Актуальность электродвигателей на современных морских судах

Электродвигатели имеют высокую актуальность на современных морских судах, и их применение продолжает расширяться по мере развития технологий и стремления к более эффективной и экологически устойчивой морской индустрии.

Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) и электродвигатель (ЭД) представляют собой два разных типа двигателей, которые используются для преобразования энергии в механическую работу.

В зависимости от конкретных требований (условий) эксплуатации, выбор между ДВС и электродвигателем может определяться различными факторами, включая эффективность, экологическую устойчивость и спецификации судна.

На данной странице вам представлены видео, в которых подробно рассмотрен вопрос конструктивных особенностей/принципов работы двигательных агрегатов на судах.

Вот несколько основных причин, по которым ЭД остаются актуальными:

1. Электродвигатели обеспечивают высокий коэффициент полезного действия (КПД) и способствуют более эффективному использованию энергии. Это особенно важно для морских судов, где эффективность топливопотребления прямо влияет на экономическую выгоду и экологическую устойчивость.
2. Их использование снижает выбросы загрязняющих веществ, таких как оксиды азота (NOx) и диоксид серы (SO2), что соответствует требованиям международных стандартов по охране окружающей среды, таких как MARPOL.
3. Они легко поддаются управлению и автоматизации. Современные системы управления позволяют оптимизировать работу двигателей, а также обеспечивают возможность использования гибридных/электрических систем в сочетании с другими источниками энергии, такими как солнечные батареи или топливные элементы.
4. ЭД обеспечивают гибкость в распределении мощности на борту судна. Это особенно важно при использовании электрических систем пропульсии, таких как подводные лодки и суда с электрическими пропеллерами.
5. Они обеспечивают более плавное (тихое) функционирование по сравнению с некоторыми альтернативными системами. Это улучшает комфорт для экипажа/пассажиров и снижает вибрацию, что важно для долговременной эксплуатации судна.

С учетом этих преимуществ, можно сказать, что они остаются важным компонентом современных морских систем и будут продолжать применяться для обеспечения эффективности, экологической устойчивости и инноваций в этой области.

История их возникновения и развития

В настоящее время ЭД становятся ключевым элементом судостроительной индустрии, приводя к инновациям и постепенному снижению зависимости от традиционных источников энергии. Этот путь развития имеет долгую и интересную историю.

19 век: Первые шаги. В середине 19 века, с расцветом промышленной революции, начались первые эксперименты с электричеством в морском транспорте. Они были впервые применены в небольших судах, заменяя паровые машины. Однако тогдашние технологии были ограничены – эффективность электрических систем была низкой.

Начало 20 века: Развитие тяги. В начале 20 века они стали более широко используемыми в морском транспорте. Это было частично связано с развитием более эффективных электротехнологий и систем управления. Суда с электрической тягой начали использоваться для подводных лодок и военных техник.

Вторая половина 20 века: Электрификация торгового флота. После Второй мировой войны интерес к электрическим системам возрос, особенно в торговом судоходстве. Суда с такой тягой стали более распространенными из-за своей энергоэффективности и более легкого управления. В это время также развивались силовые электронные системы, что улучшало производительность/надежность агрегатов.

21 век: Тенденции к экологической устойчивости. Современные морские суда в 21 веке все более переходят на электрические системы пропульсии в ответ на требования по снижению выбросов и улучшению экологической устойчивости. Технологии хранения энергии, такие как литий-ионные батареи, в сочетании с ЭД, позволяют судам работать с минимальными выбросами (шумом).

Механические характеристики и устройство электродвигателя

Эти характеристики связаны с его устройством и способностью преобразовывать электрическую энергию в механическую. Рассмотрим основные показатели и устройство типичного электродвигателя.

Устройство электродвигателя

Асинхронный двигатель является одним из наиболее распространенных типов. Ниже рассмотрим его основные детали.

Статор:

• Обычно фиксированная часть.
• Содержит обмотки, через которые пропускается электрический ток.
• Обмотки создают магнитное поле вокруг себя.

Ротор (Якорь):

• Подвижная часть, которая вращается под воздействием магнитного поля, создаваемого статором.
• Ротор может содержать обмотки, через которые также протекает ток.
• В случае якоря постоянного тока (ПСД), может присутствовать коммутатор для изменения направления тока.

Коммутатор (в некоторых типах):

• Присутствует в машинах постоянного тока, используется для изменения направления тока в якоре.
• Передает ток из источника энергии (обычно щетки) на обмотки якоря.

Щетки:

• Неподвижные элементы, которые поддерживают контакт с коммутатором и обеспечивают подачу электрического тока на якорь.

Механические характеристики

Ниже рассмотрим основные механические показатели работы ЭД.

Скорость вращения (обороты в минуту, об/мин):

• Определяется частотой переменного тока или напряжением постоянного тока и конструктивными особенностями.
• Может быть постоянной (синхронный) или изменяемой в зависимости от нагрузки (асинхронный).

Крутящий момент:

• Сила, которая вызывает вращение ротора.
• Зависит от силы магнитного поля статора, тока в обмотках, конструктивных параметров агрегата.

Эффективность:

• Отношение полезной механической мощности к потребляемой электрической мощности.
• Определяется потерями энергии внутри двигателя, такими как тепловые потери и потери в электрических контактах.

Номинальная мощность:

• Максимальная мощность, которую ЭД способен выдавать на постоянной основе при номинальных условиях.

Направление вращения:

• Определяется конструкцией и направлением тока в якоре.
• Важно для правильной интеграции ЭД в механическую систему.

Эти механические характеристики и устройство определяют работу ЭД в различных аспектах.