Выгода использования электродвигателей в железнодорожной и автомобильной промышленности

Выгода использования электродвигателей в железнодорожной и автомобильной промышленности

Вскоре после того как электродвигатель был изобретен, его начали использовать в наземном и водном транспорте в качестве тягловой силы. Даже с появлением двигателя внутреннего сгорания электрические механизмы не утратили своей актуальности благодаря таким качествам, как:

• Высокий КПД (до 95%).
• Большой ресурс.
• Экологичность.
• Простота в уходе.
• Большая мощность.
• Экономичность.
• Бесшумность.

Виды транспорта, в которых применяются электродвигатели

Использование электродвигателей в железнодорожной и автомобильной промышленности обусловлено их высокой эффективностью и, что особенно важно на данный момент, экологической чистотой. Основные виды техники, работающей на электричестве – это:

• Локомотивы (тепловозы с электропередачей и электровозы).
• Атомоходы, подводные лодки, теплоходы с электроприводами.
• Пригородные электропоезда.
• Городской наземный транспорт (троллейбусы и трамваи).
• Подземный городской транспорт (поезда метрополитена).
• Электромобили.
• Большегрузные автомобили с электроприводом.
• Беспилотные летательные аппараты.
• Самоходные краны.
• Транспортно-подъемные машины.

В тепловозах часто устанавливается дизель в паре с электродвигателем – первый вращает генератор, питающий ТЭД, а второй приводит колеса в движение.

Ниже мы рассмотрим особенности моторов разных типов транспорта.

Двигатели для городского транспорта

Двигатели для надземного и подземного городского транспорта дают возможность улучшить экологическую обстановку и снизить уровень шума в мегаполисах. Основная нагрузка приходится на поезда метро, поэтому сейчас непрерывно ведется работа над улучшением эксплуатационных характеристик, надежности и долговечности электродвигателей вагонов. К ним предъявляются следующие требования:

• Способность справляться с высокими пусковыми ускорениями.
• Способность сохранять высокую эффективность при постоянной смене режимов работы.

К особенностям тяговых двигателей для всех видов городского транспорта можно отнести:

• Сравнительно небольшую мощность (до 200 кВт).
• Низкое максимальное напряжение.
• Высокий КПД (до 91%).
• Наличие резервов для роста эффективности работы агрегата.

Двигатели для спецтехники и крановых установок

На самоходных кранах электродвигатели приводят в движение привод колес и лебедку. При мощности в 40-50кВт они могут работать от сети 220В. В торговых и логистических центрах для транспортировки продуктов питания и фармакологических товаров применяются исключительно погрузчики с электродвигателями, так как они не производят экологически вредных выбросов.

Двигатели для электровозов

Это самые мощные двигатели (до 400кВт для тепловозов и до 1500кВт для карьерных и магистральных электровозов), которые работают в комплексе с тяговой передачей и движущей колесной парой, образуя колесно-моторный блок. Они создают очень сильное тяговое усилие и позволяют транспорту развивать большую скорость.

Электродвигатели: виды, сферы применения и прочие особенности

Существует несколько видов электрических двигателей:

1. Электродвигатель постоянного тока. Устройство представляет собой электромашину, предназначенную для получения механической энергии за счет преобразования энергии постоянного тока.

Электрические двигатели из-за высоких эксплуатационных показателей и долговечности устанавливаются на следующие виды оборудования:

• подъемно-транспортные агрегаты;
• красильно-отделочное оборудование;
• полимерное оборудование;
• буровые станки;
• различные вспомогательные агрегаты для экскаваторов.

Например, к оборудованию постоянного тока можно отнести электродвигатель серии 2п, который используется при работе широко регулируемого электропривода.

Для работы машины серии 2п необходимы следующие условия:

• работа может происходить на высоте не более 1 километра над уровнем моря;
• эксплуатация допускается при температуре воздуха от +5 до +40 градусов Цельсия;
• влажность воздуха при +25 градусов не должна превышать 80%;
• работа допускается в безопасных условиях: отсутствие взрывоопасных веществ, агрессивных газов, а также паров в концентрации, способной разрушить металл.

2. Синхронный электродвигатель относится к электрическим машинам переменного тока. Во время работы ротор и магнитное поле в воздушном зазоре вращаются в одинаковой частоте. Как правило, данные электродвигатели применяются в приводах, работа которых осуществляется с одинаковой скоростью. Например, в компрессорах, насосах, больших вентиляторах, а также генераторах постоянного тока.

3. Асинхронный электрический двигатель. Во время работы ротор вращается с разной частотой по отношению к магнитному полю, который создается обмоткой статора.

Существует несколько типов асинхронных машин:

• Асинхронные машины с короткозамкнутым ротором. Устанавливаются в электрические приводы, для работы которых нет необходимости создания больших пусковых моментов.
• Асинхронные машины с фазным ротором. Используются данные двигатели в приводах механизмов, при работе с которыми необходимо плавное регулирование скоростного режима. Двигатели с фазным ротором применяются и в механизмах, работающих при больших нагрузках.

Все они оснащены одинаковым статором, однако отличием машин является конструкция обмотки ротора.

К асинхронным электрическим двигателям можно отнести:

• Крановые электродвигатели.

Область применения электродвигателей – электрические приводы металлургического оборудования, а также различные подъемно-транспортные механизмы, работающие в кратковременных режимах. Стоит отметить, что крановые электродвигатели также используются в механизмах, работающих в длительном режиме.

Для работы крановых двигателей требуется напряжение сети 380 Вольт. Обмотка статора должна быть трехконечная. При этом в определенном изготовлении механизма (шесть концов, имеющих соединение фаз в виде треугольника или звезды) работа возможна при напряжении 220/380, а также 380/600 Вольт.

Устанавливаются в стационарный либо передвижной транспорт, работающий в опасной среде, где воздух смешан с парами взрывоопасных газов либо смесей. Допуск к работе взрывозащищенных электродвигателей определяется ГОСТ Р 513 30-5.

Сфера применения взрывозащищенных электродвигателей серии АИМ, а также АИММ – нефтехимическая, горнодобывающая промышленность, производство ЛКМ. Для работы взрывозащищенных электродвигателей необходима сеть с трехфазным переменным током частотой 50-60 Герц.

Например, электрические двигатели АИР. Данные машины применяются в приводах механизмов, работающих на открытом воздухе, под навесом, куда не попадают прямые солнечные лучи, а также в закрытом помещении, где работа осуществляется от электросети с частотой переменного тока 50 Герц.

Со сверхпроводящим движком на борту

У никальный электрический авиадвигатель мощностью 500 кВт разработан специалистами компании — национального чемпиона ЗАО «СуперОкс», одного из мировых лидеров в технологиях высокотемпературной сверхпроводимости (ВТСП), в рамках контракта с Фондом перспективных исследований. Наземные отработки прошли на аэродроме новосибирского ФГУП «СибНИА им. С. А. Чаплыгина» (входит в состав НИЦ «Институт имени Н. Е. Жуковского»).

В ходе испытаний, включающих в себя запуски электрического двигателя и всех систем самолета, была произведена проверка их устойчивой совместной работы.

«Испытания прошли в полном соответствии с программой, — рассказал “Стимулу” заместитель генерального директора ЗАО “СуперОкс” Алексей Воронов. — Была совершена пробежка самолета по полосе. Тягу самолету сообщали как штатные двигатели, так и испытуемый ВТСП-электродвигатель. Для испытаний нового двигателя в составе летающей лаборатории традиционно первые запуски проводятся в режиме пробежки по полосе без отрыва от земли. Необходимо убедиться, что новые системы не вносят помех в работу существующих, отработать совместное взаимодействие и согласованное управление испытуемого двигателя со штатными двигателями самолета. Необходим также ряд технических доработок самолета для его соответствия требованиям для допуска к полету».

На самолет — летающую лабораторию ВТСП-электродвигатель установили впервые в мире. Все вспомогательное оборудование было сделано в компактном исполнении, это позволило разместить его на мотораме в носу летательного аппарата.

«Мы продемонстрировали подход к использованию более высокого класса напряжения на борту летательного аппарата — 800 вольт (сейчас — 270 вольт только в перспективе!) — отметил Алексей Воронов. — ВТСП-материалы позволяют повысить эффективность электроэнергетического тракта одновременно со снижением массогабаритных характеристик агрегатов. Применение сверхпроводимости также имеет высокий синергетический эффект с использованием криогенного топлива, такого как жидкий водород: он может быть использован для охлаждения ВТСП, что не создает потребности в дополнительной криогенной системе. Россия сейчас лидирует в области разработки электрического криосамолета будущего».

Оборудование от чемпиона

В июле 2020 года «СуперОкс» испытала свой перспективный сверхпроводниковый авиационный электродвигатель на стенде, изготовленном специалистами компании.

«На стенде ЗАО “СуперОкс” впервые собрана вся цепочка агрегатов электрической силовой установки с токонесущими элементами на основе ВТСП: генератор, кабельная система, токоограничительное устройство и двигатель, а также коммутационное оборудование, большая буферная аккумуляторная батарея и единая система криогенного обеспечения, — рассказал Алексей Воронов. — Таким образом, на нашем стенде имеется возможность отработать их совместное использование, что позволяет делать оценки для силовой установки целиком, а не только для отдельных ее частей. Это уникальный стенд, к созданию аналогичного отдельные компании за рубежом только приступают».

На самолет — летающую лабораторию ВТСП-электродвигатель установили впервые в мире. Все вспомогательное оборудование было сделано в компактном исполнении, это позволило разместить его на мотораме в носу летательного аппарата

По словам замгендиректора «СуперОкс», в ходе июльских испытаний ВТСП-электродвигатель показал расчетные характеристики. Доработки были связаны с необходимостью перенести двигатель и его обеспечивающие системы с «земли» на борт летательного аппарата. В частности, потребовалось разработать и изготовить компактную и высокопроизводительную систему криообеспечения для установки на летающую лабораторию. Ряд доработок касался замены крепежных и коммутационных элементов на соответствующие авиационным стандартам.

Об этих испытаниях, а также об устройстве, уникальных характеристиках и возможностях электродвигателя разработки ЗАО «СуперОкс» мы уже писали .

Всероссийская кооперация

Электрический двигатель — часть демонстратора гибридной силовой установки, которую разрабатывает Центральный институт авиационного моторостроения имени П. И. Баранова (ЦИАМ, входит в состав НИЦ «Институт имени Н. Е. Жуковского») в широкой кооперации отечественных предприятий в рамках госконтракта с Минпромторгом России.

Помимо ВТСП-электродвигателя в состав демонстратора ГСУ входит электрический генератор, разработанный и созданный в ЦИАМе совместно с Уфимским государственным авиационным техническим университетом (УГАТУ). Генератор имеет выходную мощность 400 кВт, весит 100 кг и прошел как стендовые испытания, так и испытания в составе турбогенератора (на базе серийного турбовального авиадвигателя).

Как рассказал «Стимулу» ведущий инженер-конструктор СибНИА им. С. А. Чаплыгина Дмитрий Ожгибесов, электродвигатель выполняет роль привода воздушного винта и установлен в обновленную носовую часть самолета. В носовой части также расположена криогенная система охлаждения. В средней части фюзеляжа расположены аккумуляторы, питающие электродвигатель, силовая электроника и система управления ГСУ.

На стенде ЗАО «СуперОкс» впервые собрана вся цепочка агрегатов электрической силовой установки с токонесущими элементами на основе ВТСП: генератор, кабельная система, токоограничительное устройство и двигатель, а также коммутационное оборудование, большая буферная аккумуляторная батарея и единая система криогенного обеспечения

«Что касается хвостовой части самолета, — отметил Дмитрий Ожгибесов, — то предварительно была проведена работа по ремоторизации самолета с целью оснащения его двумя двигателями TFE-731 с большей тягой, чем штатные. Это позволило обеспечить летное состояние самолета не с тремя двигателями, а уже с двумя, при этом открыв возможность для установки турбогенератора на место среднего двигателя».

Турбогенератор имеет две важные составляющие: турбовальный газотурбинный двигатель ТВ2-117 является приводом генератора высокой мощности. «На первый взгляд вся эта цепочка преобразования энергии выглядит нерационально, — говорит Дмитрий Ожгибесов. — По сути, в этой установке энергия сгорания углеводородного топлива преобразуется в электрическую энергию, затем электрическая энергия поступает в электродвигатель, где происходит дополнительное преобразование в механическую энергию. При этом мы еще должны учитывать потери энергии на проводах, аккумуляторах и необходимость питания систем управления всей установкой. Такая цепочка кажется неоправданно громоздкой, и возникает резонный вопрос: зачем? Ответ на него прост: отработка технологий».

По словам специалиста, на сегодняшний день камнем преткновения на пути к созданию полностью электрической авиации является емкость аккумуляторных батарей. Энергоемкость одного килограмма литий-ионных аккумуляторов меньше энергоемкости килограмма керосина в десятки раз, а значит, брать их с собой на борт для совершения полета по коммерческим маршрутам нужно больше в десятки раз, и это непозволительная роскошь для авиации.

«Однако сейчас мы имеем экспериментальные образцы ранее недоступных устройств, которым только предстоит найти место в авиации, автомобилестроении, судостроении. Поэтому наша летающая лаборатория — первый шаг на пути отработки технологий установки этого оборудования на летательные аппараты, а также отработки взаимной увязки радиоэлектронного оборудования с электрическими агрегатами подобной мощности. Во всем мире разработчики аккумуляторных батарей бьются над задачей увеличения энергоемкости своих продуктов, и когда этот показатель достигнет приемлемых для авиации значений, наш опыт по установке электродвигателей и генераторов высокой мощности пригодится современникам», — считает Дмитрий Ожгибесов.

Летающая лаборатория

Летающую лабораторию на базе самолета Як-40 разработали специалисты СибНИА им. С. А. Чаплыгина. Решение использовать самолет Як-40 было принято в 2018 году. В том же году была создана и испытана аэродинамическая модель лаборатории в аэродинамической трубе.

Летающая лаборатория представляет собой испытательный стенд для анализа поведения экспериментального оборудования в условиях, максимально приближенных к реальным эксплуатационным. С точки зрения конструкции фюзеляжа этот летательный аппарат не несет в себе чего-то принципиально нового. По словам Дмитрия Ожгибесова, опыт создания летающей лаборатории подобного вида был в Чехословакии в конце 1980-х. Тогда необходимо было провести испытания двигателя М-602 с воздушным винтом В-518, которые также были установлены в носовую часть самолета Як-40.

Работу планируется завершить в 2022 году, ее результатом будут летные испытания демонстратора ГСУ. Они позволят проверить конструктивные подходы к созданию подобных силовых установок, оценить эффективность применяемых технических решений

«На первый взгляд может показаться, что устанавливать винтовой движитель на реактивный самолет (маршевые двигатели которого априори обладают большим запасом мощности, чем экспериментальный образец) — бессмысленная затея, но этому есть свои причины. С точки зрения чистоты эксперимента хорошо бы подошел самолет по типу Ан-28, но, когда работа только начиналась, мы до конца не знали, как в конечном виде будет выглядеть гибридная силовая установка, сколько потребуется аккумуляторов, какие будут аккумуляторы, какой конечный вес, габариты установки и так далее. Все эти вопросы важны, но, так как сама установка экспериментальная, не все идет по задуманным заранее планам: у природы свой взгляд на все процессы, которые происходят в оборудовании, а у людей — свой, следовательно, приходится что-то менять на ходу. По этим причинам, — говорит Дмитрий Ожгибесов, — было принято решение использовать самолет с большим запасом максимального взлетного веса».

Будущее авиации

Работу планируется завершить в 2022 году, ее результатом будут летные испытания демонстратора ГСУ. Они позволят проверить конструктивные подходы к созданию подобных силовых установок, оценить эффективность применяемых технических решений.

Направление малошумных и экологичных гибридных и электрических силовых установок — одна из определяющих технологий для будущего авиации. Их исследованием, прежде всего для перспективных серийных самолетов малой и региональной авиации, занимаются все авиаконцерны мира и профильные научные центры. Преимущество гибридных силовых установок состоит в возможности, с одной стороны, получить выгоду от энергоэффективных, экологически чистых электрических технологий, с другой — сохранить приемлемую весовую эффективность за счет оптимизации конструкции и режимов работы газотурбинных или поршневых авиационных двигателей.

«Применение гибридных технологий в авиации позволит уменьшить расход топлива до 70 процентов и существенно сократить вредные выбросы. Кроме того, в связи с тем, что авиационные требования к технологиям наиболее жесткие, это дает возможность использовать их в других отраслях промышленности при создании новой техники»

«Применение гибридных технологий в авиации позволит уменьшить расход топлива до 70 процентов и существенно сократить вредные выбросы. Кроме того, в связи с тем, что авиационные требования к технологиям наиболее жесткие, это дает возможность использовать их в других отраслях промышленности при создании новой техники. И именно здесь прикладная наука является драйвером высокоинтеллектуальных и сложных инновационных технологий», — отметил директор НИЦ «Институт им. Н. Е. Жуковского» Андрей Дутов.

По его словам, в Институте имени Жуковского сформирована комплексная научно-техническая платформа «Электрический ЛА» (летательный аппарат), в рамках которой все ведущие научно-исследовательские центры авиационной промышленности — ЦАГИ, ЦИАМ, ГосНИИАС, СибНИА — совместно создают новейшие технологические решения.

Гибридные двигатели на катерах и яхтах

Электрические моторы устанавливают на лодках с 1838 года. Принцип их работы прост. Электродвигатель подключают к аккумуляторной батарее, а контроллер регулирует количество оборотов винта и скорость движения судна. Но даже с аккумуляторами большой емкости запас хода у лодки с электромотором ограничен. После того как тяговые аккумуляторы разрядятся для их зарядки приходится запускать двигатель внутреннего сгорания или возвращаться на базу и подключать зарядное устройство к береговой электросети. В результате электроустановка работает менее эффективно, чем дизельный двигатель с правильно подобранным дополнительным оборудованием. При этом она оказывается тяжелее, стоит дороже и занимает больше места.

Чтобы затраты на электромотор оказались оправданными, аккумуляторная батарея большой емкости и мощное зарядное устройство должны работать эффективнее традиционного двигателя

Транспортное средство с гибридной силовой установкой использует для движения две независимые системы привода. Чаще всего это двигатель внутреннего сгорания и электродвигатель. В настоящее время гибридные двигатели – это основная технология в автомобильной промышленности, которая постепенно получает распространение и в судостроении.

Отличительная особенность гибридных энергосистем — накопитель энергии, благодаря которому бортовое оборудование может использовать несколько источников мощности. На катерах и яхтах это дизельный двигатель, береговая электрическая сеть, ветрогенератор, солнечные панели или гидрогенератор. Полученная из разных мест электрическая энергия сохраняется в аккумуляторах, позволяя гибридной установке длительное время работать на созданном запасе или сразу направляется потребителям.

Последовательная гибридная установка

Гибридную установку, состоящую из дизельного генератора переменного или постоянного тока и электродвигателя называют последовательной. Генератор увеличивает запас хода и питает электромотор, после того как разрядятся аккумуляторы. Чаще всего используют DC генератор на постоянных магнитах, для которого электромотор это единственная и самая большая нагрузка. Электромотор в последовательной установке должен быть достаточно мощным, чтобы противостоять неблагоприятным условиям, в которых может оказаться судно.

Режим работы при котором электродвигатель, вращающий гребной винт, напрямую работает от генератора называется дизель-электрическим

Эффективность использования последовательной гибридной установки зависит от скорости движения. Испытания, проведенные на яхте длиной 14,5 метров с дизельным двигателем мощностью 75 л.с показали, что на скорости 4 узла гибрид сохраняет 50% топлива. Но поскольку в этом режиме потребление топлива у традиционной системы также не высокое, экономия в литрах оказывается не значительной.

Удельное потребление топлива вдоль рабочей кривой винта в зависимости от скорости яхты. Данные испытаний в реальных условиях дизельного двигателя мощностью 75 л.с на яхте длиной 48 футов (14,5 м) и весом 16 тонн. На графике видна неэффективность обычной силовой установки при небольших нагрузках и медленной скорости судна. Точки пересечения горизонтальных линий с рабочей кривой отображают оптимальную скорость для различных режимов работы двигателя — дизель-электрического или от аккумуляторов. Выше этих скоростей эффективнее двигатель внутреннего сгорания

С ростом скорости экономия топлива снижается, и при 6,8 узлах двигатель внутреннего сгорания становится эффективнее (пороговая скорость). Если электродвигатель работает от аккумуляторных батарей, а не напрямую от генератора, то из-за того, что КПД аккумуляторов составляет 80-90%, удельный расход топлива на валу возрастает, и пороговая скорость снижается до 5,4 узлов.

Так же, как и в двигателях внутреннего сгорания эффективность электродвигателей падает при небольших оборотах и низких нагрузках. Чем мощнее двигатель, тем выше скорость, при которой возрастают потери. Последовательный гибрид станет экономически оправданным, если большую часть времени судно будет двигаться со скоростью ниже пороговой, лишь иногда превышая ее.

Альтернативные источники энергии

В основе гибридной установки лежит шина, с помощью которой электродвигатель и бортовое оборудование подключают к источникам электрической энергии. Для катеров и яхт такие источники — это береговая сеть, солнечные панели, ветро или гидрогенератор. Каждый кВтч выработанный без помощи двигателя внутреннего сгорания снижает удельный расход топлива, а в некоторых случаях не моторные источники энергии компенсируют всю потребляемую мощность. Например:

1. Небольшой паром, работающий на коротком маршруте,заряжает аккумуляторные батареи во время высадки и посадки пассажиров от береговой электрической сети. 20-30 минут работы мощного зарядного устройства достаточно, чтобы подготовить судно к новой поездке.
2. На скоростных парусных катамаранах за счет регенерации судно создает большой запас энергии, который сохраняется в аккумуляторах и используется для питания электродвигателя. Свободная площадь на катамаране позволяет дополнительно устанавливать солнечные панели большой мощности.
3. Электрический двигатель на яхте, часто используется только чтобы войти и выйти из гавани, а в остальное время яхта двигается под парусом.

Во всех трех примерах судно работает на электрической тяге, а генератор находится в резерве для аварийных ситуаций и длительных поездок. Чем меньше работает генератор во время движения судна, тем экономичнее гибридная установка. Суммарное удельное потребление топлива у нее будет ниже, чем у традиционной системы, несмотря на то, что во время работы генератора расход топлива может быть больше.

В настоящее время, кроме регенерации, которая используется только на парусных яхтах, основных источников альтернативной энергии два – солнце и ветер. Их полноценному использованию мешают два обстоятельства – низкая удельная мощность устройств, вырабатывающих электричество и невысокая плотность хранимой в аккумуляторах энергии.

Каждый раз, когда в водоизмещающем режиме судно разгоняется выше предельной скорости, его сопротивление резко возрастает, мощности, генерируемой не связанными с двигателем источниками энергии становится недостаточно и аккумуляторные батареи быстро разряжаются. Последовательная гибридная установка не может поддерживать длительное время скорость движения выше пороговой без использования генератора и в этом режиме проигрывает двигателю внутреннего сгорания.

Напряжение системы

Самое большое сечение кабеля которое без затруднений можно использовать на судне – 2/0 AWG (70 мм2). Такой кабель рассчитан на ток 300 А, что при напряжении 12 вольт эквивалентно потребляемой мощности 12 х 300 = 3600 Вт. Чтобы не превышать уровень 300 А и использовать более мощные устройства увеличивают напряжение в системе.

Последовательные гибридные системы на судах длиной более 25 футов (7,5метров) используют напряжения от 70 до 700 вольт. При токе 300 ампер это дает мощность до 200 кВт. Высокое напряжении заставляет тщательно учитывать вопросы безопасности и устанавливать большое количество последовательно соединенных аккумуляторов. Чем больше аккумуляторов, тем больше проблем с их балансировкой и контролем и тем больше число потенциальных точек отказа.

Параллельные гибридные установки

В параллельной гибридной установке внешний электродвигатель дополняет уже установленный двигатель внутреннего сгорания. Электромотор подключают к валу, вращающему винт, с помощью муфты, благодаря чему он может работать как одновременно, так и независимо от основного двигателя.

Параллельная гибридная установка Fischer Panda. Цифрами на схеме обозначены: 1. Электрический двигатель 2. Контроллер EasyBox 3. Панель управления GD2 4. Рычаг управления 5. Электромагнитная муфта 6. Зарядное устройство 7. Береговое подключение 8. Инвертoр для оборудования 220 Вольт EasyBox – это сердце силовой установки. В нем находится блок управления электромотором, блок предохранителей, зарядное устройство и разъемы для подключения рычага управления, контрольной панели и аккумуляторной батареи.

При параллельной компоновке электродвигатель не обязательно должен быть очень мощным, его должно хватать для движения со скоростью ниже пороговой или выполнения маневров, а на высокой скорости винт вращает двигатель внутреннего сгорания. Менее мощный электродвигатель эффективнее на небольших скоростях, однако в параллельной установке он может работать только от аккумуляторов, которые являются источником дополнительных потерь энергии. Однако несмотря на потери в аккумуляторной батарее общая эффективность параллельной установки выше, чем последовательной.

Емкость аккумуляторов при параллельной установке меньше, чем при последовательной, а значит меньше их объем, вес и стоимость. Если придерживаться ограничения тока в 300 ампер, то максимальная мощность двигателя составит 300 ампер × 48 вольт = 14,4 кВт. Этого достаточно для маневрирования в гавани на яхте длиной 18-20 м.

В параллельном гибриде во время работы двигателя внутреннего сгорания электромотор может работать как генератор. При этом винт может вращаться или быть отключен. На парусных яхтах электромотор подключают к выходному валу таким образом, что во время движения под парусом винт вращает ротор электромотора и двигатель работает как гидрогенератор, заряжая аккумуляторные батареи

Работа электродвигателя в режиме генератора позволяет питать бортовую электрическую систему постоянного тока, и силовая установка оказывается более компактной, чем автономный генератор

Преимущества гибридного двигателя

Оба типа установок позволяют использовать электродвигатель для маневрирования в гавани и передвижения в водоемах, где запрещено использовать двигатели внутреннего сгорания. Принять решение о установке гибридного двигателя можно после сравнения крейсерской и пороговой скорости судна. Если пороговая скорость в дизель электрическом режиме выше крейсерской, то последовательная гибридная установка большую часть времени будет работать эффективнее дизельного двигателя. Если регулярная скорость больше пороговой, но используются дополнительные источники энергии, то расход топлива будет меньше, чем при работе двигателя внутреннего сгорания.

Если на судне планируется устанавливать вспомогательный генератор, то параллельная гибридная установка может заменить его. Как правило она работает эффективнее, чем генератор переменного тока, стоит не дороже его, занимает меньше места и не требует монтажа выхлопной, охлаждающей и топливной системы. Электродвигатель в этом случае оказывается дополнительным бонусом.

Задайте вопрос,

и получите консультацию по лодочным электромоторам, аккумуляторам или зарядным устройствам для катера или яхты