RAPORT ŞTIINŢIFIC ŞI TEHNIC

Plecând de la rezultatele obţinute, în limitele parametrilor menţionaţi, urmează a se lua o
decizie referitoare la limitarea acestora, respectiv alegerea unor valori ferme pentru căderea şi turaţia
turbinei, în conformitate cu datele hidrografice ale amplasamentului. Doar pe baza unor astfel de
decizii, ferme, se va putea trece la etapa a doua, conform specificaţiilor din contract, la proiectarea şi
apoi la execuţia turbinei. La funcţionarea turbinei cu dublu flux apa, care iese din ajutaj, trece printre
paletele rotorice deplasându-se dinspre periferie spre centru, apoi trece prin zona liberă din interiorul
rotorului, şi din nou printre palete, deplasându-se de această dată dinspre centru spre periferie cedând
de fiecare dată o parte din energie şi părăseşte rotorul cu o anumită viteză. În acest fel energia
curentului de apă este transferată rotorului în procesul de dublă trecere a apei printre palete. Energia
apei se transformă încă din ajutaj în energie cinetică, iar mişcarea apei în rotor este fără suprapresiune.
Pentru optimizarea curgerii prin turbină, un rol deosebit îl are determinarea optimă a intrării apei în
rotor, ceea ce presupune studiul curgerii în aparatul director. Curgerea apei peste profilul aparatului
director a fost studiată cu ajutorul metodei prof. Octavian Popa, care permite determinarea distribuţiei
de presiuni, a coeficientului de portanţă şi a coeficientului de moment.
3. Modelarea, simularea si validarea, utilizand metoda elementelor finite, a unui generator de
tip RBLDC si DSWA.
Pentru conversia energiei eoliene şi a energiei hidraulice s-a propus utilizarea unor noi
generatoare electrice de tip sincron şi asincron. O cerinţă a proiectului este ca sistemul să poată
funcţiona atât conectat la reţea cât şi în regim insular autonom.
Obiectivul activitatii de fata consta in proiectarea execuţiei şi ulterior testarea a două
generatoare electrice: un generator de inducţie cu două înfăşurări (DSWA) şi un generator sincron
reactiv multifazat fără perii şi fără înfăşurare rotorică (RBLDC). În metodologia de proiectare trebuie
luate în considerare saturaţia şi efectul pelicular, calculul analitic trebuie validat cu ajutorul metodei
elementului finit (FEM) şi în final se va face optimizarea proiectării. Datele obţinute în urma calculului
de proiectare vor fi folosite pentru dimensionarea convertoarelor statice aferente acestor generatoare şi
a bateriei de condensatoare a DSWA.
În vederea îndeplinirii cerinţelor din faza 1 a proiectului au fost identificate următoarele etape
de parcurs:
• studiul bibliografic al surselor cu mare vizibilitate internaţională (jurnale IEEE, baza de date IEEE
xplore, etc.) pentru a vedea stadiul actual în domeniul generatoarelor electrice de inducţie cu două
înfăşurări (DSWA) şi al generatoarelor sincrone multifazate reactive fără perii şi fără înfăşurare
rotorică (RBLDC);
• elaborarea studiului critic şi alegerea parametrilor nominali – putere, tensiune, turaţie pentru
DSWA şi RBLDC;
• alegerea tipului constructiv de maşină pentru DSWA şi RBLDC;
• conceperea programului de proiectare analitică pentru DSWA şi RBLDC în mediul Matlab;
• conceperea programului de proiectare optimală pentru DSWA şi RBLDC în mediul Matlab;
• calculul preliminar al dimensiunilor pentru DSWA şi RBLDC;
• calculul optimal al dimensiunilor, parametrilor şi caracteristicilor DSWA şi RBLDC;
• calculul cu element finit al parametrilor şi caracteristicilor DSWA şi RBLDC;
• compararea rezultatelor obţinute prin calcul analitic cu cele din analiza cu element finit
(FEM).
Pentru simplitate constructivă trebuie luată în considerare soluţia de cuplare directă între
generatoare şi turbine cu dezavantajul de a fi necesare cupluri ridicate la arbore. Turaţia arborilor este
redusă, pentru generatorul eolian s-a considerat la dimensionare 200 rpm iar pentru hidrogenerator 250
rpm. Puterea aleasă pentru proiectarea modelelor experimentale este de 3 kw la o tensiune de linie de
240 V. Datorită creşterii preţului mondial al magneţilor permanenţi din pământuri rare (NeFeB)
soluţiile alese exclud utilizarea acestora. Eliminarea magneţilor permanenţi de înaltă energie sau
înlocuirea lor cu magneţi ieftini din ferite trebuie să se facă prin menţinerea performanţelor ridicate ale
maşinilor electrice. Tipurile de generatoare alese sunt relativ noi, foarte puţin analizate dar cu
perspectivă de utilizare pentru aceste aplicaţii.
6