CALCULUL OPTIMAL AL MOTORULUI ASINCRON

În condiţiile societăţii contemporane, „Calculul optimal al motorului asincron”, abordează o temă complexă şi privită dintr-o nouă perspectivă, cea a proiectarii motorului asincron prin metoda determinarii parametrilor motorului si alegerea solutiei optime in raport cu marimea aleasa ca element de optimizare.
Subiectul propus a impus o amplă documentare bibliografică asupra
cercetărilor efectuate şi publicate în domeniul maşinilor electrice, cat si a metodelor numerice de calcul matriceal si simulare numerica.
De ce motorul asincron? Un prim motiv este dat de avantajele clasice ale
motorului asincron, privind robusteţea acestuia şi siguranţa în funcţionare, avantaje care îl fac cel mai des întâlnit în diverse aplicaţii industriale. Pe de altă parte, randamentul energetic superior, câştigul în volum, asigurat de aplicarea noilor tehnologii asupra acestor motoare şi invertoare asociate, au făcut din motorul asincron candidatul ideal pentru optimizarea proiectarii.

O componentă importantă a alegerii motorului asincron ca obiect de studiu a fost oportunitatea oferită de dezvoltarea instrumentelor matematice disponibile şi puterea crescândă a calculatoarelor, care au permis trecerea de la proiectarea pragmatică a maşinii de inducţie la o proiectare şi modelare numerică a acesteia, graţie unei cunoaşteri profunde a fenomenului sintetizării sub formă de unelte de calcul şi optimizare.
Prin urmare, obiectivele de lucru ale temei de proiect de diploma, propuse şi realizate au fost:
1. Sintetizarea cunoştinţelor cu privire la motoarele electrice asincrone cu rotorul in scurtcircuit
2. Trecerea în revistă a sistemului de calcul optimal al masinii de inductie
3. Aplicaţii ale calculului numeric în analiza şi simularea unor regimuri dinamice de proiectare si funcţionare specifice motorului asincron.
5. Utilizarea calculului numeric în proiectarea optimală a motorului asincron
In prima parte s-a realizat o prezentare a motorului asincron cu rotorul in scurtcircuit, prezentandu-se partile componente, principiul de functionare, ecuatiile masinii, schema echivalenta, bilantul energetic si marimile caracteristice (cuplu, randament factor de putere). Au fost precizate şi analizate de regimurile de funcţionare, caracteristica mecanica, caracteristica randamentului cat si caracteristica factorului de putere.
Urmeaza apoi stabilirea criteriului de calcul optimal al masinii de inductie.
Pornind de la optimizarea proiectarii in sens restrans se introduc coeficientii de pierderi: Ccf – coeficientul de pierderi in fier si infasurari din totalul pierderilor, Cf – coeficientul de pierderi in fierdin pc, Cc2 – coeficientul de pierderi in infasurarea rotorica din pc. Alegand ca parametrii variabili coeficientii de mai sus se pot determina toti parametrii electrici ai masinii de inductie in functie de acesti parametrii. Acest calcul se poate face doar cu ajutorul PC si a programelor ca instrument de analiză. Pentru fiecare situaţie, putandu-se obtine modelele matematice simulate numeric folosind programarea în Matlab, pentru a da informaţii calitative şi cantitative.
Partea finala este destinata proiectării optimale a maşinii asincrone, sub constrângerile de minimizare a dimensiunilor, a temperaturii, a zgomotului, în condiţiile dezvoltării durabile, în care sunt abordate aspecte ale reciclabilităţii. Se urmăreşte o proiectare optimală bazată atât pe tradiţionala experienţă cât şi pe utilizarea uneltelor matematice şi numerice. Este cunoscut faptul că, mult timp, proiectarea maşinilor electrice a fost realizată pe baza capitalizării experienţei. Acest aspect pragmatic nu a fost neglijat în lucrare, dar deoarece puterea crescândă a calculatoarelor a permis întoarcerea spre abordari mai formale, care necesită în schimb o bună cunoaştere a fenomenelor fizice ce au loc în maşinile electrice, proiectarea optimală propusă se va baza pe calculul numeric.
Sunt prezentate aici cele mai importante etape şi relaţii de calcul. Se fac referiri asupra literaturii de specialitate, sunt prezentate aspectele noi ale proiectării şi tehnologiilor existente.
Utilizare a programelor de calcul matematic şi a metodelor
numerice în scopul optimizării proiectării motoarelor asincrone, pentru creşterea performanţelor, de reducere a consumurilor de materiale active, a preţului de fabricaţie şi al cheltuielilor de exploatare.
Problemele prezentate în acestă lurare, rezultatele obţinute şi concluziile stabilite conferă originalitate, deschizând noi perspective de utilizare a mijloacelor moderne de calcul în proiectarea şi realizarea documentaţiei necesare.
- stabilirea modelului matematic şi realizarea programului de calcul pentru proiectarea optimală a motoarelor asincrone de tracţiune având dimensiuni de gabarit impuse;
- stabilirea funcţiei obiectiv (cost total minim) după care se face optimizarea;
- studiul influenţei variabilelor principale considerate cele mai importante în proiectare: A –pătura de curent, B –inducţia magnetică din întrefier, r, J1 –densitatea de curent în înfăşurarea statorului, J 2 -densitatea de curent în înfăşurarea rotorului (în bara rotor), asupra funcţiei obiectiv şi asupra celor mai importante criterii avute în vedere;
- stabilirea modelului matematic şi realizarea programului de calcul pentru calculul şi trasarea caracteristicilor de funcţionare şi mecanice la motoarele asincrone.