Generación eléctrica a bordo: eficiencia, control y protección. Tres criterios aparentemente antagonistas que deben respetarse en el diseño

• Antonio Herrero Sabat ; Joan Medes García ; Ricard Bosch i Tous ^{[1] [1] [1]}
  1. [1] Universitat Politècnica de Catalunya

     Universitat Politècnica de Catalunya

     Barcelona, España

     
• Localización: Ingeniería naval, ISSN 0020-1073, Nº. 1013, 2022, págs. 60-76
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • On-board power generation: efficiency, control and protection. Three apparently antagonistic criteria that must be respected in the design
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• Resumen
  • español

    Una planta eléctrica diseñada exclusivamente con criterios de eficiencia, no es capaz de suministrar adecuadamente la corriente que demanda el propulsor transversal de proa durante su arranque. Es necesario un criterio de control de la excitación de estos alternadores, durante los episodios de arranque de propulsores eléctricos, que pueden durar algún segundo, suministrando corrientes superiores a la nominal. Debe mantenerse su tensión nominal en bornes en estos eventos.

    El sistema de protección, ha de monitorizar el tiempo que la corriente sobrepasa el valor nominal, desconectando las cargas si este tiempo supera lo admisible, garantizando que las temperaturas del conjunto no alcancen valores peligrosos. El sobredimensionamiento de los alternadores, es la solución más simple para alimentar propulsores eléctricos y sus arranques, manteniendo tensiones y energías reactivas en valores estables y controlados a nivel del milisegundo. Algunos astilleros no los sobredimensionan, centrados exclusivamente en criterios de eficiencia y coste, sin tener en cuenta el riesgo que asumen, sacrificando, sin saberlo, la estabilidad de las plantas eléctricas que instalan.

    Este trabajo, pretende ser una aportación tecnológica para resolver esta problemática de la propulsión Naval Diésel-Eléctrica, asegurando la alimentación de cargas dinámicas, con estabilidad y consumo de combustible óptimo.

  • English

    A power plant designed exclusively with efficiency criteria is not capable of adequately supplying the current demanded by the transverse bow thruster during start-up. A control criterion is needed for the excitation of these alternators, limited in size, during the start-up processes of electric thrusters; this can take a few seconds, supplying higher than nominal currents while maintaining its nominal voltage in terminals.

    The protection system must monitor the amount of time that the current exceeds the nominal value, disconnecting the loads if the time is excessive to ensure that the temperature of the unit does not reach dangerous levels. The simplest solution for powering electric thrusters and their starters is to oversize the alternators. This keeps tensions and reactive energies at stable levels, with millisecondscale monitoring. Some shipyards do not oversize them, focussing solely on criteria of efficiency and cost without considering the risks, thereby unwittingly endangering the stability of the power plants they are installing.

    This work aims to provide a technological solution to this problem, applicable to Naval Diesel-Electric propulsion, ensuring the feeding of dynamic loads, stability and optimal fuel consumption.