Lista lucrări publicate

Documente similare
Raport BMEnergy 2013 In cadrul proiectului de cercetare INNOWECS, pe parcursul anului 2013, partenerul si-a desfasurat activitatea urmarind si partici

1

Microsoft Word - C05_Traductoare de deplasare de tip transformator

Laboratorul numarul 6 Reglarea turaţiei motorului asincron prin variația frecvenței de alimentare cu păstrarea raporului U/f constant Expresia turaţie

Microsoft Word - 1kw wind turbine user manual_RO.doc

Laboratorul numărul 8 Motorul de curent continuu cu excitație mixtă Motorul de curent continuu cu excitație mixtă prezintă două înfășurări distincte p

Microsoft Word - L25Ro_Studiul efectului Hall_f_RF

Microsoft PowerPoint - ST_5

Ministerul Educaţiei, Cercetării şi Tineretului Subiecte pentru Faza naţională a Olimpiadelor la disciplinele din aria curriculară Tehnologii 30 APRIL

Slide 1

Slide 1

Microsoft Word - Predimensionare_arbori.DOC

PowerPoint Presentation

Microsoft Word - Text Buletinul AGIR 1_2017.doc

Instrucţiuni de asamblare USCĂTOARELE DE CEREALE ANTTI M06 3W CAPETELE CANALELOR DE AER 0,5 M (ro) ANTTI-TEOLLISUUS OY Koskentie 89 FI Ka

Răcitoare de lichid pentru montaj la exterior Ventilatoare axiale, compresor scroll (cu spirală) kw* CGA/VGA/CXA/VXA CGA/VGA/ CXA/VXA Interfaţă

Economisire sistematică a energiei iconceptul EC+ este orientarea inteligentă în tehnologia HVAC EC+ eficienţă optimă a sistemului. Liberă alegere a t

Direct Current (DC) Electric Circuits

Microsoft Word - Lucrarea 14.doc

Catedra de Electronică şi Telecomunicaţii

Laboratorul numărul 7 Motorul de curent continuu cu excitație serie Motorul de curent continuu cu excitație serie este motorul la care înfășurarea de

6

AHU Cel mai avansat produs de climatizare: alimentat direct şi indirect Mark a dezvoltat o gamă de unităţi de tratare a aerului cu mai multe opţiuni p

Fişă tehnică Vane cu presetare manuală LENO MSV-B Descriere LENO MSV-B este o nouă generaţie de vane manuale pentru echilibrarea debitului în sistemel

Senzor inductiv de deplasare liniară

Microsoft Word - Laboratorul 03 Antene de radiodifuziune (Radio și TV)

FIŞA DISCIPLINEI 1. Date despre program 1.1 Instituţia de învăţământ superior Universitatea Tehnică din Cluj-Napoca 1.2 Facultatea Mecanică 1.3 Depart

Slide 1

Microsoft Word - Diplome_ doc

Slide 1

Slide 1

Universitatea Tehnică Gheorghe Asachi din Iași Facutatea de Electronică, Telecomunicații și Tehnologia Informației Referat MEMS Microsenzori de accele

Fişă tehnică Vane cu presetare manuală LENO MSV-BD Descriere/Aplicaţii LENO MSV-BD este o nouă generaţie de vane manuale pentru echilibrarea debitului

DISCURI DE FRÂNĂ TEXTAR Gamă de produse

Laboratorul numărul 12 Transformatorul pentru sudură Pentru a realiza aprinderea și întreținerea în cele mai bune condiții este necesar ca transformat

Slide 1

Profesor universitar doctor inginer Costache DRUŢU Memoriu de activitate A absolvit Facultatea de Mecanică a Institutului Politehnic Iaşi, secţia Tehn

Gamele grundfos se & sl POMPE PENTRU APE UZATE SUBMERSIBILE ŞI INSTALATE USCAT 0,9-30 kw 2, 4, 6 poli Fără compromisuri vehicularea în condiții de sig

Microsoft Word - L5.1 - Regulatoare bi si tripozitionale.doc

Microsoft Word - Sinteza_lucrarii_2010

ANEXA nr

fc 1 distribuitoare hidraulice dn6.cdr

Tematica licenţă –FIZICA

Slide 1

Microsoft Word - S_c63.doc

Slide 1

Scott Air Ventilation Systems (România) Clădirea ISPE, Bd. Lacul Tei 1-3, et. 2, cam , sector 2, BUCUREȘTI, Tel:

MANUAL DE INSTALARE USI SECTIONALE INDUSTRIALE RABATERE SUPRAINALTATA CU ARCURILE JOS

Microsoft Word - C11_Traductoare de debit

_DE0735_RO.indd

FRÂNĂ DE INDUCȚIE, CU MAGNEȚI PERMANENȚI ȘI BOBINE, CU REDRESOR MONOFAZAT COMANDAT Breviar de calcul Și proiectare ing.prof. Marian Solomon

LABORATOR CERCETARE DEZVOLTARE: Laborator multidisciplinar de calitatea energiei electrice și de automate programabile

FIŞA DISCIPLINEI

Mereu alături de clienții noștri!

Soclu cu temporizator încorporat pentru seria 34 Elevatoare și macarale Mașini de împachetare Semaforizare SЕRIA 93 Mașini de îmbuteliere Depozite gli

SPECIFICATIE FILTRU TITEI

Microsoft Word - DCE - lucrarea 5.doc

FACULTATEA DE ELECTRONICĂ, TELECOMUNICAȚII ȘI TEHNOLOGIA INFORMAȚIEI UNIVERSITATEA TEHNICĂ DIN CLUJ-NAPOCA Ing. Enikő Lázár (Szilágyi) TEZĂ DE DOCTORA

RAPORT DE TESTARE

Microsoft Word - lucrarea 13

Wilo-Multivert-MVI 2

LABORATOR AUTOMATIZĂRI, MECATRONICĂ ACȚIONĂRI ELECTRICE 1. Poziția 1 Denumire Produs: Stand de invatare bazele electrotehnicii Cod: TISM250 Pret unita

Microsoft Word - 04-Cotfas Petru A-Rezumat RO

Felco 7

VI. Achiziția datelor în LabVIEW

3.STÁÔÉÊ-5Ç_ROM.p65

3 - Fratu - rezumat RO _1_

Subiecte

RST-et. 3 WIPHRES Dec Proiecte colaborative de cercetare aplicativa PCCA - 2 RAPORTUL STIINTIFIC SI TEHNIC IN EXTENSO (RST) Proiect: Sistem hibr

Prof. Univ. Dr. Ing. SĂRĂCIN ION MAȘINI, MOTOARE TRANSMISII PENTRU BAZA ENERGETICĂ (NOTE de CURS)

Microsoft Word - HMM - Instructiuni de instalare.doc

MECANICA FLUIDELOR

REGULAMENT

CURRICULUM VITAE

Descriere Dimensiuni Debit aer cod produs m3/h Ventilator evacuare aer/desfumare, 400 o C/2h Motor trifazic, IP 55, intrerupator ser

Echipament inteligent de monitorizare si optimizare a consumului de energie electrica la consumatori rezidențiali dotat cu semnătura energetica (Acron

Olimpiada Națională de Astronomie şi Astrofizică Aprilie 2019 Analiza Datelor - Seniori Problema 1 - Quasar 3C273 Spectrul optic al quasarului 3C273 c

RIELLO 40 GS - GSD GS/M VARIANTE CONSTRUCTIVE R40 GS o singură treaptă de funcţionare R 40 GS D - funcţionare în două trepte R 40 GS/M funcţionare în

Instalații de climatizare Lucrarea nr. 8 Lucrarea nr. 8. STUDIUL UNEI CENTRALE DE CLIMATIZARE CONSTRUCȚIE. FUNCȚIONARE. REGLAREA PARAMETRILOR CLIMATIC

Curriculum Vitae Informaţii personale Prenume / Nume Aurel-Ionuţ CHIRILĂ Adresa(e) sector 6, Bucureşti, România Telefon(oane) Mobil: F

Microsoft Word - lucrarea 6

Slide 1

POMPA SUBMERSIBILA 4QGD QGD QGD MANUAL DE UTILIZARE Cititi manualul de utilizare inainte de a folosi acest tip de e

Fișă tehnică Servomotoare axiale RV 01 Servomotoarele axiale RV 01 sunt potrivite pentru a controla acțiunea robineților cu 2 sau 3 porturi pentru apl

Nivel

Microsoft Word - i.doc

UNIVERSITATEA TEHNICA GHEORGHE ASACHI FACULTATEA DE ELECTRONICA TELECOMUNICATII SI TEHNOLOGIA INFORMATIEI REFERAT Micromotoare in tehnologia MEMS Stud

Multilux 4 Set Design-Edition Cu două racorduri de conectare, tip colţ şi drept, pentru racorduri de radiator R1/2 şi G3/4, pentru sisteme monotubular

MULTIMETRU DIGITAL CU SCHIMBARE AUTOMATĂ A DOMENIULUI AX201 INSTRUCŢIUNI DE UTILIZARE

UNIVERSITATEA DE VEST DIN TIMIȘOARA FACULTATEA DE FIZICA CONCURSUL NAȚIONAL DE FIZICĂ CONSTANTIN SĂLCEANU 30 MARTIE 2019 Sunt obligatorii toate subiec

INSTRUCŢIUNI DE UTILIZARE ŞI ÎNTREŢINERE POMPĂ SUBMERSIBILĂ MONOFAZATĂ PENTRU APE MURDARE Modele WKT250 şi WKT 400 1

1

Brosura laborator limba romana.cdr

S E C Ţ I U N E A 0X - X

Instalare Funcţionare Întreţinere Răcitor de lichid Seria R elicoidal-rotativ cu răcire pe aer RTAD (50Hz) Modele Standard, Răcire liberă și R

UNIVERSITATEA ECOLOGICA DIN BUCURESTI FACULTATEA DE INGINERIE MANAGERIALA Tematica probei I a examenului de diploma pentru sesiunea iulie 2016: Evalua

R17Z-9A_spec [RO].indd

Universitatea Tehnică Gh. Asachi din Iaşi Facultatea de Electronică, Telecomunicaţii şi Tehnologia Informaţiei Master Radio Comunicaţii PROIECT MICROS

Laborator de Fotometrie si Compatibilitate Electromagnetica Competente si tarife Laborator acreditat conform SR EN ISO/CEI ELECTROMAGNETICA

Dispozitive BENDER pentru monitorizarea rezistenţei de izolaţie Pornind de la necesitatea unui sistem de alimentare cu energie electrică cât mai sigur

Transcriere:

RAPORT ŞTIINŢIFIC ŞI TEHNIC PENTRU ETAPA 4 2015 A PROIECTULUI PCCA NR. 29 / 2012 Innovative wind energy conversion micro-system with direct-driven electric generator for residential uses ( Microsistem inovativ de conversie a energiei eoliene pentru aplicații rezidențiale utilizând generator electric cu acționare directă INNOWECS) Coordonator CO Universitatea Tehnică din Cluj-Napoca (UTC-N) Partener P1 SC BMEnergy SRL Prof.dr.ing. Mircea M. RĂDULESCU Director de proiect, CO UTC-N Dr.ing. Ştefan BREBAN Resp. proiect P1 BMEnergy - Noiembrie 2015 -

RAPORT ŞTIINŢIFIC ŞI TEHNIC PENTRU ETAPA 4 2015 A PROIECTULUI PCCA NR. 29 / 2012 În conformitate cu obiectivele şi activităţile de cercetare corespunzătoare etapei 4 2015 a proiectului PCCA INNOWECS, echipa de cercetare a coordonatorului CO UTC-N şi a partenerului P1 BMEnergy la proiect a realizat (i) dezvoltarea unei topologii de generator electric cu performanțe mai ridicate și cost de fabricație mai scăzut; (ii) dezvoltarea și testarea experimentală a microcentralei eoliene de uz rezidențial cu componentele aferente. Structura microaerogeneratorului este alcătuită din două rotoare-disc exterioare cu magneți permanenți de ferită încastrați între polii rotorici și magnetizați circumferențial și dintr-un stator-disc interior fără miez de fier și cu înfășurare trifazată concentrată (Fig. 1). Fig. 1. Microaerogenerator sincron cu flux axial, având două rotoare-disc exterioare cu magneți de ferită și un stator-disc interior, fără fier, cu înfășurare trifazată concentrată plană. Microaerogeneratorul posedă două semicarcase, realizate din aliaj de aluminiu, prin turnare și asamblate împreună prin intermediul șuruburilor și piulițelor 2. Pentru realizarea arborelui 14, organ intens solicitat, atât static, cât și dinamic, la funcționarea microturbinei eoliene, s-a optat pentru oțel laminat la cald. Cele două rotoare-disc 13 ale microaerogeneratorului sunt fixate pe arbore cu ajutorul penelor 5, 6 și asigurate axial cu bucșa 9 și piulița și șaiba 12. Bucșa 8 se utilizează pentru delimitarea întrefierului dintre statorul 7 și cele două rotoare. Ansamblul mobil al microaerogeneratorului se susține pe rulmenții radiali-axiali cu role conice 11 și 15.

Statorul, plasat între cele două rotoare, conține o înfășurare trifazată concentrată cu bobine plane, fără miez de fier și cu secțiune axială trapezoidală, corespunzătoare suprafeței polilor magnetici rotorici pe partea întrefierului. Suportul exterior al statorului este realizat prin turnare din material nemagnetic (rășină epoxidică) pentru consolidarea bobinelor înfășurării (Fig. 2). Bobinele sunt realizate din conductor de cupru cu diametrul de 0,8 mm şi secţiunea de 0,398 mm 2. Fiecare dintre aceste bobine are 120 de spire și o rezistență de 3,8 Ω, cu o lungime de aproximativ 54 m. Rezultă un total de 972 m de conductor electric, cu o greutate totală, fără izolaţie, de aproximativ 3250 g (Fig. 3). Fig. 2. Procesul de turnare a suportului nemagnetic (rășină epoxidică) pentru consolidarea înfășurării statorice trifazate, concentrate, plane. Fig. 3. Secvență din realizarea topologiei statorului-disc cu fixarea înfășurării sale trifazate în suport de aluminiu.

Rotoarele microaerogeneratorului electric sunt realizate constă într-o structură alternantă de piese metalice și magneţi de ferită. Datorită faptului că prin interiorul polilor rotorici, fluxul magnetic se închide atât pe direcţie axială, în zona magneţilor de ferită, cât şi pe direcţie radială, în zona dinspre întrefier a polilor, realizarea acestora din tole este imposibilă. În plus, s-a ţinut cont de faptul că în interiorul rotorului variaţia inducţiei este mică, fiind influenţată de poziţia relativă a acestuia faţă de bobinele statorice, fără penalizarea unor pierderi în fier semnificative. Caracteristica de magnetizare a materialului utilizat pentru realizarea polilor rotorici este prezentată în Fig. 4. Fig. 4. Caracteristica de magnetizare a materialului feromagnetic utilizat în realizarea polilor rotorici. În scopul obținerii unei densități mari de flux magnetic în întrefier, pentru cazul considerat al magneților de ferită, topologia rotorică s-a modificat, astfel încât magneții de formă paralelipipedică sunt încastrați radial în miezul rotorului și intercalați de polii magnetici ai acestuia (Fig. 5). Fig. 5. Topologia rotoarelor-disc ale microaerogeneratorului.

Magneții rotorici de ferită, cu magnetizare circumferențială alternantă NS SN NS pe fiecare din cele două rotoare-disc, prezintă o caracteristică de demagnetizare liniară (Fig. 6). Fig. 6. Caracteristica de demagnetizare liniară a magneților de ferită rotorici. Cele două rotoare sunt aliniate unul față de celălalt, astfel încât un magnet cu magnetizare circumferențială NS, de pe unul din rotoare, corespunde unui magnet cu magnetizare circumferențială SN de pe celălalt rotor, și reciproc. Polii rotorici și magneții de ferită sunt fixați prin turnare, respectiv, prin lipire, pe un suport nemagnetic din aluminiu, care are și rolul de a permite fixarea rotorului pe arborele microaerogeneratorului. Topologia rotoarelor-disc permite concentrarea fluxului magnetic în polii magnetici rotorici, cu următoarele avantaje : densitatea fluxului în polii magnetici rotorici este mai mare decât în magneți, astfel încât se pot utiliza magneți de ferită (mai ieftini) cu inducție magnetică remanentă inferioară; pentru creșterea densității fluxului magnetic în întrefier, se poate considera și lungimea axială a generatorului, nu doar cea radială; este posibilă o fixare mai simplă și sigură a magneților de ferită. Arborele rotoric, organ intens solicitat, atât static, cât și dinamic, la funcționarea microturbinei eoliene, este realizat din oțel laminat la cald, având lungimea de 50 cm, pentru a permite montarea întregului ansamblu format din stator, rotoare și semicarcase (Fig. 7). În scopul limitării puterii, prin scoaterea rotorului turbinei din direcţia acţiunii vântului, s-a propus de catre partenerul la proiect P1 - SC BMEnergy un nou tip de dispozitiv electromecanic, care a fost simulat de echipa coordonatorului UTC-N al

Fig. 7. Arborele rotoric al microaerogeneratorului, realizat din oțel laminat la cald. proiectului. Dispozitivul constituie un mecanism de protecție cu acționare electromecanică (recomandat pentru turbinele eoliene cu putere mai mică de 30 kw), destinat scoaterii din vânt, în situația când viteza vântului depășește limita de siguranță. În Fig. 8, se prezintă ansamblul mecanismului de scoatere din vânt pe verticală, alcătuit din: 1) ansamblu suport-bobină; 2) placă superioară; 3) placă inferioară; 4) rulment; 5) ansamblu ax-magnet; 6) rulment; 7) arc de torsiune; 8) bucșă fixare arc; 9) ansamblu braț actionare; 10) știft blocare; 11) ansamblu bucșă blocare; 12) inel Seeger; 13) șurub cu cap înecat; 16) știft filetat; 17) știft fixare arc. Fig. 8. Ansamblul mecanismului (dispozitivului electromecanic) de scoatere din vânt.

Principiul de funcționare al dispozitivului este următorul: cât timp turbina eoliană funcționează sub tensiunea electrică maximă a microaerogeneratorului, bobinele sunt nealimentate, iar arcul de torsiune 7 pretensionat menține aripa cozii turbinei într-un plan paralel cu direcția de curgere a masei de aer. Odată depășită tensiunea electrică maximă a microaerogeneratorului, se alimentează bobinele dispozitivului electromecanic, iar ansamblul ax de rotație - magnet permanent va roti la 90 de grade aripa cozii turbinei, permițând scoaterea acesteia din vânt. În scopul dezvoltării și testării experimentale a microcentralei eoliene de uz rezidențial cu componentele aferente, pe de o parte, s-a utilizat programul JMAG- Designer de analiză numerică de câmp magnetic tridimensional prin metoda elementelor finite, luându-se în considerare simetria microaerogeneratorului pentru reducerea timpului de calcul, iar pe de altă parte s-a realizat standul experimental de laborator, în care mișcarea produsă de palele turbinei de vânt este considerată liniară, fiind emulată cu ajutorul unui motor de curent continuu (Fig. 9). Pe lângă microaerogeneratorul electric, standul experimental conține emulatorul de turbină (motorul de curent continuu), traductorul de viteză și cel de moment de cuplu de forțe electromagnetice (Fig. 10). Au fost utilizate două programe pentru testare: SIMULINK modelează sistemul (Fig.11) utilizând diagrame-bloc de comandă, iar dspace înregistrează modificările, care apar asupra variabilelor în timp real, cu ajutorul cărora se poate realiza controlul aerogeneratorului. Aceasta presupune, odată cu instalarea programului dspace, crearea unei biblioteci specifice de blocuri în MATLAB/SIMULINK. Fig. 9. Standul de testare experimentală a microcentralei eoliene bazate pe microaerogeneratorul sincron cu magneți permanenți și flux axial.

Fig. 10. Componente hardware ale standului de testare experimentală a microcentralei eoliene bazate pe microaerogeneratorul sincron cu magneți permanenți și flux axial. Pentru testarea și analiza performanțelor aerogeneratorului în timp real s-a utilizat o platformă de simulare de tip Hardware-in-the-Loop (HIL) cu un sistem de control cu putere de calcul mare și posibilități multiple de interfațare realizate cu placa dspace DS1104. Software-ul asociat plăcii este ControlDesk, un mediu ce asigură toate facilitățile de gestiune a resurselor hardware, achiziție de date și realizarea de interfețe grafice pentru utilizator. Formele de undă ale intensității curentului electric debitat de microaerogenerator și tensiunii electrice furnizate, precum și momentul cuplului de forțe electromagnetice au fost înregistrate cu ajutorul unui osciloscop digital METRIX, al unui traductor de moment de cuplu de forțe şi al unui sistem de achiziţii de date, constând din placă dspace şi un calculator, au fost, apoi, prelucrate în mediul MATLAB/SIMULINK, iar în final, au fost comparate cu simulările realizate în mediul de calcul numeric de câmp magnetic JMAG Designer (Fig. 12). Modelul de simulare a fost completat cu o strategie MPPT de extragere a maximului de putere din vânt (Fig. 13), realizată prin controlul convertorului electronic (redresorului) de mașină (aerogenerator) prin două regulatoare PI de curent electric al aerogeneratorului și un al treilea regulator PI cu buclă anti-windup pentru viteza turbinei eoliene (Fig. 14). Un control analog a fost implementat pentru convertorul electronic (invertorul) de rețea, prin două regulatoare PI de aerogeneratorului și un al treilea regulator PI al tensiunii electrice intermediar de c.c. (Fig. 15). curent electric al din circuitul

Fig. 11. Modelul de simulare al microcentralei eoliene în mediul MATLAB/ SIMULINK.

Fig. 12. Rezultate comparative pe stand de testare experimentală și prin simulare numerică în JMAG-Designer, pentru (a) intensitatea curentului electric debitat, (b) tensiunea electrică furnizată și (c) momentul cuplului de forțe electromagnetice ale aerogeneratorului din microcentrala eoliană. (c)

Fig. 13. Modelul de simulare al strategiei MPPT de extragere a maximului de putere din vânt. Fig. 14. Modelul de simulare al controlului convertorului (redresorului) de mașină (aerogenerator) din structura microcentralei eoliene. Fig. 15. Modelul de simulare al controlului convertorului (invertorului) de rețea din structura microcentralei eoliene.

În Fig. 16, este reprezentat momentul cuplului de forțe electromagnetice la arborele comun al turbinei eoliene și aerogeneratorului, mărime de intrare în schema de control a convertorului electronic (redresorului) de mașină (microaerogenerator). Fig. 16. Variația momentului cuplului de forțe electromagnetice la arborele comun al turbinei eoliene și microaerogeneratorului. În Fig. 17, sunt prezentate rezultatele de simulare pentru puterile electrice activă și reactivă furnizate de microaerogenerator, controlat prin strategie MPPT. Se poate observa, că : (a) puterea turbinei eoliene și puterea activă a aerogeneratorului sunt suficient de apropiate; (b) un flux redus de putere reactivă este debitat de aerogenerator în circuitul intermediar de c.c., acesta putând fi, însă, compensat printr-o buclă suplimentară de control al convertorului electronic (redresorului) de mașină (aerogenerator). Fig. 17. Variațiile puterii turbinei eoliene și ale puterii electrice active și reactive ale microaerogeneratorului, controlat prin strategie MPPT.

Bibliografia lucrărilor științifice publicate în 2015 [1] M. Chirca, S. Breban, C.A. Oprea, M.M. Radulescu, Comparative design analysis of ferrite-permanent-magnet micro-wind turbine generators, Proc. 2015 International ACEMP OPTIM ELECTROMOTION Joint Conference, 2-4 September 2015, Side, Turkey, 6 pp. (included in IEEE Xplore database). [2] M. Ruba, M.M. Radulescu, Analysis of a grid-connected wind energy conversion system based on complex simulation program, Proc. 10th IEEE International Conference on Ecological Vehicles and Renewable Energies EVER 2015, 29 March 2 April 2015, Monte-Carlo, Monaco, 6 pp. (included in IEEE Xplore database). [3] Andreea Adriana Laczko (Zaharia), V. Zaharia, M.M. Radulescu, S. Brisset, Modeling and simulation of a brushless DC permanent-magnet generator-based wind energy conversion system, Proc. 10th IEEE International Conference on Ecological Vehicles and Renewable Energies EVER 2015, 29 March 2 April 2015, Monte-Carlo, Monaco, 7 pp. (included in IEEE Xplore database).