Particularități privind propulsia electrică a navei

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 de propulsie (I.E.P.) fac parte:

a) motorul primar (diesel sau turbina) care antreneaza generatorul principal;

b) 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 manevrabilitate si o inversare repetata a motorului de propulsie (spargatoare de gheata, baleniere, 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 turboelectrice (I .P. T. E.), cu care ocazie tipul utilizat al motorului primar determina m multe privinte proprietatile I.E.P.

Pe navele cu deplasament mic si mediu, de regula se utilizeaza motoare cu combustie interna (diesel) al caror randament (ηD - 0.34) este mai ridicat decat al altor motoare termice. Puterea motorului diesel si viteza dezvoltata de acesta se regleaza modificand cantitatea de combustibil debitat in cilindri.

Motoarele diesel de viteza mica si putere mare sunt extrem de voluminoase. Din aceasta cauza navele mari, in special cele care au nevoie de abur pentru necesitatii tehnologice (spalarea pestelui, a rezervoarelor, etc.), nu se doteaza cu I.P.D.E. ci cu instalatiii de propulsie turboelectrice (I.P.T.E.).

Turatlia turbinelor navale de aburi ajunge pana la 10000 rot / min. I.P. F.E. functioneaza de obicei in curent alternativ utilizand proprietatea principala a turbinei ce consta in variatia vitezei in limite mari (100% la 25% VN).

Spre deosebire de sistemul de propulsie directa a navelor (cu motor diesel sau turbina cuplata direct cu elicea), in cazul propulsiei electrice intre motorul care furnizeaza energia mecanica (diesel sau turbina) si motorul electric de propulsie se interpune generatorul electric din centrala si cablurile de legatura. Astfel, energia mecanica se transforma in energie electrica la bornele generatorului si apoi aceasta in energie mecanica la axul motorului electric de propulsie. Sistemul de propulsie electrica presupune 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 0.95 0.98, iar cea electrica de 0.9 0.92. Cu toate acestea, propulsia electrica prezinta o serle de avantaje, printre care cele mai importante sunt [...5]:

- posibilitatea alimentarii motoarelor de propulsie de la mai multe generatoare electrice, ceea ce asigura o utilizare mai rationala a motoarelor primare (diesel sau turbine). Totodata 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. Motoarele rapide au gabarite, greutati si costuri mai mici;

- la instalatiile electrice de propulsie se poate inversa cu usurintta sensul de rotatie al elicei. Pentru aceasta se utilizeaza scheme simple care inverseaza sensul de rotatie al motorului electric;

- instalatiile electrice de propulsie pot fi comandate din orice punct al navei. Acest lucru are mare importanta pentru uncle nave, ca remorcherele de port;

- centrala electrica ce alimenteaza motoarele de propulsie poate fi amplasata in orice punct al navei, obtinandu-se astfel o buna repartlzare a compartimentelor;

- exista poslbilitatea executarii unor reparatii la motoarele primare fara a scoate nava din exploatare;

- experienta arata ca vibratiile in timpul marsului navei sunt mai reduse fata de propulsia directa;

- se pot utiliza motoare duble 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 de la bord. Astfel dispare necesitatea utilizarii unor grupuri electrogene auxiliare (la dragile propulsate electric sau navele de pescuit);

- la navele propulsate electric se poate asigura un reglaj de viteza mai bun si totodata o manevrabilitate mai precisa;

- se pot atenua socurile care le-ar putea suporta motorul diesel, datorita bandarii carmei intr-un bord sau lovirii elicei de un corp solid.

In comparatie cu propulsia directa, propulsia electrica prezinta si o serie de dezavantaje, printre care: costul mai ridicat al instalatiei; utilaj mai complex, 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). Astazi este utilizata pe nave: pasagere, cargouri, remorchere, spargatoare de gheata, nave macarale, nave atelier, dragi, submarine, etc.

Motoarele de piopulsie utilizate sunt atat de curent continuu cat si de curent alternativ. La navele care au ia axul elicei o putere de pana la 3000 kW se utilizeaza de obicei motoare de curent continuu. Aceste motoare se alimenteaza dintr-o centrala electrica de curent continuu sau curent alternativ la care generatoarele sunt antrenate de motoare diesel. La navele cu puteri peste 3000 kW se utilizeaza ca motoare de propulsie motoare de curent alternativ (sincrone sau asincrone) alimentate de la o centrala echipata cu generatoare sincrone antrenate de motoare diesel sau turbine cu abur. Turbinele cu abur sau gaze sunt incompatibile cu generatoarele de curent continuu in privinta puterii si vitezei [... 5]

In afara celor doua sisteme clasice (curent continuu si curent altemativ) se mai utilizeaza si sisteme de propulsie electrica hibride [...5]. Acestea permit utilizarea generatoarelor de curent alternativ ce asigura compatibilitatea cu motoarele primare de mare viteza si pastreaza caracteristicile favorabile de control al vitezei specifice sistemelor de curent continuu.

Tensiunile de alimentare ale motoarelor de propulsie sunt diverse. In curent continuu se utilizeaza tensiuni pana la 1.2 kV, iar m curent alternativ pana la 7.5 kV.

Frecventa curentului alternativ pentru propulsie este de asemenea diversa, totusi in jurul valorii de 50 Hz. Acest lucru este posibil deoarece centrala electrica de la bord este un sistem independent.