Эффективность электродвигателя азимутального подруливающего устройства является критическим фактором, который существенно влияет на общую производительность и эксплуатационные расходы морских судов. Являясь ведущим поставщиком азимутальных подруливающих устройств с электродвигателями, мы понимаем важность изменения КПД двигателя в зависимости от условий эксплуатации. В этом блоге мы углубимся в ключевые факторы, влияющие на эффективность двигателя, и то, как они меняются в различных сценариях.
Понимание азимутальных двигателей с электродвигателями
Азимутальные подруливающие устройства с электродвигателями — это усовершенствованные двигательные установки, обеспечивающие высокую маневренность кораблей. Они состоят из электродвигателя, который приводит в движение пропеллер, и весь агрегат может вращаться на 360 градусов вокруг вертикальной оси. Это позволяет точно контролировать направление тяги, что важно для таких задач, как стыковка, динамическое позиционирование и навигация в закрытых водах.
КПД электродвигателя в азимутальном двигателе определяется как отношение полезной выходной механической мощности к входной электрической мощности. Более высокая эффективность означает, что меньше энергии тратится в виде тепла, что приводит к снижению эксплуатационных расходов и уменьшению воздействия на окружающую среду.
Факторы, влияющие на эффективность двигателя
Изменение нагрузки
Одним из наиболее важных факторов, влияющих на эффективность двигателя, является нагрузка на двигатель. В азимутальном подруливающем устройстве нагрузка может варьироваться в зависимости от скорости судна, морских условий и требуемой тяги. Когда двигатель работает с номинальной нагрузкой, он обычно достигает максимального КПД. Однако с уменьшением нагрузки эффективность также падает.
При низких нагрузках фиксированные потери в двигателе, такие как потери в сердечнике и потери на трение, составляют большую часть общей потребляемой мощности. Эти потери остаются относительно постоянными независимо от нагрузки, поэтому при уменьшении нагрузки отношение полезной выходной мощности к общей потребляемой мощности уменьшается, что приводит к снижению эффективности.
Например, если судно движется на низкой скорости, азимутальное подруливающее устройство может работать с незначительной нагрузкой от номинальной. В этом случае КПД двигателя будет ниже по сравнению с тем, когда судно работает на полной скорости и двигатель находится ближе к номинальной нагрузке.
Изменение скорости
Скорость электродвигателя также оказывает существенное влияние на его эффективность. Большинство электродвигателей предназначены для работы на определенной скорости, известной как номинальная скорость, при которой они достигают оптимальной эффективности. Когда двигатель работает на скорости выше или ниже номинальной, его эффективность может снизиться.
На высоких скоростях повышенные потери на обмотку и потери на вихревые токи в двигателе могут снизить эффективность. Потери на ветер возникают из-за трения между вращающимися частями двигателя и окружающим воздухом, а потери на вихревые токи вызваны наведенными токами в проводниках двигателя. Эти потери увеличиваются пропорционально квадрату скорости, поэтому с увеличением скорости эффективность снижается.
И наоборот, на низких скоростях у двигателя могут возникнуть такие проблемы, как плохая выработка крутящего момента и повышенное скольжение, что также может привести к снижению эффективности. Скольжение — это разница между синхронной скоростью двигателя и его фактической скоростью, которая увеличивается по мере увеличения нагрузки на двигатель или уменьшения скорости.
Температура
Температура – еще один важный фактор, влияющий на эффективность двигателя. По мере повышения температуры двигателя сопротивление обмоток двигателя также увеличивается. Это приводит к более высоким потерям в меди, которые пропорциональны квадрату тока, протекающего через обмотки.
Кроме того, высокие температуры также могут повлиять на магнитные свойства сердечника двигателя, что приведет к увеличению потерь в сердечнике. Эти потери могут еще больше снизить эффективность двигателя. Для поддержания оптимальной эффективности важно обеспечить правильное охлаждение двигателя и поддерживать температуру в рекомендуемом диапазоне.
Качество электроэнергии
Качество электроэнергии, подаваемой на двигатель, также может влиять на его эффективность. Колебания напряжения, гармоники и несбалансированная мощность могут вызвать дополнительные потери в двигателе, снижая его эффективность.
Колебания напряжения могут привести к тому, что двигатель будет потреблять больший ток, чем необходимо, что приведет к увеличению потерь в меди. Гармоники, представляющие собой нежелательные частоты в источнике питания, могут вызвать дополнительные потери в обмотках и сердечнике двигателя. Несбалансированная мощность, при которой напряжения в трех фазах трехфазного двигателя не равны, также может привести к увеличению потерь и снижению эффективности.
Изменение эффективности в различных условиях эксплуатации
Стыковка и маневрирование
Во время операций стыковки и маневрирования азимутальное подруливающее устройство должно обеспечивать высокий уровень тяги на низких скоростях. Это означает, что двигатель работает с относительно высокой нагрузкой, но на низкой скорости. Как упоминалось ранее, работа на низких скоростях может снизить КПД двигателя из-за увеличения скольжения и других потерь.
Кроме того, частая смена направления тяги при стыковке и маневрировании также может стать причиной дополнительных потерь в двигателе. Двигатель должен быстро ускоряться и замедляться, что требует дополнительной энергии и может привести к повышенному износу двигателя.
Круиз
Когда судно движется с постоянной скоростью, азимутальное подруливающее устройство работает в более стабильных условиях. Двигатель обычно работает с относительно постоянной нагрузкой и скоростью, что позволяет ему достичь более высокой эффективности по сравнению с операциями стыковки и маневрирования.
Однако морские условия все равно могут повлиять на эффективность двигателя во время плавания. Например, если судно движется против сильного ветра или течения, азимутальному подруливающему устройству может потребоваться обеспечить большую тягу, что может увеличить нагрузку на двигатель и потенциально снизить его эффективность.
Динамическое позиционирование
Динамическое позиционирование — это метод, используемый для удержания судна в фиксированном положении или следования по заранее определенному пути без использования якорей. В системах динамического позиционирования азимутальное подруливающее устройство постоянно регулирует тягу и направление, чтобы противодействовать внешним силам, действующим на судно.
Это требует, чтобы двигатель работал при переменных нагрузках и скоростях, что может существенно повлиять на его эффективность. Частые изменения нагрузки и скорости могут привести к тому, что двигатель будет работать от оптимальной рабочей точки, что приведет к снижению эффективности.
Стратегии повышения эффективности двигателя
Правильный размер
Одним из наиболее эффективных способов повышения эффективности двигателя является правильный подбор двигателя для конкретного применения. Двигатель, который слишком велик для требуемой нагрузки, большую часть времени будет работать с низкой нагрузкой, что приведет к снижению эффективности. С другой стороны, слишком маленький двигатель будет перегружен, что также может снизить эффективность и привести к преждевременному выходу двигателя из строя.
Точно рассчитав необходимую нагрузку и скорость для азимутального подруливающего устройства, мы можем выбрать двигатель подходящего размера для работы с номинальной нагрузкой и скоростью или близкой к ней, максимизируя его эффективность.
Частотно-регулируемые приводы (ЧРП)
Частотно-регулируемые приводы — это электронные устройства, которые могут управлять скоростью и крутящим моментом электродвигателя, изменяя частоту и напряжение электрической энергии, подаваемой на двигатель. Благодаря использованию ЧРП двигатель может работать на различных скоростях и нагрузках, сохраняя при этом высокий КПД.
ЧРП позволяет двигателю работать на оптимальной скорости для требуемой нагрузки, уменьшая потери, связанные с изменениями скорости и нагрузки. Он также может обеспечивать плавный пуск и плавную остановку, что позволяет снизить механическую нагрузку на двигатель и повысить его общую эффективность.
Регулярное техническое обслуживание
Регулярное техническое обслуживание необходимо для обеспечения оптимальной производительности и эффективности электродвигателя азимутального подруливающего устройства. Сюда входит проверка сопротивления изоляции двигателя, смазка подшипников и очистка системы охлаждения двигателя.
Поддерживая двигатель в хорошем состоянии, мы можем уменьшить потери, вызванные трением, износом и перегревом, что может повысить эффективность двигателя и продлить срок его службы.
Заключение
На эффективность электродвигателя азимутального двигателя влияет несколько факторов, включая изменение нагрузки, изменение скорости, температуру и качество электроэнергии. Понимание того, как эти факторы влияют на эффективность двигателя в различных условиях эксплуатации, имеет решающее значение для оптимизации производительности азимутального двигателя и снижения эксплуатационных расходов.
Как поставщик азимутальных подруливающих устройств с электродвигателями, мы стремимся предоставлять нашим клиентам высококачественную продукцию, обеспечивающую превосходную эффективность и надежность. НашПалубное азимутальное подруливающее устройство, одобренное RMRS,Морское хорошо смонтированное азимутальное подруливающее устройство, иАзимутальное подруливающее устройство CRP с электродвигателемпредназначены для удовлетворения разнообразных потребностей морской отрасли и обеспечения оптимальной производительности в различных условиях эксплуатации.
Если вы заинтересованы в получении дополнительной информации о наших азимутальных подруливающих устройствах с электродвигателями или хотите обсудить ваши конкретные требования, свяжитесь с нами для консультации. Наша команда экспертов готова помочь вам в выборе продукта, подходящего для вашего применения, и помочь вам достичь максимально возможной эффективности двигателя.
Ссылки
- Чепмен, С.Дж. (2012). Основы электромашиностроения. МакГроу - Hill Education.
- Фицджеральд А.Е., Кингсли К. и Уманс С.Д. (2003). Электрические машины. МакГроу - Hill Education.
- Краузе П.С., Васинчук О. и Судхофф С.Д. (2013). Анализ электрических машин и систем привода. Уайли.
