Sistema y procedimiento de puesta en marcha de un motor eléctrico de una unidad de propulsión.

Sistema para la puesta en marcha de un motor en una unidad de propulsión,

comprendiendo dicho sistema:

- un motor principal (10),

- una primera hélice principal (12) accionada por el motor principal (10),

- un generador (20) accionado por el motor principal (10),

- un circuito de excitación (40) que controla el generador (20),

- una unidad de propulsión (30) que comprende un motor eléctrico (33) y una segunda hélice contrarrotatoria (35) accionada por el motor eléctrico (33),

- una red eléctrica (22) que conecta el motor eléctrico (33) y el generador (20), y

caracterizado por que el sistema comprende asimismo:

- un circuito de control (60) que controla el circuito de excitación (40) durante la puesta en marcha del motor eléctrico (33), recibiendo dicho circuito de control (60) como señales de entrada por lo menos la velocidad de rotación (N) y la tensión (U) del motor eléctrico (33),

- calculando el circuito de control (60) asimismo el par motor (T) del motor eléctrico (33) sobre la base de la velocidad de rotación (N) y la tensión (U) medidas y regula continuamente el circuito de excitación (40) con el fin de suministrar una tensión (U), que está por debajo de la tensión nominal, al motor eléctrico (33) durante el procedimiento de puesta en marcha.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E12152220.

Solicitante: ABB OY.

Nacionalidad solicitante: Finlandia.

Dirección: STRÖMBERGINTIE 1 00380 HELSINKI FINLANDIA.

Inventor/es: KANERVA,SAMI, KAJAVA,MIKKO, KOKKILA,KIMMO.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • B63H5/08 SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B63 BUQUES U OTRAS EMBARCACIONES FLOTANTES; SUS EQUIPOS.B63H PROPULSION O GOBIERNO MARINO (propulsión de vehículos de colchón de aire B60V 1/14; para submarinos que no sean de propulsión nuclear, B63G; en particular para torpedos F42B 19/00). › B63H 5/00 Instalaciones a bordo de buques de elementos propulsores que actúan directamente sobre el agua. › que tienen más de una hélice.

PDF original: ES-2540868_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Sistema y procedimiento de puesta en marcha de un motor eléctrico de una unidad de propulsión.

Campo técnico

La presente invención se refiere a un sistema según el preámbulo de la reivindicación 1.

La invención se refiere también a un procedimiento según el preámbulo de la reivindicación 7.

El sistema comprende un motor principal que acciona una primera hélice principal y un generador, un circuito de excitación que controla el generador, una unidad de propulsión que comprende un motor eléctrico y una segunda hélice contrarrotatoria accionada por el motor eléctrico, una red eléctrica que conecta el generador y el motor eléctrico, y un interruptor en la red eléctrica que hace posible conectar y desconectar el motor eléctrico y el generador.

Un sistema de esta índole se utiliza para impulsar grandes naves tales como, por ejemplo, los buques de pasaje, los transbordadores de pasajeros, cargueros, gabarras, petroleros, rompehielos, barcos off-shore y barcos militares. Los cargueros especialmente grandes utilizan un tal sistema de impulsión provisto de dos hélices contrarrotatorias fijas. Un sistema con una primera hélice principal y una segunda hélice contrarrotatoria aumentará la eficiencia global en un carguero grande en aproximadamente un 5-10% en comparación con un sistema que utiliza solamente una hélice principal.

Antecedentes de la técnica La publicación de patente DE 32 07 398 describe una disposición de propulsión con un motor principal que acciona una primera hélice principal y una unidad de propulsión que comprende un motor eléctrico que acciona una segunda hélice contrarrotatoria. El motor principal acciona además un generador. El generador suministra energía eléctrica a través de una red eléctrica al motor eléctrico. Esta red eléctrica puede incluir un interruptor que posibilita la conexión y desconexión del motor eléctrico y el generador. El motor principal y por lo tanto la hélice principal pueden ponerse en marcha primeros manteniendo el interruptor abierto. Esto significa que la segunda hélice gira libremente en el flujo de agua generado por la hélice principal. A continuación, en algún momento más tarde, cuando la segunda hélice ha ganado suficiente velocidad de rotación en el flujo de la primera hélice se cierra el interruptor y el motor eléctrico empieza a accionar la segunda hélice.

El poner el motor eléctrico en marcha cuando el rotor del motor eléctrico ya está girando en el flujo de la primera hélice principal reducirá por lo menos en cierta medida, la corriente de puesta en marcha del motor eléctrico. Sin embargo, poner el motor eléctrico en marcha simplemente cerrando el interruptor dará como resultado una puesta en marcha más bien incontrolada del motor eléctrico. La corriente de puesta en marcha aún podría ser bastante alta, así como el par motor de puesta en marcha necesario. Esto tiene que ser considerado en el dimensionamiento del sistema es decir, el interruptor, el generador y el motor. Todos estos componentes tienen que soportar la puesta en marcha en línea directa del motor eléctrico a dicha velocidad de rotación.

Sumario de la invención El objeto de la invención es eliminar las desventajas de la puesta en marcha en línea directa de la técnica anterior y proporcionar una solución novedosa para la puesta en marcha de un motor eléctrico de una unidad de propulsión.

El sistema según la invención se caracteriza por las características expuestas en la parte caracterizadora de la reivindicación 1.

El procedimiento según la invención se caracteriza por las características expuestas en la parte caracterizadora de la reivindicación 7.

El sistema según la invención comprende un circuito de control que controla el circuito de excitación, dicho circuito de control recibe como señales de entrada por lo menos la velocidad de rotación y la tensión del motor eléctrico, con lo cual el circuito de control calcula el par motor del motor eléctrico y regula continuamente el circuito de excitación con el fin de suministrar una tensión, que es inferior a la tensión nominal, al motor eléctrico durante el procedimiento de puesta en marcha.

Mediante la regulación de la corriente de excitación del generador a un valor bajo, la tensión del generador será baja en comparación con la tensión nominal del generador. Una baja tensión suministrada por el generador al motor eléctrico se traducirá en una baja corriente en el motor eléctrico. Una baja corriente en el motor eléctrico se traducirá en un bajo par motor en el motor eléctrico. Un bajo par motor en el motor eléctrico se traducirá en una aceleración limitada del motor eléctrico y por lo tanto un puesta en marcha controlado y suave del motor eléctrico. La tensión reducida reducirá la corriente si bien no hay una relación lineal entre la tensión y la corriente.

El sistema según la invención hace posible poner el motor eléctrico de la unidad de propulsión en marcha de una manera controlada. La puesta en marcha controlada del motor eléctrico reducirá el sobredimensionamiento del sistema. La limitación de la tensión, de la corriente y del par motor del motor eléctrico durante la puesta en marcha significa que un interruptor más pequeño así como un generador menos robusto y un motor menos robusto se necesitan en el sistema.

El procedimiento de puesta en marcha controlada del motor también reducirá el riesgo de que el protector contra sobrecargas se dispare puesto que la corriente del motor eléctrico está controlada y bastante lejos del nivel de disparo durante el procedimiento de puesta en marcha.

La puesta en marcha controlada y suave del motor eléctrico también reducirá las cargas en la segunda hélice y los cojinetes de la segunda hélice conectada al motor eléctrico.

Breve descripción de los dibujos Algunas formas de realización específicas de la invención se describen a continuación con detalle y con referencia a las figuras anexas, en las cuales:

La figura 1 muestra la disposición principal según la invención.

La figura 2 muestra un gráfico del par motor y de la corriente como función de la velocidad de rotación del motor.

La figura 3 muestra un gráfico de la velocidad de rotación del motor eléctrico como función del tiempo durante la puesta en marcha del motor eléctrico.

La figura 4 muestra un gráfico de la corriente del motor eléctrico como función del tiempo durante la puesta en marcha del motor eléctrico.

Las figuras 5 a 9 muestran gráficos del par motor y de la corriente como función de la velocidad de rotación del motor durante el procedimiento de puesta en marcha del motor eléctrico.

Descripción detallada de formas de realización específicas La figura 1 muestra la disposición principal según la invención. La disposición comprende un motor principal 10 que acciona una primera hélice principal 12 y un generador 20. La disposición comprende además una unidad de propulsión 30 conectada al casco 70 de la nave. La primera hélice principal 12, así como el generador 20 están conectados mediante un primer eje principal 11 al motor principal 10. La hélice principal 12 y / o el generador 20, naturalmente, podrían estar conectados también al motor principal 10 a través de un engranaje. El primer eje principal 11 se extiende fuera del casco 70 de la nave a través de una abertura sellada hermética. La primera hélice principal 12 está conectada al primer eje principal 11 fuera del casco 70 de la nave en la popa de la nave.

La unidad de propulsión 30 comprende una cámara 31, una pieza de conexión hueca 31 que conecta la unidad de propulsión 30 al casco 70 de la nave, un motor eléctrico 33 dentro de la cámara 31, un segundo eje 34 conectado al rotor del motor eléctrico 33 y una segunda hélice contrarrotatoria 35 conectada al segundo eje 34. La segunda hélice 35 está situada después de la primera hélice principal 12 en el sentido de avance S de la nave. La hélice principal 12 y la segunda hélice 35 son ventajosamente también co-céntricas. El motor eléctrico 33 puede ser un motor de inducción o un motor síncrono. La unidad de propulsión 30 está fijada al casco 70 de la nave con la pieza de conexión 31. Esto significa que las hélices 12 y 35 permanecerán en una posición fija en relación entre sí y en relación al casco 70 de la nave en todo momento.

El gobierno de la nave se realiza mediante un timón separado 50, que está conectado al casco 70 de la nave mediante un eje 51. Un mecanismo de gobierno, que no se muestra en la figura, hace girar el eje 51 y de esta manera también el timón 50 sobre la base de los comandos procedentes del puente de navegación.... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Sistema para la puesta en marcha de un motor en una unidad de propulsión, comprendiendo dicho sistema:

-un motor principal (10) , -una primera hélice principal (12) accionada por el motor principal (10) , -un generador (20) accionado por el motor principal (10) .

10. un circuito de excitación (40) que controla el generador (20) , -una unidad de propulsión (30) que comprende un motor eléctrico (33) y una segunda hélice contrarrotatoria (35) accionada por el motor eléctrico (33) .

15. una red eléctrica (22) que conecta el motor eléctrico (33) y el generador (20) , y caracterizado por que el sistema comprende asimismo:

- un circuito de control (60) que controla el circuito de excitación (40) durante la puesta en marcha del motor eléctrico (33) , recibiendo dicho circuito de control (60) como señales de entrada por lo menos la velocidad de rotación (N) y la tensión (U) del motor eléctrico (33) , -calculando el circuito de control (60) asimismo el par motor (T) del motor eléctrico (33) sobre la base de la velocidad de rotación (N) y la tensión (U) medidas y regula continuamente el circuito de excitación (40) con el fin de suministrar una tensión (U) , que está por debajo de la tensión nominal, al motor eléctrico (33) durante el procedimiento de puesta en marcha.

2. Sistema según la reivindicación 1, caracterizado por que la primera hélice principal (12) y el generador (20) están 30 conectados directamente al primer árbol principal (11) del motor principal (10) .

3. Sistema según la reivindicación 1 o 2, caracterizado por que la segunda hélice (35) está conectada directamente a través de un segundo árbol (34) al rotor del motor eléctrico (33) .

4. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que la primera hélice principal (12) y la segunda hélice (35) son ambas denominadas hélices de paso fijo, es decir, las palas de las hélices (12, 35) no son ajustables.

5. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que el circuito de control (60) es un 40 circuito de control separado.

6. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que el circuito de control (60) está integrado en un sistema de control de propulsión global.

7. Procedimiento para la puesta en marcha de un motor en una unidad de propulsión en un sistema, que comprende:

- un motor principal (10) , -una primera hélice principal (12) accionada por el motor principal (10) .

50. un generador (20) accionado por el motor principal (10) , -un circuito de excitación (40) que controla el generador (20) , 55 -una unidad de propulsión (30) que comprende un motor eléctrico (33) y una segunda hélice contrarrotatoria (35) accionada por el motor eléctrico (33) , -una red eléctrica (22) que conecta el generador (20) con el motor eléctrico (33) , y caracterizado por que el procedimiento comprende las etapas siguientes.

60. controlar el circuito de excitación (40) con un circuito de control (60) durante la puesta en marcha del motor eléctrico (33) , -medir por lo menos la velocidad de rotación (N) y la tensión (U) del motor eléctrico (33) , 65

- suministrar la velocidad de rotación (N) medida y la tensión (U) medida del motor eléctrico (33) como señales de entrada al circuito de control (60) , -calcular el par motor (T) del motor eléctrico (33) en el circuito de control (60) sobre la base de la velocidad de 5 rotación (N) medida y la tensión (U) medida, -regular el circuito de excitación (40) de forma continua durante la puesta en marcha del motor eléctrico (33) con el circuito de control (60) con el fin de suministrar una tensión (U) , que está por debajo de la tensión nominal, al motor eléctrico (33) durante el procedimiento de puesta en marcha.

8. Procedimiento según la reivindicación 7, caracterizado por que limita la aceleración del motor eléctrico (33) durante el procedimiento de puesta en marcha del motor eléctrico (33) mediante la limitación de la tensión (U) suministrada al motor eléctrico (33) .


 

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