Sprawność silnika elektrycznego w sterze strumieniowym azymutu jest krytycznym czynnikiem, który znacząco wpływa na ogólną wydajność i koszty operacyjne statków morskich. Jako wiodący dostawca elektrycznych pędników azymutalnych rozumiemy znaczenie zmian wydajności silnika w różnych warunkach pracy. Na tym blogu zagłębimy się w kluczowe czynniki wpływające na sprawność silnika i ich zmiany w różnych scenariuszach.
Zrozumienie silników azymutalnych silników elektrycznych
Elektryczne pędniki azymutalne to zaawansowane systemy napędowe, które zapewniają statkom dużą zwrotność. Składają się z silnika elektrycznego napędzającego śmigło, a cała jednostka może obracać się o 360 stopni wokół osi pionowej. Pozwala to na precyzyjną kontrolę kierunku ciągu, co jest niezbędne przy zadaniach takich jak dokowanie, dynamiczne pozycjonowanie i nawigacja na wodach zamkniętych.
Sprawność silnika elektrycznego w sterze strumieniowym azymutalnym definiuje się jako stosunek użytecznej mocy mechanicznej do pobranej mocy elektrycznej. Wyższa wydajność oznacza mniej energii marnowanej w postaci ciepła, co skutkuje niższymi kosztami operacyjnymi i mniejszym wpływem na środowisko.
Czynniki wpływające na sprawność silnika
Odmiana obciążenia
Jednym z najważniejszych czynników wpływających na sprawność silnika jest obciążenie silnika. W sterze strumieniowym azymutalnym obciążenie może się różnić w zależności od prędkości statku, warunków na morzu i wymaganego ciągu. Gdy silnik pracuje przy obciążeniu znamionowym, zazwyczaj osiąga maksymalną sprawność. Jednak wraz ze spadkiem obciążenia spada również wydajność.
Przy małych obciążeniach stałe straty w silniku, takie jak straty w rdzeniu i straty tarcia, stają się większą częścią całkowitej mocy wejściowej. Straty te pozostają względnie stałe niezależnie od obciążenia, więc gdy obciążenie maleje, stosunek użytecznej mocy wyjściowej do całkowitej mocy wejściowej maleje, co prowadzi do niższej wydajności.
Na przykład, jeśli statek płynie z małą prędkością, ster strumieniowy azymutu może działać przy ułamku jego obciążenia znamionowego. W takim przypadku sprawność silnika będzie niższa w porównaniu do sytuacji, gdy statek pracuje z pełną prędkością, a silnik jest bliżej obciążenia znamionowego.
Zmiana prędkości
Istotny wpływ na jego sprawność ma także prędkość obrotowa silnika elektrycznego. Większość silników elektrycznych zaprojektowano do pracy przy określonej prędkości, zwanej prędkością znamionową, przy której osiągają optymalną wydajność. Gdy silnik pracuje z prędkościami wyższymi lub niższymi od prędkości znamionowej, jego wydajność może spaść.
Przy dużych prędkościach zwiększone straty nawiewu i straty prądu wirowego w silniku mogą zmniejszyć wydajność. Straty nawiewu powstają w wyniku tarcia pomiędzy obracającymi się częściami silnika a otaczającym powietrzem, natomiast straty wiroprądowe są spowodowane prądami indukowanymi w przewodach silnika. Straty te rosną wraz z kwadratem prędkości, więc wraz ze wzrostem prędkości wydajność maleje.
I odwrotnie, przy niskich prędkościach silnik może doświadczać problemów, takich jak słaba produkcja momentu obrotowego i zwiększony poślizg, co może również prowadzić do niższej wydajności. Poślizg to różnica między prędkością synchroniczną silnika a jego rzeczywistą prędkością, która zwiększa się wraz ze wzrostem obciążenia silnika lub spadkiem prędkości.
Temperatura
Temperatura jest kolejnym ważnym czynnikiem wpływającym na sprawność silnika. Wraz ze wzrostem temperatury silnika wzrasta również rezystancja uzwojeń silnika. Prowadzi to do większych strat miedzi, które są proporcjonalne do kwadratu prądu przepływającego przez uzwojenia.
Ponadto wysokie temperatury mogą również wpływać na właściwości magnetyczne rdzenia silnika, prowadząc do zwiększonych strat w rdzeniu. Straty te mogą jeszcze bardziej zmniejszyć wydajność silnika. Dla utrzymania optymalnej sprawności istotne jest zapewnienie odpowiedniego chłodzenia silnika, aby temperatura utrzymywała się w zalecanym zakresie.
Jakość zasilania
Jakość energii elektrycznej dostarczanej do silnika może również wpływać na jego wydajność. Wahania napięcia, harmoniczne i niezrównoważona moc mogą powodować dodatkowe straty w silniku, zmniejszając jego wydajność.
Wahania napięcia mogą spowodować, że silnik będzie pobierał więcej prądu niż to konieczne, co prowadzi do zwiększonych strat miedzi. Harmoniczne, czyli niepożądane częstotliwości w zasilaniu, mogą powodować dodatkowe straty w uzwojeniach i rdzeniu silnika. Niezrównoważona moc, w której napięcia w trzech fazach silnika trójfazowego nie są równe, może również prowadzić do zwiększonych strat i zmniejszonej wydajności.
Zmiany wydajności w różnych warunkach pracy
Dokowanie i manewrowanie
Podczas dokowania i manewrowania ster strumieniowy azymutu musi zapewniać wysoki poziom ciągu przy niskich prędkościach. Oznacza to, że silnik pracuje przy stosunkowo dużym obciążeniu, ale przy niskiej prędkości. Jak wspomniano wcześniej, praca przy niskich prędkościach może zmniejszyć wydajność silnika z powodu zwiększonego poślizgu i innych strat.
Ponadto częste zmiany kierunku ciągu podczas dokowania i manewrowania mogą również powodować dodatkowe straty w silniku. Silnik musi gwałtownie przyspieszać i zwalniać, co wymaga dodatkowej energii i może prowadzić do zwiększonego zużycia silnika.
Rejs
Kiedy statek płynie ze stałą prędkością, ster strumieniowy azymutu działa w bardziej stabilnych warunkach. Silnik zazwyczaj pracuje przy stosunkowo stałym obciążeniu i prędkości, co pozwala mu osiągnąć wyższą wydajność w porównaniu do operacji dokowania i manewrowania.
Jednakże warunki morskie mogą w dalszym ciągu wpływać na wydajność silnika podczas rejsu. Na przykład, jeśli statek płynie pod silny wiatr lub pod prąd, ster strumieniowy azymutu może wymagać zapewnienia większego ciągu, co może zwiększyć obciążenie silnika i potencjalnie zmniejszyć jego wydajność.
Dynamiczne pozycjonowanie
Pozycjonowanie dynamiczne to technika stosowana do utrzymywania statku w ustalonej pozycji lub podążania określoną ścieżką bez użycia kotwic. W systemach dynamicznego pozycjonowania ster strumieniowy azymutu stale reguluje ciąg i kierunek, aby przeciwdziałać siłom zewnętrznym działającym na statek.
Wymaga to pracy silnika przy zmiennych obciążeniach i prędkościach, co może znacząco wpłynąć na jego wydajność. Częste zmiany obciążenia i prędkości mogą powodować pracę silnika poza optymalnym punktem pracy, co prowadzi do niższej wydajności.
Strategie poprawy wydajności silnika
Właściwy rozmiar
Jednym z najskuteczniejszych sposobów poprawy sprawności silnika jest jego odpowiednie dobranie do zastosowania. Silnik za duży w stosunku do wymaganego obciążenia będzie przez większość czasu pracował przy niskim obciążeniu, co spowoduje niższą wydajność. Z drugiej strony zbyt mały silnik zostanie przeciążony, co może również zmniejszyć wydajność i doprowadzić do przedwczesnej awarii silnika.
Dokładnie obliczając wymagane obciążenie i prędkość dla steru strumieniowego azymutu, możemy wybrać silnik o odpowiedniej wielkości do pracy przy lub w pobliżu znamionowego obciążenia i prędkości, maksymalizując jego wydajność.
Napędy o zmiennej częstotliwości (VFD)
Przemienniki częstotliwości to urządzenia elektroniczne, które mogą kontrolować prędkość i moment obrotowy silnika elektrycznego poprzez zmianę częstotliwości i napięcia energii elektrycznej dostarczanej do silnika. Dzięki zastosowaniu VFD silnik może pracować przy różnych prędkościach i obciążeniach przy zachowaniu wysokiej sprawności.
Przetwornica częstotliwości umożliwia pracę silnika z optymalną prędkością dla wymaganego obciążenia, redukując straty związane ze zmianami prędkości i obciążenia. Może również zapewniać możliwości miękkiego rozruchu i łagodnego zatrzymywania, co może zmniejszyć naprężenia mechaniczne silnika i poprawić jego ogólną wydajność.
Regularna konserwacja
Regularna konserwacja jest niezbędna, aby zapewnić optymalną wydajność i wydajność silnika elektrycznego w sterze strumieniowym Azimuth. Obejmuje to sprawdzenie rezystancji izolacji silnika, smarowanie łożysk i czyszczenie układu chłodzenia silnika.
Utrzymując silnik w dobrym stanie, możemy zmniejszyć straty spowodowane tarciem, zużyciem i przegrzaniem, co może poprawić wydajność silnika i wydłużyć jego żywotność.
Wniosek
Na wydajność silnika elektrycznego w sterze strumieniowym azymutalnym wpływa kilka czynników, w tym zmiany obciążenia, zmiany prędkości, temperatura i jakość energii. Zrozumienie, w jaki sposób te czynniki wpływają na wydajność silnika w różnych warunkach pracy, ma kluczowe znaczenie dla optymalizacji wydajności steru strumieniowego Azimuth i zmniejszenia kosztów operacyjnych.
Jako dostawca elektrycznych pędników azymutalnych dokładamy wszelkich starań, aby dostarczać naszym klientom produkty wysokiej jakości, które zapewniają doskonałą wydajność i niezawodność. NaszZatwierdzony przez RMRS ster strumieniowy azymutalny montowany na pokładzie,Dobrze zamontowany ster strumieniowy azymutalny do zastosowań morskich, ISter azymutalny Crp napędzany silnikiem elektrycznymzostały zaprojektowane tak, aby spełniać różnorodne potrzeby przemysłu morskiego i zapewniać optymalną wydajność w różnych warunkach pracy.
Jeśli chcesz dowiedzieć się więcej na temat naszych elektrycznych pędników azymutalnych lub chciałbyś omówić swoje specyficzne wymagania, skontaktuj się z nami w celu konsultacji. Nasz zespół ekspertów jest gotowy pomóc Ci w wyborze odpowiedniego produktu do Twojego zastosowania i pomóc Ci osiągnąć najlepszą możliwą wydajność silnika.
Referencje
- Chapman, SJ (2012). Podstawy maszyn elektrycznych. McGraw – Edukacja na wzgórzu.
- Fitzgerald, AE, Kingsley, C. i Umans, SD (2003). Maszyny elektryczne. McGraw – Edukacja na wzgórzu.
- Krause, PC, Wasyńczuk, O. i Sudhoff, SD (2013). Analiza maszyn elektrycznych i układów napędowych. Wiley’a.
