Перейти к содержанию

Электродвигатель

Материал из Леста Wiki

Электродвига́тель судово́й — это устройство, которое превращает электрическую энергию в механическую. Для плавсредств создают специализированный электродвигатель, конструктивно адаптированный для работы на судах, боевых кораблях или подводных лодках[1].

Отличительной особенностью любого судового электродвигателя является его морское исполнение — повышенная защита от воздействия соляного тумана, высокой влажности, вибрации, длительного крена и дифферента судна[2].

История

Первое в истории практическое применение электрического мотора на транспорте было именно судовым. В 1838 году русский физик Борис Семёнович Якоби установил созданный им электродвигатель постоянного тока мощностью около 0,75 л. с. (550 Вт) на деревянную лодку, которая успешно совершила плавание по реке Неве против течения[3].

С развитием дизелестроения в начале XX века появились первые дизель-электроходы (российский танкер «Вандал»), что дало толчок массовому развитию мощных судовых электрических машин. Во второй половине XX века, с появлением атомного подводного флота и атомных ледоколов, судовой электродвигатель стал основой стратегического кораблестроения[4].

Классификация по назначению

Все электродвигатели на судне разделяются на две принципиальные категории:
1. Гребно́й электродви́гатель (ГЭД) — главный двигатель судна, входящий в состав системы электродвижения (СЭД). Он предназначен исключительно для вращения гребного винта, водомёта или движителя винто-рулевой колонки[5].

  • Мощность: от сотен киловатт до десятков мегаватт.
  • Особенность: требует прецизионного регулирования частоты вращения и мгновенного реверса. Часто выполняется двухсекционным (с двумя изолированными обмотками на статоре) для обеспечения живучести.

2. Общесудовой (вспомогательный) электродвигатель - обеспечивает функционирование внутренних систем жизнеобеспечения, автоматики и палубных механизмов[6]. К этой категории относится:

Специфика применения на подводной лодке

Судовой электродвигатель, предназначенный для эксплуатации на атомной или дизель-электрической подводной лодке, проектируется с учётом экстремальных требований к скрытности и автономности подводного корабля[7]:

  • Сверхнизкая шумность (акустическая скрытность).

Главный источник демаскировки подлодки — вибрация электрической машины, передающаяся на корпус. Для минимизации шума подлодочный ГЭД имеет прецизионную балансировку ротора, особый профиль пазов статора (для исключения магнитных пульсаций) и устанавливается на многокаскадные амортизирующие платформы (виброизоляторы).

  • Замкнутый контур охлаждения. В подводном положении тепло от мощного двигателя невозможно напрямую отводить в атмосферу отсека. Электродвигатель полностью герметизируется, а внутренний воздух циркулирует по замкнутому контуру через встроенный водно-воздушный теплообменник, охлаждаемый забортной водой.
  • Работа в бескислородной и аварийной среде. Вспомогательный электродвигатель систем регенерации воздуха и осушения трюмов адаптирован к работе в газовых средах с повышенным содержанием углекислого газа или водорода. Он имеет взрывозащищённое исполнение для исключения искрообразования, способного вызвать пожар в замкнутом объёме корабля.
  • Резервное движение. На атомной подлодке ГЭД часто выступает в роли вспомогательного или аварийного двигателя малого хода. При отключении реактора или турбины он вращает вал, получая питание от аккумуляторной батареи или аварийного дизель-генератора.

Классификация по типу тока

  1. Двигатель постоянного тока. Обладает идеальной плавностью регулирования скорости. Исторически доминировал на подводных лодках и ледоколах, но вытесняется из-за наличия коллектора, который искрит, требует обслуживания и ограничивает предельную мощность механизма.
  2. Двигатель переменного тока. Современный стандарт. Асинхронный электродвигатель применяется для большинства вспомогательных насосов и вентиляторов благодаря своей простоте. Синхронный электродвигатель применяется в системах большой мощности (крупный ГЭД) в паре с преобразователем частоты на базе IGBT-матриц[8].

Плюсы и минусы использования электродвигателей на судах

Преимущества

  • Экологичность и компоновка: возможность убрать длинный гребной вал при использовании электрической винто-рулевой колонки.
  • Высокий момент: ГЭД выдаёт максимальный крутящий момент на минимальных оборотах, что необходимо ледокольному флоту.
  • Надёжность вспомогательных систем: электрический привод насоса гораздо надёжнее и проще в автоматизации, чем гидравлический или механический.

Недостатки

  • Масса и стоимость: общая масса системы «дизель — генератор — кабель — электродвигатель» выше, чем у прямого механического привода.
  • Потери при двойном преобразовании: КПД электрической трансмиссии ниже прямой механической передачи на 5—7 % из-за потерь в генераторе и самом двигателе.

См. также

  1. ↑ Большая советская энциклопедия Судовое электрооборудование. — М.: Советская энциклопедия, 1976. — Т. 25.
  2. ↑ Российский морской регистр судоходства Правила классификации и постройки морских судов. Часть XI: Электрооборудование. — СПб.: РМРС, 2024.
  3. ↑ Радченко И. В. История судовой электротехники. — Л.: Судостроение, 1979. — 112 с.
  4. ↑ Григорьев В. А. Судовые электрические машины. — М.: Транспорт, 2015. — 310 с.
  5. ↑ Хмель С. В. Особенности эксплуатации судовых пропульсивных комплексов // Морской вестник. — 2021. — № 3. — С. 45—48.
  6. ↑ Баранов В. А. Судовое вспомогательное электрооборудование. — Владивосток: Дальрыбвтуз, 2019. — 142 с.
  7. ↑ Старосельский Н. В. Электрооборудование подводных лодок. — М.: Воениздат, 2010. — 245 с.
  8. ↑ Сидоров А. П. Современное состояние систем электродвижения // Судостроение. — 2018. — № 5. — С. 22—26.

Литература

  • Голов Георгий Владимирович Гребные электрические установки. — Л.: Судостроение, 1985. — 232 с.
  • Лукин И. П. Классификация и стандарты судовых электрических машин. — Морской вестник. — 2022. — С. 51—55.
Источник — https://wiki.lesta.ru/index.php?title=Электродвигатель&oldid=165599