Navă cargo 8200 tdw. Modelarea numerică în [608400]

ACADEMIA NAVALĂ "MIRCEA CEL BĂTRÂN"
FACULTATEA INGINERIE MARINĂ

PROIECT DE DIPLOMĂ

COORDONATOR ȘTIINȚIFIC
Cpt.cdor Conf.dr.ing Burlacu Paul

ABSOLVENT: [anonimizat]
2017

ACADEMIA NAVALĂ "MIRCEA CEL BĂTRÂN"
FACULTATEA INGINERIE MARINĂ

PROIECT DE DIPLOMĂ
TEMA: Navă cargo 8200 tdw. Modelarea numerică în
Simulink a motorului asincron trifazat pentru acționarea
capacelor gurilor de magazie

COORDONATOR ȘTIINȚIFIC
Cpt.cdor Conf.dr.ing Burlacu Paul

ABSOLVENT: [anonimizat]
2017

Navă cargo 8200 tdw. Modelarea numerică în Simulink a motorului asincron trifazat pentru acționarea capacelor
gurilor de magazie. Capitolul 1. Introducere.

7
Capitolul 1. INTRODUCERE
În ultimii ani, evoluția tehnologiei a avut o creștere semnificativa, atât asupra
transportului rutier cât și celui maritim. Transportul maritim a suferit o îmbunatațire pe plan
economic, această îmbunatațire s -a datorat evoluției tehnologiei și a aparaturii utilizate la
bordul navelor. Această evoluție a avut ca scop îndepartarea erorii umane dar și eficientizarea
sistemelor de acționare, de calcul sau de control.
Odata cu dezvoltarea tehnologiei, autoritațile navale au impus pieț ei maritime sa își
dezvolte structurile , navele cât și managementul pe care îl urmează firmele de crewing. Ca
urmare, această lucrare are drept scop evidențierea programelor de lucru care ajută la
automatizarea navelor, pentru a diminua acțiunea erorii uma ne în sistemele de calcul și
control al unor echipamente electrice și / sau mecanice. Un prim și important program este
Simulink, care este o fereastră a programului Matlab și care are o gamă largă de utilizare pe
mai multe domenii, cum ar fi ingineria, au tomatizarea, calcul area matematică sau
programarea. Simulink este un mediu pentru simularea multidimensională și design bazată pe
modele pentru sisteme dinamice și integrate. Acesta oferă un mediu grafic interactiv și un set
personalizabil de biblioteci cu blocuri care permit proiectarea, simularea, implementarea și
testarea sistemelor variabile în timp. Simulink oferă o inerfață grafică de utilizator pentru
construirea de modele precum diagrame bloc, permițând desenarea de modele ca și cu
creionul și hârti a. Simulink include, de asemenea, o bibliotecă coplexă de instalații, surse,
componente liniare si neliniare. Dacă aceste blocuri nu corespund nevoilor dumneavoastră
puteți creea propriile blocuri. Mediul grafic interactiv simplifică procesul de modelare,
eliminând necesitatea de a formula ecuații diferețiale și de a transforma computerul într -un
laborator pentru modelarea și analizarea sistemelor care nu ar fi posibil sau practic altfel.
Utilizarea acestui program are importața de a ilustra necesitatea implementarii
tehnologiei în domeniul naval, prin exemplificarea unei instalații (acționarea capacelor
gurilor de magazie) care are un motor asincron ce acționează asupra acesteia.Aceasta
instalație este supus modelarii în programul de lucru, Simulink, pen tru a urmării
performanțele acesteia, precum și punctarea eficienței utilizari unui anumit program in
domeniul electric.
Proiectul are ca scop evidențierea necesitați programelor d e lucru în ingineria
electrică. Printre aceste programe se evidențiaza progr amul de calcul Microsoft Office Excel,
utilizat pentru calculul instalației de ancorare di n partea generală a proiectului, programul
Simulink ce rulează în cadrul programului Matlab -MathWorks folosit în partea specială a

Navă cargo 8200 tdw. Modelarea numerică în Simulink a motorului asincron trifazat pentru acționarea capacelor
gurilor de magazie. Capitolul 1. Introducere.

8
proiectului, program în care se rea lizează modelarea motorului ce acționează asupra
capacelor gurilor de magazie.
Modelarea numerică a unui motor electric ne ajută să urmarim performanțele
acestuia în regim dinamic de funcționare, dar și simplificarea operarii acestuia față de cazul
în care omul ar trebui să ia masuratorii de la bornele motorului. Având cunostințele necesare
operarii cu programul Simulink putem realiza aceasta modelare numerică și să ușurăm munca
pe care omul ar trebui să o presteze pentru aflarea și/sau urmarirea parametril or unei instalați
electrice.
În aceasta lucrare, pe langă programul Simulink, se mai utilizează și programul
Excel pentru calculul instalației de ancorare aflată la bordul unei nave de tip cargo de 8200
tdw. Folosirea aces tui program, aparținând programulu i de bază Microsoft Office, ne ajută la
calcularea parametrilor funcționali ai acesteia dar și trasarea diagramelor necesare pentru
evidențierea anumitor parametri reprezentativi motorului utilizat în această instalatie.
Crearea modelului are la bază utili zarea blocurilor ce se regasesc în biblioteca de
instrumente Simulink, iar cu ajutorul unui model de bază s -a realizat scema de comandă a
motorului asincron trifazat. Modificarile cu care s -a intervenit asupra modelului de bază sunt
cele care fac referire la parametrii motorului, a sursei de tensiune cat și sarcinii rezistive care
preia din puterea motorului.
Având în vedere ca oricine poate utiliza acest program, se poate demonstra ca
Simulink dar și Matlab pot fi folosite în toate domeniile ca soluție de simplificare a erorii
umane dar și la automatizarea anumitor sisteme.

Navă cargo 8200 tdw. Modelarea numerică în Simulink a motorului asincron trifazat pentru acționarea capacelor
gurilor de magazie. Capitolul 2. Caracteristicile tehnice și de exploatare ale navei .
9

Capitolul 2. Caracteristicile tehnice și de exploatare ale navei din
tema de proiectare.

2.1. Particularitati constructive si de exploatare ale navei Cheng Lu 1 .
Nava aleasă este utilizată la transportul de marfuri generale cât și vrac
(exceptând minereurile), containere, cherestea pe punte și în magazii. Zona de navigație a
acestei nave este nelimitată.
Principalele dimensiun i și caracteristici ale navei sunt:
– Nume: Cheng Lu 1;
– IMO: 9373151;
– MMSI: 352944000;
– Tipul navei: GENERAL CARGO;
– Anul fabricației: 2005;
– Pavilion: PANAMA;
– Indicativ radio: 3EVO4;
– Lungimea maxima: 129,82 [m];
– Lungimea între perpendiculare: 120 [m];
– Lungimea la plină încarcare : 124,94 [m];
– Lațimea maxima a navei: 17,7 [m];
– Înaltimea de construcție: 13,7 [m];
– Pesaj: 8 [m];
– Tonaj brut : 5157 [t];
– Tonaj net: 3137 [t];
– Deadweight: 8200 [tdw];
– Viteza (Maxim/Mediu): 14,6 /8,7 [kn] .

Figura 2.1. Proiectia navei cargo de 8200 tdw.

Navă cargo 8200 tdw. Modelarea numerică în Simulink a motorului asincron trifazat pentru acționarea capacelor
gurilor de magazie. Capitolul 2. Caracteristicile tehnice și de exploatare ale navei .
10
Motorul ales pentru acest tip de navă este un motor MAN, de tipul K68Z52/105, în
doi timpi ce are o putere maxima de 4500kW la o turație nominal de 157 rot/min avînd 6
cilindrii în blocul motor. Cu ajutorul unei linii axiale, pe motor se află o cuplare direct a elicei
cu pas fix. Cârma este electrohidraulică cu pistoane, iar mașina acesteia este de tip MS –
320TE -1, ce este cuplată la o cârmă suspendată, cu profil hidrodinamic, semicomensată.
Nava prezintă o suprastructură ce este dispusă la pupa, având 5 nivele și este
construită în system transversl de osatură a vănd pereți monotați lateral la fiecare interval de
coastă. Parapetul este prins la puntea teugă și la suprastructura print îmbinare deoarece acesta
să nu participe la rezistența navei. La nivelul punți principale, nava este echipată cu patru
guri de maga zine, una , cea din prova navei, având dimensiuni mai mici față de celelalte trei
care prezintă aceleși lungimi . Această prima magazine, din cauza dimensionari mai mici
prezinta și o capacitate mai mica de încărcare a marfii . La nivelul punții deschise a navei,
între ultimile doua magazii, este dispus un ruf ce este executat în sistem transversal de
osatură, cu traverse la nivelul fiecarei coaste. Coșul de fum este construit din profil
aerodinamic, din tablă întărită și consolidată orizontal.Cârma prezintă un profil hidrodinamic
și este fabricată din tablă întarită orizondal cât si vertical. Aceasta este de tip semicompensată
și semisuspendată, iar pe extremități sunt situate dopuri de scurgere pentru materialul de
protecție. C hila de ruliu este prezentată pe fiecare bord al navei și este confecționată din
platbandă cu bulb ce se prind de corpul navei printr -o platbandă comună. Capacele gurilor de
magazie sunt de tip folding la nivelul punții principale, iar la nivelul punții in termediare
acestea sunt de tip multifolding. Aceste capace au deschiderea în extremitățile gurilor de
magazie. Puntea principală cât și cea intermediară prezintă un sistem de osatură transversal,
dispunând de traverse simple la fiecare porțiune dintre coa ste. În compartimentul mașini pe
langă coastele întărite se mai prevad traverse întărite care se regasesc și la nivelul gurilor de
magazie cu diferența ca cele din zona gurilor de magazie sunt fabricate din inimă de
platbandă. Structura prova dispune de co aste simple executate în sistem transversal de
osatură, la fiecare pereche de coaste. Se folosesc stringheri de bordaj și coaste intermediare
pentru consolidarea suprastructurii în zonele cu ghețari. Puțul lanțului are o formă circulară
desparțita de un pe rete longitudinal. Datorită sarcinilor cauzate de instalația de ancorare,
puntea teuga se întarește corespunzator pentru menține aceste sarcini în limite
suportabile. Structura pupa este fabricată din sisteme transversale de osatură, iar pe bordaj
sunt dispuși stringheri de bordaj ce corespund STAS.

Navă cargo 8200 tdw. Modelarea numerică în Simulink a motorului asincron trifazat pentru acționarea capacelor
gurilor de magazie. Capitolul 2. Caracteristicile tehnice și de exploatare ale navei .
11

Figura 2.2. Nava CHENG LU 1.

2.2 Instalații de punte și bord ale navei.

Instalația de balast .
Instalația de balast este utilizată la corectarea poziției centrului de greutate a navei ți
este caracteriza tă de o pompă centrifugală cu autoamorsare. Aceasta poate fi înlocuită de
pompa de santină. Instalația poate efectua umplerea tancurilor de balast și a picurilor până la
linia deplutire dar și golirea acestora. Armăturile acestei instalații sunt fabricate din fontă, cu
mecanisme de închidere confecționate din oțel inoxidabil. Magistrala instalației de balast este
situată în compartimentul mașini și prezinta tubulaturii ce conduc la tancurile de balast.
Tubulaturile sunt fabricate conform STAS 404/2 -80 din o țel, iar îmbinaturile sunt facute cu
manșoane sau cu flanșe. Flanșele și tubulaturile sunt zincate, exceptându -le pe cele din
tancurle de combustibil.

Instalația de stins incendiu cu CO 2.
Nava are în dotare o instalație de stins incediu cu CO 2 ce este utilizată la stingerea
incediilor din compartimentul mașini, compartimentul generatorului de avarie,
compartimentul magaziilor de marfă si de pituri. Magistrala este situată pe puntea principală
cuprinzând 63 de butelii de 30 kg fiecare. În compartimentul generatorului de avarie cât și in
compartimentul mașini, instalația prezintă un sistem de avertizare ce este activat cu doua
minute înainte de lansarea cu CO 2. Centrala instalației este dotată cu un indicator de nivel al
cantitații de CO 2, iar buteliile s unt echipate cu senzor de golire și clapete de reținere.
Instalația este confecționată din tubulaturii de oțel zincat ce sunt îmbinate prin înșurubari și
flanșe.

Instalația de abur serviciu .
Instalația este utilizată consumatorilor ce sunt alimnetați cu abur la o presiune de3 sau
7 bari. Instalațiile ce sunt alimentate la 3 bari sunt cele de încalzire a încaperilor, suflari
valvule, filtru dublu de combustibil dar și instalația de aer condiționat. Printre consumatori ce
folosesc o presiune de alimentare d e 7 bari se numară preîncalzitoarele combutibilului greu

Navă cargo 8200 tdw. Modelarea numerică în Simulink a motorului asincron trifazat pentru acționarea capacelor
gurilor de magazie. Capitolul 2. Caracteristicile tehnice și de exploatare ale navei .
12
de la motorul pricipal dar si cel de la separatoare, preîncalzirea apa motor principal si diesel
generator, evaporator, boiler apă caldă, rezervor expansiune, filtre combustibil. Tubulaturile
și arma turile sunt fabricate din oțel și vopsite cu vopsea izolantă termic.

Instalația de guvernare .
Cârma este de tipsemicompensată cu profil hidrodinamic, ce este cuplată la o masină
de tip MS -320TE -1 electrohidraulică cu pistoane. Mașina cârmei dezvoltă un moment
nominal de 320 kNm ce poate ajunge la un moment maxim de 400 kNm. Mașina cârmei
poate banda cârma, dint -un bord în altul, lao valore a unghiului de bandare de ± 350 într-un
interval de timp de maxim 28 de secunde . Pentru limitarea unghiului de banda re, se folosesc
limitatori ce decupleza alimentarea pompelor.Comanda cârmei se face electric,de la timonă,
iar în caz de avarie, cu ajutorul unei pompe, se face manual din compartimentul mașinii de
cârmă. Pana cârmei este fixată cu piluițe de asigurare pe axul cârmei, prin forma acetsuia de
tip tronconic, fixare ce este pe con, fără pană. Prin intermediul unui bolț, pana cârmei este
pronuțată de etambou. În partea de sus a cârmei este montată echea cârmei îmbinată cu pană
și piulițe ce asigură diminuarea ef orturilor axiale.

Instalația de manevră capace guri de magazie .
Capacele ce acopera gurile de magazie la nivelul punții principale sunt de tip folding,
iar de tip multifolding la cele de la nivelul punții indermediare. Manevra capacelor gurilor de
magazie se face cu ajutorul unei instalații hidraulice având o presiune de lucru de 250
daN/cm2 , debitul de 42,5 l/min diametrul cilindrului de acțiune de 180 mm și o cursă a
pistonului de 700 mm.

Instalați i sanitare și de ventilație .
Instalațiile sanitare asigura alimentarea echipajului cu apă potabilă, apă tehnică ți care
asigură evacuarea apelor reziduale și a dejectiilor. Din aceasta categorie fac parte si
instalațiile de alimentare cu apă potabilă și sărată. Instalația de ventilație are rol de vehicula re
a aerului fără a -l prelucra tehnic sau de umiditate.

Instalația de ancorare, acostare -legare .
Instalația de ancorare asigură fixarea navei de fundul marii printr -o legatură flexibilă.
Această instalatie mai poate efectua manevre și întoareceri în anumi te zone. Instalația de
ancorare se gaseste in prova navei formată din vinciul de ancoră 1, stopa de lanț 2, tubul
lanțului 3, ancora 4, nara de ancoră 5, puțul lanțului 6, cioc de papagal 7, tubul puțului de lanț
8. Instalația de acostare -legare deservește manevrabilitații navei cu scopul de a acosta și fixa
nava la cheu sau de altă navă.

Navă cargo 8200 tdw. Modelarea numerică în Simulink a motorului asincron trifazat pentru acționarea capacelor
gurilor de magazie. Capitolul 2. Caracteristicile tehnice și de exploatare ale navei .
13

Figura 2. 3. Sistem de ancorare în prova.

2.3. Centrala electrică a navei .

Nava are în dotare trei grupuri generatoar ce debitează în rețea o putere totala de 2.54
MVA (3 X 847 kVA ) și un generator de avarie cu o putere de 652 kVA . Aceste generatoare
formează centrala electrica a na vei, dar pe lângă acestea mai fac parte și panou rile de
distribuție a energiei dar și elementele de stocare a energiei (bateriile).
Generatoarele sincrone principale ce debitează energie în rețea sunt de tipul MAS
850-S S12A2 -MPTAW al firemei producatoare Mitsubishi Heavy Industries , având o putere
de 847 kVA fiecare, generând o tensiune de 400 V și frecvența de 50 Hz cu o turație
nominala de 1500 rot/min. Motorul este în patru cilintrii în V, cu injectie directași racire cu
apă, turbosuflanta și racitor intermediar .
Generaorul sincron de avarie este utilizat în cazul în care apare o problema în rețeaua
de distribuție sau când se face deconectarea de la mal. La bordul navei este utilizat un
generator de avarie de tip MAS 650 -S S6R -(Z3)MPTAW al aceleași firme construct oare ca
și a generatoarelor principale. Acest motor are o putere nominala 652 kVA la o turație de
1500 rot/min, cu frecvența de 50 Hz la o tensiune generată de 400 V. Motorul auxiliar este în
patru timpi, în linie cu injecție directa, racire cu apă, turbos uflanta și racitor intermediar.
Centrala navei are rolul de a asigura necesarul de energie electrică pentru buna
funcționare a tuturor consumatorilor de la borudl navei, cum ar fi instalațiile de acționare a
diferitelor mecanisme, iluminatul, instalații ra dio și de comunicații, etc. Generatoarele au un
sistem de reglare a tensiunii ce au rol de a limita sarcina la funcționarea în paralel a doua sau
mai mul te generatoare în limite impuse. Agrgatele ce sunt destinate funcționarii în paralel au
dispozitive pen tru reglarea sarcini în limita de 5 % din sarcina nominală, fară a se intervenii
manual asupra acesteia. Tensiunea de mers în gol are o formă de undă sinusoidală ce poate
prezenta o abatere de maxim 5 %.

Navă cargo 8200 tdw. Modelarea numerică în Simulink a motorului asincron trifazat pentru acționarea capacelor
gurilor de magazie. Capitolul 3. Proiectarea preliminară a instalației de ancorare a navei Cheng Lu 1.
14
Capitolul 3. Proiectarea preliminară a instalației de ancorare a navei
Cheng Lu 1.

3.1 Elemente componente și rolul instalației de ancorare
Rolul acestei instalații de ancorare , este de a asigura staționarea navei în anumite
condiții sigure . Când nava este ancorată în radă, aceasta este supusă forțelor văntului,
valur ilor dar și a curenților marini. Nava este menținută intr -un anume loc printr -o legatură
flexibilă ce permite deplasarea acesteia în jurul unui punct fix. Această legătură este realizată
de lanțul de ancora cât si de ancoră. În figura 3.1 este prezentat o dispunere a instalației de
ancorare.

Fig. 3.1. Dispunerea generală a instalației de ancorare din prova navei.

Lanțul ancorei are un capăt legat de ancoră (1), iar celălalt capăt este legat de corpul
navei printr -o cheie de împreunare. El se dispune de la ancoră prin nara (3), stopa (4) care
susține ancora și lanțul, barbotina cabestanului (5), nara în punte (6) și puțul lanțului (7).
Cabestanul este pus în mișcare de motorul electric (8) prin intermediul transmisiei (9). Între
motorul electric și mecanismul de tr ansmisie se montează frâna electromagnetică (10).
Instalația de comandă a motorului electric se compune din: controlerul (11), tabloul cu
contactoare și relee (12) și cutia cu rezistențe de pornire și reglaj (13).

Navă cargo 8200 tdw. Modelarea numerică în Simulink a motorului asincron trifazat pentru acționarea capacelor
gurilor de magazie. Capitolul 3. Proiectarea preliminară a instalației de ancorare a navei Cheng Lu 1.
15
Orice navă are cel puțin un echipament de ancorare. Pentru navele cu propulsie,
exceptându -le pe cele de pescuit, echip amentul de ancorare se va alege în funcție de
caracteristica de dotare a navei. Această caracteristică se calculează astfel :
𝑁𝑎=∇23 +2𝐵∙ℎ+0,1𝐴
în care:
 – deplasamentul volumetric al pescajului corespunzător liniei de încărcare de vară
[m3];
B – lățimea navei [m];
h – înălțimea de la linia de încărcare de vară până la fața superioară a înve lișului punții
celui mai înalt ruf, care se calculează în mod ul următor:
ℎ=𝑎+ ℎ𝑖[𝑚]
în care:
a – distanța măsurată pe verticală, la secțiunea maestră, de la linia de încăr care până
la fața superioară a învelișului punții superioare [m];
hi – înălțimea în plan diametral, a fiecărui nivel al suprastructurii sau rufului cu o
lățime mai mare de 0,25B [m];
Dacă la navă sunt două sau mai multe suprastructuri, în calcul se va lua numai cea mai
înaltă.
A – suprafața velică în limitele lungimii navei considerată de la linia de încărcare [m2].
La determinarea valorii A se va ține seama numai de suprafața velică a corpului,
suprastructurilor și rufurilor având lățimea mai mare de 0,25B.
Echipamentul de ancorare se alege corezpunzator navelor cu regim de navigație
1.Lanțurile de ancoră se execută în funcție de caracteristic ile mecanice ale oțelurilor
împarțindu -se în trei tipuri corezpunzătoare a trei categorii de oțeluri :
– tip 1 – oțel categorie 1 cu Rm = 305  490 N/mm2;
– tip 2 – oțel categorie 2 cu Rm = 490 N/mm2;
– tip 3 – oțel categorie 3 cu Rm = 690 N/mm2
în care Rm reprezintă rezistența la rupere a materialului.

Navă cargo 8200 tdw. Modelarea numerică în Simulink a motorului asincron trifazat pentru acționarea capacelor
gurilor de magazie. Capitolul 3. Proiectarea preliminară a instalației de ancorare a navei Cheng Lu 1.
16
Lanțurile de ancoră sunt alcătuite din chei de lanț. Cheile sunt îmbinate între ele prin
intermediul zalelor de împreunare (Kenter).După poziția pe care o ocupă în lanț, cheile de
lanț se împart în:
– cheie de lanț de ancoră, care se prinde de ancoră;
– chei de lanț intermediare;
– cheie de lanț de capăt, care se fixează la dispozitivul de declanșare a lanțului.
Cheile de lanț intermediare au lungimea cuprinsă între 25 m și 27,5 m numărul zalelor
fiind întotdeauna impar.
Pentru acționarea ancorelor principale, având o masă mai mare de 35kg, precum și
pentru asigurarea ancorajului se instalează pe puntea navei, la prova, mecanismul de
ancorare. Puterea motorului de acționare a mecanismului de ancorare trebuie să asigure
tragerea neîntreruptă timp de 30 minute a unui lanț de ancoră împreună cu ancora, cu o viteză
de cel puțin 9 m/min și cu o forță de tracțiune la barbotină P 1 cel puțin egală cu cea
determinată cu formula:
𝑃1=9,8∙𝑎∙𝑑2[𝑁]
unde: a = 3,75 pentru lanțuri de categoria 1;
a = 4,25 pentru lanțuri de categoria 2;
a = 4,75 pentru lanțuri de categoria 3;
d – diametrul (calibrul) lanțului în [mm].
Viteza de virare a lanțului de ancoră se măsoară pe lungimea a două chei de lanț
începând din momentul în care trei chei de lanț sunt complet scufundate în apă.
La apropierea ancorei de navă, viteza de virare a lanțului trebuie să fie cel mult de
10m/min. Se recomandă ca viteza de intrare a ancorei în navă să fie 7m/min.
Pentru desprinderea ancorei de fund, mecanismul de acționare al instalației trebuie să
asigure ti mp de 2 minute crearea în lanț, pe o barbotină a unei ancore, a forței de tracțiune de
cel puțin 1,5 P 1.
Mecanismul de ancorare trebuie să aibă un dispozitiv de frânare corespunzător unei
forțe în lanț la barbotină de cel puțin 1,3 P 1 sau 1,3 P 2.
Barbotine le trebuie să aibă cel puțin 5 locașuri pentru zale. La barbotinele vinciurilor
unghiul de înfășurare a lanțului trebuie să fie de cel puțin 115°, iar la barbotinele cabestanelor
de cel puțin 150°.

Navă cargo 8200 tdw. Modelarea numerică în Simulink a motorului asincron trifazat pentru acționarea capacelor
gurilor de magazie. Capitolul 3. Proiectarea preliminară a instalației de ancorare a navei Cheng Lu 1.
17
Dacă sistemul de acționare poate dezvolta un moment ce cre ază o forță în lanț mai
mare de 0,5 din sarcina de probă a lanțului de ancoră, trebuie să se prevadă o protecție la
depășirea sarcinii arătate, montată între sistemul de acționare și mecanism.
Dacă se prevede comanda de la distanță a operației de filare a lanțului de ancoră,
atunci când mecanismul este decuplat de barbotină, trebuie să se prevadă un dispozitiv care
să asigure frânarea automată a frânei bandă, astfel încât viteza maximă de filare a lanțului să
nu depășească 180m/min, iar viteza minimă să nu fie mai mică de 80m/min.
Frânarea barbotinei mecanismului de ancorare trebuie să asigure oprirea lanțului de
ancoră în cazul filării line în cel mult 5 secunde și cel puțin 2 secunde din momentul apariției
comenzii de frânare.
La postul de comandă de la di stanță trebuie să se prevadă un contor al lungimii
lanțului de ancoră filat și un indicator de viteză a filării lanțului cu marcarea vitezei limită
admisibilă de 180m/min.
Mecanismele și părțile componente pentru care se prevede comanda de la distanță
trebuie să aibă o comandă locală manuală.
Mecanismele de ancorare destinate și pentru îndeplinirea operațiilor de manevră,
trebuie să satisfacă și cerințele pentru vinciuri și cabestane de manevră.

3.2ALEGEREA PRINCIPALELOR ELEMENTE COMPONENTE
– Lmax = 129.82 m – lungimea navei în metrii;
– T = 8 m – pescajul navei la cuplul maestru;
– B = 17.7 m – lățimea maxima a navei în metrii;
– cB = 0,7 8 – coeficientul bloc al corpului navei;
– Δ=T∙B∙Lmax∙cB=8∙17.7∙129 .82∙0.78=14627 .181− deplasamentul
navei în m3.
– h = 13.7 m – înălțimea de la linia de încărcare de vară până la fața superioară
a învelișului punții celui mai înalt ruf;
– A=13.7·129 .82=1778 .534 m2 – suprafața velică în limitele lungimii navei
considerată de la linia de încărcare.

Navă cargo 8200 tdw. Modelarea numerică în Simulink a motorului asincron trifazat pentru acționarea capacelor
gurilor de magazie. Capitolul 3. Proiectarea preliminară a instalației de ancorare a navei Cheng Lu 1.
18
Caracteristica de dotare a na vei se calculează astfel:
Na=Δ2
3+2∙B∙h + 0,1∙A=14338 .3592
3+2∙17.7∙13.7 + 0.1∙1778 .534
=1253 .034 m2
Se îndeplinește condiția 1220 <Na>1300 .
Numărul de ancore: nr = 3
Aleg ancorele de tip Hall a câte: Manc = 3780 kg fiecare.
Lungimea totală a două lanțuri unul de 10 și altul de 9 chei cu lungimile:
L9 = 247 .5 m L10 = 275 m
Lungimea lanțului este:
L2lant = L9+ L10 =247 .5 + 275 =522 .5 m
Calibre disponibile:
Ctip1=62 mm Ctip2=54 mm Ctip3=48 mm
Aleg lanț cu calibrul mediu adică Ctip2=54 mm

3.3 CALCULUL PARAMETRILOR NECESARI ȘI ALEGEREA
MOTORULUI DE ACȚIONARE

Calculul forței nominale de tracțiune în lanț la barbotină:
F1=9,8×a×d2=9.8×4.25×542= 1.214 ∙ 104 N
Calculul cuplului nominal la axul electromotorului:
mNMMMAXs
c  

a) la smulgerea ancorei de pe fundul apei în care caz M SMAX = M SM = M III;
cuplul necesar smulgerii ancorei de pe fundul apei calculându -se cu relația:
NmiR FM
nara ib sm
sm

Rb=13.7∙d
2∙1000=13.7∙54
2∙1000=0.37 m
i = 0.52 – randamentul transmisiei mecanice;
nara = 0.7 – randamentul narei de ancoră;

Navă cargo 8200 tdw. Modelarea numerică în Simulink a motorului asincron trifazat pentru acționarea capacelor
gurilor de magazie. Capitolul 3. Proiectarea preliminară a instalației de ancorare a navei Cheng Lu 1.
19
i =120 – raportul de transmisie al vinciului de ancoră;
Fsm=q∙H+ka∙Q=626 .94∙100 +3.5∙3.708∙104=1.924∙105 N
ka = 3.5 – coeficientul de ținere al ancorei;
q= 0.215∙d2=0.215∙542=626 .94N/m – greutatea liniară a unui metru
de lanț în aer;
H = 100 m – adâncimea în locul de staționare;
Q=Manc∙g=3.78∙103∙9.81=3.708∙104 N – greutatea ancorei în aer;
Msm=(3.5∙Q+q∙H)∙Rb
ηnară∙ηi∙i=(3.5∙3.708∙104+626 .94∙100 )∙0.35
0.70∙0.52∙120=1.63∙103 Nm
a) la virarea (ridicarea) ancorei de la o adâncime egală cu lungimea totală a lanțului,
în care caz:
ML=(Q+q∙L)∙Rb
ηnară∙ηi∙i=(3.708∙104+626 .94∙522 .5)∙0,37
0.72∙0.5∙120=3.08∙103 Nm
unde L = 522.5 m este lungimea totală a lanțului de ancoră;

b) la ridicarea simultană a două ancore suspendate liber, de la jumătatea adâncimii
convenționale a apei, în care caz:
Ma=2 Q+q∙H ∙Rb
ηnară∙ηi∙i=2∙ 3.708∙104+626 .94∙100 ∙0.37
0.70∙0.52∙120=1.689∙103 Nm
Din relația
Mc=ML
λ
va rezulta ca: Mc=1.54∙103 Nm

Turația electromotorului în rot/min necesară pentru a asigura viteza nominală de 9
m/min la ridicarea lanțului de ancoră se calculeaza cu formula:
nc = nmed∙ψ [rot/min ]
în care:
nmed = 0.16∙i∙vn
Rb=0.16∙120∙10
0.54=699 .428 rot/min
vn = 10m/min – viteză medie impusă de virare a ancorei;
ψ=1−Sn

Navă cargo 8200 tdw. Modelarea numerică în Simulink a motorului asincron trifazat pentru acționarea capacelor
gurilor de magazie. Capitolul 3. Proiectarea preliminară a instalației de ancorare a navei Cheng Lu 1.
20
Sn- valoare estimată a alunecării nominale după catalogul din care se alege motorul
electric.
Considerăm: Sn=0.017, iar ψ=0.98
nnec =699 .428∙0.98=685 .44 rot/min

Puterea motorului electric în kW necesară pentru ridicarea ancorei cu viteza și sarcina
nominală , rezultă valoarea puterii de :
Pc=Mc∙2∙π∙nc
1000∙60=1,089∙103 ∙2∙3.14∙685 .44
1000∙60=78.192 kW
Se alege din catalogul de motoare destinate funcționãrii în serviciu de scurtã duratã –
S2 pentru durata de funcționare ta=30 min., motorul ai cãrui parametri nominali satisfac
relațiile:
PN ≥ PC și nN≥nC
Se verificã dacã cuplul maxim al motorului ales, la turația micã în cazul motorului cu
trei trepte de vitezã, este mai mic decât 1/3 din valoarea la care lanțul de ancorã se poate
rupe:
M MAX CATALOG ≤𝐹𝑟∙𝑅𝑏
3∙𝑖∙𝑛 𝑛∙𝑛 𝑛𝑒𝑐
Se verificã posibilitatea pornirii motorului la turația medie, când ancora este
suspendatã la o adâncime egalã cu lungimea totalã a lanțului:
MP CATA LOG≥1.5M L 4.5≥1.5∙2.76
Calculul forței la barbotină pentru ridicarea lanțului de ancoră cu viteză mică:
Fl min=a’∙m∙d2= 16 ∙ 1 ∙ 542 = 0.466 ∙ 104
Se determină cuplul Mmin calc, turația nmin neces și puterea Pmin neces cu relațiile:
Mmin=Fl min∙𝑅𝑏
𝑖∙𝑛 𝑛𝑒𝑐= 0.195 Nm nmin= 𝑉𝑚𝑖𝑛 𝐼
𝑅𝑏= 397.08 rot/min
Pmin = 𝑀𝑚𝑖𝑛 nmin
9550 =8.11 kW
Calculul forței de frânare la barbotină pentru menținerea frânată a axului
electromotorului în cazul dispariției tensiunii de alimentare:
FFE=𝐹1∙k
unde k =1,3 (mecanism cu viteză normală);
Valoarea forței de frânare este de :
FFEcalc =1.214 ∙ 105 ∙1,3 N= 1.578∙105N

Navă cargo 8200 tdw. Modelarea numerică în Simulink a motorului asincron trifazat pentru acționarea capacelor
gurilor de magazie. Capitolul 3. Proiectarea preliminară a instalației de ancorare a navei Cheng Lu 1.
21

Cuplul necesar al frânei electromagnetice la axul electromotorului:
MFEcalc =FFE∙Db
2∙i∙ηmec
rezultă valoarea de :
MFEcalc =1.578∙105∙0,712
2∙120∙0,52=935 .934 Nm
Ținând seama de cerințele de mai sus aleg din cataloagele firmei producătoare COEL ,
motorul FM315M A8 , având puterea de 90 kW și turația nominală de 735 rpm.Curentul
nominal la o tensiune de 400 V este de 181 A, cu un factor de putere de 0, 79% si un
randament de 9 2 %. Gre utatea motorului este de 970 kg.Puterea de franare de 325 W si
cuplul de franare de 1600 N∙m.

3.4 CALCULUL FORȚELOR CE ACȚIONEAZĂ ÎN LANȚUL DE ANCOR Ă
PE TIMPUL STAȚION ĂRII NAVEI LA ANCORĂ
Fext = Fc+Fv [N];
unde:
Fc= kk∙ξf+Δξf ∙Sud∙ρ∙vΣ2
2=3.173∙104N
în care:
ρ=1.025∙10−3kg/m3 – densitatea apei de mare în zona de țărm a Mării Negre;
kk = 1.038 – coeficient de corecție pentru influența curburii corpului;
ξf=(1.14÷3.84)∙10−3 = 2.5 ∙10−3 – coeficient de frecare a apei de carenă;
∆ξf=(0.7÷1.2)∙10−3 = 0.95 ∙10−3 – majorarea coeficientului de frecare datorată
prezenței asperităților pe corpul navei;
𝐴ud= Lmax∙ δ∙B+1.7∙T =129 .82.∙ 0.8∙17.7+1.7∙8 =
=3.603∙103m2 – suprafața udată a carenei;
unde :
δ=0.75÷0.85 un coeficient care ține seama de forma corpului
navei, adoptăm valoarea de 0 .8.

Navă cargo 8200 tdw. Modelarea numerică în Simulink a motorului asincron trifazat pentru acționarea capacelor
gurilor de magazie. Capitolul 3. Proiectarea preliminară a instalației de ancorare a navei Cheng Lu 1.
22
Dimensiunile navei sunt:
– pescaj – T =8 m,
– lățime maximă – B = 17.7 m,
– lungime maximă – Lmax = 129.82 .
vΣ=vc+vt
vc=1÷3 – viteza curentului marin [m/s];
vt=0.1÷0.3 – viteza navei la tragerea acesteia pe lanț [m/s];
kv=0.24÷0.61 – coeficient de presiune a vântului [N·s2/m4];
A
– suprafața velică a navei [m 2];
vv=4÷12 – viteza vântului, corespunzătoare a (3
 6) grd. Beaufort [m/s].
adoptăm:
vc=2ms vt=0.2 ms vΣ=vc+v1vΣ=2.2
A=1,778∙103m2vv=8 ms kv=0,43

Fv= kv∙A∙vv2=0.43∙1.778∙103 ∙82=4,895∙104N

Fext=Fv+Fc=4.895∙104+3.173∙104=8.067∙104N

Lungimea lanțului de ancoră liber suspendat în apă este:
l= 2∙h∙Fext
q∙0.87+h2= 2∙100∙8.067∙104
626 .94∗0.87+1002=198 .955 m
unde:
h = 100 m – adâncimea de ancorare;
q
[N/m] – greutatea unui metru liniar de lanț în aer;
g=9.81- accelerația gravitațională [m/s2];
Lungimea părții de lanț care este așezată liber pe fund:
ncnei =14
Llant =ncnei∙27.5=385 m
ll=Llant−l=385−198 .955 =186 .044 m

Navă cargo 8200 tdw. Modelarea numerică în Simulink a motorului asincron trifazat pentru acționarea capacelor
gurilor de magazie. Capitolul 3. Proiectarea preliminară a instalației de ancorare a navei Cheng Lu 1.
23

Figura 3. 2 Prezentarea lanțului de ancoră cu cele două componente

3.5 CALCULUL FORȚELOR CE ACTIONEAZĂ ÎN LANȚUL DE ANCORĂ,
LA BARBOTINĂ PE TIMPUL RIDICĂRII ANCOREI

a. Tragerea navei pe lanț cu forță de tracțiune constantă

TI= l2+h2 ∙qapa
2∙h∙ηnara=(198 .955 + 1002)∙544 .81
2∙100∙0.7=1.92∙105 N
unde:
ηnara =0.7÷0.8- randamentul narei de ancor ă;
qapa=q∙β – greutatea unui metru liniar de lanț în apă
β=ρotel−ρapa
ρotel
ρotel=7800 kgm3
ρapa=1025 kgm3
β=0.869 – coeficientul de mișcare al apei de mare;

Navă cargo 8200 tdw. Modelarea numerică în Simulink a motorului asincron trifazat pentru acționarea capacelor
gurilor de magazie. Capitolul 3. Proiectarea preliminară a instalației de ancorare a navei Cheng Lu 1.
24
Smulgerea ancorei de pe fund

TII= 2∙Q+ Q+q∙h ∙β 1
ηnara=
=[2∙3.708∙104+(3.708∙104+626 .94∙100 )∙0,869 ]∙1
0,7=
= 2.36∙105 N
a. Ridicarea ancorei suspendată liber
TIII= Q+q∙h ∙β∙1
ηnara=1.23∙105 N
TIV=Q∙β∙1
ηnara=4.603∙104 N

Tragerea ancorei în nară
TV= 1,2÷1,25 TIV=1,225∙ 4.603∙104=5.63∙104N

Fig. 3. 3. Graficul T=f (l) în regim normal
Valoarea tracțiunii în lanț la barbotină la începutul regimului de avarie este:
Tin= Q+l∙q ∙β∙1
ηnara= 2.008∙105N
iar la sfârșitul regimului este:
Tfin=TIV=4.603∙104N

Navă cargo 8200 tdw. Modelarea numerică în Simulink a motorului asincron trifazat pentru acționarea capacelor
gurilor de magazie. Capitolul 3. Proiectarea preliminară a instalației de ancorare a navei Cheng Lu 1.
25

Fig. 3.4. Graficul T =f(l)în regim de avarie

Calculul momentelor și a turațiilor
MI=TI∙Db
2∙ηi∙i =1.143∙103 Nm
n1=700 rot/min
MII=TII∙Db
2∙ηi∙i=1.403∙103 Nm
n2=710 rot/min
MIII=TIII∙Db
2∙ηi∙i=734 .255 Nm
n3=730 rot/min
MIV=TIV∙Db
2∙ηi∙i=272 .89 Nm
n4=740 rot/min

Navă cargo 8200 tdw. Modelarea numerică în Simulink a motorului asincron trifazat pentru acționarea capacelor
gurilor de magazie. Capitolul 3. Proiectarea preliminară a instalației de ancorare a navei Cheng Lu 1.
26

Fig. 3.5 Caracteristica mecanică naturală

Calculul timpilor pentru etapele de ridicare a lanțului de ancoră se va efectua astfel:
– tragerea navei pe lanț:
t1=l1∙i
π∙Db∙n1=186 .044∙120
3.14∙0.712∙700=13.53 min

– aducerea navei deasupra ancorei:
t2=(l−h)∙i
π∙Db∙n1+n2
2=(198 .955−100 )∙120
3.14∙0.712∙710 +700
2=7.25min
– smulgerea ancorei. Durata repausului sub curent:
t3=0,5…1 min adoptăm t3=0,5 min
– ridicarea ancorei:
t4=h∙i
π∙Db∙n3+n4
2=100∙120
3.14∙0.712∙730 +740
2=7.02min

Durata totală a ciclului este:
T=t1+t2+t3+t4=13.53+7.25+0,5+7.02=28.315 minute

Calcul momentului echivalent se face cu formula: 0100200300400500600700800
0 200 400 600 800 1,000 1,200 1,400 1,600n
MРяд2

Navă cargo 8200 tdw. Modelarea numerică în Simulink a motorului asincron trifazat pentru acționarea capacelor
gurilor de magazie. Capitolul 3. Proiectarea preliminară a instalației de ancorare a navei Cheng Lu 1.
27
Me= MI2∙t1+MII2∙t2+MIII2∙t3+MIV2∙t4
T=
= 1143 .812∙13.53+1403 .442∙7.25+734 .25∙0,5 +272 .892∙7.02
28.315
Me=1076 .018

Fig. 3.6 Diagrama de sarcină a acționării electrice pentru instalația de ancorare în
regim normal.

3.6 VERIFICAREA MOTORULUI ELECTRIC ALES PENTRU REGIMUL
DE AVARIE
Lav= Mp∙i
1,2∙α∙Db−Q ∙1
q=600 .738
L9=247 ,5 m
Lav
L9=2.18

Navă cargo 8200 tdw. Modelarea numerică în Simulink a motorului asincron trifazat pentru acționarea capacelor
gurilor de magazie . Capitolul 4. Descrierea instalației de manevrare a capacelor gurilor de magazie.
28
Capitolul 4. Descrierea instalației de manevrare a capacelor gurilor
de magazie.

4.1. Structurarea și elementele componente ale instalației.
În perioada navigației, gurile de magazie sunt închise etanș și trebuie să reziste
forțelor ce acționează asupra lor prin intermediul masei de apă a valurilor ambarcate. În cazul
în care, deasupra acestor capace sunt amplasate containere sau cherestea, capacele trebuie sa
reziste și forței ce se exercita datorită greutații acestora. În majoritatea cazurilor acționar ea
gurilor de magazie la navele maritime cat și la cele cu navigație pe ape interioare, se face
mecanic, asigurând o manevrare facilă, sigură și rapidă, în condiții de siguranță pentru
operatori. Din punct de vedere al mișcarii pe care o exercita capacele la deschidere sau la
închidere acestea pot fi : de translație, de rotație, pliante sau rabatabile cu mișcari combinate,
formate din perechi de panouri.
Dispozitivele de acționare trebuie să fie construite astel în cât dacă apare o defecțiune,
căderea capacelor să nu aibă loc în timpul manevrării acestora. Instalația de manevrare este
concepută astfel încât capacele gurilor de magazie pot fi acționate prin intermediul instalației
de încarcare sau a instalațiilor specia le de la mal, iar acestea nu trebuie să fie amplasate în
spatiile în care au acces oamenii. Din punct de vedere al vitezei de operare a capacelor gurilor
de magazie, acesta nu trebuie să depașeasca o viteză de deplasare maximă de 15 m/min.
Durata de închid ere a unui capac este de aproximativ 5 minute, pentru trei capace durata este
de 12 minute, iar pe ntru închiderea a patru capace se alocă un timp de maxim 15 minute.
Capacele au destinația de a acoperi și de a etanșa gurile de magazie la nivelul punții
principale. La nivelul fiecărei magazi sunt amplasate câte dou ă capace ce se deschid în
bordurile navei, aceste capace fiind de tipul “Side Rolling” , acționarea făcându -se cu un
motor hidraulic ce este antrenat de un motor electric, prin intermediul unui angr eanj pinion –
cremaliera. Capacele sunt construite din metal conform regulilor aplicate la construcția navei,
amplasate pe rame cu o înalțime de 960 de mm în plan diametral cu nava. Capacele se
deplasează în poziția de închis sau deschis cu ajutorul a 8 gru puri motoare (4 în tribor, 4 în
babord) deplasând semicapacele. Manverarea capacelor se face cu ajutorul instalației
hidraulice tipul fiind închis,agentul de lucru fiind uleiul hidraulic, acesta fiind acționat de
două pompe cu pistonaje radiale acționate de un motor electric pentru fiecare pompă, valvule
de siguranță, rezervor de ulei, sistem de distribuție, tubulaturi, etc. Centrala hidraulică este
amplasată pe puntea principală într -un ruf special amenajat acestei instalații.

Navă cargo 8200 tdw. Modelarea numerică în Simulink a motorului asincron trifazat pentru acționarea capacelor
gurilor de magazie . Capitolul 4. Descrierea instalației de manevrare a capacelor gurilor de magazie.
29

Figura 4.1. Elemente compon ente ale instalației.
1 – semicapac babord ;
2 – semicapac tribord ;
3 – rola;
4 – cale de rulare ;
5 – sector ;
6 – dispozitiv de inchidere ;
7 – cilindru hidraulic ;
8 – motor hidraulic rotativ ;
9 – articulatie ;
10 – pontil ;

Navă cargo 8200 tdw. Modelarea numerică în Simulink a motorului asincron trifazat pentru acționarea capacelor
gurilor de magazie . Capitolul 4. Descrierea instalației de manevrare a capacelor gurilor de magazie.
30
11 – rama gurii de magazie .

4.2. Materialesitehnologiifolosite la confec ționarea instalației de acționare.
Instalația de acționare este o construcție relativ grea cu o structură foarte complexă ce
implică o multitudine de suduri ce rezultă o mulțime de puncte de sudurăce sunt rezistente l a
oboseală și/sau coroziune. În construcția capacelor de magazie se folosesc structurii de
sandwich pentru a crește rigiditatea in contradicție cu tablele cu o grosime echivalentă. Acest
lucru duce la simplificarea structurii prin reducerea numarului de su durii ducând la o
construcție mai simpla, reducândzonele vulnerabile. Placile din metal ale capacelor sunt
fabricate din oțel cu o limită de curgere de 235 Mpa având tensiunea de rupere de 400 Mpa.
Partea intermediară are un indice de elasticitate de 250 M pa.

Construcția instalației trebuie să se opună desschiderii accidentale sub acțiunea
valurilor mării. Pe locașurile din rame sunt prevazute traverse demontabile ce pot fi glisante,
și sunt prevazute cu dispozitive de blocare, atât timp cât capacele sunt în poziția închi s sau
deschis. Pe talpă este sudată o nervură verticală cu înaltimea de 60 mm. La nivelul fiecărui
capac se prevăd dispozitive de blocare pentru a asigura etanșeitatea acestora, aceste
dispozitive de blocare trebuie să fie în număr de doua pe fiecare parte a secției, exceptându -le
pe cele din colț. Dispozitivele de acționare au o construcție ce prevede o fixare solida a
fiecarui capac în poziția deschis.
4.3. Montarea și întreținerea instalației.
Montarea acestei instalații se face conform documentelor elaborate de proiectant,
urmărindu -se condițiile tehnice impuse de acesta. Mecanismele și elementele instalației, în
timp ce sunt montate, trebuie să fie verificate conform documentației și înregistr ate în
marcajele de identificare. Construcția capacelor prevede o atenție sporită respectând precizia
dimensională dată de proiectant. Dacă aceste cerințe nu sunt respectate pot apărea deformații
ale capacelor, blocarea acestora, dar și creșterea timpului de lucru necesar pe ntru refacerea
capacelor defectate . Orificiile din căile de rulare trebuie poziționate în concordanță cu rolele
de pe capace, iar cele pentru dispozitivele de fixare trebuie să fie în corespondență cu
belciugele de pe capace. Semicapacel e nu trebuie să aibă o distanță între ele mai mare de 6
mm. Capacele se prevăd, la nivelul parți inferioare, cu un șanț de -a lungul perimetrului
bocaportului unde se montează garniturile de cauciuc, se prevede garnituri de cauciuc și la

Navă cargo 8200 tdw. Modelarea numerică în Simulink a motorului asincron trifazat pentru acționarea capacelor
gurilor de magazie . Capitolul 4. Descrierea instalației de manevrare a capacelor gurilor de magazie.
31
nivelul de îmbinare al semicapacelor. Garniturile de cauciuc au o adâncime de 5 -10 mm și
asigura etanșarea gurilor de magazie cât și a semicapacelor în poziția închis.
Verificarea capacelor este realizată prin deschiderea gurilor de magazie, urmărind
rularea capacelor pe ram a gurilor de magazie. Dacă închiderea este efectuată corect se trece
la sudarea definitivă a suporturilor rolelor. La nivelul instalației hidraulice se verifică
montarea tubulaturii, legaturile elastice și distribuitoarele de acționare. Instalația hidrauli că se
verifică la presiune cu 50% mai mare față de cea nominală, urmând să se regleze supapele de
siguranță la 1,1 presiunea nominală. După terminarea montării se propune controlul la
acționarea gurilor de magazie după cum urmează :
– verificarea și urmarir ea funcționarii la actionarea magaziei ;
– încercarile la etanșeitate ;
– încercari de rezistența sub sarcini statice.

Verificarea funcționarii capacelor la acționare se face atât cât nava este pe chilă
dreaptă dar și când nava are înclinarii longitudinale sau transversale, urmând să se determine
timpul de actionare a magaziei dar șimomentul efectiv ce rezulta la axul motorului de
actionare. Verificarea capacelor în poziția închis din punct de vedere al etanșeitații se face cu
ajutorul apei transmisă cu un cioc de barză la presiune de un bar de la o distanța de 3 metrii,
urmarindu -se ca apa să nu curgă în interiorul magaziei. Încercările de rezistenșă sub acțiunea
unor sarcini statice se fac prin așezarea pe partea superioară a capacelor a unei greutați ce
corespunde condițiilor de exploatare ale navei. Dupa ce sarcina este ridicată, capacul nu
trebuie să prezinte deformării peste limita admisă.
4.4. Defecte posibile și reparați periodice.
La nivelul instalației de manevră a capacelor de magazie, defectele posibile sunt
reprezentate prin deformațiunii ale capacelor ca urmare a sarcinilor exterioare, acestea pot fi
remediate prin metode de incălzire la cald și a aparatelor de tracșiune mecanică. Construcția
dar și montajul grelit este remediat înainte de lans area la proba de marș a navei. Erodarea
garniturilor de cauciuc de la nivelul capacelor și a gurilor de magazie se remediază prin
înlocuirea acestora, defecțiunile ce apar la nivelul instalației hidraulice, scurgeri de ulei,
componente bloc ale instalației și altele sunt datorate acestui fapt, iar singura remediere este
înlocuirea garniturilor.
Verificarea garniturilor trebuie să fie strictă și periodică atât la nivelul capacelor și a
ramelor acestora dar și a garniturilor dintre capace. Instalația hidrauli că trebuie verificată

Navă cargo 8200 tdw. Modelarea numerică în Simulink a motorului asincron trifazat pentru acționarea capacelor
gurilor de magazie . Capitolul 4. Descrierea instalației de manevrare a capacelor gurilor de magazie.
32
pentru a preveni eventualele defecte în acționare acestora, cât și verificarea deformațiilor
structurii capacelor în urma solicitarilor la înconvoiere și torsiune pe timpul marșului navei
dar și la sarcinile aplicate de marfa transpor tată pe partea superioara a capacelor.

Navă cargo 8200 tdw. Modelarea numerică în Simulink a motorului asincron trifazat pentru acționarea capacelor
gurilor de magazie . Capitolul 5. Introducerea și prezentarea motorului asincron în cadrul programului Simulink.
32
Capitolul 5. Introducerea și prezentarea motorului asincron în cadrul
programului Simulink.

5.1 Introducerea în programul de lucru și prezenterea implementar ii acestuia în
ingineria electrică.
Simulink este un mediu pentru simulare multidimensională și design bazat pe model ,
pentru sisteme dinamice și integrate. Acesta oferă un mediu grafic interactiv și un set
personalizabil de biblioteci cu blocuri care vă permit să proiectați, să simulați, să
implementați și să testați o varietate de sisteme care vari ază în funcție de timp, inclusiv
comunicații, comenzi, procesarea semnalelor, procesarea imaginilor și prelucrarea
imaginilor.Simulink oferă o bibliotecă vastă de blocuri predefinite pentru construirea și
gestionarea diagramelor bloc și, de asemenea, un se t bogat de solvers cu pas fix și cu pas
variabil pentru simularea sistemelor dinamice.
Cu Simulink, puteți trece dincolo de modelele lineare idealizate pentru a explora
modele neliniare mai realiste, factori în fricțiune, rezistență la aer, alunecări de vi teze, opriri
tari și alte lucruri care descriu fenomene din lumea reală. Simulink vă transformă computerul
într-un laborator pentru modelarea și analizarea sistemelor care nu ar fi posibil sau practic
altfel. Simulink oferă o interfață grafică de utilizato r (GUI) pentru construirea de modele ca
diagrame bloc, permițându -vă să desenați modele ca și cu creion și hârtie. Simulink include,
de asemenea, o bibliotecă complexă de instalații, surse, componente liniare și neliniare și
conectori. Dacă aceste blocuri nu corespund nevoilor dvs., cu toate acestea, puteți crea
propriile blocuri. Mediul grafic interactiv simplifică procesul de modelare, eliminând
necesitatea de a formula ecuații diferențiale și diferențe într -o limbă sau program.Un bloc este
compus, de obi cei, din porturile de intrare care citesc semnalele de la blocurile sursă,
porturile de ieșire care semnalează semnalele către blocurile de destinație și stările interne
Fiecare bloc reprezintă un set de ecuații, numite metode bloc, care definesc relația d intre
semnalele de intrare, semnalele de ieșire și variabilele de stare. Metodele bloc vor fi executate
la fiecare pas de timp în timpul simulării. Pe baza metodelor blocului, semnalul de ieșire al
unui bloc la fiecare pas de timp este calculat pe baza val orilor semnalelor de intrare la treapta
timpului curent și a valorilor stărilor la etapa timpului anterior. Apoi introducem noțiunea de
state și cum să le calculam în timpul simulării .

Navă cargo 8200 tdw. Modelarea numerică în Simulink a motorului asincron trifazat pentru acționarea capacelor
gurilor de magazie . Capitolul 5. Introducerea și prezentarea motorului asincron în cadrul programului Simulink.
33
Modelele sunt ierarhice, astfel încât puteți construi modele utilizând atât abordări de
sus în jos, cât și abordări de jos în sus. Puteți vizualiza sistemul la un nivel ridicat, apoi faceți
dublu clic pe blocuri pentru a vedea niveluri în creștere ale detaliilor modelului. Această
abordare oferă o perspectivă asupra modului în care un model este organizat și modul în care
părțile sale interacționează.
Simularea unui sistem dinamic este un proces în două etape. În primul rând, un
utilizator creează o diagramă bloc, folosind editorul de modele Simulink, care descrie gr afic
relațiile matematice dependente de timp între intrările, stările și ieșirile sistemului. Apoi,
utilizatorul comandă software -ul Simulink pentru a simula sistemul reprezentat de model
dintr -un timp de pornire specificat până la un anumit timp de oprire .Înainte de a simula
modelul, utilizatorii trebuie să facă unele lucrări preliminare: să colecteze date de intrare și
ieșire din sistemul modelat real și să stabilească parametrii modelului, inclusiv timpul de
pornire și oprire pentru simulare, dimensiunea maximă a pasului și tipul de metodă numerică
de integrare. După ce definiți un model, puteți simula comportamentul său dinamic utilizând o
gamă de metode de integrare matematică, fie din meniurile Simulink, fie prin introducerea
comenzilor în fereastra de comandă MATLAB. Meniurile sunt convenabile pentru munca
interactivă, în timp ce linia de comandă este utilă pentru rularea unui lot de simulări. De
exemplu, dacă faci simulări Monte Carlo sau dacă doriți să aplicați un parametru într -o gamă
de valori, pute ți utiliza scripturile MATLAB.

Figura 5.1.Biblioteca de c ăutare a Simulink -ului.
Folosind scopuri și alte blocuri de afișare, puteți vedea rezultatele simulării în timp ce
simularea funcționează. Puteți modifica apoi parametrii și puteți vedea ce se întâmplă în cazul
explorării "Ce se întâmplă dacă". Rezultatele simulării pot fi plasate în spațiul de lucru
MATLAB pentru postprocesare și vizualizare.

Navă cargo 8200 tdw. Modelarea numerică în Simulink a motorului asincron trifazat pentru acționarea capacelor
gurilor de magazie . Capitolul 5. Introducerea și prezentarea motorului asincron în cadrul programului Simulink.
34
Instrumentele de analiză a modelului includ instrumente de linearizare și de tăiere, pe
care le puteți accesa din linia de comandă MATLAB, plus numeroasele instrumente din
MATLAB și din toolbox -urile sale de aplicații. Deoarece MATLAB și Simulink sunt
integrate, puteți simula, analiza și revizui modelele dvs. în orice mediu în orice
moment.Proiectarea bazat ă pe modele este un proces care permite dezvoltarea mai rapidă și
mai rentabilă a sistemelor dinamice, inclusiv a sistemelor de control, a procesării semnalelor
și a sistemelor de comunicații. În proiectarea bazată pe modele, un model de sistem se află în
centrul procesului de dezvoltare, de la dezvoltarea cerințelor, prin proiectare, implementare și
testare. Modelul este o specificație executabilă pe care o rafinați continuu pe tot parcursul
procesului de dezvoltare. După dezvoltarea modelului, simularea a rată dacă modelul
funcționează corect.Atunci când sunt incluse cerințele de implementare a software -ului și a
hardware -ului, cum ar fi comportamentul punctului fix și temporizarea, puteți genera automat
codul pentru implementarea încorporată și puteți crea bancnote de testare pentru verificarea
sistemului, economisind timp și evitând introducerea erorilor codate manual.
SimElectronics face parte din familia Simulink Physical Modeling. Modelele care
utilizează SimElectronics sunt în esență diagrame bloc Sims cape. Pentru a construi un model
la nivel de sistem cu blocuri electrice, utilizați o combinație de blocuri SimElectronics și alte
blocuri Simscape și Simulink. Puteți conecta blocurile SimElectronics direct la blocurile
Simscape. Puteți conecta blocurile Simulink prin blocurile de conversie Simulink -PS și PS –
Simulink Converter din biblioteca Simscape Utilities. Aceste blocuri convertesc semnalele
electrice către și de la semnalele matematice Simulink.SimElectronics furnizează biblioteci
de componente pentr u modelarea și simularea sistemelor electronice și mecatronice. Acesta
include modele de componente semiconductoare, motoare, unități, senzori și elemente de
acționare. Puteți utiliza aceste componente pentru a efectua proiectarea la nivel de sistem a
sistemelor de acționare electromecanice și pentru a evalua arhitecturile de circuite analogice
utilizând modele comportamentale.Modelele create de componentele SimElectronics susțin
controlul și designul de algoritmi în sistemele electronice și mecatronice, cu m ar fi
electronica corpului vehiculului, servomecanisme de aeronave și amplificatoare de putere
audio. Pentru modelarea circuitelor, modelele cu semiconductor includ efecte de temperatură
neliniare și dinamice, permițându -vă să selectați componentele în a mplificatoare,
convertizoare analog -digitale, bucle cu fază de blocare și alte circuite.Un model
SimElectronics poate conține blocuri din biblioteca SimElectronics standard, din librăriile
Simscape Foundation și Utilities sau dintr -o bibliotecă personaliza tă pe care o creați, folosind
limbajul Simscape, bazat pe domeniul electric al Fundației Simscape.

Navă cargo 8200 tdw. Modelarea numerică în Simulink a motorului asincron trifazat pentru acționarea capacelor
gurilor de magazie . Capitolul 5. Introducerea și prezentarea motorului asincron în cadrul programului Simulink.
35
Un model poate include și blocuri și blocuri Simulink de la alte produse.Software -ul
SimElectronics este un instrument de simulare la nivel de sistem, care oferă blocuri cu un
nivel de fidelitate proporțional. Parametrii blocurilor sunt proiectați, acolo unde este posibil,
pentru a se potrivi cu datele găsite în fișele tehnice ale producătorului. De exemplu, blocurile
de tranzistoare bipolare suportă parametr izarea în termenii cantităților de semnal mic, de
obicei citate într -o foaie de date, iar modelul subiacent este mai simplu decât cel utilizat în
mod obișnuit de către instrumentele specializate de simulare EDA. Numărul mai mic de
parametri și modelele de bază mai simple pot susține mai bine analiza performanțelor
sistemului MATLAB și, prin urmare, pot sprijini opțiunile de proiectare.

Figura 5.2. Biblioteca componentelor electrice.
După proiectarea sistemului, puteți efectua validarea în hardware sau mod elarea și
validarea mai detaliată folosind un instrument de simulare EDA.Sistemele de energie
electrică sunt combinații de circuite electrice și dispozitive electromecanice precum motoare
și generatoare. Inginerii care lucrează în această disciplină îmbună tățesc constant performanța
sistemelor. Cerințele pentru o eficiență drastică crescută au determinat pe designerii
sistemelor de putere să utilizeze dispozitive electronice de putere și concepte sofisticate de
sistem de control care taxează instrumentele ș i tehnicile de analiză tradiționale. Îmbunătățirea
în continuare a rolului analistului este faptul că sistemul este adesea atât de neliniar încât
singura modalitate de ao înțelege este prin simulare.Producția de energie pe bază de energie
electrică din cen trale hidroelectrice, de abur sau de alte dispozitive nu este singura utilizare a
sistemelor energetice. Un atribut comun al acestor sisteme este utilizarea lor de electronice de
putere și sisteme de control pentru a atinge obiectivele lor de performanță.

Navă cargo 8200 tdw. Modelarea numerică în Simulink a motorului asincron trifazat pentru acționarea capacelor
gurilor de magazie . Capitolul 5. Introducerea și prezentarea motorului asincron în cadrul programului Simulink.
36
Software -ul SimPowerSystems este un instrument de proiectare modern care permite
oamenilor de știință și inginerilor să construiască rapid și ușor modele care simulează
sistemele de alimentare. Utilizează mediul Simulink, permițându -vă să construiți un mod el
utilizând proceduri simple de clic și tragere. Nu numai că puteți desena rapid topologia
circuitelor, dar analiza circuitului poate include interacțiunile cu mecanismele mecanice,
termice, de control și alte discipline. Acest lucru este posibil deoarece toate părțile electrice
ale simulării interacționează cu biblioteca vastă de modelare Simulink. Din moment ce
Simulink folosește motorul computational MATLAB®, designerii pot folosi și unelte
MATLAB și seturi de blocuri Simulink. Software -ul SimPowerSyste ms aparține familiei de
produse Modeling Physical și utilizează o interfață asemănătoare de bloc și linie de
conexiune.
5.2. Descrierea mașini asincrone în cadrul programului Simulink.
In Simulink blocul masini asincrone implemeteaza o masina asincrona trifazata( cu
rotor bobina si cu rotorul in scurt -circuit).Acesta poate fi folosit atat in regim de motor, cat si
in regim de generator. Regimul de functionare este dat de tipul semnalulul cuplului mecanic:
-daca cuplul este pozitiv, masina functioneaza in regim de motor;
-daca cuplul este negative, masina functioneaza in regim de generator.

Figura 5.3. Reprezentarea mașinii asincrone in programul Simulink.
Partea electrica a masini este reprezentata de a patra component a modelu luli din
spatial starilor, iar partea mecanica de component secundara a sistemului.Toate variabilele
electrice si parametrii fac referire la statorul masini, indicat de primul semnal ce urmaresc
ecuatiile masini.Toate componentele statorului și a rotorului s unt pozitionate pe doua axe de
referinta arbitrare.

Figura 5.4. Sistemul electric al rotorului sau al mașinii cu colivie .

Navă cargo 8200 tdw. Modelarea numerică în Simulink a motorului asincron trifazat pentru acționarea capacelor
gurilor de magazie . Capitolul 5. Introducerea și prezentarea motorului asincron în cadrul programului Simulink.
37

Vqs = Rsiqs + dφqs/dt + ωφds (5.1)
Vds = Rsids + dφds/dt – ωφqs (5.2)
V'qr = R'ri'qr + dφ'qr/dt + (ω – ωr)φ'dr (5.3)
V'dr = R'ri'dr + dφ'dr/dt – (ω – ωr)φ'qr (5.4)
Te = 1.5p(φdsiqs – φqsids ) (5.5)
φqs = Lsiqs + Lmi'qr (5.6)
φds = Lsids + Lmi'dr (5.7)
φ'qr = L'ri'qr + Lmiqs (5.8)
φ'dr = L'ri'dr + Lmids (5.9)
Ls = Lls + Lm (5.10)
L'r = L'lr + Lm (5.11)
În relațiile ( 5.1) și ( 5.2) se reprezinta potențialel înfașurării statorice ce depind de
viteza unchiulară a mașinii în funcție de timp. Acest potențial este determinat de valoare
curentului ce parcurge înfașurarea statorică cu rezistența specifica materialului din care este
confecționat. Relațiile ( 5.3) și ( 5.4) semnifică potențialul ce apare în înfașurarea rotorică, iar
ca și in cazul precedent acesta este determinat de curentul ce pargurge înfașurarea rotorică.
Din relații le (5.6), ( 5.7), ( 5.8) și ( 5.9) reiese dependența fluxului înfașurărilor statorice cat și
rotorice de inductanța bobinajului acestora. Inductanța infașurarilor se determină conform
relațiilor ( 5.10) și ( 5.11).
5.3. Setarea parametrilor mașinii asincrone.
Puteți alege între două blocuri asincrone de mașini pentru a specifica parametrii
electrici și mecanici ai modelului, utilizând caseta de dialog pu Unități sau caseta de dialog
SI. Ambele blocuri modelează același model de mașină asincronă.

Navă cargo 8200 tdw. Modelarea numerică în Simulink a motorului asincron trifazat pentru acționarea capacelor
gurilor de magazie . Capitolul 5. Introducerea și prezentarea motorului asincron în cadrul programului Simulink.
38

Figura 5.5. B locul de configurare al parametrilor.
În cazul mașinilor cu rotor în colivie , acestea oferă un set de parametri electrici și
mecanici predeterminați pentru diferite tipuri de putere asincrone (HP), tensiune fază -fază
(V), frecvență (Hz) și viteză nominală (rpm). Pentru a face acest parametru disponibil, setați
parametrul Tipul rotorului în colivie și faceți clic pe Aplicați. Selectați una dintre modelele
presetate pentru a încărca parametrii electrici și mecanici corespunzători în intrările casetei de
dialo g. Modelele presetate nu includ parametr ii de saturație predeterminați. Selectați Nu dacă
nu doriți să utilizați un model prestabilit sau dacă doriți să modificați câțiva dintre par ametrii
unui model prestabilit. Când selectați un model prestabilit, parame trii electrici și mecanici din
fila Parametri din caseta de dialog devin nemodificabili (indisponibil). Pentru a porni de la un
anumit model prestabilit și apoi a m odifica parametrii mașinii:
– Selectați modelul presetat pe care doriți să îl inițializați ;
– Schimbați valoarea parametrului modelului presetată la Nu. Aceasta nu modifică
parame trii mașinii. Procedând astfel, întrerupeți con exiunea cu modelul prestabilit ;
– Modificați parametrii mașinii după cum doriți, apoi faceți clic pe Aplicați.
Selectați Momentu l Tm pentru a specifica o intrare de cuplu, în N.m sau în pu, și
schimbați etichetarea intrării blocului în Tm. Viteza mașinii este determinată de inerția
mașinii J (sau de constanta inerției H pentru aparatul pu) și de diferența dintre cuplul mecanic
aplicat Tm și cuplul electromagnetic intern Te. Convenția semnului pentru cuplul mecanic
este: atunci când viteza este pozitivă, un semnal de cuplu pozitiv indică modul motor și un
semnal negativ indică modul generator.Selectați Speed w pentru a specifica o in trare de
viteză, în rad / s sau în pu și modificați etichetarea intrării blocului la w.

Navă cargo 8200 tdw. Modelarea numerică în Simulink a motorului asincron trifazat pentru acționarea capacelor
gurilor de magazie . Capitolul 5. Introducerea și prezentarea motorului asincron în cadrul programului Simulink.
39
Viteza mașinii este impusă și partea mecanică a modelului (Inerția J) este ignorată.
Utilizarea vitezei ca intrare mecanică permite modelarea unei cuplări mecanice înt re două
mașini.Selectați portul rotativ mecanic pentru a adăuga la bloc un port de rotație mecanic
Simscape care permite conectarea arborelui mașinii cu alte blocuri Simscape cu orificii
mecanice de rotație. Intrarea Simulink reprezentând cuplul mecanic Tm sau viteza w a
mașinii este apoi scoasă din bloc.Specifică cadrul de referință utilizat pentru a converti
tensiunea de intrare (cadrul de referință abc) la cadrul de referință dq și curenții de ieșire
(cadrul de referință dq) la cadrul de referință abc. P uteți alege între următoarele transfor mări
ale cadrelor de referință:
– Rotorul (transformarea Park);
– Staționare (transformare Clarke sau αβ) ;
– Sincron ă.
Setarea parametrilor electricii ai mașinii se fac cu ajutorul blocului de parametrii, în
care sunt scrise sau setate automat (pentru anumite tipuri de masinii electrice prestabilite din
program) puterea nominală, tensiunea și frecvența la care mațina lucrează, cat si
caracteristicile înfașurărilor statorice și rotorice ( rezistența, inductanța, inerția). Cu a jutorul
acestui bloc putem configura motorul dupa cum ne este dat sau impus.

Figura 5.6. Blocul de setare al parametrilor motorului.

Navă cargo 8200 tdw. Modelarea numerică în Simulink a motorului asincron trifazat pentru acționarea capacelor
gurilor de magazie . Capitolul 5. Introducerea și prezentarea motorului asincron în cadrul programului Simulink.
40
5.4. Intrarile si ieșirile blocului mașinii asincrone.
Intrarea Simulink a blocului este cuplul mecanic la arborele m așinii. Când intrarea
este un semnal pozitiv Simulink, mașina asincronă se comportă ca motor. Când intrarea este
un semnal negativ, mașina asincro nă se comportă ca un generator.
Când utilizați masca parametrilor SI, intrarea este un se mnal în N.m, altfel este în pu.
Intrarea alternativă a blocului (în funcție de valoarea parametrului de intrare
mecanică) este viteza mașinii. Când utilizați masca parametrilor SI, intrarea este un semnal în
rad / s sau în pu.
Ieșirea Simulink a blocului este un vector care c onține semnale de măsurare. Puteți
demultiplex aceste semnale utilizând blocul selector de magistrală furnizat în biblioteca
Simulink. În funcție de tipul de mască pe care o utilizați, unitățile sunt în SI sau în pu.
Primele nouă semnale se referă fie la r otorul mașinii , fie la colivi a rotorului cu un singur cuib
veverițat, fie la colivia 1 a rotorului cu două cuiburi de veveriță. Următoarele șapte semnale
(10-16) sunt legate de colivia 2 a rotorului cu două carcase.
Terminalele statorului blocului de mași ni asincrone sunt identificate prin literele A, B
și C. Terminalele rotorului sunt identificate prin literele a, b și c. Legăturile neutre ale
înfășurărilor statorului și ale rotorului nu sunt disponibile; Conexiuni cu trei fire Y sunt
asumate.

Navă cargo 8200 tdw. Modelarea numerică în Simulink a motorului asincron trifazat pentru acționarea capacelor
gurilor de magazie . Capitolul 6. Modelarea numerică a mașinii asincrone trifazat e de acționare.
41
Capitolul 6. Modelarea numerică a mașinii asincrone trifazate de
acționare.

6.1. Constuirea schemei de modelare.
Schema de modelare se realizeaza pe o planșetă de modelare, planșetă ce se
regaseste în fereasgtra de opțiunii a programului de lucru și care ne permite crearea de noi
modele numerice pentru orice tip de instalație dorim sa proiectam. După cum urmează este
nevoie să cunoaștem si biblioteca de blocuri pentru a putea ușura timpul necesar crearii
noului model. Dacă toate acestea sunt cunoscute putem trece la realizarea modelului
matematic și la simularea parametriolor mașinii asincrone trifazate utilizata la acționarea
capacelor gurilor de magazie.
După cum bine se ști e modelarea are la bază urmărirea principalelor performanțe ale
mașinii asinc rone, deci elementul principal din această modelare o are această mașină. Blocul
mașinii asincrone se gasește în biblioteca de blocuri în subfereastra SimPower System și este
regasit în trei variante constructive. La realizarea modelului este utilizată var ianta de motor
asincron trifazat cu rotorul în colivie de veveriță cu o putere activă de 37 kW la o turație
nominala de 1480 rpm. Ca această mașină să funcționeze este nevoie să o alimentam la o
sursă de tensiune trifazată ce este regasită în fereastra su rselor și care asigură necesarul de
energie electrică pentru funcționarea motorului electric.
Mașina asincrona are cuplul redat de un bloc rampă unitară ce arată sensul cuplului
care ne permite urmarirea regimului de funcționare al mașinii . Semnalul de ieș ire al mașinii
asincrone este demultiplezat cu ajutorul unui bloc de demultiplezre care poate reda pe ecrane
diferitele marimii pe care dorim să le urmarim, cum ar fi turația mașinii, cuplul
electomagnetic sau curenții ce parcurg înfașurările statorice și /sau rotorice.
Pentru a putea urmării valorile curenților, a tensiunii sau a puterii motorului se
folosesc blocuri de masură utilizate pentru a face posibila urmărirea acestor parametrii.
Acești parametrii sunt reprezentați pe ecranul unor tahometre ce pe rmite vizoalizarea
acestora, prin calcularea valorilor de varf ale acestor parametrii, calculare ce se face cu
ajutorul blocurilor de masurare a valorilor reale de varf a semnalelor.

Navă cargo 8200 tdw. Modelarea numerică în Simulink a motorului asincron trifazat pentru acționarea capacelor
gurilor de magazie . Capitolul 6. Modelarea numerică a mașinii asincrone trifazat e de acționare.
42
Un alt bloc important, utilizat la construirea modelului numeric, este blocul de
urmarire, simulare și analizare, care permite utilizatorului să verifice parametrii motorului dar
și să seteze anumite valori ale parametrilor. Acest bloc ne perminte să modificăm valorile
inițiale ale mașinii dar și sa îi imprimăm acesteia o în cărcare cu sarcina pentru a analiza
performanțele pe care mașina le suportă în urma mod ificărilor impuse. Cu ajutorul acestui
bloc putem realiza raportul de funcționare al sistemului creat dar și sa reprezentăm
diagramele simularii cum ar fi diagrama de hi sterezis cât și diagrama impedanță/frecvență.
Ca simularea să fie realizată complet se utilizează un bloc de încărcare cu sarcină
rezistivă pentru a putea realiza încarcarea mașinii cu sarcină ca urmare a apariției unui curent
de lucru în cadrul operării instalației.
Cunoscând aceste detalii ale blocurilor utilizate în construirea schemei principale de
modelare, putem aranja aceste blocuri și să realizăm schema prin unirea liniilor de conexiune,
linii ce în mod real sunt reprezentate de cabluri sau linii d e conexiune. După ce acest lucru a
fost efectuat putem spune că schema a fost creata, urmând ca aceasta sa fie simulatîă și
analizată.

Figura 6.1. Schema principală de modelare.

Navă cargo 8200 tdw. Modelarea numerică în Simulink a motorului asincron trifazat pentru acționarea capacelor
gurilor de magazie . Capitolul 6. Modelarea numerică a mașinii asincrone trifazat e de acționare.
43
6.2. Setarea parametrilor mașinii asincrone trifazate de acționare
În continuare vom urm țri performan țele unei ma șini asincrone trifazate în regim de
motor ce este utilizat ă la ac ționarea capacelor gurilor de magazie, ac ționare ce se face la
bordul nave i Cheng Lu 1 de tip cargou de 8200 TDW. Pentru a ac ționa aceste capace, m așina
va avea urmatoarele caracteristici:
-tensiunea nominal: 400 V ;
-frecvenț a: 50 Hz ;
-puterea nominal: 37 kW / 50 HP ;
-turația: 1480 rot/min ;
-rezistent ă stator: 0.0 8233 ohm;
-rezistent ă rotor: 0.0 503 ohm;
-inductan ță stator:0.000 724 H;
-inductan ță rotor: 0.000 724 H;
-inductan ță mutual: 0.0 2711 H;
-inerția: 0.37 J;
-factorul frac ționar:0.0 2791 F;
-număr de poli: 2 .
După cum putem vedea în figura reprezentat ă mai sus, ma șina asincrona de ac ționare
trebuie s ă fie alimentat ă la o surs ă trifazat ă de ten siune.Aceast ă sursă este setat ă la o tensiune
de 400 V și la o frecven ță de 50 Hz.Pentru a urmari parametrii ce ac ționeaz ă asupra
motorului asincron vom folosi aparte de masur ă (voltmetru , ampermetru, wattmetru si
varmetru) ce le gasim în biblioteca de blocuri a programului Simulink. Vizualizarea acestor
marimi (tensiune, curent, putere) se face cu ajutorul aparatelor de afi șare(pentru a vizualiza
valoarea real ă a marim ii ce ne intereseaz vom folosi blocul de calculare a valori medii a
semnalului sinusoi dal ce este aplicat acestuia ).Dup ă alimentarea masinii asincrone, acesteia i
se va aplica un semnal ramp ă unita ră pentru a putea determina tura ția ma șinii. Valoarea
turației este redat ă pe ecranul unui aparat de masur ă, valoare ă fiind filtrate(pentru a p utea fi
afisat ă) prin trecera printr -un selector și a unui operator de producere a valori i efective a
semnalului. În para lel cu aceasta se va lega un circuit rezistiv pentru a determina capacitatea
mașiniiîn sarcină . Valoarea turației cât ș i a parametrilo r ce ac ționeaz ă asupra mașinii se pot
vedea î n diagramelede mai jos dupa cu m urmează :

Navă cargo 8200 tdw. Modelarea numerică în Simulink a motorului asincron trifazat pentru acționarea capacelor
gurilor de magazie . Capitolul 6. Modelarea numerică a mașinii asincrone trifazat e de acționare.
44

Figura 6.2.Reprezentarea valorii turației.

În această reprezentare se poate vedea cum turația mașinii asincrone se stabilizeaza in
mai puțin de o secunda. Datorita se mnalului dat de rampa unitară acesta are un curent de
pornire mare ceea ce duce la un șoc de pornire. Acest șoc este diminuat de regulatorul de
turație care în schema de modelare este reprezentat ca o funcție de înmultire redat de blocul
GAIN și care are r ol de a elimina fluctuațiile de turație.

Figura 6.3. Reprezentarea valorii curentului și a tensiunii.

Navă cargo 8200 tdw. Modelarea numerică în Simulink a motorului asincron trifazat pentru acționarea capacelor
gurilor de magazie . Capitolul 6. Modelarea numerică a mașinii asincrone trifazat e de acționare.
45
Valoarea curentului cât și cea a tensiunii pot fi reprezentate pe același ecran al unui
singur tahometru. După cum se poate vedea și în reprezentare, curentul de pornire are o
valore foarte mare, fapt ce duce la șocul de pornire pe care mașina asincron îl are și care fost
prezentat și la descrierea turației. Când curentul se stabilizează și turația motorului se
stabilizează ceea ce duce la funcționarea corecta a mașinii. Deci putem spune că timpul de
stabilitate al curentului este în corelație cu timpul turașiei de sincronizare. Urmărind
reprezentarea valorii tensiunii putem spune ca acea sta nu depinde de o alta marime, doar de
tipmul inceperi simularii , timp ce este foarte scurt. Valoarea grafică a tensiunii redată pe
ecranul tahometrului este una a valori de varf, deci se poate vedea cum tensiune fluctuează cu
valori mici de 3 -5 procente din valoarea nominala. Această instabilitate este corectantă de
regulatorul de tensiune ce este inclus în blocul sursei de tensiune.

Figura 6.4. Reprezentarea puterilor active și reactive.

Ca și orice mașină electrică, aceasta cedeaza și primește putere electrica. La mașina
asincronă prezentată acest lucru este reprezentat un raport al celor două puteri ( activă și
reactivă), raport redat grafic prin suprapunerea celor doua diagrame ce rezultă în urma
efectuarii calculului dintre tensiunea de intrare, curentul de circulație cât și defazajul dintre
acestea. Din di agrama rezultată se poate vedea cum mașina are o putere foarte mare la pornire
din cauza necesitații de cuplu mare la pornire, acesta stabilizându -se dupa o perioadă de timp
stabilită. După ce se stabilizeaza acest raport al puteri acesta indică creșterea valorii puteri cu
cât sarcina crește.

Navă cargo 8200 tdw. Modelarea numerică în Simulink a motorului asincron trifazat pentru acționarea capacelor
gurilor de magazie . Capitolul 6. Modelarea numerică a mașinii asincrone trifazat e de acționare.
46
Aceste reprezentarii au fost realizate în urma setarii parametrilor mașinii asincrone în
blocurile specifice. Acești parametrii se pot seta manual sau automat, dacă blocul
reprezentativ permite acest lucru. Pentru ca m otorul sa fie alimentat cu energie electrică
trebuie să folosim un bloc de alimentare ce se gasește in subfereastra surselor, deci incepem
cu setarea parametrilor sursei de tensiune. Setarea se face manual calculând valoarea
amplitudinii tensiuni de fază corespunzator tensiunii nominale și setarea frecvenței de lucru.
Aceasta aplicare a parametrilor se poate vedea în următoarea figura după cum urmează :

Figura 6.5. Blocul parametri lor sursei de tensiune trifazată.
Spre deosebire de sursa de tensiune, bloc ul mașinii asincrone se poate seta automat
doar prin selectarea configurației acesteia. Fapt ce duce la usurarea calculelor parametrilor
mașinii.

Figura 6.6. Selectarea parametrilor mașinii asincrone.

Navă cargo 8200 tdw. Modelarea numerică în Simulink a motorului asincron trifazat pentru acționarea capacelor
gurilor de magazie . Capitolul 6. Modelarea numerică a mașinii asincrone trifazat e de acționare.
47
Deci dacă setam o valoare prestabilita de programul Simulink, putem evita calcularea
parametrilor esențiali ai motorului electric, cum ar fi rezistența înfașurarilor, inductanța
acestora, inerția, turația, frecvența etc. Aceasta este un factor ce diminuează timpul de creare
al modelului prin excluderea calc ulelor necesare parametrilor. Dacă în fereastra de selectare
al variantelor impuse de program nu se regaseste nici -o mașină asincronă ce este identică cu
cea pe care o dorim să o analizăm putem să setăm manual fiecare valoare a parametrilor după
ce este efectuat un calcul necesar evidențieri acestora. După ce s -a efectuat calculul aceste
valori se trec intr -un bloc de parametri dupa cum urmează :

Figura 6.7. Selectarea manuală a parametrilor mașinii asincrone.
Ca în orice schema electrica, este nevoie sa urmarim valorile parametrilor principali
cum ar fi curentul si tensiunea din circuit, acest lucru se poate vedea pe ecranul tahometrelor.
Pentru a putea fi redate pe aceste ecrane, semnaleledate de aceste componente trebuie sa fie
implementate deanumite b locuri de masurare care se vor seta după cum urmeaza :

Navă cargo 8200 tdw. Modelarea numerică în Simulink a motorului asincron trifazat pentru acționarea capacelor
gurilor de magazie . Capitolul 6. Modelarea numerică a mașinii asincrone trifazat e de acționare.
48

Figura 6.8. Blocurile de selectare ale parametrilor aparatelor de masură.

Pentru a putea pune sub tensiune mașina asincrona avem nevoie și de excitare a
rotorului pentru a putea crea cuplul de pornire necesar pornirii acestuia. Excitarea rotorului se
face cu ajutorul uni bloc ce da un semnal rampă unitară la un anumit timp de pornire
specificat. Acest lucru duce la apariția unui cuplu mare de pornire, iar pentru a liniariza
valoarea turatiei se va folosi un regulator ce este redat in schema de modelare printr -un bloc
de înmultire ce are rol de a stabiliza valoarea turației. Acest bloc are valorile impuse în
funcție de tipul și caracteristicile mașinii asincrone.

Figura 6.9. Setarea excitației mașinii asincrone.

Navă cargo 8200 tdw. Modelarea numerică în Simulink a motorului asincron trifazat pentru acționarea capacelor
gurilor de magazie . Capitolul 6. Modelarea numerică a mașinii asincrone trifazat e de acționare.
49

Figura 6.10. Setarea valorilor regulatorului de turație.

După ce s -au selectat toți parametri se poate verifica daca acestia au fost introduși
corect cu ajutorul blocul de insturmente de inițializare al mașinii. Deschizând acest bloc
putem vedea în fereastra ce ne apare în prim plan toate datele pe care le -am setat sau cele ce
au rezultat în urma setarti parametrilor inițiali ai mașinii asincrone.

Figura 6.11. Verifcarea parametrilor motorului.

Navă cargo 8200 tdw. Modelarea numerică în Simulink a motorului asincron trifazat pentru acționarea capacelor
gurilor de magazie . Capitolul 6. Modelarea numerică a mașinii asincrone trifazat e de acționare.
50
Din punct de vedera al semnalului de ieșire de la motorul electric putem urmari orice
performanță a acestuia, plecând de la caracteristicile electrice ale statorului sau a rotorului
până la caracteristicile mecanice ale motorului. Caracteristicile electrice sunt reprezentate de
valorile cu renților ce parcurg înfașurările statorice și rotorice, iar cele mecanice sunt specifice
turației motorului, cuplul electromagnetic sau unghiul de defazaj. Dupa cum s -a vazut și în
figura (6.2.) , în acest model s -a urmarit doar performanțele asupra turației, opțiune ce este
selectată cu ajutorul unui bloc de multiplexare. Acest bloc de multiplexare are rolul de a
selecta ceea ce dorim să urmărim, alegând unul sau mai mulți parametrii de ieșire d e la
motorul electric.

Figura 6.12. Fereastra de selectare a semnalelor.

6.3.Descrierea subschemelor rezultate î n urma efectuarii schemei principale .
În urma efectuării schemei principale de modelare rezultă o multitudine de subscheme
ce reprezintă expl icarea fiecarei componente a schemei principale. Subschemele se împart în
subscheme principale și subscheme rezultante din acestea. Subschemele principale sunt acele
scheme care prezintă componetele din schema principală de modelare într -o schema generala,
urmând ca dupa aceea să rezultea alte scheme ce descriu aceste subscheme. Subschemele
rezultante descriu fiecare componentă a subschemelor principale luând fiecare componentă în
parte și expunând -o într -o altă schemă reprezentativă. Deci programul de mode lare, Simulink,
ne permite vizualizarea și a componentelor ce nu se regasesc în comonența fizică a instalației
sau a circuitului acesteia. Acest fapt este avantajos deoarece putem urmării performanțele
unui sistem de date din toate punctele de vedere, atât din punct de vedere fizic cât și evolutiv
al sistemului ce îl avem de analizat.

Navă cargo 8200 tdw. Modelarea numerică în Simulink a motorului asincron trifazat pentru acționarea capacelor
gurilor de magazie . Capitolul 6. Modelarea numerică a mașinii asincrone trifazat e de acționare.
51
Se va nota cu cifre titlurile subschemelor principale și cu litere titlul subschemelor
rezultante.

1. Puterea activă și reactivă.
Puterea activă cât și cea reactivă rezultă c a urmarea a produsului dintre însumarea
semnalelor ce rezultă din calcularea semnalelor de intrare în funcție de magnitudine și fază a
componentelor continue. Semnalele de intrare ce se aplică blocurilor care calculează aceste
semnale este dat de tensiun ea și curentul dat de sursa de teniune. Variațiile semnalului,
filtrate în urma calculării acestora, se vor înmulțiiprin intermediul blocurilor de î nsumare
pentru a putea reprezenta valoarea puterilor active și reactive.

Figura 6.13. Subschema puterilor active și reactive.
Aplic ând un s emnal sinusoidal unui bloc de înmulț ire, se vor alimenta doua blocuri
de înmulțire , blocuri ice au conexiune pe una din intrări de la semnalul de intrare ș i unul de la
blocuri ce calculează valoarea sinus ș i cosinus a semnalului de intrare. Însumând semnalele
rezultate în urma integră rii acestora se vor calcula, prin intermediul blocurilor sumatorii ,
pentru a rezulta valorile magnitudinii ș i a unghiului de defazaj.

Figura 6.14. Descompunera semnalului în magnitudine și defazaj.

Navă cargo 8200 tdw. Modelarea numerică în Simulink a motorului asincron trifazat pentru acționarea capacelor
gurilor de magazie . Capitolul 6. Modelarea numerică a mașinii asincrone trifazat e de acționare.
52

2. Mașina asincronă

Figura 6.15. Prezentarea generala a blocului mașinii asincrone.

După cum putem vedea mașina asincronă este compusă din două mari componente,
modelul electric și modelul mecanic. Cele două componente sunt al imentate cu un semnal de
excitație pentru determinarea turației mașinii asincrone . Tuarț ia este masurat ă și înregistrată
afișandu -se pe un ecran al unui tahometru .
a ) Modelul electric.

Figura 6.16. Modelul electric al mașinii asincrone.

Navă cargo 8200 tdw. Modelarea numerică în Simulink a motorului asincron trifazat pentru acționarea capacelor
gurilor de magazie . Capitolul 6. Modelarea numerică a mașinii asincrone trifazat e de acționare.
53

a1 ) Mașina asincrona în spatiul starilor.

Figura 6.17. Modelul masinii asincrone din spatial starilor .
Aceasta schema implementeaza integrarea trapezoidal continua pentru ecuatiile
masini in rotor, stator sau cadrul de referinta statoric.
v = [R]*i + dphi/dt + [W]*phi
phi = [L]*i

unde:
[R] = diagonal matrici (4,4) pentru rezistivitate
[L] = matricea (4,4) pentru inductanta
[W] = matricea (4,4) dependent de viteza rotorului wr si referinta statorica

v = vectorul tensiune = [vqs vds vqr vdr ]'
phi = vectorul fluxului = [phiqs phids phiqr phidr]' (state variables)
i = vectorul curentului = [iqs ids iqr idr ]'

Navă cargo 8200 tdw. Modelarea numerică în Simulink a motorului asincron trifazat pentru acționarea capacelor
gurilor de magazie . Capitolul 6. Modelarea numerică a mașinii asincrone trifazat e de acționare.
54
a2 ) Cuplul electromagnetic.

Figura 6.18. Modelul cuplului electromagnetic.
Calculeaza valoarea cuplulul electromagnetic rezultat din fluxul statoric si curent

Te = phids*Iqs – phiqs*Ids
phiqs = Ls*iqs+Lm*iqr
phids = Ls*ids+ Lm*idr
phiqr = Lr*iqr+Lm*iqs
phidr = Lr*idr+ Lm*ids
a3 ) Saturația.

Figura 6.19. Schema saturației mașinii asincrone.

Navă cargo 8200 tdw. Modelarea numerică în Simulink a motorului asincron trifazat pentru acționarea capacelor
gurilor de magazie . Capitolul 6. Modelarea numerică a mașinii asincrone trifazat e de acționare.
55

Circuitul ce reprezintă saturația mașinii asincrone determină creșterea î n amplitudine
a semnalului de intrare pentru a mari do meniul de masurare pe o perioadă de timp constantă.
Această perio adă de timp este determinată de durata se mnalului s upus integrarii acestuia pe
porțiunea pozitivă a impulsului semn alului. Valoarea medie a saturației este dată de valoarea
pozitivă a fazei din diagram d q însumată cu inductanța rotorică .
a4 ) Egalitatea inductanțelor Laq=Lad

Figura 6.20. Sche ma de egalare a inductațelor.
Cele două inductanțe sunt multiplexate supunându -se unor funcții matematice pentru
a realiza egalitatea dintre cele două compnente ale inductanței mașinii.
a5 ) Constanta timp

Figura 6. 21. Modelul reglarii constantei timp.
Semnalul de intrare este supus integrării timpului setat de operator, urmând sa fie
utilizat pentru reglarea timpului de răspuns al motorului. Dacă apare o perioada ce nu este în
limitele setate acesta este redat blocului comparator prin intermediul buclei de reglare.

Navă cargo 8200 tdw. Modelarea numerică în Simulink a motorului asincron trifazat pentru acționarea capacelor
gurilor de magazie . Capitolul 6. Modelarea numerică a mașinii asincrone trifazat e de acționare.
56
a6 ) Transformarea abc in dq / dq in abc

Figura 6.22. Transformarea abc in dq.

Figura 6.23. Transformarea dq in abc.

Navă cargo 8200 tdw. Modelarea numerică în Simulink a motorului asincron trifazat pentru acționarea capacelor
gurilor de magazie . Capitolul 6. Modelarea numerică a mașinii asincrone trifazat e de acționare.
57

Cele două scheme transformă semnalul de intrare în semnale caracteristice parț ii
electrice ale maș inii asincrone. Prima schemă indică trcerea semnalului de intrare î n semn ale
ce pot fi recunoscute de maș ina asincronă din spațiu l starilor, semnale ce depind de valorile
de referință a rotorului, statorului ș i a sincronizari i acestuia.Cel de -al doi lea descompune
semnalele de ieșire din mașina asincronă din spațiul starilor și le treansformă î n semnale ce
pot fi redate spre utilizare, aceste semnale fiind selectate în funcț ie de valorile medii ale
parametrilor nominali. Aceste două scheme, după cum se poate observa au trei mari blocuri
de operare, ce reprezinta referințele motorului electric, împarțindu -se în referințele rotorului,
statorului dar și a sincronizării mașinii asincrone. Pentru început vom prezenta aceste
referințe pe partea de transformare abc in dq.

Figura 6.24. Cadrul de referință abc a rotorului.
Semnalul aplicat la intrare se ramifică unor blocuri de calcul, blocuri ce calculeaza
valorile logaritmice în funcție de valoarea tensiuni aplicată la bornele rotorului . După ce
calulul este realizat semnalul ce se afla la ieșirea blocurilor de calcul sun multiplexate pentru
a fi putea redate pe un ecran, valorile prezentate pe acesta fiind valoarea de adevar a
potențialelor aflate la capetele înfașurărilor.

Navă cargo 8200 tdw. Modelarea numerică în Simulink a motorului asincron trifazat pentru acționarea capacelor
gurilor de magazie . Capitolul 6. Modelarea numerică a mașinii asincrone trifazat e de acționare.
58

Figura 6.25. Cadrul de referință abc al statorului.
După cum se poate observa referința statorului este parțial identică celei rotorice, cu
excepția amplasarii semnalelor ce sunt inver s celei rotorice . Deci caluculul se efectuează
invers, în prim plan realizândi -se calulele înfașurării rotorice cu funcțiile aso ciate înfașurării
statorice. Efectuând aceste calcule ale înfașurărilor putem determina parte de calcul al
întrefierului ce este redat printr -o schemă ce calculează această operație.

Figura 6.26. Cadrul de referință abc al sincronizarii.
Realizând calculele necesare pentru transformarea abc in dq putem vedea cum se
comportă datele de intrare în urma efectuarii operațiilor matem atice, ce sunt multiplexate
pentru a putea fi afișate sub o forma reală a graficelor potențialelor de la capetele
înfașurar ilor. Vizualizând această trensformare a potentialelor putem trece la prezentarea
referințelor transformarii dq in abc, transformare ce reprezintă referințele de curent ale
înfașurărilor.

Navă cargo 8200 tdw. Modelarea numerică în Simulink a motorului asincron trifazat pentru acționarea capacelor
gurilor de magazie . Capitolul 6. Modelarea numerică a mașinii asincrone trifazat e de acționare.
59

Figura 6.27. Cadrul de referință dq al rotorului.

Figura 6.28. C adrul de referință dq al statorului.

Figura 6.29. Cadrul de referință dq al sincronizării.
Cele trei figuri prezentate mai sus, (6.27), (6.28), (6.29), reprezintă referințele parți de
treansformare dq in abc, adică referințele de curent ce parcurg înfașu rările mașinii asincrone.
După cum se poate observa în aceste scheme, semnalul de intrare este supus unor operații
matematice pentru a putea fi transmise în circuitele de comandă ale mașinii, semnale ce sunt
multiplexate pentru a fi comparate în aflarea v alorii de adevar a sistemului de ca lculare.

Navă cargo 8200 tdw. Modelarea numerică în Simulink a motorului asincron trifazat pentru acționarea capacelor
gurilor de magazie . Capitolul 6. Modelarea numerică a mașinii asincrone trifazat e de acționare.
60

a 7) Matricea de transfer a vitezei unghiulare.
Matricea W=
[ 0 w 0 0
-w 0 0 0
0 0 0 (w -wr)
0 0 (w -wr) 0 ]

unde:
wr : viteza rotorica (pu)
w : viteza rotorica a cadrului de referinta (pu)
Frame = Rotor (ctrl=1) –> w=wr
Frame = Stationary (ctrl=2) –> w=0
Frame = Synchronous(ctrl=3) –> w=1
Matricea de transfer a vitezei unghiulară este reprezentată de valorile unghiurilor
dintre viteza rotorică și viteza de referință a rotorului . Această reprezentare este în
concordanță cu transformarea potențialelor și a curenților din înfașurarile mașinii asincrone,
transformari ce au fost prezentate la punctual (a 6). Ca și în cazul referințelo r transformari
abc in dq și dq in abc, schema de modelarea a matricii de transfer are în component trei
subsisteme ce reprezintă viteza ce apare în cele trei transformari de semnal. În figura ce
urmează se ilustrează cele trei componente ale matricii de tra nsfer și legatura dintre acestea.

Figura 6.30. Schema matricii de transfer.

Navă cargo 8200 tdw. Modelarea numerică în Simulink a motorului asincron trifazat pentru acționarea capacelor
gurilor de magazie . Capitolul 6. Modelarea numerică a mașinii asincrone trifazat e de acționare.
61
Semnalul de intrare este aplicat celor trei blocuri de comparare și transfer, care
modifică semnalul vitezei rotorice în semnal al vitezei rotorice de referință, semnal ce estre
trecut printr -un bloc de comparare și selectare pentru a putea fi redat mașinii asincrone sub
formă de semnal stabil. Blocurile de comparare și transfer au rolul de a prelucra semnalul în
funcție de valoarea unghiului di ntre cele două viteze, cea dată de mașina și cea de referință, și
de a-l utiliza sub o formă utilizabilă de mașina asincronă. Aceste blocuri rezultate din schema
matricii de transfer sunt reprezentate dupa cum urmează și sunt realizate într -o formă
schematică de modelare.

Figura 6.31. Sch ema sin(thr),cos(thr).
Schema sin(thr),cos(thr) este schema prin care semnalul de referință este comparat în
funcție de valorile sin și cos a unghiului de fază a semnaului de intrare și de o constantă
impusă ca valoare de referință. Aceste semnale sun multiplexate pentru a reda un singur
semnal ce este transmis selectorului din matricea de transfer din figura (6.30). Semnalul de
intreare fiind demultiplexat pe două căii, una pe partea de determnarea unghiului de fază și
una pe partea de determinare a vitezei unghiulare rotorice, se va aplica unui bloc de alipire a
semnalelor, utilizând acest semnal, dar și un semnal constant dat de la o matrice standard cu
valorii impuse, valorii ce reprezintă limitele de defazaj ale semnalului de int rare. La apariția
unei erori de reglaj, prin intermediul buclei de reglare a semnalului se va filtra semnalul
pentru a putea fi utilizat sub o formă vectorială precisă .
În figura (6.32) se va prezenta cea de -a doua schemă sin(thr),cos(thr) ce are același rol
ca și schema precedentă cu observația ca aceasta are bucla de reglare mai extinsă, adică
reglare se face la prima compunere de semnale ca urmare a amplificarii semnalului de intrare.

Navă cargo 8200 tdw. Modelarea numerică în Simulink a motorului asincron trifazat pentru acționarea capacelor
gurilor de magazie . Capitolul 6. Modelarea numerică a mașinii asincrone trifazat e de acționare.
62

Figura 6.32. Schema sin(thr),cos(thr)1.
Schemele din cele două figuri sunt intercalate rezultând o schemă ce are ca scop
setarea parametrilor la intrarea în multiplexoare realizând astfel descompunerea acestora în
valorile sinus și cosinus ale acestor semnale de intrare. Aceste două scheme au la ieșire un
semnal funcț ie de valorile sinus și cosinus ce sunt date de un sumator diferențial la o perioadă
de timp impusă. Semnalel rezultante se compun prin intermediul unui multiplexor, urmând ca
mai apoi sa fie folosite la compunerea matricii de transfer. Un alt semnal este dat de
impulsurile vitezelor unghiulare ce sunt introduse într -un bloc diferențial, rezultând un sigur
semnal ce este aplicat unui sistem de compunere matriceală.

Figura 6.33. Schema sistemului de formare a matrici de transfer.

Navă cargo 8200 tdw. Modelarea numerică în Simulink a motorului asincron trifazat pentru acționarea capacelor
gurilor de magazie . Capitolul 6. Modelarea numerică a mașinii asincrone trifazat e de acționare.
63

b) Modelul mecanic.

Figura 6.34. Schema modelului mecanic.
Modelul mecanic al ma șinii asincrone face referire la f ormele semnalelor me canice(
viteza rotorica,cuplul masinii si unghiul de defazaj).Dup ă cum este reprzentat în figura (6.34),
semnalele de intrare reprezentativ e sunt în func ție de cuplu și tensiunea de alimentare.Aceste
două semnale duc la apari ția vitezei rotoric e și a vitezei unghiulare, viteze rezultate din
însumarea semnalelor de intrare amplificat . Cele doua semnale se compun prin intermediul
unui multiplexor ce ajută la transmiterea semnalului pe o singură cale. După cum se poate
observa semnalul dat de componenta circuitului ce determina viteza rotorului împreună cu
semnalul dat de defazajul acestuia și valoarea cuplului electromagnetic, prin ampl ificarea
acestora rezulta apariția cuplului mașinii asincrone. Cele trei semnale sunt mutiplexate pentru
a putea fi redate într -o singură componentă liniară amplificată. Pe partea de determinare a
celor două viteze se utilizează o buclă de reglare ce are r ol de a stabili pe intrarea sumatorului
diferența necesara de semnal dat de cele două semnale principale de intrare.
Construcția m odelul ui mecanic al mașinii asincrone în cadrul acest ei simulării este
foarte simpl ă și nunecesită o complexitate de modelare. Datorită acestui fapt, după realizarea
scheme principale de modelare, rezulta o singura schema pentru modelul mecanic al parții
mașinii asincrone neavând nevoie de alte subscheme pentru explicarea acestei parți. Faptul ce
datorează aceasta urmare o are importanța nevoii de cunoaș tere a parții electrice a mașinii. În
programul realizat se punctează doar partea de turație a mașinii cat si dependența dinte
vitezele unghiulare de rotație și cuplul electromagnetic. Acest lucru este dat de partea
electrică a mod elului numeric, partea mecanică ajutând la vizualizarea semnalelor date la
ieșirea din motor.

Navă cargo 8200 tdw. Modelarea numerică în Simulink a motorului asincron trifazat pentru acționarea capacelor
gurilor de magazie . Capitolul 6. Modelarea numerică a mașinii asincrone trifazat e de acționare.
64
c) Masurarea și afișarea celor două modele.

Figura 6.35. Schema de masurare acelor două modele.
Parametrii motorului asincron sunt determina ți de modelele electrice ș i mecanice,
modele ce sunt demultiplexate pentru fiecare parametru specific al celor două modele . După
cum se poate observa semnalel date de modelul electric sunt împarțite pe categorii bazate pe
valorile date de stator și rotor.Aceste valori su nt date de curentul din înfașurările mașinii, cât
și de fluxul ce apare în aceasta. Din punct de vedere mecanic, modelul face referire doar la
valorile grafice ale turației, cuplului electromagnetic și a unghiului date de viteza rotorică. În
urma demultiplexari, semnalele resultate se compun în indici de masurare, indici ce
reprezint ă valori lespecifice , ce sunt afiș ate pe un ecran al unui tahometru .

Navă cargo 8200 tdw. Modelarea numerică în Simulink a motorului asincron trifazat pentru acționarea capacelor
gurilor de magazie . Capitolul 6. Modelarea numerică a mașinii asincrone trifazat e de acționare.
65
3) Sursa de tensiune trifazată programabilă.

Figura 6.36. Schema principală a sursei de teniune trifazată.
Utilizarea acestui bloc este folosit pentru a genera o tensiune sinusoidală trifazată cu
parametrii ce variază în timp . Puteți programa variația de timp pentru amplitudinea , faza ,
sau frecvența componentei fundamentale a sursei . În plus , d ouă armonici pot fi programate
și suprapusă peste semnalul fundamental .Amplitudinea în volți RMS fază la fază , faza în
grade , iar frecvența în Hertzi a componentei de secvență pozitivă a celor trei tensiuni .
Variația timpului de Se specifică parametrul pentru care doriți să programați variația timpului
. Selectați None dacă nu doriți să programați variația în timp a parametrilor sursă . Selectați
Amplitudine dacă doriți să programați variația în timp a amplitudinii . Selectați Phase dacă
doriți să progr amați variația în timp a fazei . Selectați Frecvență dacă doriți să programați
variația în timp a frecvenței . Variația de timp se aplică celor trei faze ale sursei cu excepția
cazului în tipul parametrului variație este setat la tabelul de amplitudine per echi . În acest caz,
se poate aplica o variație pentru faza A numai .Se indică tipul de variație , care se aplică la
parametrul specificat de variația în timp a parametrului . Selectați pas pentru a programa o
variație pas . Selectați rampă pentru a progra ma o variație rampă . Modularea selectați pentru
a programa o variație modulate . Selectați tabelul de amplitudine perechi pentru a programa o
serie de schimbări majore ale amplitudini la momente specifice.
Tabelul de opțiuni de amplitudine perechi este di sponibilă numai atunci când variația
în timp a parametrilor este setat la Amplitudine .
Etapa magnitudine

Navă cargo 8200 tdw. Modelarea numerică în Simulink a motorului asincron trifazat pentru acționarea capacelor
gurilor de magazie . Capitolul 6. Modelarea numerică a mașinii asincrone trifazat e de acționare.
66
Acest parametru este vizibil numai dacă tipul parametrului de variație este setat la
Pasul .
Se specifică amplitudinea schimbării pas . Variația amplitudinii este specificată în PU
a amplitudinii secvenței pozitive .
Rata de schimbare
Acest parametru este vizibil numai dacă tipul parametrului de variație este setat la
rampă.
Se specifică rata de schimbare , în volți / secunde . Viteza de schimb are a tensiunii
este specificat în ( PU tensiunea secvenței pozitive ) / secundă .
Amplitudinea modulare
Acest parametru este vizibil numai dacă tipul parametrului de va riație este setat la
modulare
Se specifică amplitudinea modulare pentru parametr ul sursă care este specificat în
variația în timp a parametrului . Când cantitatea variind este amplitudinea tensiunii ,
amplitudinea modulare este specificată în pu amplitudinii – secvenței pozitive .
Frecvența modulației
Acest parametru este vizibil n umai dacă tipul parametrului de va riație este setat la
modulare
Se specifică frecvența de modulație pentru parametrul sursă specificat în variația în
timp a parametrului .
Variatia cronometrare
Se specifică timpul , în secunde , când variația în timp programată să producă efecte
și în momentul în care se oprește .
Generare fundamentală și/sau armonic
Dacă este selectat, două armonici pot fi programate pentru a fi suprapuse peste
tensiunea fundamentală a sursei.

Navă cargo 8200 tdw. Modelarea numerică în Simulink a motorului asincron trifazat pentru acționarea capacelor
gurilor de magazie . Capitolul 6. Modelarea numerică a mașinii asincrone trifazat e de acționare.
67
Figura 6.37. Schema generatorului de armonici.
A: [Comanda Amplitude Faza Seq]
Acest parametru este vizibil numai dacă este selectată caseta de generare fundamentale și /
sau armonic. Se specifică ordinea, amplitudine, fază și tipul de ordine (1 = pozitiv secvență; 2
= negativ secvență; 0 = zero secvența) a primei armonici să fie suprapus peste semnalul
fundamental. Tensiunea armonicii este specificat în pu tensiunii secvență pozitivă.
Specificarea 1 pentru ordinea armonica și 0 sau 2 pentru secvența de a produce un
dezechilibru de tensiune fără armonice.

Figura 3.38. Generatorul armonic A.

B: [Comanda Amplitude Faza Seq]
Acest parametru este vizibil numai dacă este selectată caseta de generare
fundamentale și / sau armonic. Se specifică ordinea, amplitudine, fază și tipul de secvențe (0
= homopolar, 1 = secve nță pozitivă, 2 = secvență negativă) a doua armonică să fie suprapus
peste semnalul fundamental. Tensiunea armonicii este specificat în pu tensiunii secvență

Navă cargo 8200 tdw. Modelarea numerică în Simulink a motorului asincron trifazat pentru acționarea capacelor
gurilor de magazie . Capitolul 6. Modelarea numerică a mașinii asincrone trifazat e de acționare.
68
pozitivă. Specificarea 1 pentru ordinea armonica și 0 sau 2 pentru secvența de a produce un
dezech ilibru de tensiune fără armonice.

Figura 3.39. Generator armonic B.
O altă componentă a sursei de tensiune trifazată, pe langă generatorul de armonici,
este generatorul de semnal. Acest generator crează semnale pe care le oferă componentelor ce
necesită alimentarea cu impulsuri pe care le utilizarea la funcționarea schemelor de comandă.
Ca și în cazul generatorului de armonici, generatorul de semnale se compune din două
subscheme reprezentative ce precizează variația subsistemului și componenta ce prescr ie
timpul de execuție.
Schema generatorului de semnal prezintă verificarea variațiilor de impulsuri în funcție
de tipul și scopul variației. Impulsurile ce sunt setate sunt expuse sistemului de variație pentru
a putea fi dată o valoare sistemului ce modifică amplitudine a, frecvența și faza sistemului, în
urma efectuării operațiilor de verificare ale acestora. În schema principală a generatorului se
utilizeaza blocul de cronometrare ce realizează periodicitatea cu care impulsurile sunt emise.

Navă cargo 8200 tdw. Modelarea numerică în Simulink a motorului asincron trifazat pentru acționarea capacelor
gurilor de magazie . Capitolul 6. Modelarea numerică a mașinii asincrone trifazat e de acționare.
69

Figura 6.40. Generatorul de semnal.
Variația subsistemului se face cu ajutorul blocului de comandă ce transformă
variațiile într -o valoare efectiva, ce poate fi redată catre utilizatori ce folosesc limitele
variației. Valoarea efectiva este realizată în urma ef ectuari calculelor de transformare ale
semnalului ce variaza cu o anumită amplitudine și prin selectarea limitelor impuse de
utilizator.

Figura 6.41. Variația subsistemului.

Navă cargo 8200 tdw. Modelarea numerică în Simulink a motorului asincron trifazat pentru acționarea capacelor
gurilor de magazie . Capitolul 6. Modelarea numerică a mașinii asincrone trifazat e de acționare.
70

Ca orice sursa de tensiune, și în modelul analizat se impune o perioadă de ti mp în care
aceasta să interacționeze cu sistemul ce necesită un impuls de semnale. În componența sursei
de tensiune trifazata programabilă se regăsește un sistem ce realizează acest lucru reprezentat
printr -o schema ce face calulul în domeniul timp pentru a seta o valoare de timp optimă
pentru crearea și distribuția impulsurilor tensiunii. Elementul principal al acestei scheme este
blocul ce contorizează perioada impulsurilor și selectează durata în care acestea sunt
transmise.

Figura 6.42. Schema de stabilire a perioadei de transmitere a impulsurilor.

4) Masurarea curentului și a tensiunii.
În urma efectuării modelului pricipal, pe partea de masurare a curenților cât și a
tensiunii la bornele mașinii asincrone, se utilizează blocuri ce fac masurarea acestor
parametrii esențiali. Aceste doua blocuri au rolul de a reprezenta grafic valorile curentului și
a tensiunii ce se regasește în cirucuit.

Figura 6.43. Schema de modelare a blocului de masurare a curentului.
După cum se poate observa semnalul dat de la sursă este aplicat unui model complex,
ce este afișat pe ecranul tahometrului în urma stabilizarii semnalului dat de modelul complex.
Modelul complex al acestei scheme face trecerea semnalului de la o formă variabil la
o formă complex sinusoidala, c e modifică amplitudinea și perioada oscilațiilor transmise de
sursă.

Navă cargo 8200 tdw. Modelarea numerică în Simulink a motorului asincron trifazat pentru acționarea capacelor
gurilor de magazie . Capitolul 6. Modelarea numerică a mașinii asincrone trifazat e de acționare.
71

Figura 6.44. Transmiterea semnaului din modelul complex.
Tensiunea ce apare la bornele mașinii asincrone are ace ași schem ă de modelare ca și
în cazul masurării cure ntului, cu observa ția ca această schemă preia semnalele de la sursa de
tensiune, funcție de valoarea tensiunii de ieșire de la bornele acesteia. Ca și în cazul masurării
curentului, schema de modelare a masurări teniunii prezintș un model complex ce transformă
semnalul vari abil de intrare în semnal complex de ieșire ce este utilizat la reprezentarea
grafică a valorii tensiunii aplicate la bornele mașinii asincorne.

Figura 6.45. Schema de modelare a blocului de masurare a tensiunii și transmiterea
semnalului comlpex.

Navă cargo 8200 tdw. Modelarea numerică în Simulink a motorului asincron trifazat pentru acționarea capacelor
gurilor de magazie . Capitolul 6. Modelarea numerică a mașinii asincrone trifazat e de acționare.
72

5) Obtinerea valorilor reale ale marimilor de masurat(RMS1,RMS2,RMS3) .
Valorile reale ale marimilor de masurat sunt obținute în urma efectuării calulelor ce
reprezintă valorile impuse de programator. Semnalul de intrare este introdus într -un bloc
diferențial ce calculeaza valoarea semnalului amplificat și filtrat, cu valoarea sinusoide
semnalului ce este data de aceasta valoare a semnalului în urma căreia este efectuat calculu
de amplificare și intgrare. Semnalul rezultant, în urma efectuarii calcu lului dintre cele dou ă
componente, este verificat din punct de vedere al polarității și se utilizează valoarea pozitiv –
derivativă a semnalului pentru a putea fi redat aparatelor ce masoară valorile reale ale
semnalului.

Figura 6.46. Schema de transformare a semnalelor variabile în semnale reale.

Această schemă este utilizată pentru aflarea valorilor grafice a trei parametrii
principali, parametrii ce sut redati grafic pe ecranul unui tahometru. Valorile parametrilor,
tensiune,curent cât si put ere au o reprezentare nesimetrica în urma efectuării masurarii, cu
ajutorul schemelor de masurare prezentate mai sus, fapt ce duce la neuniformizarea
prezentarii pe ecranul aparatelor de masură. Importanța acestor blocuri de calculare a valori
real au rol ul de a prelua valorile nesimetrice de la ieșirea blocurilor de masurare și redându -le
sub o forma simetrica ce poate fi vizualizată cu ușurință pe ecranul tahometrului.

6) Obținerea semnalului rampă unitară pentru excitația mașinii asincrone.
Mașina asin cronă din programul de modelare, ca și cea reală pe care o regăsim la
postul de operare, are nevoie de excitare a rotorului pentru a putea intra în funcționare
normală. Excitare mașinii în cadrul modelulul numeric este bazat pe intervalele de timp setate
de programator și valoarea impulsului dat la pornire. Aceste două componente sunt
comparate și analizate pentru a putea seta durata de transmitere a impulsurilor ce ajuta la
pornirea mașini prin creearea excitației acesteia.

Navă cargo 8200 tdw. Modelarea numerică în Simulink a motorului asincron trifazat pentru acționarea capacelor
gurilor de magazie . Capitolul 6. Modelarea numerică a mașinii asincrone trifazat e de acționare.
73
Excitația mașinii apare ca urmar e a însumarii unui semnal de fază constant impus de
operator și produsul semnalului, dat de blocul de înmulțire, a celor două semnale ce se află în
corelație. Semnalul ce se află la ieșirea din blocul de înmulțire este realizat ca urmare a
interacțiunii di ntre semnalul rampă unitară, cel ce da valoarea impulsurilor, și perioada de
timp reglată ce este cauzată de diferența erorii de timp data de timpul de pornire și timpul
stabilit pentru pornire.

Figura 6.47. Schema de obținere a semnalului rampă unitară.
7) Blocul de verificare si urmărire a parametrilor.
Blocul Powergui este necesar pentru simularea oricărui model Simulink care conține
blocuri SimPowerSystems. Se utilizează pentru a stoca circuitul Simulink echivalent care
reprezintă ecuațiile spațiului de stare al modelului.Când utilizați acest bloc într -un model,
trebuie să urmați aceste reguli:
– Plasați blocul Powergui la cel mai înalt nivel al diagramei pentru o
performanță optimă. Puteți să o plasați oriunde în interiorul subsistemelor pentru
confortu l dvs.; Funcționalitatea acestuia nu va fi afectată.
– Puteți avea maximum un bloc Powergui pe model.
– Trebuie să denumiți blocul powergui.
Blocul Powergui vă oferă, de asemenea, acces la diferite instrumente de interfață
grafică (GUI) și la funcții pentru an aliza la starea de echilibru a modelelor
SimPowerSystems, analiza rezultatelor simulării și pentru proiectarea parametrilor de bloc
avansat.Pentru a specifica tipul de simulare, parametrii și preferințele, selectați Configurați
parametrii în caseta de dial og Powergui. Această selecție deschide o altă casetă de dialog cu
parametrii blocului Powergui. Această casetă de dialog conține trei file, Solver, Flow și
Preferințe.

Navă cargo 8200 tdw. Modelarea numerică în Simulink a motorului asincron trifazat pentru acționarea capacelor
gurilor de magazie . Capitolul 6. Modelarea numerică a mașinii asincrone trifazat e de acționare.
74
Configurarea filei Solver depinde de opțiunea pe care o selectați din lista derulantă
Tip de simulare.Parametrii fluxului de sarcină sunt utilizați numai pentru inițializarea
modelului și nu au nici un impact asupra performanței simulării.

Figura 6.48. Caseta de dialog Powergui.