, ISBN: 973 -8043 -554-4, pag. 130 -131. [104] Ioan RUJA, Ștefan SZABO, Ion PIROI, „Low cost Frequency Converter for AC Supply”, 4thInternational Conference on Electromechanical and Power Systems SIEMEN, Sept. 2003, Chișinău, R. Moldova, ISBN: 9975 -9704 -9-4, ISBN: 9975 – 9771 -1-1, pag. 29 -32. [105]Ion PIROI , „Three -single -phased voltag e converter”, Buletinul Institutului Politehnic Iași, Tomul XLVIII (LII), Fasc. 5C, 2002, Electrotehnică, Energetică, Electronică, ISBN: 1223 -8139, pag: 123 -126. [106]Ioan RUJA, Ion PIROI, Ladislau AUGUSTINOV, Study of the Generations Technique of the P WM Signals, for three -phased Inverters Control, Proceedings of the 14th National Conference on Electrical Drives, Timisoara 2008. [107]Nadia POTOCEANU, Rainer Gilbert GILLICH, Ion PIROI, Iulius PETRICA, „Experimental researches about the heat transfer bet ween the arches surfaces of the termic installations”, 6thInternational Conference On Accomplishments Of Electrical And Mechanical Industries, Banjaluka, 30 –31 may 2003. [108]Ion PIROI, Grant național de cercetare -dezvoltare, „S tudiu de oportunitate privind modalitatea de organizare și execuție a serviciului public de iluminat în municipiul Re șița” , contract nr. CPV 73420000 -2, aprilie 2009, beneficiar Primăria municipiului Reșița. [109]Ion PIROI, Grant național de cercetare -dezvoltare, „ Elaborare docu mentație REABILITARE ȘI EXTINDERE ILUMINAT PUBLIC ÎN MUNICIPIUL CARANSEBEȘ”, contract nr. CPSA 7420, 2006÷2007, beneficiar Primăria Municipiului Caransebeș. [110]Ion PIROI, Grant național de cercetare -dezvoltare, „ Elaborare documentație studiu de fezabili tate referitor la reabilitare și extindere iluminat public în ora ș Băile Herculane” , contract nr. CPSA 11782/07.08.2007, beneficiar Primăria Municipiului Băile Herculane. [111] Ion PIROI, Contract național de cercetare -dezvoltare, „ Studiu asupra performanț elor tehnice reale ale unor aparate de iluminat exterior” , contract nr. 56/23.01.2014, beneficiar SC Electroconsult Cara ș SRL. [112] Ion PIROI, Contract național de cercetare -dezvoltare, „ Studiu și analiz ă luminotehnică și energetică cu privire la situația iluminatului public din municipiul Reșița” , contract nr. 845/05.05.2011, beneficiar Primăria municipiului Reșița. [113] Ion PIROI, Contract național de cercetare -dezvoltare, „ Studiu și cercetare privind utilizarea energiei electrice și termice la unitățil e I.T.A. Caraș -Severin”, contract nr. 151/11.07.1988, beneficiar Intreprinderea de Transporturi Auto Caraș – Severin. [114] Ion PIROI, Contract național de cercetare -dezvoltare, „ Bilanț electro -energetic I.I.C. Caraș -Severin”, contract nr. 177/6.11.1982, ben eficiar Intreprinderea de Industrializare a Cărnii Caraș -Severin. 88[115] Ion PIROI, Contract național de cercetare -dezvoltare, „ Elaborare bilanț energetic la unitățile I.T.A. Caraș -Severin”, contract nr. 142/12.05.1980, beneficiar Intreprinderea de Transpor turi Auto Caraș -Severin. [116] Ion PIROI, Contract național de cercetare -dezvoltare, „ Elaborare bilanț electro -energetic de la I.C.M. Reșița –faza I”, contract nr. 412/1979, beneficiar Intreprinderea Constructoare de Mașini Reșița. [117] Ion PIROI, Contr act național de cercetare -dezvoltare, „ Elaborare bilanț electro -energetic la I.M. Moldova Nouă”, contract nr. 84/1978, beneficiar Intreprinderea Minieră Moldova Nouă. [118] Ion PIROI, brevet de inven ție,Schemă electrică de comandă a acționării motoarelor electrice de pe macarale pentru mecanismul de ridicare , Certificat nr. 109/1976 M.I.M.