română | русский | english

Recomandări metodice generale

Cerinţe de ordin general
Scopul studierii disciplinei Maşini şi acţionări electrice are ca scop aprofundarea cunoştinţelor candidatului la titlu ştiinţific de doctor în ştiinţe tehnice, pentru a efectua lucrări de cercetare ştiinţifică în domeniul sistemelor electromecanice.

Conţinutul acestui domeniu de cercetare se referă la elaborarea, proiectarea, tehnologia fabricării, exploatării, reparaţiei, încercărilor, ajustării maşinilor sistemelor de acţionări electrice.

Viitorul doctorand trebuie să cunoască bazele teoretice referitoare la maşinile şi acţionările electrice, însuşirile electromagnetice şi particularităţile constructive ale maşinilor electrice, regimurile de funcţionare staţionare şi tranzitorii, metodele de deservire matematică utilizate în sistemele electromecanice.

Pretendentul trebuie să cunoască metodele de proiectare şi calcul a sistemelor electromecanice inclusiv a transformatoarelor electrice, maşinilor asincrone, sincrone şi de curent continuu, a sistemelor de acţionare electrică şi aparatelor electrice.

Candidatul trebuie să dispună de deprinderi practice pentru a efectua lucrări experimentale, utilizând aparate moderne de măsurări şi prelucrarea rezultatelor obţinute, şi în baza acestora să facă analize, să tragă concluzii şi să propună recomandări teoretice.

Compartimentele de bază ale programei examenului de doctorat (orientative):

• Maşini electrice;
• Proiectarea maşinilor electrice;
• Încercările maşinilor electrice;
• Aparate electrice;
• Acţionări electrice.

Conţinutul programei

Maşini electrice

1. Noţiuni de bază: Clasificarea maşinilor electrice. Principul de funcţionare al maşinilor electrice. Conversia energiei în transformatorul electric. Conversia electromecanică a energiei în maşina electrică. Legile de bază ale electrotehnicii şi electromecanicii. Modele de maşini electrice electrostatice şi inductive.
2. Transformatorul electric: Clasificarea transformatoarelor. Principiul de funcţionare al transformatorului monofazat. Construcţia transformatorului. Ecuaţiile transformatorului monofazat. Funcţionarea transformatorului în regim staţionar: funcţionarea în gol, în scurtcircuit şi în sarcină. Scheme echivalente şi diagrame fazoriale. Caracteristicile transformatorului. Transformatorul trifazat. Particularităţi constructive. Scheme şi grupe de conexiune. Reglarea tensiunii transformatorului. Funcţionarea în paralel a transformatoarelor. Procese tranzitorii în transformatoare: conectarea transformatorului la mers în gol, regimul tranzitoriu la scurtcircuitul trifazat. Transformatoare electrice speciale: convertor de număr de faze, transformatorul de curent şi tensiune.
3. Elemente generale ale teoriei maşinilor electrice de curent alternativ: Înfăşurările maşinilor electrice rotative. Forţele magnetomotoare ale înfăşurărilor statorice de curent alternativ. Câmpul magnetic învârtitor produs de un sistem trifazat de curenţi. Câmpul magnetic învârtitor produs de armătura rotitoare. Schemele înfăşurărilor maşinilor rotative. Câmpul magnetic al maşinii electrice, componentele câmpului magnetic, inductivităţile înfăşurărilor. Cuplul electromagnetic al maşinilor electrice de curent alternativ. Pierderile şi randamentul maşinii de curent alternativ.
4. Maşina asincronă: Construcţia şi principiul de funcţionare a maşinii asincrone. Ecuaţiile de funcţionare ale maşinii asincrone, scheme echivalente şi diagrame fazoriale. Puterea şi cuplul electromagnetic al maşinii asincrone. Caracteristica mecanică. Diagrama cercului şi utilizarea ei pentru determinarea caracteristicilor maşinii asincrone. Tipuri de rotoare ale motorului asincron. Procedee de pornire şi frânare ale maşinii asincrone. Reglarea vitezei motorului asincron. Regimuri speciale de funcţionare ale maşinii asincrone: cu dublă alimentare; convertor de frecvenţă; regulator de inducţie; regulator de fază; generator cu autoexcitaţie.
5. Maşina de curent continuu: Generalităţi. Elemente constructive. Cuplul electromagnetic al maşinii de curent continuu (c.c.). Câmpul magnetic la mers în gol şi la funcţionarea în sarcină. Comutaţia maşinii de c. c. Regimul de generator. Regimul de motor al maşinilor de c. c. cu diferite metode de excitaţie: în derivaţie, serie, mixtă. Procedee de pornire şi frânare ale motoarelor de c.c. Reglarea vitezei motoarelor de c.c.
6. Maşina sincronă: Maşina sincronă (m.s.) – principalul convertor de energie mecanică în energie electrică. Scheme constructive de turbo– şi hidrogeneratoare. Sisteme de excitaţie ale m.s. Reacţia indusului a m.s., bazele teoriei celor două axe – d şi q. Ecuaţiile de tensiune ale m.s. Diagrame fazoriale. Funcţionarea în paralel a generatoarelor sincrone. Metode de sincronizare. Puterea şi cuplul electromagnetic ale m.s. Caracteristica unghiulară. Reglarea puterii active şi reactive a generatorului sincron.

Proiectarea maşinilor electrice

1. Elemente de proiectare ale transformatorului electric: Calculul dimensiunilor principale ale transformatorului. Expresii analitice, care leagă dimensiunile principale. Izolaţia în transformatoare: materiale, construcţii izolatoare, calculul distanţelor minimale izolatoare. Alegerea şi calculul înfăşurărilor. Calculul caracteristicilor regimului de scurtcircuit. Calculul circuitului magnetic. Calculul termic al transformatorului.
2. Probleme generale de proiectare a maşinilor electrice rotative: Particularităţile proiectării unei maşini şi a unei serii de maşini electrice. Materiale folosite în construcţia maşinilor electrice. Înfăşurările maşinilor de curent alternativ. Înfăşurările indusului maşinilor de c.c. Circuitul magnetic al maşinilor electrice rotitive. Parametrii maşinilor electrice. Pierderile de putere şi randamentul maşinilor electrice.
3. Elemente de proiectare ale maşinilor asincrone: Alegerea dimensiunilor principale, solicitărilor electromagnetice şi calculul înfăşurărilor statorului. Calculul zonei de dantură a statorului. Calculul circuitului magnetic. Calculul parametrilor pentru regimul nominal. Calculul caracteristicilor de pornire ale motorului asincron.
4. Elemente de proiectare ale maşinilor de curent continuu (c.c.): Alegerea dimensiunilor principale şi solicitărilor electromagnetice. Calculul înfăşurării indusului şi zonei de dantură. Calculul înfăşurării de compensaţie. Calculul circuitului magnetic. Calculul înfăşurării de excitaţie. Calculul comutaţiei. Calculul caracteristicilor de funcţionare

Încercările maşinilor electrice

1. Metode generale pentru încercarea diferitor tipuri de maşini electrice rotative: Măsurarea rezistenţei izolaţiei. Măsurarea rezistenţei în curent continuu. Încercarea la supraturaţie. Încercarea izolaţiei înfăşurărilor faţă de corpul maşinii. Încercarea izolaţiei dintre spirele înfăşurărilor. Încercarea de scurtă durată la supracurent. Măsurarea tensiunii electrice dintre capetele arborelui. Măsurarea vibraţiilor şi nivelului de zgomot.
2. Standuri pentru încercări: Surse de energie pentru încercări. Standuri de încercări fără recuperarea energiei. Standuri de încercări cu recuperarea energiei.
3. Efectuarea măsurărilor la încercarea maşinilor electrice: Măsurarea puterii, vitezei de rotaţie şi alunecării. Măsurarea cuplului de rotaţie, momentului de inerţie a elementelor rotative.
4. Determinarea caracteristicilor: Caracteristici şi parametri. Determinarea caracteristicilor regimului de funcţionare în gol şi sub sarcină. Metode de determinare a pierderilor de putere şi randamentului.
5. Încercări la încălzire: Regimuri de încercări la încălzire. Metode de măsurare a temperaturii părţilor componente. Metode de încercări la încălzire ale maşinilor rotative: cu sarcină directă şi sarcină indirectă.

Aparate electrice.

1. Bazele teoretice ale aparatelor electrice: Clasificarea aparatelor electrice. Rolul şi locul funcţional al aparatelor electrice la producerea, transportarea, distribuţia şi utilizarea energiei electrice. Contacte electrice. Rezistenţa de stricţiune, modele de calcul. Arcul electric în aparatele de comutaţie, caracteristici, metode de stingere ale arcului electric de c.c. şi c.a. Electromagneţi: clasificări, mecanisme electromagnetice, electrodinamice şi polarizate. Funcţionarea electromagnetului în regim de vibrator. Calculul circuitelor magnetice ale mecanismelor electromagnetice. Forţa de atracţie a electromagneţilor de c.c. şi c.a., atenuarea vibraţiilor.
2. Contactoare şi demaroare electromagnetice: Contactoare electromagnetice de c.c. şi c.a., contactoare cu contacte etanşate, contactoare hibrid. Demaroare electromagnetice. Alegerea contactoarelor şi demaroarelor. 4.3. Relee electrice: Relee electromagnetice de curent şi tensiune. Caracteristici. Relee termice de curent. Relee cu temporizare. Relee reed sau trestie. Alegerea releelor.
3. Aparate de protecţie: Protecţia contra avariilor. Caracteristica de suprasarcină a utilajului protejat şi caracteristica de protecţie a aparatului de protecţie. Întrerupătoare automate de joasă tensiune. Siguranţe fuzibile. Relee de protecţie cu teristoare. Alegerea întrerupătoarelor şi siguranţelor fuzibile.
4. Comutaţia statică: “Contactul” electronic şi contactul mecanic – analiza comparativă. Contactoare, demaroare şi relee cu comutaţie statică.

Acţionări electrice

1. Mecanica acţionărilor electrice: Schema cinematică generalizată a acţionării electrice. Raportarea parametrilor schemei cinematice la un arbore arbitrar. Scheme de calcul ale părţii mecanice. Caracteristicile mecanice statice ale mecanismelor şi maşinilor de lucru. Ecuaţiile fundamentale de mişcare a acţionării electrice. Procese tranzitorii mecanice.
2. Acţionări electrice cu motoare de c.c.: Ecuaţiile generale ale motorului de curent continuu (m.c.c.) cu excitaţie separată. Caracteristici statice electromecanice şi mecanice. Scheme structurale ale m.c.c. cu excitaţie separată. Metode de pornire şi frânare. Ecuaţiile generale ale m.c.c. cu excitaţie serie. Particularităţile caracteristicilor mecanice şi electromecanice ale m.c.c. cu excitaţie mixtă. Acţionări electrice de c.c. cu convertoare statice: convertoare mono- şi trifazate, convertoare statice de c.c. – c.c. (choppere). Comportarea m.c.c. alimentate de la convertoare statice.
3. Acţionări electrice cu motoare de curent alternativ: Maşina asincronă (m.a.) ca motor de acţionare. Aspecte de comparare a m.a. şi m.c.c.. Ecuaţiile generale ale m.a. în axele de referinţă ale fazelor. Utilizarea fazorilor reprezentativi pentru descrierea matematică a m.a.: transformarea m.a. trifazate într-o maşină echivalentă bifazată, ecuaţiile de tensiune, puterea şi cuplul m.a., analogia dintre modelul bifazat al m.a. cu m.c.c. cu excitaţie separată, principiul reglării cu orientare după câmp. Pornirea, frânarea şi reglarea vitezei m.a. Proprietăţile electromecanice ale motorului sincron. Caracteristica unghiulară şi mecanică. Motorul sincron în regim de funcţionare pas cu pas. Metode de pornire ale motorului sincron. Acţionări electrice de c.a. cu convertoare statice: reglarea vitezei m.a. cu rotor bobinat printr-o rezistenţă variabilă cu ajutorul unui contactor static, reglarea vitezei motoarelor de c.a. prin variaţia frecvenţei, reglarea vitezei m.a. cu rotor bobinat prin introducerea unei tensiuni electromotoare în circuitul rotoric cu ajutorul convertoarelor statice.
4. Procese tranzitorii în acţionări electrice: Procese tranzitorii mecanice, electromagnetice, electromecanice şi termice. Procese tranzitorii electromecanice în sistemul cu caracteristica mecanică liniară şi viteza de mers în gol ideal constantă. Procese tranzitorii electromecanice într-un sistem cu caracteristica mecanică liniară şi viteza mersului în gol ideal variabilă. Calculul proceselor tranzitorii electromecanice în acţionarea electrică cu caracteristica mecanică neliniară.
5. Alegerea şi verificarea motorului de acţionare: Energetica acţionării electrice. Pierderile de putere în acţionările electrice nereglabile, reglabile şi în regim tranzitoriu. Încălzirea şi răcirea motoarelor de acţionare. Servicii de funcţionare ale motoarelor electrice. Determinarea puterii motorului pentru serviciile S1, S2 şi S3. Determinarea numărului maxim de cicluri admisibil pe oră. Algoritmul general de alegere şi verificare a motorului de acţionare.

Literatura de specialitate

1. Ambros Tudor. Maşini electrice: vol.1. – Chişinău: Universitas, 1992.- 480 p.
2. Ambros Tudor. Maşini electrice: vol. 2. – Chişinău: Universitas, 1994.- 341 p.
3. Câmpeanu Aurel. Maşini electrice: probleme fundamentale, speciale şi de funcţionare optimală. – Craiova: Scrisul românesc, 1988. – 597 p.
4. Câmpeanu Aurel, Iancu Vasile, Rădulescu Mircea. Maşini în acţionări electrice. – Craiova: Scrisul românesc, 1996. – 385 p.
5. Fransua Alexandru, Mărgineanu Răzvan. Maşini şi acţionări electrice. – Bucureşti: Editura tehnică, 1986. – 543 p.
6. Galan Nicolae, Ghiţă Constantin, Cistelecan Mihai. Maşini electrice. – Bucureşti: Editura didactică şi pedagogică, 1981. – 589 p.
7. Иванов – Смоленский А. В. Электрические машины. – Москва: Энергия, 1980. - 927 с.
8. Proiectarea maşinilor electrice asincrone. Sub redacţia prof. Kopîlov I.P. Traducere din l. rusă de prof. T.Ambros. – Chiţinău: Universitas, 1994. – 211 p.
9. Тихомиров П. М. Расчет трасформаторов. – Москва: Энергия, 1968. - 455 с.
10. Проектирование электрических машин: Под редакцией И. П. Копылова. – Москва: Энергия, 1980, - 495 с.
11. Drăgănescu Ovidiu. Încercările maşinilor electrice rotative. – Bucureşti: Editura tehnică, 1987. – 477 p.
12. Жерве Г. К. Промышленные испытания электрических машин. - Ленинград: Энергоатомиздат, 1984. – 408 с.
13. Jerve G.K. Încercările maşinilor electrice rotative: traducere din l. rusă, ediţia a treia. – Bucureşti: Editura tehnică, 1972. – 547 p.
14. Hortopan Gheorghe. Aparate electrice de comutaţie, vol. I: principii. - Bucureşti: Editura tehnică, 1993. – 419 p.
15. Hortopan Gheorghe. Aparate electrice de comutaţie, vol. II: aplicaţii. - Bucureşti: Editura tehnică, 1996. – 520 p.
16. Hortopan Gheorghe. Aparate electrice. - Bucureşti: Editura did. şi ped., 1980. – 642 p.
17. Чунихин А. А. Электрические аппараты. - Москва: Энергоатомиздат, 1988, - 718 с.
18. Deşanu Pintelie, Bejan Nicolae. Relee electronice: 150 de circuite practice. – Chişinău: Delfin, 1993. – 313 p.
19. Suciu Iacob. Electromagneţi. - Bucureşti: Editura tehnică, 1994. – 280 p.
20. Peicov Alexandru, Tuşaliu Petre. Aparate electrice: proiectare şi construcţie. - Craiova: Scrisul românesc, 1988. – 389 p.
21. Kelemen Arpad, Imecs Maria. Sisteme de reglare cu orienare după câmp ale maşinilor de curent alternativ. – Bucureşti: Editura Academiei Române, 1989. - 316 p.
22. Kelemen Arpad. Acţionări electrice. – Bucureşti: Editura did. şi ped., 1976. - 383 p.
23. Mărgineanu Răzvan. Maşini şi acţionări electrice: tendinţe actuale. - Bucureşti: Editura tehnică, 1988. – 328 p.
24. Manolea Gheorghe. Acţionări electromecanice: alegerea şi verificarea motoarelor electrice de acţionare. – Craiova: Editura universitaria, 1993. – 108 p.
25. Bitoleanu Alexandru. Convertoare statice – aplicaţii. - Craiova: Editura Universitaria, 1994. – 118 p.

Specialitatea