PARTICULARITÃTI PRIVIND PROPUL PRO PULSIA SIA EL ELECT ECTRI RICA CA A NAVEL NAVELOR OR
PARTICULARITÃTI PRIVIND PROPUL PRO PULSIA SIA EL ELECT ECTRI RICA CA A NAVEL NAVELOR OR Prin notiunea de propulsie electrica a navelor se intelege deplasarea acestora conditionata de utilizarea energiei electrice de instalatiile electrice de propulsie [C3]. Din componenta instalatiilor electrice electr ice de propulsie (I.E.P. (I.E.P.) fac parte: parte : a) motorul primar (diesel sau turina) care antreneaza generatorul principal! ) generatorul principal" ce alimenteaza cu energie electrica motorul electric de propulsie! c) motorul electric de propulsie cuplat direct cu propulsorul! d) propulsorul" ce comunica viteza navei. Instalatiile electrice de propulsie sunt clasificate in functie de felul curentului" tipul motorului primar" destinatie si alte criterii. In functie de felul curentului" I.E.P. se impart in instalatii de curent continuu si de curent alternativ. I.E.P. de curent continuu se utilizeaza pe navele unde este necesara o malta manevrailitate si o inversare repetata a motorului de propulsie (spargatoare de g#eata" aleniere" Impingatoare" etc.). I.E.P. de curent alternativ se utilizeaza pe navele pentru care importanta cea mai mare o prezinta economicitatea instalatiei. In functie de tipul motorului primar I.E.P. se impart in diesel $ electrice (I . P. D. E. ) si turoelectrice (I .P. %. E.)" cu care ocazie tipul utilizat al motorului primar determina m multe privinte proprietatile I.E.P. I.E.P. Pe navele cu deplasament mic si mediu" de regula se utilizeaza motoare cu comustie interna (diesel) al caror randament (&D $ '.3) este mai ridicat decat al altor motoare termice. Puterea moto motoru rulu luii dies diesel el si vite viteza za dezv dezvol oltat tataa de acest acestaa se regl reglea eaza za modi modifi fican cand d cant cantit itat atea ea de comustiil deitat in cilindri. otoarele diesel de viteza mica si putere mare sunt e*trem de voluminoase. Din aceasta cauza navele mari" in special cele care au nevoie de aur pentru necesitatii te#nologice (spalarea pestelui" a rezervoarelor" etc.)" nu se doteaza cu I.P.D. I.P.D.E. E. ci cu instalatiii de propulsie turoelectrice (I.P.%.E.). %uratlia turinelor navale de auri a+unge pana la ,'''' rot - min. I.P. .E. functioneaza de oicei in curent alternativ utilizand proprietatea principala a turinei ce consta in variatia vitezei in limite mari (,''/ la 01/ 2). 4pre deoseire de sistemul de propulsie directa a navelor (cu motor diesel sau turina cuplata direct cu elicea)" elicea)" in cazul propulsiei propulsiei electrice intre motorul motorul care furnizeaza energia mecanica (diesel sau turina) si motorul electric de propulsie se interpune generatorul electric din centrala si calurile de legatura. 5stfel" energia mecanica se transforma in energie electrica la ornele generatorului si apoi aceasta in energie mecanica la a*ul motorului electric de propulsie. 4istemul de propulsie electrica presupune pres upune deci o transforrnare succesiva a energiei:
PARTICULARITÃTI PRIVIND PROPUL PRO PULSIA SIA EL ELECT ECTRI RICA CA A NAVEL NAVELOR OR Prin notiunea de propulsie electrica a navelor se intelege deplasarea acestora conditionata de utilizarea energiei electrice de instalatiile electrice de propulsie [C3]. Din componenta instalatiilor electrice electr ice de propulsie (I.E.P. (I.E.P.) fac parte: parte : a) motorul primar (diesel sau turina) care antreneaza generatorul principal! ) generatorul principal" ce alimenteaza cu energie electrica motorul electric de propulsie! c) motorul electric de propulsie cuplat direct cu propulsorul! d) propulsorul" ce comunica viteza navei. Instalatiile electrice de propulsie sunt clasificate in functie de felul curentului" tipul motorului primar" destinatie si alte criterii. In functie de felul curentului" I.E.P. se impart in instalatii de curent continuu si de curent alternativ. I.E.P. de curent continuu se utilizeaza pe navele unde este necesara o malta manevrailitate si o inversare repetata a motorului de propulsie (spargatoare de g#eata" aleniere" Impingatoare" etc.). I.E.P. de curent alternativ se utilizeaza pe navele pentru care importanta cea mai mare o prezinta economicitatea instalatiei. In functie de tipul motorului primar I.E.P. se impart in diesel $ electrice (I . P. D. E. ) si turoelectrice (I .P. %. E.)" cu care ocazie tipul utilizat al motorului primar determina m multe privinte proprietatile I.E.P. I.E.P. Pe navele cu deplasament mic si mediu" de regula se utilizeaza motoare cu comustie interna (diesel) al caror randament (&D $ '.3) este mai ridicat decat al altor motoare termice. Puterea moto motoru rulu luii dies diesel el si vite viteza za dezv dezvol oltat tataa de acest acestaa se regl reglea eaza za modi modifi fican cand d cant cantit itat atea ea de comustiil deitat in cilindri. otoarele diesel de viteza mica si putere mare sunt e*trem de voluminoase. Din aceasta cauza navele mari" in special cele care au nevoie de aur pentru necesitatii te#nologice (spalarea pestelui" a rezervoarelor" etc.)" nu se doteaza cu I.P.D. I.P.D.E. E. ci cu instalatiii de propulsie turoelectrice (I.P.%.E.). %uratlia turinelor navale de auri a+unge pana la ,'''' rot - min. I.P. .E. functioneaza de oicei in curent alternativ utilizand proprietatea principala a turinei ce consta in variatia vitezei in limite mari (,''/ la 01/ 2). 4pre deoseire de sistemul de propulsie directa a navelor (cu motor diesel sau turina cuplata direct cu elicea)" elicea)" in cazul propulsiei propulsiei electrice intre motorul motorul care furnizeaza energia mecanica (diesel sau turina) si motorul electric de propulsie se interpune generatorul electric din centrala si calurile de legatura. 5stfel" energia mecanica se transforma in energie electrica la ornele generatorului si apoi aceasta in energie mecanica la a*ul motorului electric de propulsie. 4istemul de propulsie electrica presupune pres upune deci o transforrnare succesiva a energiei:
mecanica $ electrica mecanica" care in final duce la o micsorare a randamentului instalatiei fata de cazul propulsiei directe. Datele practice arata ca propulsia directa are un randament de '.61 '.67" iar cea electrica de '.6 '.60. Cu toate acestea" propulsia electrica prezinta o serle de avanta+e" printre care cele mai importante sunt : $ posiilitatea alimentarii motoarelor de propulsie de la mai multe generatoare electrice" ceea ce asigura o utilizare mai rationala a motoarelor primare (diesel sau turine). %otodata se poate asigura un randament optim al instalatiei de propulsie la viteze reduse ale navei" deoarece se utilizeaza un numar mai mic de generatoare! $ se pot utiliza motoare primare diesel rapide. in cazul propulsiei directe" se utilizeaza motoare diesel lente si semirapide. otoarele rapide au gaarite" greutati si costuri mai mici! $ la instalatiile electrice de propulsie se poate inversa cu usurintta sensul de rotatie al elicei. Pentru aceasta se utilizeaza sc#eme simple care inverseaza sensul de rotatie al motorului electric! $ instalatiile electrice de propulsie pot fi comandate din orice punct al navei. 5cest lucru are mare importanta pentru uncle nave" ca remorc#erele de port! $ centrala electrica ce alimenteaza motoarele de propulsie poate fi amplasata in orice punct al navei" otinandu$se astfel o una repartlzare a compartimentelor! $ e*ista poslilitatea e*ecutarii unor reparatii la motoarele primare fara a scoate nava din e*ploatare! $ e*perienta arata ca viratiile in timpul marsului navei sunt mai reduse fata de propulsia directa! $ se pot utiliza motoare dule de propulsie care asigura o rezerva de putere la iesirea din functiune a unui motor! $ la unele tipuri de nave" generatoarele centralei electrice servesc si pentru alimentarea altor mecanisme mecanisme de la ord. 5stfel 5stfel dispare necesitatea necesitatea utilizarii unor grupuri grupuri electrogene au*iliare (la dragile propulsate electric sau navele de pescuit)! $ la navele propulsate electric se poate asigura un regla+ de viteza mai un si totodata o manevrailitate mai precisa! $ se pot atenua socurile care le$ar putea suporta motorul diesel" datorita andarii carmei intr$un ord sau lovirii elicei de un corp solid. In comparatie cu propulsia directa" propulsia electrica prezinta si o serie de dezavanta+e" printre care: costul mai ridicat al instalatiei! utila+ mai comple*" randament mai scazut la sarcina nominala! la unele tipuri de nave greutatea instalatiei este mai mare. Propulsia electrica este utilizata de mult timp pe nave (mea din deceniul al treilea al secolului nostru). nostru). 5stazi este utilizata utilizata pe nave: pasagere" pasagere" cargouri" cargouri" remorc#ere" remorc#ere" spargatoare spargatoare de g#eata" g#eata" nave macarale" nave atelier" dragi" sumarine" etc. otoarele de piopulsie utilizate sunt atat de curent continuu cat si de curent alternativ. 8a navele care au ia a*ul elicei o putere de pana la 3''' 9 se utilizeaza de oicei motoare de curent curent continuu. continuu. 5ceste 5ceste motoare motoare se alimenteaza alimenteaza dintr$o dintr$o centrala centrala electrica electrica de curent curent continuu continuu sau curent alternativ la care generatoarele sunt antrenate de motoare diesel. 8a navele cu
puteri peste 3''' 9 se utilizeaza ca motoare de propulsie motoare de curent alternativ (sincrone sau asincrone) alimentate de la o centrala ec#ipata cu generatoare sincrone antrenate de motoare diesel sau turine cu aur. %urinele cu aur sau gaze sunt incompatiile cu generatoarele de curent continuu in privinta puterii si vitezei [... 1] In afara celor doua sisteme clasice (curent continuu si curent altemativ) se mai utilizeaza si sisteme de propulsie electrica #iride [...1]. 5cestea permit utilizarea generatoarelor de curent alternativ ce asigura compatiilitatea cu motoarele primare de mare viteza si pastreaza caracteristicile favoraile de control al vitezei specifice sistemelor de curent continuu. %ensiunile de alimentare ale motoarelor de propulsie sunt diverse. In curent continuu se utilizeaza tensiuni pana la ,.0 92" iar m curent alternativ pana la ;.1 92. recventa curentului alternativ pentru propulsie este de asemenea diversa" totusi in +urul valorii de 1'
Propulsia electrica ln curent continuu 5sa cum s$a mai amintit" utilizarea motoarelor de propulsie de curent continuu se face la navele care nu depasesc o putere de 3''' 9 la a*ul elicei. =eneratoarele de curent continuu ale centralei electrice care furnizeaza energia necesara motoarelor de propulsie sunt antrenate de oicei de motoare diesel. In principiu" actionarea elicei cu motoare de curent continuu se face dupa sistemul grup generator $ motor. otoarele de curent continuu sunt de tipul cu e*citatie independenta" iar generatoarele" de tipul cu e*citatlie mi*ta sau cu trei infasurari de e*citatie.
Generatoare de curent continuu utilizate pentru alientarea otoarelor de propulsie Energia electrica in curent continuu pentru alimentarea motoarelor de propulsie este furnizata de grupuri diesel $ generatoare. =eneratorul de curent continuu poate avea diverse tipuri de infasurari de e*citattie u scopul ottinerii unei caracteristici e*terne convenaile: > ? f(I). In figura 3., sunt indicate trei tipuri de caracteristici e*terne" intalnite la generatoarele de propulsie (curele a" si c).
%ot in aceasta figura se indica si caracteristicile P ? f(I)" adica puterea deitata la ome de generator" in functie de curentul sau (curele a@" @ si c@). Cura a reprezinta o caracteristica e*terna rigida in domeniul mers in gol $ sarcina nominala (,''/ In) 5ceasta caracteristica apartine unui generator cu e*citatie mi*ta diferentiala la care infasurarea serie are o actiune slaa pana la sarcina nominala" practic tensiunea la orne ramane constanta odata cu cresterea intensitatii curentului deitat" iar puterea creste aproape liniar (cura a@). Caracteristica e*terna este a unui generator mi*t diferentlial la care e*citatia serie este puternica. Caderea de tensiune in domeniul (' $ ,''/ In) este mai mare. Puterea creste dupa cura @. Caracteristica e*terna c este a unui generator cu trei infasurari de e*citatie! acesta in afara infasurarilor de e*citatie in derivatie si in serie montate diferential mai are o infasurare independenta la care flu*ul inductiei magnetice se adauga la cel al infasurarii in derivate (fig. 3.0). 5ceste generatoare se construiesc de oicei fara infasurare de compensatie.
=eneratoarele cu caracteristici de tipul si c sunt utilizate pentru motoarele de curent continuu care actioneaza elicea" mecanism de lucru insotit de suprasarcini importante care uneori (andarea carmei intr$un ord" lovirea de un g#etar" etc.) conduc la calarea motorului electric de actionare. Daca pentru actionarea propulsorului s$ar folosi un grup generator $ motor oisnuit" cresterea mare si rusca a sarcinii pe arorele motomlui ar duce la curenti de sarcina mari" periculosi atat pentru motorul electric" cat si pentru masina de lucru prin consecintele lor electrice si mecanice. Intrucat pentru astfel de masini de lucru asemenea conditii de functionare sunt normale" folosirea protectiei ma*imale de curent pentru motor nu ar duce la rezolvarea prolemei" deoarece motorul treuie sa suporte varfuri de sarcina apreciaile c#iar pana la calarea rotorului su tensiune" fara ca sa intervina protectia. In asemenea situatii este necesar ca" pastrand pentru sistemul de actionare proprietatile de pomire si reglare ale grupului generator $ motor" sa se limiteze varfurile de curent" care ar putea lua nastere" la valori admisiile. In calcule se admite [=3] ca valoarea curentului de scurtcircuit sa fie in limitele: I 4C ? (,.1 A 0.0) I unde I$ curentul nominal al motorului electric de actionare. Pentru marirea productivitatii mecanismului de lucru este necesar ca motorul electric sa functioneze" in limitele sarcinilor admisiile" cu o turattie apro*imativ constanta" iar la depasirea supraincarcarii $ limita admise I" turatia sa scada aproape rusc spre zero. B asemenea caracteristica este cunoscuta su denumirea de caracteristica mecanica de tip escavator (cura 0 din figura 3.3). Caracteristica mecanica de tip escavator se otine cu a+utorul unui grup generator $ motor la care generatorul (fig. 3.0) este prevazut cu trei infasurari de e*citattie: I $ Infasurarea de e*citatie separata! 0 $ Infasurarea de autoe*citatie derivatie de acelasi sens cu precedenta! 3 $ Infasurarea de autoe*citatie serie in opozitie cu primele doua. Pentru compararea caracteristicilor mecanice se defineste coeficientul de eficacitate ef ca fiind raportul dintre suprafata marginita de caracteristica mecanica cu a*e le de coordonate si suprafata dreptung#iului cu laturi le n ' s i 4C In cazul caracteristicii mecanice a motorului alimentat de la un generator cu doua infasurari de e*citatie (cura , din figura 3 3) ef ? '.1 '." iar m cazul caracteristicii mecanice de tip escavator ef $ '.7. De retinut este faptul ca in functie de raportul solenatiilor celor trei infasurari de e*citatie ale generatorului din figura 3.0" fomma caracteristicii mecanice a motorului electric poate fi modificata dupa necesitati. odificand valorile rezistenttelor ," 0 si 3 se modifica raportul intre t.m.m. ale infasurarilor de e*citatie respective si ca ummare" se otin diferite fomme ale caracteristicii mecanice a motorului electric. 5stfel" modificand valoarea rezistenttei 0 otinem diferite valori ale turatiei la mersul in gol ideal pentru 4C? const. " modificand valoarea rezistentei 3 variaza sc la no ? const." iar prin modificarea valorii rezistentei , otinem caracteristici mecanice cu noi valori pentru nB si 4C 8a generatorul cu trei infasurari" infasurarea de e*citatie independenta este adesea utilizata m procesul de inversare a sensului de rotatie a elicei" prin sc#imarea polaritatii tensiunii de la ornele generatorului si" deci" si a motorului de propulsie. Cu cat este mai mare procentul solenatiei infasurarii derivatiei fata de solenatia totala inductoare a generatorului" cu atat vor fi mai scurte procesele tranzitorii care apar in regimuri" ca sc#imarea sensului prin sc#imarea polaritatii infasurarii independente.
In principiu" un generator se poate ec#ipa cu mai multe mfasurari de e*citatie" asupra carora putem interveni (infasurari de comanda) pentru a otine caracteristici e*terne convenaile. Practic masinile ec#ipate cu mai multe infasurari de e*citatie" sunt cu gaarite si greutati mari. Infasurarile de comanda se plaseaza pe un generator de e*citatie care alimenteaza infasurarile de e*citatie a generatoarelor principale. In acest sistem se poate otine un caracter mai lin al comenzilor.
!otoare de propulsie de curent continuu otoarele de propulsie de curent continuu sunt de oicei de tipul cu e*citatie independenta" infasurarea de e*citatie servind si ca infasurare de comanda. otoarele de propulsie" in timpul functionarii lor" sunt solicitate in regimuri dinamice ca: pornire" franare" reversare si reglare a vitezei. Procesul de inversare a turatiei es te precedat sau urmat de toate celelalte regimuri dinamice (pornire" franare). Pentru modificarea turatiei elicei" deci a vitezei navel" e*ista in cazul propulsiei in curent continuu" trei posiilitati: $ prin modificarea campului inductor al generatoarelor sau al campului inductor al e*citatoarelor acestora (comanda la cuplu constant)! $ prin modificarea campului de e*citatie a motorului de propulsie (comanda la putere constanta)! $ prin modificarea turatiei motoarelor primare diesel. 5ceasta metoda se utilizeaza la sarcini partiale pentru reducerea uzurii motoarelor diesel. Pentru a ilustra modul de reglare a turatiei elicei folosind primele doua metode" se considera sc#ema de actionare din figura 3. 4n care mtreaga putere a motorului de propulsie este furnizata de patru generatoare de puteri egale. iecare generator da la viteza nominala 01/ din tensiunea si puterea totala.
Impartirea puterii totale pe mai multe grupuri electrogene este indicata in vederea unei e*ploatari economice a navei la sarcini reduse deci si la viteze reduse (de e*emplu la o
navigatie costiera indelungata). De asemenea" impartirea puterii pe mai multe grupuri electrogene influenteaza si natura motoarelor diesel" insa nu treuie e*agerat cu faramitarea puterii pe prea multe grupuri" din motive legate de comple*itatea instalatiei. Corespunzator sc#emei din figura 3." in figura 3.1 se indica caracteristicile putere $ turatie P ? f(n) si tensiune $ turatie > ? f(n).
8a conectarea unui generator" viteza de rotatie a motorului elicei poate a+unge la 01/ din cea nominala (punctul ,)" dar elicea consuma doar apro*imativ 1/ din puterea totala desi motorul diesel poate da 01/ din puterea totala. 5stfel instalatia de propulsie este sla solicitata. Pentru utilizarea completa a puterii generatorului se foloseste metoda a doua de reglare a turatiei" prin slairea campului inductor al e*citatiei motorului de propulsie! turatia poate fi marita pana se atinge punctul 0 (circa '/ din tura"tia nominala) unde grupul electrogen este solicitat integral (01/ din puterea si tensiunea nominala). Deci" utilizand si metoda a doua de reglare a turatiei se poate otine cu un singur grup circa '/ din turapa nominala. In mod analog se procedeaza cand se utilizeaza doua grupuri electrogene (punctele 3 si ) si trei grupuri electrogene (punctele 1 si ). 8a cuplarea tuturor celor patru grupuri nu mai este necesara micsorarea campului magnetic inductor al motorului. Din cele de mai sus rezulta ca o instalatie de propulsie in curent continuu are avanta+ul ca actionand asupra generatoarelor si motoarelor electrice se poate asigura o incarcare completa a motoarelor diesel corespunzator puterii cerute de elice. odificarea tensiunii de alimentare a motorului de propulsie se poate face in trepte" sau continuu actionand asupra e*citatiei generatoarelor. Practic cele doua posiilitati de modificare a turatiei se pot otine cu un dispozitiv unic de comanda" actionand succesiv asupra e*citatiei generatoarelor si motoarelor (fig. 3.). odificarea turatiei la putere constanta are o mare importanta la o serie de nave unde este nevoie de forta de tractiune mare la viteze mici si forta de tractiune mica la viteze mari (remorc#ere" spargatoare de g#eata" etc.). 5cest aspect este ilustrat in figura 3.; in care se reprezinta caracteristica de elice putere $ turatie pentru un remorc#er in trei cazuri: $ cura a" remorc#er fara convoi!
$ cura " remorc#er la punct fi*! $ cura c" remorc#er cu convoi m sarcina! $ cura d" remorc#er cu propulsie directa (mecanica).
Dupa cum rezulta din figura 3.;" la punct fi*" puterea nominala se atinge la circa 6'/ din turatia nominala a elicei (punctul ,). Punctele ,"0 si 3 din figura 3.; dau puterea ma*ima pe care ar putea sa o dea motoarele diesel cuplate direct cu elicea. 8a propulsia cu motoare de curent continuu se pot atinge punctele ,@" 0@" 3@ prin micsorarea campului de e*citatie al motoarelor de propulsie.
Prescriptii ale societatilor de clasi"icare pri#ind $eneratoarele si otoarele de propulsie in curent continuu %inand seama de importanta instalatiei de propulsie in ansamlul de functionare a navei" societatile de clasificare impun cerinte deoseite generatoarelor si motoarelor de propulsie. Dintre aceste cerinte se retin: $ supraveg#erea faricatiei motoarelor si generatoarelor cu puteri mai mari de ,'' 9! $ masuri pentru impiedicarea aparitiei curentilor in lagare! $ masuri impotriva formarii apei condensate" la masini cu tensiuni mai mari de 1'' 2" prin montarea unor ec#ipamente de mcalzire. Pentru evitarea aparitiei apel condensate este suficienta o incalzire a masinilor cu cateva grade peste temperatura mediului amiant!
$ ventilarea in circuit inc#is cu racirea aerului cald nu se utilizeaza decat la instalatiile cu volum mic de aer in sala masinilor. 8a instalatiile de puteri mici aspirarea si refularea aerului se face din sala masinilor" iar la cele de puteri mari din atmosfera. In acest din urma caz se iau masuri speciale pentru impiedicarea patrunderii apei de mare sau de ploaie din interior! $ cupla+ul generatorului cu motorul diesel se face de oicei rigid" dar e*ista motoare diesel care permit numai cupla+ elastic! $ motoarele de propulsie se cupleaza elastic cu sistemul de transmisie! $ motoare le diesel pot fi montate pe amortizoare de metal" acest sistem reprezentand un avanta+ al propulsiei electrice care duce la micsorarea oscilatiilor! $ sistemul oscilant Fmotor diesel $ generatorF nu prezinta proleme de proiectare" deoarece motorul diesel functioneaza la o singura turatie sau cel mult doua turatii! $ sistemul oscilant Fmotor $ arorele eliceF se verifica la rezonanta. recventa impulsurilor elicei f ? n" unde f este frecventa impulsurilor" este numarul palelor elicei si n este turatia elicei! $ cele doua sisteme oscilante nu se influenteaza reciproc! $ datele e*perimentale arata ca la o nava cu patru grupuri electrogene amplitudinea cuplului alternativ nu depaseste '.G-' din valoarea cuplului elicei! $ oscilatiile amortizate ale motorului diesel pot lua valori periculoase daca frecventa palelor elicei corespunde cu frecventa corespunzatoare turatiei acestuia! $ talourile de comanda se e*ecuta din tala de otel. Pe ele se monteaza aparatele de intrerupere" comutare" de semnalizare si masura! $ reostatele de e*citatie" c#iar daca sunt prevaHte cu telecomenzi" au in mod oligatoriu dispozitive manuale de actionare! $ la instalatiile electrice de propulsie in curent continuu se monteaza cate un pupitru de navigatie pe punte si in sala masinilor! $ In curent continuu" la puteri mari de propulsie" din cauza tensiunilor relativ reduse" rezulta sectiuni mari pentru calurile principale care leaga generatoare le cu motoare le de propulsie . 5ceste caluri se monteaza in canale ventilate care pot fi inundate in caz de incendiu.
Sistee de propulsie in curent continuu E*ista o mare varietate de sisteme electrice de actionare a elicei in curent continuu. 5ceste sisteme pot fi clasificate in: $ sisteme de propulsie cu tensiune constanta! $ sisteme de propulsie cu grup generator $ motor! $ sisteme de propulsie cu curent constant! $ sisteme au*iliare de propulsie! $ sisteme de propulsie comandate cu elemente statice!
$ sisteme de propulsie cu motor #omopolar.
Sistee de propulsie la tensiune constanta 5ceste sisteme de propulsie folosesc aterii de acumulatoare pentru alimentarea motorului de actionare a elicei. Ele se folosesc pe navele mici. Costul instalatiei este relativ ridicat" dar este compensat de c#eltuielile reduse de e*ploatare. 4istemul este avanta+os atunci cand se pot incarca acumulatoarele de la mal. 5cest sistem prezinta calitati deoseite in ceea ce priveste functionarea silentioasa" eliminarea viratiilor si a poluarii prin gazele de evacuare. otorul de propulsie poate fi cu e*citatie derivatie sau serie. 2iteza propulsorului se regleaza prin variatlia curentului de e*citatie a motorului. Puterea motorului de propulsie se alege astfel meat sa dezvolte puterea nominala la viteza ma*ima pe durata de e*ploatare ceruta navei. otorul cu e*citatie serie are avanta+ul ca se adapteaza mai ine rezistentelor sporite la maintarea navei (cuplul electromagnetic creste cu scaderea turatiei)" dar prezinta periculul de amalare in cazul avariei elicei. ranarea elicei se poate face prin franarea dinamica a motorului de propulsie (franarea rapida) sau prin franarea m contracurent atunci cand aceasta este urmata de reversare. Comanda motorului de propulsie (pornirea" reglarea vitezei" franarea" inversarea sensului de rotatie) se poate face din caina de comanda cu a+utorul unui controler. 8a acest sistem de propulsie apare o dificultate m adaptarea vitezei motorului la viteza elicei. otoarele de curent continuu cu puteri mici (3 ,1 9) au viteze nominale cuprinse mtre ,1'' 0''' rot - min. %urapa optima a elicei la aceste puteri este cuprinsa intre 3'' $ '' rot - min. ori functionarea motorului la aceste turatii se face la randament scazut" motiv pentru care solutia optima este un reductor de turatile intre motor si elice. 4istemul cu reductor are un randament mai un decat cel cu motor" functionand la turatie redusa. 4c#ema electrica de principiu a propulsiei la tensiune constanta este reprezentata m figura 3.7" iar comanda sc#emei cu a+utorul unui controler in figura 3.6.
4isteme de propulsie cu grup generator $ motor Instalatiile de propulsie electrica in curent continuu de puteri mari sunt concepute dupa sistemul grup generator $ motor. =eneratoarele de curent continuu sunt antrenate de motoare primare diesel care functioneaza la turatie constanta independenta de turatia elicei. 5sa dupa cum se stie" m sistemul grup generator $ motor se poate face un regla+ de viteza convenail in limite largi la cuplu constant sau la putere constanta. Cel mai frecvent este utilizat regla+ul la cuplu constant. eglarea turatiei la cuplu constant se face prin variatia tensiunilor generatoarelor" regland curentul de e*citatie al acestora sau a e*citatoarelor lor. In figura 3.,' este reprezentata sc#ema unei actionari electrice" de putere insemnata" cu grup generator $ motor cu amplidina" ce asigura otinerea unei caracteristici mecanice de tip escavator pentru motorul de actionare a propulsorului [=3].
Caracteristica mecanica a motorului de actionare din figura ,7 este prezentata iin figura 3.,,.
In cazurile cele mai frecvente mtreaga putere necesara propulsiei se imparte pe mai multe generatoare legate in serie sau derivatie. De oicei" se prefera sc#ema serie ca in figura 3.,0" unde mtreaga putere s$a impartit pe patru generatoare de propulsie.
=eneratoarele se pot conecta sau deconecta individual c#iar su sarcina" operatie care se realizeaza cu a+utorul comutatoarelor $ selectoare a" prin care se alimenteaza doua motoare . >tilizarea a doua motoare de propulsie duce la marirea fiailitatii instalatiei ca si la o utilizare mai rationala a puterii de propulsie. onta+ul serie al generatoarelor (fig. 3.,3 a) are doua avanta+e: $ regla+ul vitezei motoarelor diesel nu treuie sa se faca cu mare precizie (cum este cazul la legarea in paralel)! $ la iesirea din functiune a unui generator nu se suprasolicita generatoarele ramase in functiune.
onta+ul derivatie al generatoarelor (fig. 3.,3 ) are insa avanta+ul ca iesirea din functiune a unui generator nu micsoreaza tensiunea de alimentare a motoarelor" deci acestea isi mentin turatia" dar se suprasolicita generatoare e care raman in functiune. onta+ul derivatie ofera si avanta+ul unor sectiuni mai mici ale calurilor ce leaga generatoarele cu reteaua (acest aspect este important mai ales la sistemele electrice de propulsie cu puteri mari).
5sa cum s$a aratat mai inainte" generatoarele de propulsie pot avea o caracteristica e*terna moale" in asa fel incat sa limiteze efectul suprasarcinilor care pot aparea la elice. B sc#ema care realizeaza aceasta functie este reprezentata in figura 3.," care contine un generator de e*citatie ce are o infasurare de e*citatie independenta straatuta de curentul de sarcina al motorului elicei.
, $ motorul elicei! 0 $ motorul e*citatoarei! = $ generatoare de propulsie! g $ generatoare au*iliare! =e $ generator de e*citatie (e*citatoare)! eg $ e*citatia generatoarelor de propulsie! em $ e*citatia motoarelor elicei! cl $ e*citatie derivatie! e0 $ e*citatia independenta in functie de sarcina! e3 $ e*citatie independenta pen#u sc#imarea sensului! rl" r0 $ reostate! i $ inversor! f $ retea de e*citatie! # $ retea de ord! D $ motor diesel. ig. 3., In sc#ema din figura 3.,0" pe langa generatoarele de propulsie" motoarele diesel antreneaza si patru generatoare au*iliare care alimenteaza reteaua ordului" iar unul dintre ele si reteaua de e*citatie. =eneratoarele au*iliare functioneaza m paralel cu reteaua ordului" fapt care impune ca turatia motoarelor diesel sa nu aia variatii mari la disparitia sarcinii sau la manevre.
In sc#ema din figura 3., comanda se face cu reostate conectate in infasurarea de e*citatie a generatorului de e*citatie" deci la putere mica" ceea ce face posiila amplasarea reostatelor pe puntea de comanda
4isteme de propulsie la curent constant Instalatiile de propulsie la curent constant se realizeaza pentru actionarile de mare putere. In cadrul sistemului generator $ motor cu la ? ct. m circuitul indusurilor" mentinerea constanta a curentului se asigura prin reglarea automata a tensiunii la orne le generatorului functie de aaterea curentului Ia de la val o area prescrisa" deci sistemul contine un canal de stailizare automata a curentului la. 4istemul contine unul sau mai multe motoare electrice conectate cu indusurile in serie cu indusul generatorului (sau generatoarelor) forrnand circuitul incar curentul se mentin constant ca marime si sens (fig. 3.,1)
4istem generator $ motor cu curent constant in circuitul indusurilor ig. 3.,1 Din figura 3.,1 se oserva ca indeferent de valorile cuplurilor de sarcina 4I si 40" datorita dispozitivului de automatizare D.5." care impreuna cu = formeaza un sistem automat de stailizare a curentului" curentul la se mentine constant corespunzator valorii prescrise. in aceste conditii cuplul electromagnetic dezvoltat de fiecare motor electric este determinat numai de flu*ul sau de e*citatie" asa cum rezulta din relatia: ?9 m Ia ? I " in care: Ia ? ct iar I ? 9 m Ia ? ct. este o constanta de curent(3.,) Pentru a modifica turatia motorului electric" de e*emplu a lui care are la arore cuplul de sarcina sI" este necesar si suficient sa modificam cu a+utorul reostatului e, dispus la postul de comanda" curentul de e*citatie al motorului electric. In concluzie" unica metoda de modificare a turatiei motorului electric de actionare" din componenta sistemului generator $ motor cu Ia ? ct. m circuitul indusurilor" consta in modificarea curentului de e*citatie al acestuia : 4istemul generator $ motor cu curent constant in circuitul indusurilor permite modificarea separata a turatiei fiecarui motor electric si" de asemenea" reversarea turatiei prin sc#imarea
polaritatii tensiunii aplicate circuitelor infasurarilor de e*citatie a acestora cu a+utorul intreruptoarelor a, si a0. 4istemul permite" dupa cum reiese din figura 3.,1" functionarea si numai a unuia din cele doua motoare electrice" celalalt avand indusul suntat prin contactele principale ale contactoarelor C, sau C0.
Principalul dezavanta+ al sistemului consta in valoarea scazuta a randamentului la sarcini mici si necesitatea introducerii unei protectii speciaie pentru cazul cand motoarele electrice functioneaza in gol. 4c#eme de propulsie la curent constant se intalnesc pe dragi. In figura 3., se prezinta o sc#ema de propulsie la curent constant utilizata la o draga.
4c#ema de propulsie la curent constant utilizata la dragi
$ motor de propulsie! D $ motor diesel! $ retea de ord! e $ elice! = $ generator de propulsie! r $ regulator de curent! # $ retea de e*citatie! i $ inversor! e*m $ infasurare de e*citatie a motoarelor! g $ generator pentru reteaua ordului! a $ intreruptor! rm $ reostat de e*citatie a motorului! eg $ e*citatia generatorului. ig. 3., 4c#ema se compune din trei motoare legate in serie" dintre care doua pentru elici" iar al treilea pentru pompa de dragare. otoarele sunt alimentate de la un singur generator a carui tensiune se modifica in functie de curent in asa fel meat curentul care straate indusul motoarelor sa ramana constant. Puterea generatorului poate fi mai mica decat suma puterilor motoarelor" deoarece in timpul operatiei de dragare motoarele elicilor functioneaza la o putere mult mai mica decat cea nominala datorita vitezei reduse de deplasare a navei" iar in mars cand motoarele de propulsie functioneaza la puterea nominala" nu functio neaza pompa de dragare. entinerea curentului constant prin variatia tensiunii generatoarelor se face cu a+utorul regulatoarelor automate de tensiune. In locul regulatorului automat de tensiune se poate folosi un generator de e*citatie. =eneratoarele de e*citatie (e*citatoare) se construiesc cu trei infasurari de e*citatie (derivatie" independenta si o infasurare independenta straatuta de curentul principal). In figura 3.,; se prezinta o sc#ema de propulsie cu generator de e*citatie avand trei infasurari. 5ceasta sc#ema este utilizata la acuri portuare.
4c#ema de propulsie la curent constant $ motor de propulsie! D $ motor diesel! $ retea de ord! el" e0" e3 infasurarile de e*citatie a e*citatoarei! =e $ generator de e*citatie (e*citatoare)! e $ elice! = $ generatoare pentru propulsie! g $ generatoare pentru reteaua ordului! eg $ e*citatia generatorului! i $ inversor! rm $ reostat de e*citatie al motorului! e*m infasurarea de e*citatie a motoarel$or . ig. 3.,;
=eneratoarele de e*citatie cu trei infasurari au caracteristici e*terne de tip @@moale@@ (fig. 3.,7).
Caracteristica a din figura corespunde functionarii generatoarelor cu motoarele in repaus iar cu motoarele la sarcina nominala. Punctul este punctul de functionare la sarcina nominala. Intre aceste doua cure limita se plaseaza toate cazurile de functionare la sarcini paralale.
4isteme au*iliare de propulsie electrica E*ista nave la care elicea este antrenata direct de catre motorlul mecanic" dar poate fi actionata si de un motor electric" m anumite regimuri de functionare a navei. B asemenea instalatie este utilizata pe navele de pescuit fiind cunoscuta su denumirea de lnstalatie de propulsie Ftata $ fiuF" conform figurii de mai +os.
4c#ema de propulsie tata $ fiu D, $ motor diesel principal (tata)! D0 $ motor diesel au*iliar (fiu)! c $ elice! d $ transmisie! e $ cupla+ cu lic#id! f $ cupla+ moil! =l $ generator principal! =0 $ generator au*iliar! l $ motorul vinciului de traul! 0 $ motor de propulsie. otorul diesel de putere mica (fiu) poate antrena si el elicea sau numai generatorul principal care alimenteaza motorul de traul in timpul pescuitului sau motorul electric de propulsie in cazul navigatei. otorul diesel de putere mare (tata) antreneaza direct elicea.
4c#eme de propulsie in curent alternativ trifazat Instalatiile de antrenare a elicei navelor cu motoare de curent altemativ se pot imparti in:
$ $ $
instalatii de propulsie cu turogeneratoare! instalatii de propulsie cu diesel $ generatoare! instalatii de propulsie cu elice cu pas reglail.
Instalatii de propulsie cu turogeneratoare. 8a aceste instalatii generatoarele sincrone care produc energia electrica pentru alimentarea motoarelor elicei sunt antrenate de turine cu aur. 5semenea sisteme se folosesc la puteri mari" deci la nave de mare tona+. In cele ce urmeaza se vor prezenta cateva sc#eme tipice utilizate pentru propulsie cu turogeneratoare. 8a navele cu doua elici se poate utiliza sc#ema din figura 3.0" care se caracterizeaza prin alimentarea separata a motoarelor de propulsie. Cele doua generatoare nu sunt prevazute sa functioneze in paralel.
4c#ema de propulsie in c.a. cu turine utilizata la nave cu doua elice $ motor sincron trifazat de antrenare a elicei! = $ generator sincron! ,$ intreruptor inversor! 0 $ Intreruptor! 3 $ Intreruptor de cupla+! $ turina. ig. 3.0 8a viteze reduse ale navei amele motoare pot fi alimentate de la un singur generator prin intermediul unui intrerupator de cupla+. ranarea se face in contracurent. E*citatia generatorulul este de tipul Fcu socuroF sl se otine de la un convertizor rotativ sau static. E*citatia motoarelor se face > ? ct." de la reteaua de curent alternativ. 8a navele cu o singura elice puterea necesara motorului se poate otine de la mai multe generatoare. In figura 3.01 se reprezinta o sc#ema cu doua generatoare care sunt utilizate si pentru alimentarea retelei de ord. In aceasta sc#ema se foloseste franarea dinamica cu a+utorul rezistentelor de franare.
4c#ema de propulsie in c.a. cu turine utilizata la nave cu o singura elice $ motor sincron trifazat! = $ generator sincron! , $ rezistenta de franare dinamica! 0 $ inversor! 3"1 $ Intreruptoare! $ turine! $ retea de ord! ; $ consumatori ig. 3.01 8a navele petroliere sc#emele de propulsie contin" in general" un motor de antrenare a elicei si un singur generator. =eneratorul este utilizat" in regim de stationare si pentru alimentarea pompelor de incarcat sau descarcat petrol.
Pentru marirea fiailitatii la unele nave" se utilizeaza antrenarea elicei de catre doua motoare sincrone cuplate pe acela si arore (fig. 3.0).
4c#ema de propulsie in c.a. cu turine cu doua motoare de propulsie $ motor de propulsie! = $ generator! , $ comutator! 0$ turina ig. 3.0 iecare motor este alimentat de catre un generator. 5ceasta sc#ema poate functiona cu un randament satisfacator c#iar la +umatate din puterea nominala. Deoarece motoarele m acest caz au gaarite mai mici se poate utiliza mai ine spatiul de amplasare a lor de la pupa navei.
Instalatii de propulsie cu diesel $ generatoare 4c#emele de propulsie cu grupuri diesel $ generatoare se caracterizeaza print$un numar mai mare de grupuri electrogene" in comparatie cu sc#emele cu turogeneratoare. In figura 3.0; se prezinta o sc#ema cu patru grupuri diesel $ generatoare. =eneratoarele deiteaza pe are comune impartite in doua sectiuni.
4c#ema de propulsie in c a cu motoare diesel ,$ Intreruptor! 0 $ rezistenta de franare! 3 $ inversor! " 1" $ Intreruptoare de inalta tensiune! ; $ motor diesel de propulsie! 7 $ motor diesel au*iliar! 6 $ Intrerupator de inalta tensiune! ,' $ transformator coorator! ,, $ consumatori la ord! ,0 $ retea de ord! ,3 $ oina de sincronizare. ig. 3.0;
8a fiecare sectiune sunt legate cfite doua generatoare ce alimenteaza cate un motor de propulsie. 8a navigatia costiera (cu viteza redusa) se alimenteaza fiecare motor de propulsie de la un singur generator. In acest caz cele doua sectiuni de are se separa. 4c#ema este prevazuta cu posiilitatea unei sincronizari rute cu a+utorul unei oine de soc. 4incronizarea ruta are loc la cuplarea celor doua sectiuni de are" pe fiecare sectiune aflandu$se cate un generator" sau la cuplarea celui de$al treilea generator" ca si la sincronizarea motoarelor m diverse situatii (iesirea elicei din apa in cazul unei mari agitate).
4c#ema de propulsie in c.a. cu motoare diesel la o nava cu o singura elice l $ motor principal de propulsie! 0 $ motor au*iliar de propulsie! =, $ generator de propulsie! =0 $ generator au*iliar! , si ,' $ intreruptor de +oasa tensiune! 0 $ rezistenta de franare! 3 si ,3 $ comutator! $ inversor 1" si ; $ Intreruptor de inalta tensiune! 7 $ motor diesel de propulsie" 6 $ motor diesel au*iliar! ,, $ transformator coorator! ,0 $ retea de ord. ig. 3.07 =eneratoarele de propulsie pot deita si pe reteaua ordului in regim de stationare sau de navigatie cu viteza redusa. In figura 3.07 este reprezentata sc#ema instalatiei de propulsie cu diesel generatoare" la o nava cu o singura elice. 4c#ema contine trei diesel $ generatoare care pot fi conectate in paralel. In afara de motorul principal de antrenare" elicea poate fi antrenata si de un motor mai mic pentru regimuri de navigatie la viteze reduse. Pentru alimentarea motorului de putere mica este suficient un singur generator. otorul de putere mica poate fi de tipul asincron care" dupa cum se stie" nu necesita curent de e*citatie. B sc#ema interesanta de propulsie electrica este cea cu generatoare sincroue dule (fig. 3.06). Infasurarile statorice ale generatoarelor dule se leaga in serie (fig. 3.3')" astfel incat prin varia%ia curentului de e*citatie tensiunea la ornele statorului poate varia de la valoarea dula (cand curen%ii de e*citatie egali au acelasi sens)" pana la valoarea zero (cand curen%ii de e*citatie egali sunt de sens contrar).
4c#ema de propulsie %n c a. cu motoare diesel cu generatoare electrice dule $ motor! =$ generator: ,$ inversor! 0 $ Intreruptor de inalta tensiune! 3 $ motor diesel! $ retea de ord! 1 $ transformator coorator ig. 3.06
J =eneratoare sincrone dule ,$ are de sincronizare pentru reteaua de ord! 0$ stator! 3 $ are de sincronizare pentru motorul elicei! $ Infasurare de e*citatie ig. 3.3' 5ceasta sc#ema asigura o reglare a turatiei motorului elicei in domeniul 1'/ $ ,''/ actionand asupra frecventei. 2iteza de rotatie su 1'/ se otine prin modificarea tensiunii de alimentare.
Instalatii de propulsie cu elici cu pas reglail Instalaiile de propulsie cu elici cu pas reglail se aseamana din punct de vedere al sc#imarii sensului de rotatie si al reglarii vitezei" cu sistemele electrice de propulsie. In amele cazuri" pentru a realiza cele doua operatii nu se actioneaza asupra motorului mecanic. Cu toate aceste caracteristici ale sistemului de propulsie cu pas reglail" este recomandail sa se actioneze elicele cu motor electric. 5ceasta se datoreaza liertatii de amplasare a motorului primar evitand utilizarea unor arori de lungimi prea mari. %oate motoarele diesel se concentreaza intr$o incapere comuna (sala masinilor). Ele antreneaza generatoare sincrone trifazate" care alimenteaza cu tensiune constanta motoare asincrone. 8a navele dotate cu elici cu pas reglail" actionate direct de motorul mecanic" reglarea vitezei navei si sc#imarea sensului de mars se face prin sc#lmarea pozitiei palelor elicei. Deoarece generatoarele functioneaza la tensiune si frecventa constante" ele sunt utilizate si pentru reteaua ordului. In figura 3.3, se reprezinta o instalatie de propulsie cu elici cu pas reglail utilizata la o nava macara.
4c#ema de propulsie la nave cu elicl cu pas reglail
$ motor asincron cu rotor in colivie! = $ generator sincron! , $ intreruptor! 0 $ secpune de are pentru propulsie! 3 $ secpune de are pentru reteaua ordului! $ transformator! 1 $ consumatori de ord! $ elice cu pas reglail! ; $ motor diesel ig. 3.3, 4c#ema cuprinde trei elici cu pas reglail actionate de motoare asincrone curotorul in colivie functionand la turatie constanta. 5limentarea motoarelor se face de la trei generatoare sincrone" unul din aceste generatoare putaind fi utilizat numai pentnu reteaua ordului si motoarele de actionare a macaralei. otoarele se pornesc pe rand si a+ung la turatia nominala pentru pozitia de mers in gol a elicei. In timpul perioadei de pornire reteaua ordului se separa" datorita caderilor de tensiune.
Cele trei elici ale navei sunt plasate astfel: doua la pupa (cate una in fiecare ord) sI una la prova.
4#ema de propulsie la nave cu elici cu pas reglail $ motor sincron! = $ generator sincron! E $ e*citatoare! =l $ generator sincron au*iliar! , si 0 $ elici cu pas reglail! 3 $ mtrenuptor de +oasa tensiune! $ intreruptor de inalta tensiune! 1 $ comutator! $ turina! ; $ transformator! 7 $ motor diesel au*iliar! 6 $ retea de ord! ,' $ consumator de ord. ig. 3.30 Pentnu actionarea elicei cu pas reglail se pot utiliza si motoare sincrone. fn figura 3.30 este reprezentata o sc#ema de propulsie avand drept grupuri electrogene turogeneratoare sincrone" iar ca motoare de antrenare a elicelor cu pas reglail" motoare sincrone.
4isteme de propulsie electrica neconventionale In conditiile crizei energetice mondiale" transportul maritim fiind unul dintre cele mai economice tipuri de transport" s$a aflat m atentia cercetatorilor m special cu scopul reducerii la minim a consumului de comustiil si de energie in general" a cresterii randamentului si asigurarii unor conditii de e*ploatare cat mai simple si eficiente. Printre oiectivele importante ale acestor cercetari" se afla si sistemul de propulsie electrica care ofera" asa cum s$a prezentat" o serie de avanta+e fata de propulsia directa cu motoare termice.
Propulsia electrica cu motor #omopolar supraconductor [51] Cercetarile efectuate in domeniul propulsiei electrice cu motoare cu supraconductoare au urmarit atat marirea puterii unitare cat si a puterii specifice e*primate in -m3 sau -9g" parametri foarte importanti in domeniul constructiilor navale. In prezent" proprietatile supraconductoarelor au permis realizarea pe scara larga a unui ogat sortiment de supraconductoare de camp inalt" apte a fi utilizate la realizarea masinilor electrice si calurilor lucrand m medii criogenice.
8a masinile electrice" cresterea puterii se otine pe seama cresterii inductiei la valori de ordinul a $ 4%" produsa in aer de o mfasurare supraconductoare ce poate realiza cateva milioane de amperspire. Datorita caracteristicilor econominice si te#nologice ale instalatiilor frigorifice cu #eliu" nu au fost proiectate si realizate decat masini cu e*citatie supraconductoare. In perspectiva se poate prevedea posiilitatea realizarii unui rotor supraconductor m criostat rotativ" insa prolema preluarii curentului de la piesele in miscare complica mult prolema. >tilizarea infasurarii de e*citatie supraconductoare la masina #omopolara prezinta interes din urmatoarele motive: $ posiilitatea unui flu* magnetic mare" ceea ce asigura c#iar la motoarele de +oasa turatie (cazul celor de antrenare aelicei)" o valoare mica a raportului K>p - n" de e*emplu" la motorul aHleL al companiei industrial esearc# and Developpment (I..D.) din 4.>.5 s$au otinut [54]. ? .1! n ? 0 l.42 si K>p M '.12! $ posiilitatea e*cluderii macar in parte a materialelor feromagnetice" ceea ce permite cu usurinta sa se mareasca cantitatea de conductori elementari si in acest fel sa se otina o tensiune mai mare la curenti mai mici decat la masinile #omopolare oisnuite. 5vanta+ul masinilor #omopolare fata de masinile de curent continuu oisnuite consta in principal in reducerea masei" a volumului si a costului total. Din punct de vedere constructiv" masinile #omopolare se deoseesc dupa tipurile de indusuri si mfasurari de e*citatie utilizate. In taelul 3., sunt enumerate constructiile unor masini realizate cu diferite tipuri de cone*iuni ale conductorilor elementari
4c#ema de principiu a masinii #ornopolare tip cilindru ig. 3.3
arina #omopolara cu mai multe conuri pe acelasi a* ig. 3.31
emarcail in proiectul ..D.C. (5%IB58 E4E5C< DE2E8BPE% CBPB5%IB) este dispunerea infasurarii de e*citatie in interiorul rotorului" gol in interior realizand astfel o consideraila reducere a gaaritului total pentru un diametru" deci si viteza periferica mare (fig. 3.3).
asina #omopolara cu infasurarea de e*citape dispusa in interiorul rotorului , $ oina de e*citatie! 0 $ rotor pa#ar! 3 $ carcasa feronnagnetica! $ inele colectoare! 1 $ liniile campului magnetic ig. 3.3
In centrul de cercetare stiintifica 8CIE s$a proiectat un motor de +oasa turatie pentru nave si in prezent este construita o masina e*perimentala de parametri: '9" ''rot - min. .12 si ,1'''5. 5ceasta masina se caracterizeaza printr$un raport ridicat dintre cuplu si volum ceea ce s$a realizat prin optimizarea formei indusului si oinei de e*citatie (fig. 3.3;) si prin utilizarea contactelor cu metal lic#id.
otorul #omopolar supraconductor pentru propulsia navelor realizat de 8CIE I $ infasurarea de e*citatie! 0 $ infasurarea de ecranare! 3 $ inel colector de cfimp inalt! $ inel colector de cimp sla! 1 $ criostat ig 3.3; In centnul DC a fost constnuita o masina si pentru propulsia navelor cu putere de 3''9 (3'2" lBBBB5). In acest caz" in sistemul de colectare a curentului se utilizeaza inele de contact din metal lic#id. Programul flotelor militare in legatura cu motoarele supraconductoare pentnu sistemele de propulsie a navelor" prevede posiilitatea realizarii unor masini cu puteri pfina la 3'.
3..0. Propulsia electrica C> motor sincron cu reluctanta variaiia [7] 5cest sistem de actionare consta din: gnupul electrogen diesel $ generator de curent continuu" convertorul static de putere" motorul sincron $ reductonul- cu uclele de regla+ si control ale turatiei si curentului. In prezent aceasta varianta de propulsie electrica a fost reluata" datorita posiilitatilor noi de comanda si evidentierii modului de lucru in patnu cadrane" respectiv particularitatile trecerii din regimul de motor in cel de generator (frana). 4olutiile de control a pozitiei au evoluat de la traductorii discreti de pozitie" cuplati mecanic cu a*ul ..2." la varianta traductori optici plasati pe muc#iile polilor statorici" care compromite in una masura gradul de fiailitate si roustetea aplicatiei.
4ectiune prin ..2. cu poli statorici sii poli rotorici ig. 3.37 In ultimul timp se oserva un interes deoseit pentru a promova solutii noi" care sa permita otinerea unor sisteme de actionare cu performante dinamice ridicate. Considerand un ..2. (fig. 3.37) cu patru poli rotorici si sase poli statorici" se remarca doua caracteristici importante: $ variatia mare a inductivitatii unei faze m lunct"ie de pozitia rotorului! $ gradul ridicat de independenta a fazelor statorice. 5ceste proprietati permit determinarea indirecta a pozitiei rotorice" fara a utiliza senzori discreti. otorul nu are infasurarisi nici magneti permanenti. azele statorice plasate" pe perec#ile de poli opusi diametral" sunt legate in serie. Cand o faza statorica este alimentata" perec#ea corespunzatoare de poli rotorici este atrasa pana in momentul alinierii polilor rotorici si statorici corespunzator fazei energizate" moment ce corespunde unei reluctante magnetice minime pentru circuitul magnetic format din perec#ea de poli statorici" respectiv rotorici. In momentul alinierii" inductivitatea fazei statorice este ma*ima" 8ma*" iar cand nici o parte a polului rotoric nu este m dreptul polului statoric" inductivitatea este minima 8min (fig. 3.36).
Propulsia magneto#idrodinamica [D,,] In ultimul timp se manifesta un interes deoseit si se investeste foarte mult in dezvoltarea si e*perimentarea unor sisteme de propulsie electromagnetica" denumite si sisteme electromagneto$ #idrodinamice sau magneto#idrodinamice. 5ceste sisteme de propulsie nu au in interiorul lor nici o piesa care sa nu fie staila si de aceea nu produc nici un fel de viratie sau un fenomen de cavitatie" cum este cazul elicei navale. In virtutea acestor caracteristici un asfel de sistem poate fi potrivit pentru propulsia navelor la viteze (turatii) superioare. 5deseori" referirile la sistemele de propulsie magneto#idrodinamice se fac in termeni superlativi" ca la un sistem de propulsie ideal. Ideea folosirii fortei magneto#idrodinamice pentru propulsia navelor se azeaza pe regulile de aza ale electromagnetismului" forta de propulsie rezultand din interactiunea campului magnetic si a curentului electric. 4istemele de propulsie
cu camp intem!
•
cu camp e*tern.
Din punct de vedere al tipului de camp magnetic" sistemele
cu camp magentic alternativ!
•
cu camp magentic constant.
4istemele cu camp magnetic alternativ sunt inca insuficient dezvoltate" dar cercetarile intense afectate promit in scurt timp aparitia unor solutii. 4istemele cu camp constant s$au dezvoltat in special pe seama realizarilor din domeniul supraconductiilitatii. 4pecific acestor sisteme este limitarea dispersiei campului magnetic" spre deoseire de cel cu camp magentic e*tem.
ava pe care a fost realizat si e*perimentat acest sistem de propulsie a fost construita in ideea de a avea forme drepte si cat mai putine suprafete cure in cateva proiectii. Corpul navei a fost realizat din rasini sintetice armate cu fira de sticla.
ig. 3.3 4istemul energetic al navei contine doua generatoare principale de curent alternativ si dispozitivele de redresare pentnu alimentarea cu curent continuu a electrozilor. In figura 3.3 se prezinta principiul functionarii propulsorului
=azul rezultat m apa prin care circula curentii diri+ati dintre perec#ile de electrozi este @@rarefiat@@in zona pupa cu a+utorul unor amortizoare de sunete mari. ealizarea unui model e*perimental pe nava propulsata dupa principiul
ig. 3.3 %este de manevrailitate %estele de manevrailitate au constat in testul de miscare circulara in mare calma si agitata" testele de manevra in zig $ zag" inainte si inapoi. ava este prevazuta cu carrne in +eturile celor doua propulsoare. Pe o mare cu valuri de maltime '"1 m nava poate fi intoarsa intr$un cerc cu diametrul egal cu de doua ori lungimea ei" la un ung#i de carma N 0'G. Pentru a evita dizolvarea 5l datorita curentilor deviati" altii decat cei dintre electrozi m tuurile de propulsie" tuurile au fost complet izolate in apa de mare prin captusire interioara. Curentul de dispersie in e*teriorul tuurilor de propulsie a rezultat destul de mic" nee*istand nici o posiilitate de coroziune electrolitica. 4istemul de propulsie s$a divizat in doua cone*iuni paralele (cate 3 seturi in serie) cu tensiuni de 1' 2 si curenti de ''' 5" pentru fiecare unitate de impingere. idicarea frecventei generatoarelor de curent alternativ la 6'
Controlul curentului continuu se face prin intermediul tensiunii generatoarelor principale. odificarea conductiilitasii apei de mare in timpul actiunii sistemului de propulsie duce la cresterea rezistentei dintre electrozi" e*istand deci posiilitatea ca puterea e*terioara sa creasca peste cea calculata. Evitarea depasirii limitei stailite se realizeaza prin regla+ele
