По всем вопросам звоните:

+7 495 274-22-22

УДК: 621.314.58

Тяговые характеристики судового электропривода

Шульга Р. Н. канд. техн. наук, ВЭИ – филиал ФГУП «РФЯЦ – ВНИИТФ им. акад. Е. И. Забабахина», г. Москва

Анализируются типы электроприводов и их системы управления. Рассмотрены три этапа расчета тяговых характеристик судов: приближенный качественный расчет, моделирование судов в открытых бассейнах и автоматическое проектирование с использованием САПР. Первые этапы обычно выполняются для новых типов судов, а последний этап является уточняющим с использованием существующих библиотек типов судов и режимов их применения. Влияние ВРК на тяговые характеристики судов проявляются главным образом в повышении КПД, маневренности и корректировке дополнительных и общих сопротивлений движению судна, что требует расширения возможностей САПР

Литература:

1. Шульга Р.Н. Рынок силовой электроники (динамика и основные тенденции) // Энергия единой сети. – 2021. – № 5-6 (54-55). – С. 34–41.

2. Шульга Р.Н., Петров А.Ю., Лабутин А.А. Рынок электрических машин и аппаратов: динамика и основные тенденции // РУМ. – 2020. – № 4 (594). – С. 44–51.

3. Marian P. Kazmierkowski, Leopoldo G. Franquelo, Jose Rodriguez, Marcelo A. Perez, Jose I. Leon. High-Performance Motor Drives // IEEE Industrial Electronics. – 2011. – Vol. 5. – No 3. – Pp. 6–26.

4. Blaschke F. The principle of field-orientation as applied to the transvector closed loop control system for rotating-field machines // Siemens Rev. – 1972. – Vol. 34. – No 1. – Рp. 217–220.

5. Горячев А.М. Устройство и основы теории морских судов / А.М. Горячев, Е.М. Подругин. – М.: Судостроение, 1983. – 224 с.

6. Иванченко А.А., Шишкин В.А., Окунев В.Н. Обзор опыта совершенствования конструкции и применения движительных систем в современном судостроении // Вестник ГУМРФ им. С.О. Макарова. – 2016. – № 4 (28). – С. 156–173.

7. Шульга Р.Н., Петров А.Ю., Хренников А.Ю. Энергетические платформы с использованием цифровых модульных подстанций и энергоблоков // Энергия единой сети. – 2020. – № 3 (52). – С. 18–28.

8. Шульга Р.Н. Применение распределенного электродвижения с использованием винторулевых колонок // Энергоэффективность и водоподготовка. – 2020. – № 4 (126). – С. 56–64.

9. Сахновский Б.М. Модели судов новых типов. – М.: Судостроение, 1987.

10. Шульга Р.Н., Смирнова Т.С. Использование судовой энергетики для жизнеобеспечения арктических объектов // Российская Арктика. – 2020. – № 1. – С. 13–26.

11. Шульга Р.Н., Путилова И.В., Смирнова Т.С., Иванова Н.С. Безопасные и безотходные технологии с использованием водородной электроэнергетики // Альтернативная электроэнергетика и экология // ISJAEE. – 2019. – (306-311). – С. 67–78.

12. Report of the performance committee ITTC. – 1978.

13. Цуренко Ю.И. Автоматизация проектирования пропульсивного комплекса: учеб. пособие, филиал Севмашвтуз. – Северодвинск, 2009. – 112 с.

Электрификация привода наземного, воздушного и водного транспорта является одной из важнейших черт современности [1, 2]. В судовом электроприводе (ЭП) также происходят существенные перемены, связанные с внедрением винто-рулевых колонок (ВРК), подруливающих и резервных устройств, разнотипных электродвигателей (ЭД), применению цифровых технологий проектирования, беспилотного электродвижения [3, 4].

Структура и основные энергетические соотношения ЭП с использованием наиболее распространенного асинхронного электродвигателя (АД) приведены на рис. 1. Там же внизу показаны составные элементы ЭП: преобразователь частоты (ПЧ), двигатель и нагрузка в виде гребного винта (ГВ). Питание ЭП осуществляется либо от сети, либо от турбогенератора (дизель-генератора), а в ряде случаев от аккумулятора (накопителя). Основные энергетические соотношения приведены внизу, где принимаются обозначения: U, f, I, φ – напряжение, частота, ток, фаза тока;

Pel, Pl – активные мощности на выходе ПЧ и нагрузки;

для двигателя М, n – соответственно момент и число оборотов;

для нагрузки F, v, j – соответственно сила (упор), линейная скорость, момент инерции винта.

В верхней части рис. 1 показаны: направление энергии при пуске, торможении (реверсе). Промежуточный режим авторотации, т. е. самовращение винта под действием набегающего потока не показан, хотя является важным режимом при маневрировании.

На рис. 2 показаны расшифровка структуры и формы выходных напряжений на выходе отдельных элементов ЭП. Форма напряжения инвертора соответствует топологии наиболее распространенного 2-уровневого преобразователя. Дроссель обычно применяется для фильтрации высших гармоник инвертора. АД является наиболее распространенным двигателем, хотя двигатели с постоянными магнитами (ПМ) получают все большее распространение для малых мощностей ЭП, так же как синхронные двигатели – для больших мощностей ЭП. На рис. 2 не показана схема чоппера, который включается между фильтром и инвертором и защищает блок постоянного тока от перегрузки при реверсе. Схемы систем управления зависят от назначения, структуры и топологии ЭП и рассмотрены ниже.

Для Цитирования:
Шульга Р. Н., Тяговые характеристики судового электропривода. Электрооборудование: эксплуатация и ремонт. 2022;1.
Полная версия статьи доступна подписчикам журнала
Язык статьи:
Действия с выбранными: