Papuc S Cristian Proiect De Diploma Contributie Proprie [611644]

PAPUC CRISTIAN
ELECTRIC
4. CAP. 4 D IMENSIONAREA SISTEMULUI ELECTRIC DE
ACȚIONARE A INSTALAȚIEI DE GUVERNARE
4.1. Calculul diagramei de sarcina
cârmei
Calculul diagramei de sarcina a cârmei
La acționarea cârmei cu un unghi
navei cu o viteză v, acționează neuniform pe cele 2 fețe
rezultantă de presiune pe planul cârmei. C
direcției navei.

Figura 4-1 – Forțele care ac
Acestea au două componente
𝑟௬− 𝑟𝑜𝑡𝑖𝑟𝑒
𝑟௬− 𝑟𝑒𝑧𝑖𝑠𝑡𝑒𝑛ț𝑎 𝑙𝑎 î 𝑛𝑎𝑖𝑛𝑡𝑎𝑟𝑒
Din legea a doua a lui Newton
𝐹⃗= 𝑚 ∗𝑎 ⃗ ; 𝑝 ⃗ = 𝑚 ∗𝑎 ⃗
𝑅௧ሬሬሬሬ⃗= 𝑅ሬ⃗+𝑇ሬ⃗
𝑅௧=ඥ𝑅௫ଶ+𝑅௬ଶ
DIMENSIONAREA SISTEMULUI
ELECTRIC DE ACȚIONARE A INSTALAȚIEI DE GUVERNARE
IMENSIONAREA SISTEMULUI ELECTRIC DE
ȚIONARE A INSTALAȚIEI DE GUVERNARE
Calculul diagramei de sarcina și a cuplului la axul
Calculul diagramei de sarcina a cârmei
cârmei cu un unghi comandat α , curentul de apă produs la înaintarea
ționează neuniform pe cele 2 fețe ale cârmei. Aceste for țe produc
rezultantă de presiune pe planul cârmei. C uplul produs de această for ța determină
care acționeaza asupra cârmei
componente :
𝑛𝑎𝑖𝑛𝑡𝑎𝑟𝑒
Din legea a doua a lui Newton
⃗ ⇒ (4.1)
(4.2)
(4.3)
DIMENSIONAREA SISTEMULUI
ȚIONARE A INSTALAȚIEI DE GUVERNARE
IMENSIONAREA SISTEMULUI ELECTRIC DE
i a cuplului la axul
, curentul de apă produs la înaintarea
țe produc o forța
ța determină schimbarea

PAPUC CRISTIAN DIMENSIONAREA SISTEMULUI
ELECTRIC DE ACȚIONARE A INSTALAȚIEI DE GUVERNARE

28 𝑅௧=√𝑅ଶ+𝑇ଶ
𝑅=𝑅௬∗cos𝛼+𝑅௫∗sin𝛼 (4.4)
𝑇=𝑅௫∗cos𝛼−𝑅௬∗sin𝛼 (4.5)
Teoria aripei aerodinamice permite determinarea forțelor care apar asupra profilelor
aerodinamice de forme diferite, în aer sau în apă. Conform acestei teorii forța rezultantă normală
pe suprafața cârmei se determină cu relația:
𝑅= (𝐶௬∗cos𝛼+𝐶௫∗sin𝛼)∗𝜌∗஺∗௩మ
ଶ (4.6)
unde:
Cy – coeficient adimensional al forței portante ( Ry);
Cx – coeficient adimensional al forței de rezistență ( Rx);
v – viteza navei, [m/s];
A – suprafața cârmei, [m 2];
𝜌 – densitatea apei de mare, 𝜌 = 1025kg/m 3;
𝛼 – unghiul dintre planul cârmei și direcția de mișcare a navei.
Mărimile coeficienților Cy și Cx depind de dimensiunea relativă, 𝜆 a profilului, de
grosimea relativă, t, de unghiul de rotire a cârmei, 𝛼 și altele.
În urma efectuării măsurătorilor experimentale s-au întocmit atlase cu graficele
coeficienților Cx si Cy pentru cârme de profile diferite și pentru o diversitate mare de forme
aerodinamice. Profilele întrebuințate sunt simetrice, geometria și caracteristicile fiind
determinate în laboratoare.
Pentru profile NACA cu 𝜆௟௔௕= 6 calculam:
a.coeficientul 𝐶௫ corectat
𝐶௫ଶ=𝐶௫ଵ+஼೤మ
௽మ∗(ଵ
ఒ−ଵ
ఒ೗ೌ್) (4.7)
b.unghiul 𝛼 corectat
𝛼ଶ=𝛼ଵ+57,3∗஼೤
௽∗(ଵ
ఒ−ଵ
ఒ೗ೌ್) (4.8)
Momentul la axul cârmei este:
𝑀௔=𝑅∗𝑥௣ (4.9)
𝑥௣ – distanța de la centrul de presiune pâna la axul cârmei.

PAPUC CRISTIAN DIMENSIONAREA SISTEMULUI
ELECTRIC DE ACȚIONARE A INSTALAȚIEI DE GUVERNARE

29 𝐶௣=௫೛
௕ (4.10)
𝐶௠= (𝐶௬∗cos𝛼ଶ+𝐶௫ଶ∗sin𝛼ଶ)∗𝐶௣ (4.11)
𝑓= (𝐶௬∗cos𝛼ଶ+𝐶௫ଶ∗sin𝛼ଶ) (4.12)
Pentru cârma compensată momentul la axul cârmei este:
𝑀௔=𝜌∗𝑏∗஺∗௩మ
ଶ∗(𝐶௠−𝑓∗𝑘) -pentru mersul înainte (4.13)
𝑀௔ᇱ=𝜌∗𝑏∗஺∗௩మ
ଶ∗[𝑘∗(1−𝑓)−𝐶௠] -pentru mersul înapoi (4.14)
Tabel 4-1 – Coeficienti hidrodinamici ai cârmei tip NACA 0012 cu 𝜆௟௔௕= 6
α [deg] 2 4 812 16 20 24 28 32 34
Cx 0.0120 0.0100 0.0180 0.0370 0.0590 0.0980 0.1400 0.3200 0.4000 0.48
Cy 0.0000 0.0000 0.3000 0.6100 0.9100 1.2000 1.4300 1.1200 1.0000 0.9
Cp 0.0000 0.0000 0.2496 0.2462 0.2493 0.2541 0.2587 0.3121 0.3815 0.4555
cos α 0.9994 0.9976 0.9903 0.9781 0.9613 0.9397 0.9135 0.8829 0.8480 0.8290
sin α 0.0349 0.0698 0.1392 0.2079 0.2756 0.3420 0.4067 0.4695 0.5299 0.5592
cos α rec 00.9994 00.9976 00.9836 00.9572 00.9191 00.8703 00.8159 00.8000 00.7669 00.7532
sin α rec 00.0349 00.0698 00.1801 00.2896 00.3941 00.4925 00.5782 00.6000 00.6417 00.6578
f 0.0004 0.0007 0.2996 0.6044 0.8910 1.1611 1.3633 1.1391 1.0600 1.0145
f rec 0.0004 0.0007 0.2983 0.5946 0.8596 1.0926 1.2476 1.0880 1.0236 0.9936
Cm 0.0000 0.0000 0.0748 0.1488 0.2221 0.2950 0.3527 0.3555 0.4044 0.4621
Cm rec 0.0000 0.0000 0.0745 0.1464 0.2143 0.2776 0.3228 0.3396 0.3905 0.4526

Tabel 4-2 – Momentul la axul cârmei
α [deg] 2 4 8 12 16 20 24 28 32 34
Ma [Nm] -440 -732 42309 75548 124559 188915 251728 500562 816788 1139954
M'a [Nm] 163486 163440 58965 -45910-147312 -245704 – 321621 -287062 -310456 -345937
Ma rec[Nm] -440 -732 42133 74325 120170 177768 230369 478088 788744 1116452
M'a rec[Nm] 68 114 -6565-11581 -18724 -27699 -35895 -74494 -122900 -173962
F1 [N] 443 739 315920 629626 910278 1157037 1321173 1152113 1083954 1052196
F'1 [N] -69-115 -49226 -98107-141837 -180286 – 205861 -179519 -168899 -163950

PAPUC CRISTIAN DIMENSIONAREA SISTEMULUI
ELECTRIC DE ACȚIONARE A INSTALAȚIEI DE GUVERNARE

30
Figura 4-2 – Graficul coeficientilor hidrodinamici Cx, Cy și Cp

Figura 4-3 – Graficul coeficientului hidrodinamic Cm

-0.20000.00000.20000.40000.60000.80001.00001.20001.40001.6000
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36Cx2 CyCp
DegNm
0.000.050.100.150.200.250.300.350.400.450.50
0 2 4 8 12 16 20 24 28 32 34Cm …
Deg

PAPUC CRISTIAN DIMENSIONAREA SISTEMULUI
ELECTRIC DE ACȚIONARE A INSTALAȚIEI DE GUVERNARE

31
Figura 4-4 – Diagrama cuplului la axul cârmei
Din Tabel 4-2 – Momentul la axul cârmei , avem momentul maxim la axul cârmei :
𝑀௔ ௠௔௫= 1116452 [ 𝑁𝑚] (4.15)
Momentul maxim corectat este
𝑀௔ ௠௔௫௖௢௥=𝑀௔ ௠௔௫∗𝑘= 1116452∗1,2 = 1339742[𝑁𝑚] (4.16)
k- coeficient de siguranță pentru momente la axul cârmei care pot apărea neprevăzute
Alegem motorul hidraulic FRYDENBO (Anexa 1 – SISTEM FRYDENBO de acționare
a instalației de guvernare) din catalog astfel încât cuplul dezvoltat de acesta sa fie mai mare decât
cuplul maxim necesar acționării cârmei la mersul înainte.
𝑀௔ ௠௢௧௢௥௛௜ௗ≥ 𝑀௔ ௠௔௫௖௢௥ . -1,300-1,200-1,100-1,000-900-800-700-600-500-400-300-200-10001002003004005006007008009001,0001,1001,2001,300
-36 -32 -28 -24 -20 -16 -12 -8 -4 0 4 8 12 16 20 24 28 32 36Ma Ahead Ma astern kNm
Deg

PAPUC CRISTIAN DIMENSIONAREA SISTEMULUI
ELECTRIC DE ACȚIONARE A INSTALAȚIEI DE GUVERNARE

32
Selectăm un motor hidraulic FRYDENBO tip RV 1400-2 cu următorii parametri:
 Diametrul axului cârmei – 450 [mm]
 Presiunea maximă a uleiului Pmax -84 Bar
 Presiunea de lucru p n -60 Bar
 Setare supapa de siguranta -84 Bar
 Unghiul maxim alpha – 2×71,5 degr
 Cuplul maxim Ma – 1478 kNm
 Volumul de ulei (35-0-35)=70 degr -215 litri
 Timpul de actionare (35-0-35)=28s cu o singura pompa
 Timpul de actionare (35-0-35)=14s cu 2 pompe

Figure 4-5 – Motor hidraulic
Părțile componente ale motorului hidraulic Figure 4-5 – Motor hidraulic
1. Corp motor hidraulic
2. Capac
3. Rotor
4. Limitatori mecanici

PAPUC CRISTIAN DIMENSIONAREA SISTEMULUI
ELECTRIC DE ACȚIONARE A INSTALAȚIEI DE GUVERNARE

33 5.Vane
6. Supapă de siguranță
Pentru actionarea acestuia sunt necesare 2 pompe de debit constant (unitate de pompare)
care sa asigure fiecare un debit Qn=215 [ltr] minim la presiunea 𝑝௡= 60 [Bar] pentru a acționa
motorul hidraulic in timpul Δt=28 [s] .

Figure 4-6 – Unitatea de pompare
Parțile componente ale unității de pompare Figure 4-6 – Unitatea de pompare :
1. Pompa cu șurub
2. Rezervor 2 ulei cu 2 compartimente
3. Cuplaj flexibil între motorul electric și pompă
4. Electrovalvule cu buton de avarie pentru operare de urgență.
5. Motor electric.
6. Manometru de presiune.
7. Supapă de siguranță.
8. Filtru

PAPUC CRISTIAN DIMENSIONAREA SISTEMULUI
ELECTRIC DE ACȚIONARE A INSTALAȚIEI DE GUVERNARE

34 Verificarea motorului hidraulic la sarcina
Momentul echivalent pentru Ma din Tabel 4-3 – Valorile calculate pentru diagrama cuplului la
ax
𝑀௘௖௛=ට𝑀𝑎௠௜௡ଶ+𝑀𝑎௠௜௡∗𝑀𝑎௠௔௫+𝑀𝑎௠௔௫ଶ= (4.17)
=ඥ42,133ଶ+42,133∗1116,45+1116,45ଶ= 1138,09 [kNm]
𝑀𝑎>𝑀௘௖௛ – Motorul hidraulic corespunde cerințelor
Debitul necesar acționării motorului hidraulic in 28 s se calculeaza cu formula:
𝑄ଶ଼=𝑉∗଺଴
ଶ଼= 215∗଺଴
ଶ଼= 460,7 [௟௧௥
௠௜௡] (4.18)
Puterea calculată necesara pompei P se calculeaza cu formula:
𝑃௖= ௣೙∗ொమఴ
଺ଵଶ=଺଴∗ସ଺଴,଻
଺ଵଶ= 45,2[kW] (4.19)
Din catalogul ALLWEILER alegem 2 pompe ( Figura 4-7 – Pompă de ulei (Screw
type)) care să îndeplineasca aceste condiții. Pompele alese au urmatorii parametri:
Screw Type pumps model SNS 210-46
– montaj vertical in tancul de ulei
– 𝑑𝑒𝑏𝑖𝑡 𝑄= 465 [ltr/min] ≥ 𝑄ଶ଼= 460,7 [ltr/min]
– 𝑝𝑢𝑡𝑒𝑟𝑒𝑎 𝑎𝑏𝑠𝑜𝑟𝑏𝑖𝑡 ă 𝑃𝑎= 57 [kW] ≥ 𝑃௖= 45,2[kW]
– 𝑇𝑢𝑟𝑎𝑡𝑖𝑎 𝑛𝑜𝑚𝑖𝑛𝑎𝑙𝑎 𝑛= 3500 [rot/min]
– 𝑃𝑟𝑒𝑠𝑖𝑢𝑛𝑒𝑎 𝑛𝑜𝑚𝑖𝑛𝑎𝑙𝑎 𝑝௡= 64 [Bar] ≥ 𝑝௡ ௠௜௡= 60 [Bar]
Pompa corespunde cerințelor.

PAPUC CRISTIAN DIMENSIONAREA SISTEMULUI
ELECTRIC DE ACȚIONARE A INSTALAȚIEI DE GUVERNARE

35
Figura 4-7 – Pompă de ulei (Screw type)

Figura 4-8 – Schema bloc a instalației de guvernare

PAPUC CRISTIAN DIMENSIONAREA SISTEMULUI
ELECTRIC DE ACȚIONARE A INSTALAȚIEI DE GUVERNARE

36 4.2. Alegerea și verificarea motorului electic de acționare
Calculam cuplul nominal la axul motorului în functie de viteza de bază cu relația:
𝑀௦= ௉∗ଽହହ଴
௡=ସହ,ଶ∗ଽହହ଴
ଷହ଴଴= 123,3[kNm] (4.20)
Din cataloagele de profil alegem un motor elctric pentru serviciul S1 ai carui parametri
să indeplineasca urmatoarele conditii:
 𝑃௡≥𝑃= 45,2[𝑘𝑊]
 𝑛௡≥𝑛= 3500[ 𝑟𝑜𝑡/𝑚𝑖𝑛]
 𝑀௡≥𝑀௦= 123,3[kNm]
 𝑈𝑛= 440[𝑉]
Din catalogul Electric Motors IE1 motors al firmei HOYERS Motors Denmark am ales
un motor electric in serviciul S1 cu urma torii parametri:
 Type: Y2E2 200L3-2
 𝑛𝑟 𝑝𝑒𝑟𝑒𝑐ℎ𝑖 𝑑𝑒 𝑝𝑜𝑙𝑖 𝑝= 1
 𝑃௡= 52,4[𝑘𝑊]
 𝑛௡= 3540[ 𝑟𝑜𝑡/𝑚𝑖𝑛]
 𝑀௡= 145[kNm]
 𝑈𝑛= 440[𝑉]
 𝐼௡= 86 [𝐴]
 𝐼௣= 7,5∗𝐼௡= 7,5∗86 = 645 [ 𝐴]
 𝑀௣= 2∗𝑀௡= 2∗145 = 290 [kNm]
 𝑀௞= 2,3∗𝑀௡= 2,3∗145 = 333,5 [kNm]
 𝐶𝑜𝑠𝜑= 0,9
 𝜂= 92%

PAPUC CRISTIAN DIMENSIONAREA SISTEMULUI
ELECTRIC DE ACȚIONARE A INSTALAȚIEI DE GUVERNARE

37
Figura 4-9 – Curentul la pornirea stea-triunghi
Calculăm cuplul nominal al motorului
𝑀௡= ௉೙∗ଽହହ଴
௡=ହଶ,ସ∗ଽହହ଴
ଷହସ଴= 147,3[kNm] (4.21)
𝑛଴= 60∗௙
௣= 60∗଺଴
ଵ= 3600[rot/min] (4.22)
Calculăm alunecarea nominală
𝑠௡=௡బି௡೙
௡బ=ଷ଺଴଴ିଷହସ଴
ଷ଺଴଴= 0,016 (4.23)
𝑛௡=𝑛଴∗(1−𝑠௡)= 3600∗ (1−0,016 )= 3600∗0,984 = 3542 [rot/min] (4.24)
Coeficient λ
𝜆=ெೖ
ெ೙=ଷଷଷ,ହ
ଵସହ= 2,3 (4.25)
Alunecarea critica este:
𝑠௞=𝑠௡∗൫𝜆+√𝜆ଶ−1൯= 0,016∗ ቀ2,3+ඥ2,3ଶ−1ቁ= 0,07 (4.26)
𝑛௞=𝑛଴∗(1−𝑠௞)= 3600∗ (1−0,07)= 3600∗0,93 = 3348 [rot/min] (4.27)
𝛼ଵ=ெೖ
ெೞ=ଷଷଷ,ହ
ଵଶଷ,ଷ= 2,7 (4.28)
𝑠ଵ=𝑠௞∗ቀ𝛼ଵ−ඥ𝛼ଵଶ−1ቁ= 0,07∗ ቀ2,7−ඥ2,7ଶ−1ቁ= 0,014 (4.29)
𝑛ଵ=𝑛଴∗(1−𝑠ଵ)= 3600∗ (1−0,014 )= 3600∗0,986 = 3549 [rot/min] (4.30)

PAPUC CRISTIAN DIMENSIONAREA SISTEMULUI
ELECTRIC DE ACȚIONARE A INSTALAȚIEI DE GUVERNARE

38 𝑀௜=ଶெೖ
ೞ೔
ೞೖାೞೖ
ೞ೔ (4.31)
Dăm valori lui s si calculăm cuplul si turația pentru diagrama de sarcină folosind
relațiile 4.29; 4,30; 4.31.
Tabel 4-3 – Valorile calculate pentru diagrama cuplului la ax
s1 s2 s3 s4 s5 s6 sk s8 s9 s10 s11
s 0.014 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.10 0.11
Mi 123 176 242 287 315 330 334 331 323 319 313
ni 3549 3528 3492 3456 3420 3384 3348 3312 3276 3258 3240

Pe baza valorilor din Tabel 4-3 – Valorile calculate pentru diagrama cuplului la ax , trasăm
diagrama de sarcină din Figura 4-10 – Diagrama de sarcină a motorului asincron .

PAPUC CRISTIAN DIMENSIONAREA SISTEMULUI
ELECTRIC DE ACȚIONARE A INSTALAȚIEI DE GUVERNARE

39

Figura 4-10 – Diagrama de sarcină a motorului asincron

05001000150020002500300035004000
0 50 100 150 200 250 300 350 400n0
n1
nk
MsMpMkRpm
kNm

PAPUC CRISTIAN DIMENSIONAREA SISTEMULUI
ELECTRIC DE ACȚIONARE A INSTALAȚIEI DE GUVERNARE

40 4.3. Alegerea și dimensionarea schemei electrice de comandă
si forța
Dupa alegerea motorului facută in capitolul 4.2, vom trece la alegerea secțiunii
cablurilor, in funcție de puterea motorului.
Curentul nominal de calcul al motorului va fi:
Pentru conexiunea stea curentul pe fază egal cu cel de linie va fi:.
𝐼௡௖௬=௉௡∗ଵ଴య
√ଷ∗௎௡∗௖௢௦ఝ∗𝜂=ହଶ,ସ∗ଵ଴య
√ଷ∗ସସ଴∗଴,ଽ∗଴,ଽଶ=ହଶ,ସ∗ଵ଴య
଺ଷ଴,ଶ଻= 83,12[ 𝐴] (4.32)
Pentru conexiunea triunghi curentul pe fază este:
𝐼௡௖௱௙=௉௡∗ଵ଴య
ଷ∗௎௡∗௖௢௦ఝ∗𝜂=ହଶ,ସ∗ଵ଴య
ଷ∗ସସ଴∗଴,ଽ∗଴,ଽଶ=ହଶ,ସ∗ଵ଴య
ଵ଴ଽଶ.ଽ= 47,95[ 𝐴] (4.33)
Iar curentul de linie va fi:
𝐼௡௖௟=√3∗𝐼௡௖௱௙=√3∗47,95 = 83,05[ 𝐴] (4.34)

Tabel 4-4 – Sarcina admisibilă a cablurilor de cupru
Nr.
Crt. Sectiunea
nominala a
conductoruluiu
mm2 Policlorura de vinil termorezistenta +750C
(fara invelis metalic)
Regim
permanent Regim
intermitent Regim
de scurta durata
[A] [A] [A]
1 2 3 4
1 1 9.1 9.919 9.646
2 1.5 11.9 12.971 12.614
3 2.5 16.8 18.48 17.808
4 4 22.4 25.536 23.744
5 6 28.7 33.579 30.422
6 10 39.9 48.279 42.294
7 16 53.2 67.032 56.392
8 25 70 91 74.9
9 35 87.5 116.375 93.625
10 50 105 143.85 113.4
11 70 133 186.2 144.97
12 95 161 228.62 180.32
13 120 189 272.16 215.46
14 150 217 314.65 253.89
15 185 245 245 294
16 240 290.5 290.5 360.22
17 300 332.5 332.5 425.6

PAPUC CRISTIAN
ELECTRIC DE AC

Din Tabel 4-4 alegem cablu
 𝑆ଵ= 35 [𝑚𝑚ଶ] , Cablu
(MSB/ESB) si tabloul de selectare a alimentării TSA(SB),
(SB) si tablourile de ac
 𝑆ଶ= 16 [𝑚𝑚ଶ] pentru cablurile dintre tablourile de ac
electromotore.
Figura 4-11 – Schema bloc a circuitului de alimentare
Verificam caderea de tensiune
circuitului de alimentare , care tr
∆𝑈 ≤ 6%3
∆𝑈ଵ=√ଷ∗ூ∗௟భ∗௖௢௦ఝ∗ଵ଴଴
ఋ∗ௌభ∗௎ಿ
∆𝑈ଶ=√ଷ∗ூ∗௟మ∗௖௢௦ఝ∗ଵ଴଴
ఋ∗ௌభ∗௎ಿ
∆𝑈ଷ=√ଷ∗ூ∗௟య∗௖௢௦ఝ∗ଵ଴଴
ఋ∗ௌమ∗௎ಿ
unde
δ=48; 𝑙ଵ= 35; 𝑙ଶ= 10;
∆𝑈 = ∆𝑈 ଵ+∆𝑈ଶ+∆𝑈ଷ
Conditie indeplinita

3 RNR – Norme Pentru Clasificarea
electrotehnice Edi ția 1999

DIMENSIONAREA SISTEMULUI
ELECTRIC DE AC ȚIONARE A INSTALAȚIEI DE GUVERNARE
alegem cablu rile de alimentare pentru regim permanent S1
, Cablu CNYYEY 3X 35 [𝑚𝑚ଶ] pentru cablurile dintre TPD
tabloul de selectare a alimentării TSA(SB), și respectiv dintre TSA
(SB) si tablourile de ac ționare a pompelor (SP).
pentru cablurile dintre tablourile de ac ționare a pompelor (SP) si
Schema bloc a circuitului de alimentare
caderea de tensiune pentru cele trei lungimi Figura 4-11 –
care trebuie sa indeplineasca conditia:
ଵ଴଴ =√ଷ∗଼ଷ,ଵଶ∗ଷହ∗଴,ଽ∗ଵ଴଴
ସ଼∗ଷହ∗ସସ଴=ସହଶଽ଺ଶ,ସସ
଻ଷଽଶ଴଴= 0,61% (4.35)
ଵ଴଴ =√ଷ∗଼ଷ,ଵଶ∗ଵ଴∗଴,ଽ∗ଵ଴଴
ସ଼∗ଷହ∗ସସ଴=ଵଶଽସଵ଻,଼ସ
଻ଷଽଶ଴଴= 0,17% (4.36)
ଵ଴଴ =√ଷ∗଼ଷ,ଵଶ∗ଶ଴∗଴,ଽ∗ଵ଴଴
ସ଼∗ଷଶ∗ସସ଴=ଶହ଼଼ଷହ,଺଼
଺଻ହ଼ସ଴= 0,38% (4.37)
𝑙ଷ= 20
= 0,61+0,17+0,38 = 1,16% ≤ 5% (4.38)

Norme Pentru Clasificarea și Construcția Navelor Maritime Partea a XI
ția 1999
DIMENSIONAREA SISTEMULUI
ȚIONARE A INSTALAȚIEI DE GUVERNARE
S1 cu sectiunile:
pentru cablurile dintre TPD /TDA
și respectiv dintre TSA
ționare a pompelor (SP) si

– Schema bloc a
(4.35)
(4.36)
(4.37)
(4.38)
și Construcția Navelor Maritime Partea a XI – echipamente

PAPUC CRISTIAN DIMENSIONAREA SISTEMULUI
ELECTRIC DE ACȚIONARE A INSTALAȚIEI DE GUVERNARE

42 Verificam conditia de stabilitate termica pentru:
𝑆ଵ= 35 [𝑚𝑚ଶ]
𝑆ଶ= 32 [𝑚𝑚ଶ]
Densitatea de curent calculată pentru cele 2 cabluri este:
𝐽௖ଵ=ூ೙೎
ௌభ=଼ଷ,ଵଶ
ଷହ= 2,37 [A/𝑚𝑚ଶ] ≤ 𝐽௉ெ (4.39)
𝐽௖ଵ=ூ೙೎
ଶ∗ௌమ=଼ଷ,ଵଶ
ଷଶ= 2,59 [A/𝑚𝑚ଶ] ≤ 𝐽௉ெ (4.40)
Unde 𝐽௉ெ=7,5[A/𝑚𝑚ଶ] densitate de curent pentru conductoare de cupru. Condiția este
îndeplinită.
Curentul maxim in circuit la pornirea motorului va fi
𝐼௣= 7,5∗ 𝐼௡= 7,5∗86 = 645 [𝐴] (4.41)
La pornirea Y-Δ curentul maxim la pornire va fi
𝐼ଢ଼ି୼ =(1,3÷2,6 )∗𝐼௡=(1,3÷2,6 )∗86 = 111,8÷223,6 (4.42)
Proiectarea schemei de forță si comandă pentru tabloul de selectare a alimentării.
Descriere
Tabloul de selectare a alimentării circuitului de forță va fi alimentat cu un circuit din
tabloul principal de distribuție TPD (MSB) și cu un circuit din tabloul de distribuție de avarie.
Rolul acestui tablou este de a asigura alimentarea cu tensiunea pompelor și de a face
posibil ca oricare din cele două pompe sa devină pompă de avarie.

PAPUC CRISTIAN
ELECTRIC DE AC

Figura 4-12 – Schema bloc a circuitului for

Următorul pas este proiectarea circuitului de for
Schema detaliata " Tablou selectare sursă de alimentare"
Cablajul de forță pe ntru circuitul din
va fi făcut din conductoare de cupru multifilar 1x35mm
control din conductoare de cupru multifilar 1×1,5mm
Componentele din Figura
a. Q1, Q2 – Întreruptoare
b. K1,K2,K3,K4 – Contactoare de for
c. F1.1, F1.2 – Siguran

DIMENSIONAREA SISTEMULUI
ELECTRIC DE AC ȚIONARE A INSTALAȚIEI DE GUVERNARE
Schema bloc a circuitului for ță
Următorul pas este proiectarea circuitului de for ță si alegerea componentelor de forță.
Tablou selectare sursă de alimentare" a circuitul de for
ntru circuitul din Figura 4-13 – Schema detaliata a circuitului de for
va fi făcut din conductoare de cupru multifilar 1x35mm2 cu Un=750 V iar cel de comandă si
control din conductoare de cupru multifilar 1×1,5mm2
Figura 4-13 – Schema detaliata a circuitului de forță sunt:
Întreruptoare
Contactoare de for ță
Siguranțe fuzibile
DIMENSIONAREA SISTEMULUI
ȚIONARE A INSTALAȚIEI DE GUVERNARE

ță si alegerea componentelor de forță.
circuitul de for ță.
Schema detaliata a circuitului de for ță
=750 V iar cel de comandă si
sunt:

PAPUC CRISTIAN
ELECTRIC DE AC

Figura 4-13 – Schema detaliata a circuitului de for

Alegerea întreruptoarelor
Vom folosi întreruptoare in regimul AC3
Curentul nominal de calcul al întreruptorului este:
𝐼௡௖= 𝐼ே௠∗𝑘 = 83,12∗
𝑝𝑡 𝑘 = 1,2
Din catalogul "Catalogue 2018
electric.co.uk/en/all-products ) de la Schneider
cu următorii parametri:
Tensiunea de lucru
Tensiunea de impuls
Curentul de rupere
Curentul nominal In=
DIMENSIONAREA SISTEMULUI
ELECTRIC DE AC ȚIONARE A INSTALAȚIEI DE GUVERNARE
Schema detaliata a circuitului de for ță

Vom folosi întreruptoare in regimul AC3
Curentul nominal de calcul al întreruptorului este:
1.2 = 99,74 (4.43)
Din catalogul "Catalogue 2018 – Schneider electric – on line" ( https://www.schneider
) de la Schneider – Electric CO, alegem 2 întreruptoare NSX 1
Ue=690 [V]
Ue=8 [kV]
Icu=35 [kA] la 500 [V]
In=150 [A]
DIMENSIONAREA SISTEMULUI
ȚIONARE A INSTALAȚIEI DE GUVERNARE

https://www.schneider –
Electric CO, alegem 2 întreruptoare NSX 1 60F

PAPUC CRISTIAN DIMENSIONAREA SISTEMULUI
ELECTRIC DE ACȚIONARE A INSTALAȚIEI DE GUVERNARE

45 Protecție termică I th=100 [A]
Temperatura de lucru -350÷+700 [0C]

Alegerea contactoarelor
Contactoarele vor fi alese pentru serviciul AC3 pentru motoare asincrone cu rotorul în
scurt circuit.
Din catalogul "Catalogue 2018- Schneider electric – on line" ( https://www.schneider-
electric.co.uk/en/all-products ) de la Schneider – Electric CO, alegem 4 contactoare de tipul
LC1D115P7 cu urmăpoarele caracteristici tehnice.
Tensiunea de lucru Ue ≤ 1000 [VAC]
Curentul de rupere alcontactelor Irms = 1100 [A]
Curentul nominal In = 115 [A]
Supracurentul pe perioada scurtă Icw = 1100 [A] pentru 1s
Icw = 950 [A] pentru 10 s
Icw = 950 [A] pentru 1 min
Tensiune de alimentare a bobinei Ub=220 [V], 50-60 [Hz], 250VA la energizare, și
26VA in regim continuu
Contacte auxiliare 1NO + 1NC
Pierderile pe fiecare pol 7,9 [W] AC3

Proiectarea circuitului de comandă
Circuitul de comandă se va alimenta întotdeauna din circuitul de avarie. In acest fel ne
asigurăm că tensiunea de alimentare va fi disponibilă in orice moment.
Componentele circuitului din Figura 4-14- Schema detaliată a circuitului de comandă
sunt:
S1 – Comutator cu trei poziții pentru selectarea modului de operare
1 – Local
2 – Opit

PAPUC CRISTIAN DIMENSIONAREA SISTEMULUI
ELECTRIC DE ACȚIONARE A INSTALAȚIEI DE GUVERNARE

46 3 – La distanță
S2 – Comutator cu 2 poziții pentru selectare sursă de alimentare a pompelor din tabloul
”Local”
1 – Pompa 1 alimentată din TPD și pompa 2 alimentată din TDA
2 – Pompa 1 alimentată din TDA și pompa 2 alimentată din TPD
S3 – Comutator cu 2 poziții pentru selectare sursă de alimentare a pompelor din ”pupitrul
de navigație”
1 – Pompa 1 alimentată din TPD și pompa 2 alimentată din TDA
2 – Pompa 1 alimentată din TDA și pompa 2 alimentată din TPD
T – Transformator
F2.1, F2.2 – Siguranțe fuzibile circuitul secundar al transformatorului
K1,K2,K3,K4 – Contactoare de forță
H1÷H6 – lămpi de indicație
Funcționare
Conform normativelor atunci când una din pompe este folosită și ca pompă de avarie ea
trebuie alimentată din TDA. Prin aceasta schemă, putem să folosim ca pompă de avarie, in caz
de necesitate ambele pompe.
Alimentarea circuitului de comanda se va face din circuitul de alimentare de avarie
pentru a avea siguranța că vom avea tensiune in permanență.
Această selectare se poate face prin selectarea modului de operarea cu S1( Figura 4-14-
Schema detaliată a circuitului de comandă ), in poziția 1- local, din compartimentul cârmei, sau
la distanță din comanda navei. Selectorul are si o poziție de ”Oprit” pentru a facilita intreținerea
si reparațiile.
Când selectorul S2 ( Figura 4-14- Schema detaliată a circuitului de comandă ) este in
poziția 1 contactorul K1 si K4 se cuplează si alimentează pompa 1 din circuitul alimentat din
TPD, respectiv pompa 2 din circuitul alimentat din TDA.
Pompa 2 îndeplinește funcția de pompă de avarie.
Când selectorul S2 este in poziția 2 contactorul K2 si K3 se cuplează si alimentează
pompa 1 din circuitul alimentat din TDA, respectiv pompa 2 din circuitul alimentat din TPD.

PAPUC CRISTIAN
ELECTRIC DE AC

Pompa 1 îndepline ște funcția de pompă de avarie.

Schema detaliată a circuitului de comandă
Figura 4-14- Schema detaliată a circuitului de comandă
Lămpile de semnalizare indică modul in
H1 – Pompa 1 alimentata din TPD
H2 – Pompa 1 alimentata din TDA
H3 – Pompa 2 alimentata din TPD
H4 – Pompa 2 alimentata din TDA
H5 – Control local
H6 – Control la distanță
Verificarea tensiunii de alimentare a circuitului de
𝑈௜= ඥ6,21∗𝑃 ∗(𝑅 ௞+
Unde
DIMENSIONAREA SISTEMULUI
ELECTRIC DE AC ȚIONARE A INSTALAȚIEI DE GUVERNARE
ște funcția de pompă de avarie.
Schema detaliată a circuitului de comandă
Schema detaliată a circuitului de comandă
Lămpile de semnalizare indică modul in care sunt selectate circuitele.
Pompa 1 alimentata din TPD
Pompa 1 alimentata din TDA
Pompa 2 alimentata din TPD
Pompa 2 alimentata din TDA
Verificarea tensiunii de alimentare a circuitului de comandă se face cu rela
+𝑅௖) [V] (4.44)
DIMENSIONAREA SISTEMULUI
ȚIONARE A INSTALAȚIEI DE GUVERNARE

comandă se face cu rela ția

PAPUC CRISTIAN DIMENSIONAREA SISTEMULUI
ELECTRIC DE ACȚIONARE A INSTALAȚIEI DE GUVERNARE

48 𝑃=∑𝑃௜=𝑃ଵ+𝑃ଶ= 250+250 = 500 [VA] (4.45)
– este puterea electromagneților la energizare din circuit in VA . Se recomanda ca la
puteri mai mari de 300 VA tensiunea de alimentare sa fie 220V.
𝑅௞= 1,1 [Ω] – rezistența contactelor pt 44 contacte
𝑅௖= 1,86 [Ω] – rezistența cablului la 100 m
𝑈௜= ඥ6,21∗500∗(1,1+1,86) =ඥ6,21∗500∗2,96 =√9191= 96 [V] (4.46)
Puterea totala ceruta de circuit este suma puterilor contactorilor si lampilor din circuit.
Simultan vor funcționa 2 contactoare si 6 lămpi de semnalizare.
Din "Catalogue 2018- Schneider electric – on line" ( https://www.schneider-
electric.co.uk/en/all-products ) de la Schneider – Electric CO. alegem 12 lămpi
de semnalizare de tipul Harmony XB7 cu următorii parametri:
Tensiunea de alimentare 𝑈௘= 220−240
Curentul absorbit In= 16-20 mA
Temperatura de lucru -250 ÷ +550 [0C]
Puterea lampilor
Comutatoarele le alegem din catalog "Catalogue 2018- Schneider electric – on line"
(https://www.schneider-electric.co.uk/en/all-products ) de la Schneider – Electric CO
S1 comutator Harmony seria K, model K10D002UCH, 2 poli
S2,S3 comutator Harmony seria K, model K10B011UCH, 1 pol
Puterea totală de calcul a circuitului este:
𝑃௖= 4∗26+12∗4,4 = 156,8 [VA] (4.47)
Alegem un transformator monofazat cu următorii parametri electrici:
Model ABL6TS25U
Tensiune primar 440 [V],
Tensiune secundar 220 [V],
Putere 250 [VA],
Temperatura de lucru -200 ÷ +500 [0C]

PAPUC CRISTIAN DIMENSIONAREA SISTEMULUI
ELECTRIC DE ACȚIONARE A INSTALAȚIEI DE GUVERNARE

49 Randament 90 [%]
Căderea de tensiune la sarcina nominala 0,7 [%]
Pierderi la mers in gol 12,5[W]
Siguranțele fuzibile recomandate de producator (Tabel 4-5 – Valori ale siguranțelor
fuzibile pentru transformatoare ) sunt 0,75A pentru înfașurarea primară și 1A pentru infașurarea
secundară
F1.1, F1.2 = 0,75 A
F2.1, F2.2 = 1A
Tabel 4-5 – Valori ale siguranțelor fuzibile pentru transformatoare

PAPUC CRISTIAN
ELECTRIC DE AC

Scheme electrice de automatizarea
Figura 4-15 – Schema de automatizare a tabloului de ac
Figura 4-16 – Schema de automatizare a tabloului de
DIMENSIONAREA SISTEMULUI
ELECTRIC DE AC ȚIONARE A INSTALAȚIEI DE GUVERNARE
Scheme electrice de automatizarea a instalației de guvernare.
Schema de automatizare a tabloului de ac ționare a pompei
Schema de automatizare a tabloului de acționare a pompei
DIMENSIONAREA SISTEMULUI
ȚIONARE A INSTALAȚIEI DE GUVERNARE

ționare a pompei

ționare a pompei

PAPUC CRISTIAN DIMENSIONAREA SISTEMULUI
ELECTRIC DE ACȚIONARE A INSTALAȚIEI DE GUVERNARE

51
Funcționarea schemei de automatizare a pompei
Alimentarea de forță tabloului se va face acționând întreruptorul S1 (Figura 4-15 –
Schema de automatizare a tabloului de acționare a pompei ).
Selectarea regimului de funcționare se face prin acționarea comutatorului S2 (Figura
4-15 – Schema de automatizare a tabloului de acționare a pompei ).
În poziția ”Remote” controlul pompei este in pupitrul de navigație, pompa poate fi
pornită și oprită. In același timp se alimenteaza și circuitele autopliotului și circuitele de
comandă ale electroventilelor de control.
În comanda navei se selectează modul de control al cârmei:
 Manual de la timonă – FU, sistemul va aduce cârma la unghiul dat de timonă.
 Automat (Autopilot), care poate folosi ca referință
o direcția navei (Heading), sistemul va menține direcția navei la valoarea presetată.
o cursul prestabilit al navei (Track pilot), sistemul va menține nava pe un traseu
prestabilit, si va schimba automat direcția în toate punctele traseului.
 Avarie – NFU, sistemul va acționa cârma intr-un bord sau în celalat atâta timp cât va
fi acționat.
În poziția ”Local” pompa de ulei este pornită direct, se alimenteaza și circuitele
autopliotului și circuitele de comandă ale electroventilelor de control. Controlul poate fi facut
din Comanda navei sau local in caz de avarie la circuitul de pe comandă.
In cazul în care circuitul de comandă al electroventilelor este defect se poate acționa
manual asupra electroventilelor, dar numai dupa ce s-a stabilit o comunicație cu Comanda navei
prin telefon (automat, de urgență), sistemul de comunicație ”Talk back” sau prin stații radio de
emisie – recepție.

PAPUC CRISTIAN DIMENSIONAREA SISTEMULUI
ELECTRIC DE ACȚIONARE A INSTALAȚIEI DE GUVERNARE

52
4.4. Concluzii
Schema de comanda îndeplinește condițiile necesare unei scheme.
a) Simplitatea comenzilor.
b) Siguranța comenzilor.
c) Flexibilitatea sistemului.
d) Comoditatea determinării defectelor
e) Precizie de funcționare.
f) Utilizare judicioasă a aparatajului
g) Comoditatea montării si reparării
Datorită faptului că sistemul FRYDENBO de acționare a cârmei folosește una din cele
două pompe ca pompă de avarie si a faptului că în practică pompele sunt folosite alternativ sau
impreună, pot aparea uzuri la pompa folosită și în regim de avarie. Pentru a ne asigura că în
cazul in care una din pompe se defectează, vom avea o pompă de avarie operațională, putem
aplica schema de selectivitate proiectată.
Aceasta ne oferă posibilitatea de a folosi cele 2 pompe atât în regim normal cât și în
regim de avarie în funcție de necesitați. Schimbarea, din regim normal in regim de avarie și
invers, se va face înainte de pornirea pompelor.
Ținând cont că circuitul de avarie este intotdeauna alimentat, alimentarea circuitului de
comandă se face din circuitul de avarie.
Acest sistem ne oferă o flexibilitate in folosirea cât mai practică a pompelor in orice
situație.