Stand de Laborator pentru Studiul Generatorului cu Poli în Gheare

1. MEMORIU JUSTIFICATIV

În cadrul prezentului proiect, pe baza studiului particularităţilor constructive şi al comportării generatoarelor sincrone cu poli în gheare, generatoare care, sub numele de alternatoare, echipează astăzi sistemele electrice ale tuturor autovehiculelor fabricate în producţie de serie, s-a proiectat, dimensionat şi realizat un stand de laborator pentru încercarea acestui tip de generator electric.

Standul permite efectuarea tuturor încercărilor impuse producătorilor de alternatoare de normele ISO actuale, dar şi studiul comportării generatorului cu poli în gheare, o maşină electrică specială, prima care poate fi încadrată în categoria maşinilor cu flux transversal. Pentru a conferi o tentă didactică acestui din urmă deziderat, măsurătorile necesare determinării caracteristicilor celor mai semnificative pentru studiul comportării generatorului, standul este destinat laboratorului de maşini electrice speciale din cadrul facultăţii, prezentarea acestora este făcută după tipicul unei lucrări practice de laborator.

Pentru o simulare cât mai reală pe stand a condiţiilor de operare a alternatorului pe un automobil – antrenare frecventă la turaţii de până la 5000 rot./min., iar uneori şi mai mari – a fost necesară utilizarea unui motor de antrenare puternic şi capabil să dezvolte o turaţie mare, reglabilă continuu, pe toată plaja de valori. Din acest considerent am optat pentru un motor de curent continuu, alimentat printr-un variator de tensiune de tip chopper.

Prin complexitatea sa, standul oferă atât posibilitatea studiului comportării generatorului sincron, cu poli în gheare, funcţionând autonom cât şi pe aceea a studiului funcţionării unui alternator pe un automobil. Pentru aceasta, înfăşurarea de excitaţie a generatorului poate fi alimentată în două moduri, în funcţie scopul propus:

 alimentare prin intermediul unui variator de tensiune continuă (0 15 V; 3A), în cazul studiului generatorului sincron cu poli în gheare şi verificarea alternatorului sau a punţii redresoare;

 alimentare prin releu de încărcare auto, electronic, de la o baterie de acumulatori (12 V; 55 Ah), în cazul studiului comportării ansamblului alternator – redresor – releu de încărcare, pe un automobil.

Experimente şi determinări realizabile cu ajutorul standului.

A) Studiul generatorului cu poli în gheare:

- determinarea caracteristicilor de mers în gol: U0 = f(Ie), n = ct.; U0 = f(n), Ie = ct.;

- determinarea caracteristicilor de mers în sarcină: Ub = f(Is), n = ct. şi Ie = ct.; Is = f(Ie), Ub = ct. şi n = ct

B) Studiul alternatorului:

- verificarea tensiunilor statorice de fază;

- verificarea tensiunilor statorice de linie;

- verificarea ondulaţiilor tensiunii redresate;

- verificarea releului de încărcare – UR = f(Is) = ct., la n = ct. şi UR = f(n) = ct., la Is = ct

Totodată, deoarece singurul motor de antrenare disponibil a fost unul de curent continuu cu magneţi permanenţi, tot o maşină electrică specială, standul poate fi folosit şi pentru studiul acestui tip de motor: comportarea la alimentare prin intermediul unui variator de tensiune de tip PWM, reglajul turaţiei, determinarea caracteristicii mecanice, etc.

2. CONSIDERAŢII TEORETICE ASUPRA MAŞINII

DE CURENT CONTINUU CU MAGNEŢI PERMANENŢI

2.1 Maşina de curent continuu cu magneţi permanenţi.

Datorită progreselor înregistrate în fabricarea magneţilor permanenţi, maşinile electrice utilizând pentru producerea fluxului de excitaţie magneţi permanenţi au cunoscut o largă aplicare.

Astfel de maşini prezintă următoarele avantaje:

a) construcţie mai simplă;

b) greutate mai mică şi dimensiuni mai mici de gabarit la aceleaşi performanţe în gama de puteri până la câteva sute de waţi;

c) pierderi mai reduse şi randament mai ridicat.