RAPPORT NO. 11 M MEl 1953

STUDIECENTRUM T.N.O. VOOR SCHEEPSBOUW EN NAVIGATIE(NETHERLANDS' RESEARCH CENTRE T.N.O. FOR SHIPBUILDING AND NAVIGATION)

TOEPASSING VAN

DRAAISTROOM AAN BOORD VAN SCHEPENVOOR HET HULPNET

(APPLICATION OF THREE PHASE CURRENT ON BOARD SHIPS

FOR AUXILIARY PURPOSES)

DOOR

IR J. C. G. VAN WIJK

Uit gegeven door Jiet Bestuur

Issued by the Council

INHOUD

Biz.

Summary. 3

Inleiding . 3

I. Algemene vergelij king van de voor- en nadelen van draaistroom ten opzicht van ge-lij kstroom. 5

Voordelen. . 5

Nadelen .

Overzicht . 8

TI. Nadere beschouwing der belangrijkste factoren . 10

A. Spanning . . 10

B. Periodental . 10

C. Levensgevaar . 12

D. Motoren . . . 13

E. Aanloopapparaten . . . . 16

F. Aanloopkoppel en kipmoment . 17

G. Snelheidsregeling . 17

H. Generatoren . . 18

T. Spanningsregeling . . . 19

Schakelborden en distributic . 22K ortsluitstroomsterkte . . . . 22Afschakelvermogen van schakelaars . 25

Transformatoren . 27

Gelijkrichters . 27

Kabels . . 28

Brandgevaar . . . . . . . . . 29

Moet bij draaistroom het sterpunt geaard worden? . 30

Rendement . . . 31

Electrische verwarming . 32

Verlichting. . . . 32Algemene richthjnen . 32

III. Dekwerktuigen 34

De lieren . . . 34

Het ankerspil . . 43

Het verhaalspil. . 44

De stuurmachinc . . 44

Slotbeschouwing . . 44

IV. Aanschaffingsprïjzen en gewichten . 47

V. Résumé . 54

VI. Literatuuropgave . 55

-7,

SUMMARY

The characteristics of direct-current systems and in more detail those of alternating-current systems of auxiliaryplants of merchant vessels are described. Special consideration is given to the use of A.C. at higher voltagesthan is possible with D.C. in connection with the danger of electric shock, also to shortcircuit characteristics ofalternators and voltage drop at suddenly applied loads.The main advantages of the A.C. installation: saving in cost and weight, greater reliability and reducedmaintenance, are discussed in connection with the problem of providing a suitable winch for A.C. ships.

TOEPASSTNG VAN DRAAISTROOM AAN BOORD VAN SCHEPENVOOR HET HULPNET

INLEIDING

De bedoeling van deze studie is tweeledig. In de eerste plaats betreft deze een algemene vergelijking van de voor-en nadelen van gelijkstroom en van draaistroom aan boord van schepen. In de tweede plaats de toepassing vandraaistroom met betrekking tot de hulpwerktuigen, de verlichting en de verwarming van schepen.Electrische voortstuwing is dus geheel buiten beschouwing gelaten. Bovendien is alleen gedacht aan handels-schepen, dus met uitsluiting van oorlogsvaartuigen, welke in menig opzicht speciale eisen stellen.Hoewel er over de vóór- en nadelen van bet gebruik van draaistroom aan boord van schepen reeds veel is gepu-bliceerd, zijn de meningen daaromtrent nog zeer verdeeld.Dit is niet verwonderlijk, want tegenover zeer bepaalde voordelen van draaistroom, vergeleken bij gelijkstroom,staan onmiskenbaar eveneens nadelen. In het ene geval zullen de voordelen overwegen en in een ander geval denadelen, maar voor een groot deel zal dit een questie van persoonlijke appreciatie zijn, afhankelijk van de vraag,wat men het zwaarste meent te moeten laten wegen. Dikwijls zullen daarbij hepaalde economische voordelen tegentechnische onvolkomenheden moeten worden afgewogen en het is duidelijk, dat dit niet een eenvoudige rekensomis, maar dat persoonlijk inzicht en omstandigheden daarbij een grote rol spelen.Wil men in een bepaald geval een verantwoorde keuze kunnen doen, dan moet een heider inzicht omtrent allevóór- en nadelen bestaan.Het zou een dwaling zijn zonder meer aan te nemen, dat de vrijwel algehele verdringing van gehjkstroom doordraaistroom, welke men bij de eiectriciteitsvoorziening te land heeft waargenomen, ook tot ecn prioriteit vandraaistroom aan boord van schepeii moet doen concluderen. De hoofdreden, welke tot deze ontwikkeling bij deelectriciteitsvoorziening heeft geleid, n.l. het grote voordeel, bij draaistroom, door middel van transformatorende spanning naar believen op te kunnen voeren en daardoor jeder gewenst vermogen over grote afstanden, zonderte grote kosten en verliezen, te kunnen transporteren, speeit aan boord van een schip slechts een ondergeschikte roi.Omgekeerd moet men zich afvragen of de grote voorkeur, welke dc gelijkstroom hij scheepsinstallaties tot hedennog steeds geniet, niet gedeeltclijk ook veroorzaakt wordt, doordat men van de voordelen van draaistroom onvol-doende op de hoogte is en met het oude bekende te gaarne blijft doorgaan.Niet ontkend kan worden, dat voor aandrijvingen, waarbij snelle en veeivuldige toerenregeling nodig is, geiijk-st room dikwijls onmiskenbare voordeien heeft. Niettemin heeft bij landinstallaties draaistroom bewezen nietalleen de gehjkstroom te kunnen vervangen, maar in veel opzichten betrouwbaarder te zijn en veel minder onder-houd en toezicht te vereisen.Bij de beantwoording van de vraag of deze laatste eigenschappen ook voor toepassing aan boord van schependoorslaggevend moeten worden geacht, moet men twee dingen duidelijk voor ogen houden: ten 10 een storing aanboord kan onder omstandigheden de veiigheid van het gehele schip en daardoor van bemanning en passagiersin gevaar brengen en ten 20 bij een dergehjke storing is de bemanning geheei op zich zelf en op de aan boord aan-wezige hulpmiddelen aangewezen.Het is dus begrijpelijk, dat men in scheepvaartkringen conservatief is en niet tot toepassing van jets nieuws over-gaat, voordat dit deugdelijk bewezen heeft zéér betrouwbaar te zijn. Van de draaistroommotor kan dit met zeker-heid gezegd worden. In de landbouw en op veleriei andere plaatsen, waar van verzorging nauwelijks gesproken

3

kan worden en de machines aan zeer ongunstige omstandigheden zijn blootgesteld, heeft juist de draaistroom-motor uitkomst geboden. Ook aan boord heeft, uit hoofde van zijn betrouwbaarheid, de draaistroommotor reedsveel toepassing gevonden voor aandrijving van ventilatoren op siecht toegankelijke of zeer vochtige plaatsen enook bet keukenbedrijf is op vele schepen, o.a. op bet m.s. Oranje, reeds geheel met draaistroommotoren uitgerust.Een behoorlijk onderhoud en toezicht op de honderden, over het gehele schip verdeelde ventilator motoren, zoalsdeze tegenwoordig op grote passagiersschepen voorkomen, is nauwelijks meer mogelijk. In nog grotere mate isdit bet geval bij de moeilijk toegankelijke, in schachten ingebouwde schroefventilatoren, welke met het oog opruimtebesparing in steeds toenemende mate worden toegepast, in plaats van centrifugaal-ventilatoren. Voordeze machines, bovendien dikwijls aangebracht in zeer vochtige omgeving, betekent de draaistroom-kooianker-motor ccii uitkomst.Waarom ging men dan nog niet algemeen tot draaistroom over? Hiertoe zullen de vóór- en nadelen nader be-schouwd worden.

4

I. ALGEMENE VERGELIJKING VAN DE VOOR- EN NADELEN VANDRAAISTROOM TEN OPZICHTE VAN GELIJKST ROOM

VOORDELEN

De voordelen van bet toepassen van draaistroomkunnen in bet kort als voigt worden aangegeven:I Draaistroom geeft de mogelijkheid van opwekking

en distributie met hogere spanning, waardoorkabels, schakelaars etc. lichter en kleiner kunnenworden, dan bij gelijkstroom het geval is.

2°. Voor verlichting kan een gereduceerde spanningdoor middel van plaatselijk aangebrachte trans-formatoren toegepast worden, zonder dat deinstallatie hierdoor gecompliceerder wordt. Integendeel geeft de hierdoor ontstane onderver-deling van het net en het electrisch geheel geschei-den zijn va: het primaire net en van de op transfor-matoren aangesloten secundaire verbruikers-circuitseen grotere overzichtelijkheid van de installatie.Hierdoor wordt de kans op complicaties bij hetontstaan van isolatiefouten belangrij k verminderden het opsporen van dergelijke fouten gemakke-lijker gemaakt.Bovendien heeft draaistroom (wisselstroom) voor-delen bij het steeds algemener toepassen vanfluorescentie-buislampen voor verlichting.

3°. Het maakt de toepassing van de kooiankermotormogelijk, wat de meest robuste, eenvoudigste enbedrijfszekerste electrische motor is.Collectoren, koolborstels en borsteihouders ont-breken en in verreweg de meeste gevallen kan ookde bij gelijkstroom onontbeerlijke aanzetweerstandvervallen en de kooiankermotor direct met eenschakelaar op de volle spanning ingeschakeldworden. Dus zeer belangrijk minder onderhoud enkans op storing, minder plaatsruimte, geringergewicht en een belangrijk lagere aarischaffingsprijs.

4°. Ook de generatoren zijn robuster, daar deze geencollector hebben en de wikkeling, waarin dehoofdstroom wordt opgewekt, in het stilstaandegedeelte is ondergebracht.Hierdoor kunnen de generatoren voor een hogeraantal omwentelingen worden gebouwd, wat deprijs en het gewicht ten goede komt en kunnen zedesgewenst op eenvoudige wijze geheel geslotenmet omloopkoeling worden uitgevoerd. Ook zijnde draaistroomgeneratoren practisch ongevoeligvoor optredende kortsluitingen, terwiji deze bijgelijkstroom-dynamo's meestal een belangrijkebeschadiging van collector, borstels en borstel-houders en daardoor een bedrijfsonderbrekingveroorzaken. Wel is waar moeten de draaistroom-generatoren van gelijkstroom bekrachtiging voor-zien zijn, waarvoor meestal direct of indirect-

gekoppelde opwekkers genornen worden, maardit zijn kleine machines, welke geen moeilijkhedenveroorzaken.

5°. Bij het parallel schakelen van draaistroomgene-ratoren zijn geen vereffeningsleidingen nodig, alsbij gelij kstroom-compound dynamo's.

6°. Bij bet gebruiken van draaistroom zal stroomtoe-voer van de wal eenvoudiger zijn.

7°. Bij draaistroom treedt geen electrolyse en osmoseop. welke bij gelijkstroominstallaties reeds her-haaldelijk tot het ontstaan van brand geleid hebben.Bij gelijkstroomkabels wordt de gummi-isolatievan de negatieve pool op den duur door electro-osmotische werking beschadigd. Er treden dankruipstromen op. die meestal niet voldoende grootzijn orn de smeltveiligheid te doen doorgaan, endaardoor gemakkelijk tot een begin van brandkunnen leiden.

8°. Draaistroominstallaties veroorzaken geen afwij kingvan het magnetische kompas en belangrijk minder-radiostoringen. Voor commando- en signaalinrich-tingen als keteltelegrafen, roerstandaanwijzers,machinetelegrafen en dergelijke neemt men ookbij gelijkstroorninstallaties bij voorkeur reedswisselstroom, daar deze apparaten eenvoudigerzijn en minder gevoelig voor miswijzingen ten-gevolge van isolatiefouten.Voor electronische navigatiemiddelen, als radio,radar, echolood, richtingzoekers, Loran, Deccaen muziekinstallaties moeten bij gelijkstroomomzetters worden toegepast, die bij draaistroomgrotendeels kunnen vervallen.

- De omzetters voor het laden van accu's kunneneveneens vervallen, daar hiervoor bij draai-stroom gelijkrichters gebruikt kunnen worden.

9°. Gebruik van draaistroom zal in het algemeen eenbelangrijke besparing aan gewicht, volume enaanschaffingskosten geven.

NADELEN

De nadelen welke hier tegenover staan zijn:1° De kooiankermotor heeft een constante sneiheid.

Door uitvoering als poolomschakeibare motorzijn twee-, drie- of zeifs vier sneiheden mogelijk.Tussengelegen sneiheden zijn echter niet beschik-baar. Deze kunnen wel met sleepringankermo-toren verkregen worden, maar dit gaat gepaardmet verliezen en plaats vragende en veel warmteontwikkelende regelweerstanden. De draaistroomcollectormotor biedt een even goede sneiheids-regeling als een gelijkstroommotor, maar is ge-

5

6

compliceerder en duurder en biedt dus geenvoordeel ten opzichte van gelijkstroom.

2°. Aanloopkoppel en maximumkoppel (kipmoment)zijn lager dan bij de gelijkstroommotor. In hetalgemeen levert dit echter geen bezwaar op, daarde draaistroommotor met voldoend koppelkan worden uitgevoerd orn aan vrijwel alle eisente voldoen.

30 Draaistroommotoren kunnen niet op een dergelijkeeenvoudige rnanier snel gestopt worden doordynamisch remmen als gelijkstroomrnotoren,waarvan bij lieren en andere dekwerktuigen bijgelijkstroom zoo gaarne gebruik wordt gemaakt.

4°. De spanningsdaling is bij draaistroomgeneratorenbij belastingsstoten veel groter dan bij gelijk-stroomdynamo's. Draaistroomgeneratoren kunnenook niet op eenvoudige wijze gecompoundeerdworden en hebben daardoor automatische span-ningsregeling nodig.

5°. Draaistroomgeneratoren kunnen niet zo een-voudig parallel geschakeld worden als gelijk-stroomdynamo's, daar behalve op spannings-gelijkheid ook op fazegelijkheid en frequentiegelet moet worden. Daarentegen zijn ze mindergevoelig voor afwijkingen in de spanning. Hetparallel schakelen vraagt in de praktiik dan ooknauwelijks meer aandacht dan bij gelijkstroom-machines, vooropgesteld, dat de aandrijvendemotoren of turbines van goede regulateurs voor-zien zijn.Aan deze regulateurs moeten veel hogere eisengesteld worden dan bij gelijkstroom het gevalis en ze moeten van afstandsverstelling zijnvoorzien orn een goede belastingsverdeling tekunnen instellen.

6° Een goede beveiiging tegen overbelasting is bijdraaistroomkooiankermotoren, tengevolge van dezeer hoge aanloopstroomsterkte, moeilijker teverwezenlij ken dan bij gelij kstroommotoren.Voor draaistroommotoren moet in plaats vanof behalve een magnetische, een thermische be-veiliging worden toegepast, met als mogelijkeconsequentie zwaardere zekeringen, indien eenbeveiliging tegen kortsluiting noodzakelijk is endienovereenkomstig zwaardere leidingen.

7° De schakelborden zijn bij draaistroominstallatiesgecompliceerder door kW meters, cos 97 meters,synchronoscopen etc., maar dit betekent geenszinsdat ze daardoor ook groter en zwaarder zullenzijn. Integendeel zijn de draaistroombordenmeestal kleiner en lichter, doordat de stromenzoveel kleiner zijn.

8°. Draaistroommotoren hebben een veel kleinereluchtspleet tussen anker en stilstaand gedeeltedan bij gelijkstroommotoren het geval is. Ditnadeel is echter veel minder belangrijk geworden,nu algemeen voor scheepsinstallaties kogel- enrollagers gebruikt worden in plaats van glijdlagers.

9°. Draaistroom is wat levensgevaar betreft, veelgevaarlijker dan gelijkstroom. Door het ontbrekenvan collectoren en dergelijke delen, die bij gelijk-stroom een bron voor aanrakingsgevaar vormenis het gevaar voor aanraking van onder spanningstaande delen bij draaistroom echter ved kleiner

en kan gemakkelijk op afdoende wijze voorko-men worden. Gebruik van tegen aanraking he-schermde lamphouders is algemeen gebruikelijk.Ook hoofd- en verdeelborden kunnen afdoendetegen aanraking van onder spanning staandedelen beschermd worden. Bovendien kan op extragevaarlijke plaatsen de spanning door middelvan een transformator op een absoluut onge-vaarlijke waarde, bijv. 24 Volt, omlaag getrans-formeerd worden.

1O. Het gebruik van een accubatterij als stroombronvoor motoren (liften, stuurmachine) bij uitvallenvan de generatoren is slechts mogelijk in corn-binatie met een gelij kstroom-draaistroorn orn-

zetter.

In hoever zijn deze bezwaren doorsiaggevend orn vanalgehele toepassing van draaistroom aan boord vanschepen voor hu!pkracht eri licht af te zien?Ten einde dit vraagstuk van alle kanten te belichtenstelde de Fachausschuss für Elektrotechnik derSchiffbautechnische Gesellschaft in Duitsiand in 1941dit onderwerp aan de orde (1) * De Electriciteitsfirma'sspraken zich daar ten gunste van draaistroorn uit.Maar ook van de zijde van de rederij-ingenieurs werdniets naar voren gebracht, wat als een doorsiaggevendbezwaar tegen draaistroom kan worden opgevat.Een van de bezwaren was, dat den grote rederij in hetalgemeen beter personeel za! hebben en over specialeelectrotechnisch geschoolde krachten za! beschikken,maar bij veel rederijen personeel met kennis vandraaistroom za! ontbreken. Dit is natuur!ijk juist.Maar verscheidene rederijen zijn er reeds toe over-gegaan, draaistroom voor een dee! van de hu!pwerk-tuigen (ventilatoren, koelmachines, keukenbedrijf)toe te passen, waardoor het personeel ervaring kanopdoen. Draaistroom stelt bovendien we! andere,maar geen zwaardere eisen dan ge!ijkstroom. Ditpersoneeisbezwaar bestond trouwens ook, toen menvan stoom op gelijkstroom overging en heeft toenevenmin de toepassing van electrisch aangedrevenhu!pwerktuigen verhinderd.Een ander eri inderdaad belangrijker bezwaar is hetgrotere !evensgevaar bij aanraking. 220 Volt draai-stroom is absoluut Ievensgevaarlijk en veel gevaar-lijker dan 220 Volt gelijkstroom. Maar dit heeft nietverhinderd, dat voor installaties in huizen en zeifsin boerderijen en koestallen 220 Volt draaistroomthans vrijwe! algemeen wordt toegepast. Dit is geens-Zins bedoe!d als een p!eidooi orn ook aan boord vanschepen 220 Vo!t voor verlichting in hutten toe tepassen. In tegendeel. Maar wel is het een bewijs, dathet gevaar voor ìanraking van onder spanning staandede!en afdoende ondervangen kan worden. En watmachines in bedrijfsruimten betreft is de ge!ijkstroom-motor met zijn collector en borstelhouders gevaar-lijker dan de draaistroommotor, waarbij bet gevaarvan aanraking van spanningsvoerende delen afdoendeondervangen kan worden.Voor ver!ichting kan bovendien de spanning op zeereenvoudige wijze tot een ongevaarlijke waarde omlaaggetransformeerd worden.

') Deze cijfers verwijzeu naar de literatuur opgave aan het einde.

Ook dit bezwaar zal daarom in de meeste gevallen nietdoorsiaggevend geacht moeten worden.Het derde bezwaar is de siechte regelbaarheid van dedraaistroommotor. Op dit punt zal nog uitvoerigingegaan worden. In het kort kan echter wordenopgemerkt, dat dit bezwaar voor de hulpwerktuigenin het algemeen niet onoverkomelijk moet wordengeacht, behalve voor de dekwerktuigen. Een goededraaistroomlier, gelijkwaardig aan die voor gelijk-stroom, staat nog niet ter beschikking, hoewel ookhier voortdurend vorderingen gemaakt worden. Ende ideale gelijkstroombesturing van electrische lieren,nl. de Ward-Leonard besturing, is bij een draai-stroominstallatie even gemakkelijk, ja zelfs op een-voudiger wijze toe te passen dan bij gelijkstroom.De afzonderlijke gelijkstroomdynamo kan dan dooreen draaistroommotor worden aangedreven. In velegevallen zal men zich echter. ernstig moeten afvragenof deze oplossing economisch verantwoord is.Voor de stuurmachine wordt ook bij gelijkstroom-installaties de hydraulische bediening veelvuldigtoegepast. Deze is bij draaistroom ongetwijfeld nogbedrij fszekerder.Ret is dus niet verwonderlijk, dat de voorstandersvan draaistroom deze bezwaren ondergeschikt achtenaan de voordelen, waarvan in de eerste plaats hetontbreken van de collectoren en borstels wordengenoemd. Hoeveel moeite kost het dikwijls niet eengoede, vonkvrije commutatie te verkrijgen en hoeveelonderhoud vereisen de collectoren, die van tijd tot

tijd moeten worden uitgestoken en afgedraaid. Ookde aanzetweerstanden en controllers vragen voort-durend toezicht en onderhoud. Bij draaistroom ont-breken deze grotendeels.Tenslotte het geringere brandgevaar. Bij de 23 Janu ari1942 te Hamburg gehouden H.N.A/E Ausschusswerd met algemene stemmen in de voorschriftenopgenomen: Bei Verwendung eines Gummiaderleitungsnetzes wird Wechselstrom empfohlen. Hoewel enkelerederijen hiertegen geprotesteerd hebben, blijkt erwel uit, dat de inzichten omtrent draaistroom zichbelangrijk gewijzigd hebben.Zowel in Amerika als in Duitsiand verklaarden dedeskundigen zich ten gunste van draaistroom. InNederland werd reeds in 1916 door de SM. Nederlandop het mailschip J. Pz. Coen voor de schachtventi-latoren draaistroom toegepast en daarna gingen ver-scheidene rederijen er toe over een groter of kleinergedeelte van de scheepsinstallatie voor draaistroomuit te voeren,In Frankrijk werd het mailschip la Marseillaise geheelvoor draaistroom uitgevoerd, ook de laadlieren.In hoeverre toepassing van draaistroom in de toekomstzal toenemen resp. de gelijkstroom geheel zal ver-dringen, zal voor een zeer belangrijk deel afhangenvan de ontwikkeling van de draaistroomlier.Voorlopig zal men ieder geval op zijn speciale vóór- ennadelen moeten beoordelen, waarbij enige algemenegezichtspunten kunnen worden vastgesteld, als inhet volgende overzicht zijn aangegeven.

7

SPANNINGOp kleinere schepenals kustvaartuigenen derg.

voor motorenvoor verlichting

Op grotere schepenvoor motoren

voor verlichting1° bij tankers2° bij andere sche-

pen

GENERATOREN

PARALLEL-SCHAKELEN

SPANNINGS-

REGELING

AANZETTEN VANMOTOREN

TOERENREGELING

8

O VERZICHT

Daar bij wisse!- en draaistroom iedere spanningboyen 40 à 55 Volt levensgevaarlijk is, zal opkleinere schepen, waar onderhoud en uitvoeringvan de installatie dikwijls minder ideaal zijn, aan

110 Volt de absolu ut ongevaarlijke gelijkstroom (110 V) de110 Volt voorkeur moeten worden gege ven.

220 VoltEen hogere spanning biedt grote moeilijkheden.Dientengevolge zullen de stromen en de benodigdekabelsecties belangrijk groter zijn clan bij draai-stroom.

110 Volt110 of 220 VoltIs de krachtinstallatie voor 220 Volt en wil men decomplicatie van een drieleidernet vermijden, danmoet men ornzetters toepassen of men is ook voorverlichting op 220 Volt aangewezen. Deze spanningkan niet meer geheel ongevaarlijk geacht worden.

Grotere vermogens met grote collectoren en veelborstels zullen veel onderhoud veroorzaken. Ookbestaat gevaar van vervuiling en dientengevolgedoorslag van ankerwikkelingen door koolstof variborstelslij tage, dat door ventilatielucht wordt mee-gezogen en zich tussen de ankerwikkelkoppen afzet.

Geeft geen bezwaren.Belastingsverdeling instelbaar door shuntregula-teurs.Bij compounddynamo's is een vereffeningsleidingnodig. Daarom worden bij grote vermogens dikwijlsshuntmachines toegepast. Ook bestaan oplossingenmet dubbel railsysteem, waardoor parallelschakelenontgaan wordt. Dit is bij draaistrooni niet zo een-voudig.

Bij compounclmachines blijft de spanning practischconstant.Bij shuntmachines za! automatische regeling dooreen snelregelaar aanbeveling verdienen. Bij groterevermogens zijn dan afzonderlijke opwekkers nodig.

Het aanzetten van grote motoren levert geen be-zwaar op. Er is echter steeds een aanloopweerstandnodig. Dit kan in veel gevallen een ééntraps- oftweetraps apparaat zijn. De vrij grote stroomstoten,welke in dat geval optreden, kunnen echter ook be-zwaar bij de beveiliging opleveren en gebruik vanthermische maximaalschakelaars nodig maken,evenals dit bij draaistroom het geval is.

Door shuntregeling is een verhoging van het aantalomwentelingen gemakkelijk en verliesvrij mogelijk.Wel worden hierdoor de afmetingen van de motorenin vele gevallen belangrijk groter. Toerenverminde-ring is bij shuntmotoren slechts door hoofdstroom-regeling mogelijk, hetgeen met grote verliezen ge-

220 Volt en bij grotere installaties 380 Volt 50 per/sec. alternatief 440 Volt met 60 per/sec. of hoog-spanning. Het personeel za! van bet levensgevaarvan al deze spanningen doordrongen moeten wor-den.

Door middel van transformatoren kan zeer geniak-kelijk iedere gewenste lagere spanning verkregenworden.In de hutten kan dus een ongevaarlijke spanninggekozen worden, bijv. 40 V. De Scheepvaart Inspec-tie laat 110 Volt met geaard middelpunt toe.(55 Volt tegen aarde).

Deze bezwaren bestaan niet bij draaistroom. Dekleine collector van de opwekker is niet aan gevaarvoor overbelasting en kortsluiting blootgesteld enza! daardoor weinig onderhoud vereisen. Generato-ren kunnen door ontbreken van collectoren geinak-kelijk geheel gesloten met omloopkoeling uitgevoerdworden.

Behalve op spanningsgelijkheid moet op fazegelijk-heid en frequentie gelet worden. Dit bicdt weinigmoeilijkheden, muts aandrijfmachines van goederegulateurs voorzien zijn. Hierann moeten vee!hogere eisen gesteld worden dan bij gelijkstroomen ze moeten met oog op belastingsverdeling vanafstandsverstelling voorzien zijn.

De spanningsdaling van draaistroomgeneratoren isgroot. Daardoor vereist de spanningsregeling meeraandacht en is steeds automatische regeling door eensnelregulateur nodig. De opwekkers moeten bijgrote vermogens van een hulpopwekker voorzienworden. Bekrachtiging via gelijkrichters wordt reedstoegepast. Ook regeling met roterende regelaarskomt in aanmerking.

Het aanzetten van grote motoren zal, wanneer dezedirect op volle spanning worden ingeschakeld, eente grote spanningsdaling veroorzaken. Lopen der-gelijke motoren onbelast aan, dan kan ster-driehoek-schakeling worden toegepast. Anders aanlooptrans-formatoren of sleepringankermotoren met aanzet-weerstand. Dit laatste speciaal ook indien aangezetmoet kunnen worden op een kleine noodgenerator.

Bij kooiankermotoren geen toerenregeling mogelijk.Door uítvoering als poolomschakelbare motor 2-3en 4 sne!heden mogelijk. Dit vraagt grotere enduurôere motoren.Bij sleepringankermotoren is toerenverminderingmogelijk maar gaat met dezelfde verliezen gepaard

Gelij kstroom Draaistroom

TOEZICHT EN ONDER

HOUD

KABELS EN LEIDIN-GEN

MECHANISCHESTERKTE ENPLAATSRUIMTE

AANSCHAFFINGS-PRIJS EN GEWICHT

VRACHTSCHEPEN

TAN KEKS

PASSAGIER-VRACHT-SCHEPENDe lierbelastingvormt een overwe-gend dccl van detotale belasting.De totale belas-ting is enkele ke-ren groter dan hetlieren verbruik.

paard gaat en belastingafhankelijk is. Seriemoto-ren geven daarentegen automatisch een verminde-ring van toerental bij hogere belasting en eensterke toename in snelheid bij geringe belasting.Door een compoundering kan op hoi gaan bijnullast worden voorkomen.

De coilectoren en borstels vragen regelmatigecontrole en onderhoud. Door optredende kortsiui-tingen kunnen de coilectoren en het borsteiwerk vande dynamo's ernstig beschadigd worden en totbedrijfsonderbreking aanieiding geven.

Contacten van aanzetweerstanden en controllersvereisen veel toezicht en onderhoud.

Bij het vrij algemeen toegepaste twee leidersysteemzullen kosten en gewicht van de kabels groterzijn dan bij draaistroom.

Door de collector en de ruimte, welke de anker-wikkeling inneemt, zal de aslengte belangrijk groterzijn dan bij een kooiankermotor. Daardoor wordt deconstructie slapper en de motor langer en zwaarder.

Daar de belasting bij havengebruik als gevoig vande lieren meestal groter is dan de belasting op zee,zal in het algemeen gelijkstroom de voorkeur ver-dienen.

Wanneer voor de pompen electrische aandrijvingwordt toegepast en een individuele toerenregelingnodig is, zal gelijkstroom de voorkeur verdienen.Bij tankers wordt voor aandrijving van de pompeoechter dikwijls stoom (uitlaatgassenketel) toegepast.Bij expiosiegevaar vereist de inspectie-mogelij kheidvan de collector een gecompliceerde en dure con-structie van het explosievast gesloten motorhuis.

Met het 00g O de lieren zal gelijkstroom de voor-keur verdienen.

Zolang de draaistroomlier nog achter staat bij degelijkstroomlier, zullen de lieren voor gelijkstroomkunnen worden genomen, gevoed door omvormersof afzonderlijke dynamo's.

ais hoofdstroomregeling bij gelijkstroom shunt-motoren en is ook belastingafhankelijk. Draai-stroom coliectormotoren hebben dezeifde toeren-regeimogelijkheid als gelijkstroom shunt- en serie-motoren.

Voor kooiankermotoren beperkt het onderhoudzich tot het eenmaal per jaar schoonmaken en metnieuw vet vullen van de lagers.Dit onderhoud treedt natuurhjk ook bij gelijk-stroommotoren op.Bij sleepringmotoren zullen sieepringen en borstelsonderhoud vragen. Het is daarom gewenst het aan-tal sleepringmotoren zoveel mogelijk te beperken.Het aantal aanzetapparaten met aanioopstanden isis zeer gering, daar de meeste motoren direct op vollespanning ingeschakeld kunnen worden.

Bij 380 Voit draaistroom zijn de kosten en het ge-wicht kleiner dan bij 220 V. gelijkstroom.De grote inschakeistromen maken echter wel, datde voedingkabels van kooiankermotoren met directeinschakeling dikwijls zwaarder moeten zijn dan uitde voliaststroom zou voigen, teneinde voldoendezwaar te kunnen beveiiigen. Hierdoor gaat hetvoordeel weer voor een klein deel verloren.

Door korte lengte van kooianker zijn gewicht enmotorlengte gering, waardoor gemakkelijk een zeerrobuste constructie verkregen kan worden en weinigpiaatsruimte nodig is.

Voor de complete installaties zullen de prijsverhoudingen zeer sterk beïnvloed worden door de oplossing, welke bij toepassing van draaistroom voor de lieren en andere dekwerktuigen gekozen wordt. Zolang een goedkope betrouwbare draaistroomlier ontbreekt kunnen de volgende globale regels gegeven-worden:

Wanneer voor de lieren gelijkstroom omvormerSmoeten worden opgesteld is het prijsverschil geringof negatief en weegt dit eventuele voordeel niet optegen de complicatie van twee stroomsoorten.

Eco gezamenhjke toerenregeling van alle pompeokan verkregen worden door snelheidsvariatie vande generatoren.Bij toepassing van stoomaandrijving voor de porn-pen hieden voor de overige instailatie draaistroom-kooiankermotoren, wat betreft explosiegevaar, voor-delco tb van gelijkstroommotoren wegens ontbre-ken van vonken, waardoor zelfs in vele gevallen vaneen explosievast-gesloten uitvoering kan wordenafgezien.

Ontoegankelijke motoren (ventilatoren-keukenbe-drijf) kunnen voor draaistroom worden uitgevoerd.

Draaistroom zal de voorkeur verdienen. De na-delen van twee stroomsoorten worden ruimschootsgecompenseerd door de voordelen van lagere aan-schaffingsprijs, geringer gewicht en vooral door de be-iangrijke economische voordelen van minder toe-zicht en onderhoud.

9

Gelij kstroom Draaistroom

II. NADE RE BESCHOUWING DER BELANGRIJKE FACTUREN

De in deze studie genoemde vóór- en nadelen van eendraaistroorninstallatie zullen thans aan een naderebeschouwing worden onderworpen en worden toe-gelicht en gemotiveerd.

A. SPANNING

Gelijkstroom met cen spanning van 110 Volt kan alsabsoluut ongevaarlíjk worden beschouwd. Van 220 Voltgelijkstroom kan dit niet meer gezegd worden, terwijibij isolatie fouten in bet kabelnet 220 Volt veel brand-gevaarlijker is dan 110 Volt. Toch zijn bijna allerederijen noodgedwongen voor hun grotere schepentot 220 Volt overgegaan, daar de aan boord benodigdevermogens zó groot zijn geworden, dat dit bij 110 Voltvoor generatoren, kabels eri schakelaars tot niet meertechnisch te beheersen strornen leidt.Het rn.s. Oranje (36) heeft bij vol bedrijf een gelijkstroom vermogen van 5000 kW. Bij 220 Volt geeftdit een stroomsterkte van 22700 Ampère! Dit ver-mogen is verdeeld over 5 dynamo's, die elk dus eenvollaststroomsterkte van 4540 Ampère hebben. Deschakelaars van deze machines moeten dus voor5000 Ampère zijn en dit is niet ver meer van de grensvan het nog met redelijke afmetingen uitvoerbare.De kortsluitvastheid van dergelijke schakelaars iseveneens een moeilijk oplosbaar vraagstuk. Dezehoofdschakelautomaten hebben een afschakelvermogenvan 50000 Ampère! Een rnogelijkheid orn deze scha-kelaars met 50000 Amp. te beproeven kon echternergens op de wereld gevonden worden. Ook met220 Volt gelijkstroom begint men dus de grens vanhet uitvoerbare reeds aardig te naderen.Hogere spanning heeft voor gelijkstroom ernstigebezwaren. Voor verlichting is geen hogere spanningtoegelaten. Men zou tot 440 VoIt met rniddelleiderover kunnen gaan. Deze middelleider zou dan echtergeaard moeten worden, waardoor elke sluiting in éénvan de buitenleiders een storing zou betekenen, ter-wijl een doorlopende controle op de isolatietoestandvan deze leidingen niet meer mogelijk zou zijn, alzou daar gedeeltelijk aan tegemoet gekomen kunnenworden door het aanbrengen van een schakelaar inde aardverbinding. Bovendien zal echter een ge-compliceerd Ieidingsnet ontstaan en iedere collectorvan motoren en dynamo's ernstig levensgevaar op-leyeren. Kleinere motoren zullen niet voldoende be-drij fsveilig voor 440 Volt gebouwd kunnen worden endus eveneens op 220 Volt moeten worden aangesloten,waardoor de complicatie van een drieleidernet ookvoor het krachtnet doorgevoerd zal moeten wordenen het verkrijgen van een gelijkmatige belasting vanbeide netheiften minder gemakkelijk zal zijn. Boyen-

10

dien zullen de cornmutatiemoeilijkheden van demachines verzwaard worden.Al deze moeilijkheden vervallen bij toepassing vandraaistroom. In plaats van 220 Volt kan men 380 Voltnemen en wanneer ook deze spanning nog tot abnor-maal grote stromen en te zware leidingen aanleidinggeeft, zelfs zonder bezwaar op 2000 of 3000 Volt voorde grote krachtverbruikers kunnen overgaan. Natuur-lijk is niet alleen een dergelïjke hoogspanning, maar isook 380 en zeifs 220 Volt draaistroom reeds absoluutlevensgevaarlijk. Maar in tegenstelling met gelijk-stroom, waar de collectoren en borstels onderdelenvormen, die herhaaldelijk gecontroleerd moeten wor-den en dus behoorlijk toegankelijk moeten zijn enmoeilijk geheel tegen aanraking beschermd kunnenworden, komen dergelijke onderdelen bij de draai-stroommotoren niet voor. Hier kan bet aanrakings-gevaar van onder spanning staande delen veel gemak-kelijker met absolute zekerheid voorkomen worden.Kleinere motoren kunnen, indien nodig, gemakkelijkmet een lagere spanning gevoed worden, daar dedaartoe nodige transformatoren betrekkelij k kleinzijn en geen onderhoud of toezicht vereisen terwiji dehierdoor veroorzaakte onderverdeling van het neteerder een voordeel dan een nadeel betekent. Voorverlichting kan in de ruimten, waar dit nodig wordtgeacht, op een absoluut ongevaarlijke spanning wordenovergegaan.Bij het bovengenoemde vermogen van 5 x 1000 kWzal elke generator door de arbeidsfactor, die we op0,8 kunnen stellen, een schijnbaar vermogen van 1250kVA. moeten hebben. Bij 380 Volt betekent dit eenvollaststroom van 1900 Ampère, zodat met schake-laars voor 2000 Ampère kan worden volstaan in plaatsvan 5000 Ampère. Behalve de rails en de schakelaars,zullen ook de kabels ved lichter worden en dus aan-zienlijk in ruimte en gewicht gespaard worden.

B. PERIOI)ENTAL

Terwiji in Europa 50 perioden voor draaistroom alge-meen gebruikelijk is, worclt in Amerika overwegend60 perioden toegepast en is de Amerikaanse Marinedaardoor eveneens tot toepassing van draaistroom met60 perioden en 440 Volt overgegaan.Dit heeft tot gevolg dat in Amerika andere toeren-tallen gebruikt worden, daar bij draaistroom bettoerental direct afhankelijk is van het periodental.

Aantal polen 2 4 6 s io 12 14 16

0mw. bij 60 per. 3600 1800 1200 900 720 600 513 450/min.0mw. bij 50 per. 3000 1503 1000 750 600 500 428 375/min.

Dit zijn de z.g. synchrone toerentallen, welke bereiktworden, wanneer de rotor synchroon draait met hetdraaiveld in de stator, wat bij onbelaste motor onge-veer het geval is. Wordt de motor belast, dan gaat derotor jets langzamer draaien, waardoor in de stavencen spanning wordt opgewekt, die de stroom doetontstaan, welke nodig is orn het gevraagde koppel teleyeren. De vermindering in toerental (slip) is alsregel van de orde van grootte van 2-5% van hetsynchrone toerental en nagenoeg evenredig met debelasting, voor zover deze binnen normale grenzenblijft.Algemeen is in Europa een spanning van 380 Voltgebruikelijk. Het lijkt dus van groot voordeel dezespanning ook aan boord te gebruiken. Weliswaarzullen aan de motoren, voor gebruik aan boord vancen schip, zwaardere eisen gesteld moeten wordendan voor normaal landgebruik, speciaal wat uitvoeringmet vochtigheids- en tropenisolatie betreft, maar hetzal toch in het algemeen de levertijd en de prijs tengoede komen, als met dezelfde typen kan wordenvolstaan. Bovendien heeft men dan het grote voordeel,dat bij dokken etc. gemakkelijk stroom van de walkan worden betrokken en sommige van de hulpwerk-tuigen in dienst kunnen worden gehouden.Nu heeft echter onze Koninklijke Marine, in overeen-stemming met haar Amerjkaanse zuster, draaistroornvan 440 Volt 60 per/sec. gekozen voor haar in aanbouwzijnde schepen.Zowel de twee in aanbouw zijnde kruisers, als deeveneens in aanbouw zijnde onderzeebootjagers krij-gen dergelij ke draaistroominstallaties. Alleen voorkleinere schepen, als opnemingsvaartuigen er derge-lijke za! de Marine nog gelijkstroom toepassen.

Is hiermede de teerling geworpen en za! ook de han-delsmarine deze afwijkende spanning en 60 periodenkiezen als tot draaistroom wordt overgegaan? Hierbijdient het volgende in overweging genomen te worden:De sterkte van het draaiveld van een motor ondergaatgeen verandering, wanneer de spanning evenredigmet het aantal perioden toeneemt.Een motor, welke gebouwd is voor 380 Volt 50 per/sec.kan dus zonder meer (vooropgesteld dat het anker,etc. tegen de 20% hogere snelheid bestand zijn) ge-bruikt worden voor 456 VoIt 60 per/sec. En daarovereenkomstig de V.E.M.E.T. een motor ook nogz'n volle vermogen moet kunnen leyeren, als despanning + of - 5% van de nominale afwijkt, moetde motor dus ook bij een spanning van 440 Volt en60 perioden/sec. het volle vermogen kunnen afgeven.Dit wil zeggen: het draaiveld blijft hetzelfde en daarhet door een draaistroommotor ontwikkelde koppelevenredig is met bet product van draaiveldsterkte envollaststroom en deze laatste eveneens hetzelfde isgebleven, za! de motor dus hetzelfde vollastkoppelkunnen ontwikkelen. Het verrnogen van de motorgaat dus evenredig met bet toerental omhoog. Eenmotor van 15 pk 380 Volt 1500 omw/min 50 per/seczal dus 18 pk bij 440 Volt 1800 0mw/min en 60 per/seckunnen doen, zonder dat er iets aan gewijzigd behoeftte worden.De ijzerverliezen zullen daarbij, als gevoig van bet

hogere periodental, iets groter zijn dan bij 50 per.bet geval was, maar daar de ventilatie van de motorin het algemeen door bet hogere toerental in veelsterkere mate zal toenemen, zal dit geen bezwaaropleveren.Ogenschijnlijk heeft 440 Volt 60 per. dus alleenvoordelen, want de vollaststroomsterkte bleef onge-wijzigd en bedraagt dus voor de I 8 pk motor bij 60 per.hetzelfde als voor de I 5 pk motor bij 380 Volt 50 per.Dus voor dezelfde vermogens kleinere afmetingen engeringer gewicht, dunnere kabels, kleinere stroom-sterkte voor veiligheden en schakelaars en daardoorook voor de installatie gewichtsbesparing.Men moet er zich echter we! rekenschap van geven,dat wat voor de motor ge!dt in den regel niet voorhet aangedreven werktuig zal gelden. Een ventilatorza! bij 20% hoger toerental in het algemeen geen 20,doch ca. 70% meer kracht vragen; een centrifugaal-pomp eveneens en dus bij 20% hoger toerental demotor zeer sterk overbelasten. Al kunnen de motorendus zonder meer zowel voor 380 Volt 50 per. als440 Volt 60 per. gebruikt worden, wi! dit geenszinszeggen, dat men het voor 380 Volt 50 per. uitgerusteschip aan zal kunnen sluiten op een walaans!uitingvan 440 Volt 60 per/sec. Niet alleen zouden allewerktuigen 20% sneller gaan draaien, wat grote be-zwaren zou opleveren, maar de verlichting, verwar-ming en dergelijke zouden tegen de hogere spanningin het geheel niet bestand zijn en bezwijken.Minder bezwaren zullen optreden, wanneer een schipvoor 440 Volt 60 perioden wordt aangesloten op eenwa!aans!uiting van 380 Volt 50 perioden/sec. Demotoren zullen bun volle koppel kunnen ontwikkelenen de tot 83% gereduceerde toeren zullen bij stil-liggend schip over het algemeen geen onoverkomelijkemoei!ijkheden veroorzaken. Voor licht, en eventueelvoor verwarming, zal een transformator 380/440 Voltgebruikt moeten worden. Wordt deze in spaarscha-keling uitgevoerd, dan wordt het slechts een kleintoestel. Eventueel zullen de transformatoren zowel voor380/110 Volt 50 per. als voor 440/' 110 VoIt 60 per. uitge-voerd kunnen worden. Ten gunste van 60 per. wordtvoorts wel aangevoerd, dat de toerentallen, welkedaarbij voorkomen, beter overeenstemmen met devoor vele hulpwerktuigen gebruike!ijke, dan die van50 per/sec.De toepassing van 60 per/sec. aan boord van zee-schepen is ook ter sprake gekomen in de laatst ge-houden vergadering van bet Comité No. 8 Normalisatievan spanningen van de International ElectrotechnicalCommission, in Juni 1949 te Stresa gehouden. Na eentoelichting van Franse kant werd bet in studie ge-nomen orn voor een volgende bijeenkomst op deagenda te plaatsen. Voor bet vasteland van Europawerd 127/220 en 220/380 Volt voor draaistroom ge-normaliseerd. Ook 500 (eventueel 600) Volt is eentoegelaten spanning. Bureau Ventas schrijft voordraaistroom (voorschriften 1951) 380 en 220 Volt voor.Voor licht en verwarming buiten de verblij ven 220 en110 Volt. In de verblijven en voor alle verplaatsbarelampen en gereedschappen mag de spanning niethoger dan 42 Volt (tegen aarde) zijn. Dit is inmiddelsdoor de Scheepvaartinspectie tot 55 Volt verhoogd.

11

12

C. LEVENSGEVAAR.

Omtrent het gevaar, dat draaistroom resp. wissel-stroom biedt ten opzichte van gelijkstroom treffen wein de Transactions A.I.E.E. 941 een belangrijk artikelaan 2)

Onderzoekingen werden gedaan met i 20 proefper-sonen. Bij wisseistroom van 60 per/sec. werd gecon-stateerd, dat reeds een stroomdoorgang van I milliam-père merkbaar was. Werd de stroom geleidelijk ver-hoogd, dan werden de spieren van vingers en handenen later van de armen steeds meer gespannen. Bij6 à 8 milliampère werd de pijn van deze spiersamen-trekking hinderlijk en als de stroom nog meer ver-hoogd werd, was die pijn ook in de schouders en deborstspieren voelbaar en werd de ademhaling be-rnoeilijkt. Deze hogere stroomsterkten veroorzaakteneen gevoel van angst, hoewel de proefpersonen wisten,dat een knikje voldoende was orn de stroom uitge-schakeld te krijgen. De proeven werden niet zovervoortgezet, dat levensgevaar dreigde, hoewel ooklangdurige voortzetting van deze toestand van ernstigespierspanning in sommige gevallen reeds levensgevaarkan opleveren door ademnood.Duidelijk bleek dat de grootte van de stroom en nietde spanning maatgevend was voor het gevaar. Bijeen bepaalde sterkte van de stroom, vooral wanneerdeze een weg volgde van de ene hand door het lichaarnnaar de andere arm of naar een been, was het nietmeer mogelijk het spanningsvoerende deel los te laten.Deze grensstroomsterkte, welke men de loslaatstroom-sterkte noemde, moet als criterium beschouwcl wordenvan hetgeen maximaal toelaatbaar is, orn ongevaarlijkte mogen worden genoemd.Deze loslaatstroornsterkte werd bepaald met wissel-stroom van verschillende frequenties, van 5 tot 10000per/sec. en ook voor gelijkstroom.De 120 personen waren allen medisch onderzocht enuitsluitend mannen, merendeels van 21-25 jaar,met 15 tussen 26 en 46 jaar.Het is duidelijk, dat een bepaalde spanning een groterestroorn tengevolge zal hebben, naarmate het contactbeter is en bijv. de huid vochtig in plaats van droog.Waar echter bleek, dat de stroorn maatgevend wasvoor de verschijnselen en deze verschijnselen nietbeïnvloed werden door de oppervlakte condities vande hand, werden de handen van de proefpersonen allemet een slappe zoutoplossing bevochtigd. Voor zoverspanningen werden gerneten kan dus wel wordenaangenomen, dat deze in het algemeen de minimumwaarde zullen vormen van de spanning, welke in staatis bij bedoelde proefpersoon de gerneten stroomdoor-gang te veroorzaken. Het is jammer, dat de questievan de spanningen enigszins als van ondergeschiktbelang is beschouwd, want het moge juist zijn, dat destroomsterkte maatgevend is voor de mate van hetgevaar, maar ten slotte gaat het er toch orn de spanningvast te stellen, waarbij de veroorzaakte stroom ondergeen omstandigheden hoog genoeg kan worden ornlevensgevaar te veroorzaken.De ene hand rustte op een bronzen plaat en met deandere hand werd een blanke koperdraad No. 6(13,3 qmm) vast gegrepen. Nagegaan werd bij welkemaximale stroomsterkte de proefpersoon deze draad

nog juist kon loslaten. Lukte dit niet meer, dan werdde proef herhaald met een lagere waarde. Deze proevenwerden bij ied ere persoon rneerdere malen herhaald,maar niet zo dikwijls, dat verrnoeidheid een rol kongaan spelen.De loslaatstroomsterkte van I I 4 personen was:minium 9,7, gemiddeld 15,5, maximaal 21,6 milliam-père (effectieve waarde). De spanningen bij 60 per/sec.varieerden daarbij van 20-75 Volt, de lichaams-weerstand van 1570 tot 4430 Ohm.Wanneer de zoutoplossing aan de handen opdroogde,ging de spanning en de weerstand omhoog, maar deloslaatstroom behield practisch dezelfde waarde.Herleid op I 000 personen, zouden 995 in staat zijn dekoperdraad los te laten bij 8,8 + 0,8 milliampère(0,8 mA. is de berekende waarschijnlijkheidsfout),975 personen zouden bij 10,4 ± 0,3 mA. nog hebbenkunnen loslaten en 25 personen niet meer. Op grondvan deze waarden besluiten de schrijvers, dat bij60 per/sec. 8 à 9 milliampère behoorlijk veilig kanworden geacht, hoewel bij vrouwen en kinderen dezegrens lager kan liggen.Door proeven met andere frequenties bleek, dat degebruikelijke frequentiewaarden van 20 tot 60 per/sec.het gevaarlijkste zijn. Voor 50 per/sec. zijn de waardenpractisch hetzelfde als voor 60 perioden.Bij 1000 per/sec. konden 97,5% flog 15 mA. ver-dragen en bij 10000 per/sec. zeifs bijna 60 m.A.Ook met verschillende dikten van electroden werdenproeven genomen, bijv. met een draad van 25 mm dik,maar de loslaatstroom bleek vrijwel onafhankelijkvan de afmetingen van de geleider.Bij proeven omtrent de invloed van afwijkingen vaneen sinusvormig stroomverloop bleek, dat de ver-oorzaakte spierreacties afhankelijk zijn van de top-waarden van de stroom en niet van de effectievewaarde.Proeven met gelijkstroom gayen een gevoel vaninwendige verwarming van banden en armen metslechts een lichte spiersamentrekking, hoewel eenernstige schok gevoeld werd, elke keer dat het circuitwerd verbroken. Niemand had enige moeite orn deelectrode los te laten, maar velen verklaren, dat zeondanks het brandende gevoel de electrode lieverbleven vasthouden, orn de schok te vermij den welkehet loslaten veroorzaakte.Van een loslaatstroomsterkte is dus bij gelijkstroomgeen sprake. De stroomwaarde, die de proefpersonenals maximum konden verdragen, varieerde vanminimum 61 tot max. 83 milliampère, 109-131 Volt,1440-1960 Ohm weerstand.Op grond hiervan kan dus worden geconcludeerd,dat 110 Volt gelijkstroom ongevaarlijk mag wordengeacht, maar dat hetzelfde niet van 220 VoIt kanworden gezegd. Dodelijke ongevallen op schepen met220 Volt gelijkstroom zijn echter, voor zover bekend,nimmer voorgekomen.Voor wisseistroom van 55 Volt geeft de minimumweerstand van 1570 Ohm een stroom van 35 mil1iampère, zodat zelfs deze spanning reeds zéér gevaarlijkkan zijn. Bedoelde persoon kon dan ook boyen 30 Voltde electrode reeds niet meer loslaten, terwiji bij jemandmet 1630 Ohm weerstand de loslaatstroomsterkte12,3 mA. bedroeg, overeenkomende met 20 VoIt!

Dit is de minimum spanning, welke in dc lijst voor-komt. 55 Volt daarentegen is zeus bijna de maximumloslaatspanning, welke bij jemand gemeten werd enin zoverre is dus de verhoging van 42 tot 55 VoIt nietongevaarlijk te achten.In een latere publicatie 26) geeft prof. Daiziel nogaan, dat stromen van 10-20 milliampère pijnlijken moeilijk te verduren zijn, zeifs gedurende kortetijd. Langer dan een paar minuten voortgezet kunnenze tot bewusteloosheid en de dood door verstikkingvoeren. Wordt de stroom spoedig onderbroken, danherstelt liet ademen zich echter automatisch en blijftgeen erilstig letsel over.Prof. Einthoven heeft reeds 30 jaar geleden gede-monstreerd, dat electrische stromen, welke directaan een zenuw worden toegevoerd en onvoldoendesterk zijn orn blijvend letsel te veroorzaken, toch dewerking van die zenuw voor de tijd van omstreekseen half uur totaal kunnen uitschakelen. Wordt ineen dergelijk geval dus geen kunstmatige ademhalingtoegepast, dan sterft de patient door verstikking.Stromen die iets groter zijn dan die, welke juist vol-doende sterk zijn orn de ademhaling te doen stoppen,kunnen bovendien de dood veroorzaken, doordathet hart ophoudt te werken, zelfs wanneer zulk eenschok slechts enkele secunden duurt.De grensstroomsterkte hiervoor ligt bij omstreeks100 mA. Daar de hersenen en het zenuwstelsel slechtsgedurende drie tot vijf minuten nadat de bloedcircu-latie is opgehouden, levensvatbaar blijven, is de tijd,waarin er jets gedaan kan worden orn het leven teredden in dergelijke gevallen zó kort, dat hulp meestalte laat komt.Viehmann 3) kornt eveneens tot de conclusie, datgelijkstroom beneden 140 Volt ongevaarlijk kan wordengeacht en voor zover bekend nog nooit tot ongevallenmet dodelijke afloop aanleiding heeft gegeven, maardat 35 Volt wisseistroom reeds dodelijk kan zijn.Overigens vertelt hij, dat zéér grote stroomsterktenbij wisselstroom, 2'/2 à 3 Ampère, niet dodelijk zijn,tenzij gedurende I minuut of langer voortgezet. Der-gelijke grote stroomsterkten veroorzaken bewuste-loosheid en sterke plaatselijke brandwonden en wordenveroorzaakt door spanningen van 2500 Volt of meer.Oorspronkelijk werden dergelijke spanningen in Ame-rika voor de electrische stoel gebruikt. Tegenwoordigwordt een dergelijke spanning slechts enkele secondentoegepast om bewusteloosheid te veroorzaken, waarnade stroomsterkte verminderd wordt tot 0,25 Ampère(ca. 250 Volt), waarbij de dood onmiddellijk intreedtdoor paralyse van de hartspieren. De oorspronkelijkehoge spanning perforeert de huid, waardoor de over-gangsweerstand verdwijnt en slechts een weerstandvan ongeveer 1000 Ohm overblijft.Onder zeer gevaarlijke omstandigheden, bijv. loop-lampen voor ketelinspectie en inspectie van cartersvan dieselmotoren en dergelijke, zullen daarom bijwisseistroom geen hogere spanningen dan 20 à 24 Volttoegepast mogen worden. Ze zijn dan echter ookabsoluut ongevaarlijk, wat onder dergelijke omstandig-heden van gelijkstroom, zeif s van 110 Volt, niet metzekerheid gezegd kan worden. Ook voor belleidingenkomt bij draaistroorn een hogere spanning dan 24 Voltnauwelijks in aanmerking, hoewel de internationale

voorstellen voor interne communicatiemiddelen naast24 Volt ook 42-72 en 110 Volt noemen. Bij keuzevan een dezer hogere spanningen zal aan beschermingtegen aanraking van spanningvoerende delen groteaandacht besteed dienen te worden.Zonder een keuze te doen tussen 380 Volt 50 periodenof 440 Volt 60 per. werd in bet voorafgaande gedeeltevan de gebruikelijke spanningen 220 en 380 Voltgesproken en dus stilzwijgend 50 per/sec. veronder-steld. Zou voor scheepsgebruik op de Amerikaansepractijk worden overgegaan en 60 per/sec. overwinnen,dan za! hiervoor 440 Volt gelezen moeten worden.Het moet zeer gewenst geacht worden, dat omtrentspanning en periodental op internationaal niveauspoedig tot overeenstemming gekomen wordt. Vooreen zo bij uitstek internationaal object als een schipis het van het allergrootste belang, dat bijv. voorhet betrekken van de stroom van de wal een zo grootmogelijke uniformiteit in spanning en periodentalbestaat en daarorntrent eenheid wordt verkregen,vóór dat verschillende landen reeds verschillendenormen hebben vastgeste!d. Hoewel in verband metbuitenlandse uitvoeringen (Amerika) normaliseringop 440 Volt 60 per. verwacht moet worden, moetdeze stap toch niet te licht worden gezien. 440 Voltvraagt feitelij k reeds alle voorzorgen van hoogspanningen geheel ingesloten schakelaars, bijv. van het systeemReyrolle, zullen geen luxe zijn. De kosten van deinstallatie zullen dan echter zeer belangrijk wordenverhoogd.Ook is het moeilijk gebleken kookplaten en dergelijkevoor een spanning van 440 Volt te maken. Men be-heipt zich dan door het in serie schakelen van tweekookplaten van 220 Volt, maar het is duidelijk, dathiermede het isolatievraagstuk van 440 Volt nietwordt opgelost.

D. MOTOREN

Daar de electrische centrale aan boord van een schipeen veel kleiner vermogen heeft dan bij landcentraleshet geval is (terwijl deze laatste tegenwoordig boyen-dien nog onderling met elkaar gekoppeld zijn) en dedraaistroom-kooiankermotoren bij directe inschake-ling een inscltakeistroom van 4 à 6 maal de normalevollaststroom opnemen, zal aan bet aanzetten vandeze motoren speciale aandacht moeten worden ge-schonken.Bovendien za! het vermogen van de aandrij vendemotoren ook orn andere reden niet groter gekozenmoeten worden dan voor het aangedreven werktuigstrikt nodig is.Bij gelijkstroom is het nogal eens gebruikelìjk, dat bijv.de fabrikant van een pomp veiligheidshalve 10 à 20%meer vermogen vraagt, dan hij onderstelt dat nodigzal zijn. De rederij doct er dan nog dikwijls 10% bijorn geen risico te lopen en uiteindelijk blijkt de motordan slechts voor 70% belast te zijn. Dat maaktmisschien '/2% op het rendement uit, maar geeftverder aan de gelijkstroornmotor bet eeuwige leven.Bij draaistroom hebben we echter niet alleen met hetrendement te maken, maar ook met de arbeidsfactor.Wanneer de motor slechts voor 70% belast is, zal ookde cos ç lager zijn dan bij vollast en daardoor de opge-

13

fornen stroom groter worden dan alleen door hetkleine verschil in rendement veroorzaakt zou worden.Er moet dus bij draaistroom naar gestreefd worden,dat de motoren zoveel mogelijk vol belast worden,al moet hierbij de schadelijke invloed van de cosversiechtering niet worden overschat.

Als een van de hoofdredenen voor het toepassen vandraaistroom is de eenvoud en de betrouwbaarheidvan het kooianker genoemd. Maar omgekeerd kan menook zeggen, dat de beperkte regelmogelijkheid vande draaistroommotor de hoofdreden is, waarom draai-stroom nog niet algemeen aan boord wordt toegepast.De bezwaren liggen niet bij de generatoren, noch bijde distributie, schakelaars of verlichting, maar hoofd-zakelijk in de beperkte snelheidsregeling van de draai-stroommotoren.Dat voor sommige motoren toerenregeling absoluutnodig is, vindt zijn oorzaak niet alleen in technischebedrijfseisen, maar in zeer belangrijke mate ook inde grote stroombesparing, welke daardoor kan wordenverkregen. Deze laatste reden wordt zéér belangrijkwanneer men, zoals bijv. de Stoomvaart mij. Neder-land, electrisch aangedreven spoelpompen toepast,waarvan het gelijktijdige vermogen in de orde vangrootte van 3000 pk valt. Dergelijke spoelpompenen ook zeewaterkoelpompmotoren kunnen echterbij draaistroominstallaties op eenvoudige wijze alletezamen geregeld worden, door ze te laten voedendoor één of meer afzonderlijke dieselgeneratoren.Door het toerental van de dieselmotor te regelen, endaarmee de frequentie en de spanning van de afge-geven draaistroom, kunnen de toeren van de motorengeheel verliesvrij aan de behoefte worden aangepast.Ook worden dergelijke motoren, waarvan het gewenstetoerental in direct verband staat met de belastingvan de hoofddieselmotoren, wel gevoed door gene-ratoren, welke vanaf de hoofdschroefassen wordenaangedreven. Er bestaat dan een automatische aan-passing van het toerental van de pompen aan de be-lasting van de hoofdmachines.Niet uit het oog mag echter worden verloren, dat hetinschakelen van motoren van dergelijkgroot vermogen,uitgevoerd als kooiankermotoren, op een generator,welke slechts weinig groter in vermogen is, zeer specialeeisen zal stellen. Daarentegen heeft men echter hetvoordeel, dat de bouw van dergelijke zeer snel lopendemotoren (3000 of 3600 omw/min.) van groot vermogen,als draaistroom-kooiankermotor geen moeilijkheidbiedt en dit zeer bedrijfszekere en betrouwbaremachines zijn, terwiji de overeenkomstige machinesvoor gelij kstroom zóveel constructiemoeilij khedenhieden, dat ze slechts door zéér enkele firma's metsucces gebouwd kunnen worden. Niet alleen wordenze daardoor abnormaal duur, maar voor grote ver-mogens zullen de gelij kstroom-motoren bovendienals dubbelmotor uitgevoerd moeten worden (tweemotoren van het halve vermogen op gemeenschap-pelijke as), waardoor de prijs opnieuw hoger wordten de benodigde plaatsruimte abnormaal groot.Zoals reeds werd opgemerkt kan de kooiankermotoruitgevoerd worden voor 2-3 of 4 snelheden. Hetvoordeel van het kooianker is daarbij, dat bet vooriedere sneiheid bruikbaar is. Er behoeft dus niets

14

aan gewijzigd of geschakeld te worden, wanneer vanbet ene op bet andere aantal polen wordt overgegaan.Schakelen behoeft men dus alleen in de statorwikkeling.Moet de motor voor twee toerentallen uitgevoerdworden, dan heeft men de keuze tussen twee moge-lijkheden. Ten eerste kan de statorwikkeling zóuitgevoerd worden, dat door schakeling van bepaaldegroepen van windingen in een zekere volgorde het enegewenste pooltal wordt verkregen en door veranderingvan deze volgorde en door een andere combinatiehet andere verlangde pooltal wordt gevormd. Eendergelijke omschakeling is echter alleen practischuitvoerbaar gebleken voor een verhouding van pool-tallen van i : 2 (Dahlanderwikkeling), dus bijv. vooromschakeling van 1500 op 750 0mw. (4 op 8 polen)of van 1000 op 500 0mw. (6 op 12 polen). Helaasliggen deze toerentallen in veci gevallen, bijv. bij re-geling van centrifugaalpompen (waar het vermogenmet de derde macht van bet toerental afneemt) , voorbet verlangde effect te ver uit elkaar. Men is dan opde andere mogelijkheid aangewezen, nl. twee afzon-derlijke statorwikkelingen aan te brengen, waarvande ene voor bet hoge en de andere voor het lagepooltal wordt uitgevoerd. Beide wikkelíngen moetenin dezelfde stat orgleuven worden ondergebrach t.Het aantal groeven moet dus voor beide pooltallengeschikt zijn, wat de vrijheid van keuze van bet aantalgroeven direct al sterk beperkt.Bovendien zal de wikkeling, die onder in de abnormaaldiepe statorgleuven ligt, een belangrijk grotere re-actantie hebben dan de wikkeling, welke boyen inugt en onder normale condities verkeert. Het aan-brengen van twee complete wikkelingen in een statorbiedt voorts de moeilijkheid, dat de wikkelkoppenvan de tweede wikkeling, orn niet in conflict te komenmet iie van de eerste, abnormaal lang moeten worden.Hierdoor worden ze slap en rnoeten daarom onder-steund worden, in verband met de grote krachten,welke er in optreden als gevoig van de grote stroomsto-ten tijdens bet inschakelen. Dit maakt de uitvoeringduur. Daarom tracht men die tweede wikkeling bij voor-keur uit te voeren als stafwikkeling, op dezelfde wijzeals grotere gelijkstroom- en draaistroom-sleepringankersworden gewikkeld, waardoor de koppen ved korterkunnen zijn en veci beter bestand zijn tegen mecha-nische krachten. Dit is echter slechts voor een evenen beperkt aantal staven per groef uitvoerbaar enbeperkt de keuze van het aantal windingen dus op-nieuw belangrijk.Een statorwikkeling voor twee pooltailen biedt dusreeds een aarìtal moeilijkheden. De diepe gieuvenmaken bet voorts noodzakelijk, de buitendiametervan bet blikpakket overeenkomstig te vergroten,terwijl de twee wikkelingen bovendien belangrijkmeer koper en wikkelloon vragen, zodat een dergehjkemotor belangrijk duurder wordt, dan een met slechtséén normale wikkeling.Deze moeilijkheden worden natuurlijk nog aanzienlijkgroter, wanneer één of beide wikkeiingen bovendienmoeten worden uitgevoerd met poolomschakelingvolgens Dahlander, temeer daar het vermogen, datvoor elk toerental geìeverd rnoet kunnen worden,aangepast moet zijn aan de eisen van het aangedrevenwerktuig. Op dergelijke wijze kunnen motoren voor

drietoerentallen, bijv. 1500 - 1000 750 of 1000750 500 en vier toerentallen uitgevoerd worden.Worden beide wikkelingen voor poolomschakelingvolgens Dahiander uitgevoerd, dan krijgt men in to-taal 4 sneiheden. Dit zal echter de ontwerperheel wat hoofdbreken kosten. Hij moet goed zijningelïcht, welke wikkeling en dus welk toerental lietmeest gebruikt zal worden of aan de hoogste eisenzal moeten voldoen, wat cos en overbelastbaarheidbetreft ten einde bij het compromis, dat bij eendergelij ke gecompliceerde wikkeling steeds tussen debedrijfseisen en de meest gunstige afmetingen van demachine gesloten moet worden, het zwaarste te kunnenlaten wegen, wat voor een goed bedrijf nodig is. Steedszal een dergelijke motor belangrijk groter worden daneen met normale enkeltoeren-wikkeling en door hetaanwezig zijn van twee wikkelingen, die beide vangecompliceerde uitvoering zijn, bovendien belangrijkduurder worden dan een normale machine van de-zelfde grootte.De mogelijkheid van toerenregeling bij gelijkstroom-motoren heeft waarschijnlijk wel tot gevoig gehad,dat van deze rnogelijkheid gebruik wordt gemaaktin veel gevallen, waarin met een constant toerentalzeer goed had kunnen worden volstaan. Bij toepassingvan draaistroommotoren zal dit van geval tot gevalmoeten worden nagegaan en niet te lichtvaardigtot een motor met twee of drie sneiheden moetenworden besloten. Is de toerenregeling echter abso-luut noodzakelijk, dan zal in bet algemeen een kooi-ankermotor met 2 of meer sneiheden de voorkeurverdienen boyen een sleepringankermotor met toeren-regeling door weerstanden in de rotorketen, daardeze laatste regeling met grote verliezen gepaardgaat.Er dient op gewezen te worden, dat de mogehjkheidvan verliesloze toerenregeling bij gelij kstroommotoren,geenszins wil zeggen, dat men daar deze toerenregelingzonder meer er bij cadeau krijgt. Integendeel zullenook bij gelijkstroommotoren de aan toerenregelingverbonden extra kosten in den regel aanzienlijk zijnen bestaat daar dientengevolge dezeif de noodzaakom deze toerenregeling tot de dringend nodige ge-vallen te beperken.Wanneer bijv. een gelijkstroommotor besteld wordtvoor aandrijving van een centrifugaalpomp of venti-lator, welke een vermogen vraagt van 20 pk bij1000 0mw/min. en men neemt daarvoor een motormet toerenregeling van 900-1200 0mw., dan zal demotor ruim genoeg moeten zijn orn het werktuigmet 1200 0mw/min. te kunnen aandrijven. Dit ver-mogen is echter

/1200 \3

,1000) X 20 = 35 pk

Bij 900 0mw. is slechts 15 pk nodig. Maar de anker-wikkelingen en de collector van de motor moeten be-meten worden voor een stroom, welke met 35 pk over-een komt, terwiji bet magnetisch systeem zo ruim moetzijn, dat bij vol veld bet anker slechts 900 omw maakt.De motor moet dus even groot worden als een motorvan 35 pk bij 900 0mw. Dat deze 35 pk en de 900 omwnooit gelijktijdig zullen optreden, doet daar nietsaan af. De motor met een dergelijke toerenregeling

wordt dus practisch 2 maal zo groot als een moqrvan 20 1)k 1000 omw zonder toerenregeling en kostzeker 50% meer. Daar bovendien ook de aanzet-weerstand met shuntregeling belangrijk duurder isdan een gewone aanzetweerstand zonder shunt-regeling, is het prijsverschil aanzienlijk.Hier moet ook op gelet worden, wanneer men prij zenvan gelijkstroominstallaties met die van draaistroom-installaties vergelijkt. Neemt men dan voor draai-stroom genoegen met motoren met een constantaantal omwentelingen, dan moet men dit ook voorgelijkstroom doen, daar men anders ongelijksoortigedingen vergelijkt.In dit opzicht moet verder nog worden opgemerkt,dat voor bet aanzetten van gelijkstroommotoren nogveelvuldig grote en kostbare apparaten gebruiktworden, met een groot aantal aanzettrappen. Dezetoestellen waren vroeger nodig, omdat de collectorenzowel als de spanningsregeling van de toen in ver-houding nog veel kleinere dynamo's, aangedrevendoor stoommachines zonder of met een zeer gebrek-kige regulateur, geen grote stroomstoten kondenverdragen.Gaat men echter tot prijsvergelijking met draaislroomover en neemt men daar motoren met directe inscha-keling en dus zeer grote aanloop-stroomstoten, danmoet men daar ook moderne gelijkstroomaanzetters,met één of twee aanzettrappen tegenover stellen.Deze apparaten geven stroomstoten, die thans nòchvoor de collectoren, nòch voor de spanningsregelingenig bezwaar meer opleveren en zijn belangrijk kleineren goedkoper. Alleen krijgt men dan bij gelijkstroomhetzelfde bezwaar als bij draaistroom, n.l. dat eenpassende beveiliging tegen blijvende overbelastingmoeilijker te verwezenlijken wordt.R. Clarke wijst er in z'n publicatie van 24Jan. 1950(4)terecht op, dat het een gevaarlijke dwaling is te denken,dat de normale handels-draaistroommotoren aanboord gebruikt zouden kunnen worden. De boord-machines zullen speciaal geconstrueerd en ontworpenmoeten worden orn te voldoen aan de eisen, welkebet scheepsgebruik stelt. Hij noemt als zodanig:

Sterke mechanische constructie.Goede toegankelijkheid voor inspectie en onderhoud.Een wijze van bescherming, welke aangepast is aande omstandigbeden, waaronder de motor zal moetenwerken.Isolatie van uitzonderlijke betrouwbaarheid.Gemakkelijke en snelle reparatiemogelijkheid doorde scheepsstaf, met inbegrip van overwikkelen.Ruime electrische constructie (conservative rating).

Deze eisen behoeven weinig toelichting. Het belangvan een sterke mechanische constructie is duidelijk,als men aan bet stampen en rollen van een schip denktbij zware zeegang en aan de dikwijls heftige trillingen,waaraan alles dan is blootgesteld. En daar ook inde meest betrouwbare motor of zijn bedieningsappa-raat een storing kan optreden, is extra goede toegan-kelijkheid, waardoor de reparatie in de kortst mUge-lijke tijd zal kunnen worden uitgevoerd, van grootbelang. Clarke wijst hierbij op gemakkelijk te ver-vangen lagers, bet voordeel van bedieningsapparaten,waarvan bet paneel naar voren geklapt kan worden,zonder dat de leidingen behoeven te worden losge-

15

nomen, gemakkelijk verwisselbare contacten, voor-zover deze aan vonken of afbranden blootstaan engemakkelij k verwisselbare spoelen van magneet-schakelaars en dergelijke, zonder de afstelling vandeze apparaten te verstoren.Ook een juiste wijze van bescherming is van veelbelang. Voor de apparaten heeft men daarbij weinigkeus, geventileerd of geheel gesloten. Maar voor demotoren zal men hoofdzakelijk uit zes uitvoeringenmoeten kiezen:1°. de druipwaterdicht beschermde uitvoering2°. de spatwaterdichte uitvoering3°. de uitvoering met enkele of dubbele buisaansluiting

(geheel gesloten machines, op een opening voorlucht in- en uitlaat na, waarbij deze openingenvan een liens kunnen zijn voorzien of door eenkap kunnen worden beschermd). Vooral wanneerde motor aan een hoge omgevingstemperatuuris blootgesteld, is deze uitvoering zeer geschikt,daar de koellucht dan door een buis van een koeleplaats kan worden aangezogen. Ook kan bij dezeuitvoering de warme lucht naar buiten wordenafgevoerd.

4°. de gesloten uitvoering (stofdicht)5°. de uitwendig gekoelde uitvoering of uitvoering

met mantelkoeling6°. de waterdicht gesloten uitvoering (dikwijis storm-

zeewaterdichte uitvoering genoemd), geschikt vooronbeschermde opstelling aan dek.

Voor het overige geeft het artikel van Clarke zeerbehartigingswaardige wenken omtrent eisen voorisolatie en constructie. Want terwijl voor gelijkstroomin de ioop der j aren alle speciale firma's op dit gebiedspeciale machines en bedieningsapparaten voor scheeps-gebruik hebben ontwikkeld en zich volkomen hebbenaangepast aan de daaraan te stellen eisen, moet eendergelijke ontwikkeling voor draaistroom nog geheelplaats hebben. Het genoemde artikel geeft voortseen beschrijving van een motor met een combinatievan kooi- en gewikkeld anker, welke een hoog aan-zetkoppel zou paren aan niet al te hoge stroomopname.

E. AANLOOPAPPARATEN

Bij de keuze van de juiste kooíankermotor vooraandrijving van een bepaald werktuig, moeten deverschillende mogelijkheden, wat betreft de koppel-toeren kromme, in aanmerking worden genomen enrekening worden gehouden met de wijze van aan-zetten.Indien dit in verband met de generatorcapaciteit vande scheepscentrale mogelijk is, verdient directe in-

schakeling, uit een oogpunt van eenvoud van de be-dieningsapparatuur, steeds de voorkeur.Betreft bet echter grote motoren, dan zal het dikwijlsnodig zijn de grootte van de aanloop-stroomstoot tebeperken, door met gereduceerde spanning aan tezetten. In Europa is het, speciaal voor landgebruik,gebruikelijk daarvoor de ster-dríehoekschakeling toete passen. Bij het bestuderen van de Amerikaanseliteratuur valt het op, dat over deze wijze van aan-zetten weinig gesproken wordt. Daar is de aanloop-transformator blijkbaar veel meer gebruikelijk. Geheelte verkiaren is dit niet, want de sterdriehoekmethode

16

geeft dezelfde resultaten als bet aanzetten met behulpvan een aanzettransformator met een spanningstrapvan 57% van de netspanning, terwijl men het ge-wicht en de extra kosten van de transformator ontgaat.De aanlooptransformator heeft echter het voordeel,dat men niet gebonden is aan deze 57%, maar elkgewenst percentage kan kiezen en bovendien, zo nodig,meerdere spanningstrappen kan nemen. Ook behoeftde statorwikkeling van de motor daarbij voor hetnormale bedrijf niet persé in driehoek geschakeldte zijn, wat vooral bij poolomschakelbare motorenvan groot voordeel kan zijn. De aanlooptransformatorkan voorts zodanig worden uitgevoerd, dat het orn-schakelen zonder onderbreking plaats heeft, wat tenopzichte van de sterdriehoekschakeling een belangrijkvoordeel betekent. De aanlooptransformator geeftten koste van de hogere aanschaffingsprijs en hetgrotere gewicht dus wel meer mogelijkheden en voor-delen.

Bij ster-driehoekaanzetten van een motor, welke bijv.een centrifugaalpomp aandrijft, zal alleen dan eengunstig resultaat verkregen worden, wanneer hetverloop van de koppel-toerengrafiek zodanig is, datde motor in ster op nagenoeg volle toeren komt.Dit is meestal gemakkelijk te bereiken, wanneer decentrifugaalpomp met dichte afsluiter wordt aangezet.Daarbij vraagt de pomp in bet algemeen bij vollesnelheid niet meer dan 55 à 60% van het vollast-koppel. Daar bij een draaistroommotor bet koppelevenredig met het kwadraat van de spanning omlaaggaat en bij sterdriehoek aanzetten aan de wikkeling,welke normaal aan 380 Volt ligt, bij de sterschakelingslechts 220 Volt spanning bestaat, is in deze ster-

schakeling het koppel slechts

driehoekschakeling. De bij inschakeling uit het netopgenomen stroom vermindert in dezelfde verhouding.Doordat aan de wikkeling slechts 220 V ligt in plaats

van 380 wordt de stroom in die wikkeling /3 maal

zo groot. Doordat echter bij driehoekschakeling deuit het net opgenornen stroom ./3 maal groter isdan de stroom in elke motorfaze, is de verhoudingvoor de uit het net opgenornen stromen:

:3

Een motor, welke in driehoekschakeling een max.koppel van 2 maal het vollastkoppel kan ontwikkelen,za! in ster-schakeling dus nog slechts ongeveer j vanhet vollastkoppei kunnen geven.Vraagt de pomp slechts 55 à 60% van het vollast-koppel, dan za! de motor een dergelijke pomp oppractisch volle sneiheid kunnen brengen, waardoorbij omschakelen op driehoek geen grote stroomstootzal optreden.Volgens de V.E.M.E.T. behoeft een draaistroommotorechter slechts (gedurende 15 secunden) belast tekunnen worden met 175% van het nominale koppel,zonder te gaan stilstaan en zonder sterke onevenredigealn ame van de sneiheid.

(220 \ 2= van dat bij

Op deze waarde van 175% maximumkoppel is nogeen tolerantie van 10% toegestaan.De normale handelsmotor, die tengevolge van dezetoegelaten tolerantie van 10% dus niet meer dan160% voilastkoppel behoeft te ontwikkelen, zal onsbij bedoelde ster-driehoek aanloop dus in de steeklaten. Want deze zal in sterschakeling slechts hoogstens

= 53% van het voliastkoppel kunnen ont wikkelen.

Ook een motor van het speciale dubbel-kooiankertype, met een zodanige karakteristiek, dat bij stilstandhet maximale koppel wordt ontwikkeld, welk koppelbij toenemende sneiheid dan geleidelijk afneemt, isvoor een centrifugaalpomp minder geschikt.Het hoge aanzetkoppel is voor de centrifugaalpompniet nodig, maar deze stelt wel eisen omtrent hetkoppel bij volle sneiheid.Heeft de motor bij stilstand 175% koppel en in denabijheid van de vollasttoeren slechts nog 150°/, danzal hij bij aanloop in sterstand hij hogere sneiheidsiechts 50% kunnen doortrekken en daardoor depomp meestal niet op volle toeren kunnen brengen.Bij omschakelen op driehoek zal dan, zij het gedurendekorte duur, vrijwel een even hoge stroomstoot optredenals wanneer de motor direct op volle spanning wordtingeschakeld.Cit deze uiteenzetting voigt reeds, dat het van hetgrootste belang is, dat de fabrikant van de motorennauwkeurig georiënteerd is omtrent de eisen, welkeaan de motoren gesteld zullen worden en het doelen de omstandigheden (directe inschakeling of ster-driehoek aanloop) waaronder zij zullen worden ge-bruikt. Opgemerkt moet worden, dat de normaleaanzetapparaten voor landgebruik, ook bij directeinschakeling, vrijwel nimmer aan boord van eenschip gebruikt zullen kunnen worden, in verband metde speciale eisen, welke daar gesteld moeten wordenter voorkoming van de mogelijkheid van aanrakingvan onder spanning staande delen. Dit leidt tot deaanwezigheid van een scheidingsschakelaar, waarmeebij het openen van de kast alle bereikbare delenspanningsvrij gemaakt worden.De spanning voor hulpstroomketens, welke naarbedieningsschakelaars enz. buiten de kast voeren,mag hier te lande niet hoger zijn dan de door deScheepvaartinspectie vastgestelde waarde van 115Volt wisselstroom. Behalve de speciale eisen van deClassificatiebureaux, wat betreft temperatuurstijgingder contacten en spoelen, lucht- en kruipwegen, moetende apparaten bovendien ongevoelig zijn tegen schokkenen trillen.De speciaal voor scheepsinstallaties geconstrueerdeaanzetapparaten zullen daardoor belangrijk hogerin prijs liggen dan overeenkomstige apparaten voorlandgebruik.

F. AANLOOPKOPPEL EN KIPMOMENT

Fox en Coleman (5) spreken over een motor, welkeca. 150% koppel heeft bij stilstand en een maximumkoppel (bij ca. 85°/ sneiheid) van 250 à 260% ennoemen dit een normale motor. Naar Europese be-grippen is dit echter een motor met abnormaal hoge

overbelastbaarheid. Een dergelijke motor zal bijdirecte inschakeling waarschijnhijk meer dan 6-voudigevollaststroom opnemen en bij vollast een tamelijksiechte cos q hebben.Voor de speciale kooianker-motor met hoog aan-loopkoppel en lage aanzetstroom geven zij een karak-teristiek met ca. 240% stilstandkoppel en een max.koppel (kipmoment) bij hogere sneiheid van ca. 220%.Een dergelijke motor zou ongeveer een aanloopstroomvan het 5-voudige van de vollaststroom hebben engebruikt dienen te worden voor aangedreven werk-tuigen, welke onder vollastkoppel aanlopen.Hoewel ook deze koppels naar Europese begrippenhoog zijn, blijkt er uit, dat een dergelijke motor even-min met ster-driehoekschakelaar kan worden aangezet.Want op gereduceerd, zal het stilstandkoppel slechts80% zijn en het kipmoment ruim 70%. Een ondervollast aanlopende compressor zal dus in ster nietin beweging komen. Kan een dergelijke motor nietdirect op volle spanning aangezet worden, dan is deaanlooptransformator voor een dergelijk geval dusaangewezen. Een aanloopspanning van 71 % reduceerthet koppel tot 0,7 12 = 0,5 dus in dit gevai tot 120%.Maar ook de aanloopstroomsterkte wordt dan slechtstot de helft gereduceerd en bedraagt dus nog het2-voudige van voilast.Het derde type motor, hetwelk het max. koppelgeeft bij stilstand en een kooi van hoge weerstandheeft, neemt bij toenemende sneiheid steeds in koppelaf en heeft bij vollast een grote slip. Dit type is o.a.geschikt voor tornmotor, bediening van grote af-sluiters en zou ook zeer geschikt zijn voor lieraan-drijving, maar het heeft door de grote weerstandvan de kooi tevens een grote warmteontwikkelingin de rotor, waardoor een dergelijke motor slechtsvoor kortstondig bedrïjf met grote rustpauzen ge-bruikt kan worden, tenzij door geforceerde koelingvoor voldoende afvoer van deze warmte gezorgdwordt.De sleepringankermotor is, wat het aanlopen betreft,vergeleken bij de kooiankermotor, sterk in het voordeel.Door de aanzetweerstand kunnen de stroomstotentot beneden vollaststroomsterkte beperkt worden enniettemin hoge aanzetkoppels worden verkregen.Doordat de warmteontwikkeling voor het grootstedeel in de aanzetweerstand plaats heeft, dus buitende motor, is bovendien de warmteontwikkeling in derotor veel geringer en zal daarom herhaaldelijk achterelkaar aanzetten geen bezwaar behoeven op te leyeren.

G. SNELHEIDSREGELING

De aanzetweerstand, uitgevoerd voor continu-bedrijf,maakt ook blij vende snelheidsreductie mogelijk. Maardit gaat, evenals bij de gelijkstroommotor met hoofd-stroomregeling, met aanzienhijke verliezen in deweerstand gepaard en dus ten koste van het rendement.Moet een motor, welke bijv. een zuigercompressoraandrijft en 100 kW uit het net opneemt, omlaaggeregeld worden tot 75% van de normale snelheiddan zal, daar het te leyeren koppel constant blijft,ook de opgenomen stroom hetzelfde blijven en hetopgenomen vermogen uit het net dus ook 100 kWblijven. De compressor krijgt daarvan slechts 75%

17

en de overige 25% worden in de rotor-regeiweerstandin warmte omgezet. (De normale verliezen buitenbeschouwing gelaten) . Deze toerenregeling door weer-stand in de rotorketen is sterk belasting-afhankelijk.Als bij een bepaalde belasting een toerenreductievan 30% is ingesteld en de belastingstroom daalttot de helft, dan zal ook de toerenreductie ongeveerde helft worden. Bij nullast is dus geen noemenswaar-dige reductie van de snelheid te verkrijgen.De verliezen bij snelheidsregeling, door een weerstandin de rotor, worden sterk gereduceerd wanneer betaangedreven werktuig niet een constant koppelvraagt, maar bijv. als bij centrifugaalponipen enventilatoren, een koppel, dat met het kwadraat vande snelheid afneemt. In dergelijke gevallen is dezesneiheidregeling dikwijls met voordeel toe te passen,en voordeliger dan knij pen van de pomp met eenafsluiter.Moeten bepaalde motoren in noodgevallen ook opeen hulpaggregaat te werk kunnen worden gesteld,dan zullen dergelijke motoren al spoedig t.o. van dezegenerator zó groot zijn, dat kooiankermotoren nietgestart kunnen worden zonder een flinke spannings-daling te veroorzaken. Voor dergelijke motoren zaldan uitvoering met sleepringanker en aanzetweerstandoverwogen moeten worden.Van de verliesvrije toerenregeling door veldverzwak-king, welke bij gelijkstroomrnotoren zo algemeenwordt toegepast, bestaat bij de draaistroommotorgeen equivalent. Niettemin zal toepassing van draai-stroommotoren voor practisch alle bulpwerktuigengeen onoverkomelijke moeilijkheden opleveren. Demeeste motoren zullen normale kooiankermotorenmet enkele snelheid kunnen zijn; de rest zal voor hetmerendeel uit kooiankermotoren met 2 snelhedenkunnen bestaan en een hoogst enkele zal drie snel-heden of een sleepringanker moeten hebben.Voor aandrijving van de hutventilatoren komenéénfaze-inductiemotoren met kooianker in aanmerking.Hutventilatoren worden als regel in groepen van 3 of 4op een stel veiligheden aangesloten. Neemt mendraaistroommotoren, dan zullen deze bij doorgaanvan één der smeltveiligheden op twee fazen blijvendoordraaien. Deze fazen nemen dan een grotere stroomop en lopen daardoor gevaar te verbranden.Bij de éénfaze-motoren bestaat dit bezwaar niet. Bijdeze kleine éénfaze-motoren (ca. 90 watt) wordt hetaanloopkoppel als regel verkregen door bet aanbrengenvan kortgesloten koperstrippen in de polen. Dit heeftwel eens aanleiding tot klachten gegeven, wat betreftte gering aanloopkoppel, maar bij een juiste uitvoeringschijnt dit bezwaar te ondervangen te zijn.Aanbrengen van een aanloopwikkeling met conden-sator heeft bet bezwaar, dat de motor niet met eengereduceerde snelheidstrap, door middel van eenvoorschakelweerstand, uitgevoerd kan worden enmet voorgeschakelde weerstand niet zou aanlopen.Zoals reeds werd opgemerkt kan de soepele toeren-regeling van de gelijkstroommotor van groot voor-deel zijn en tot belangrijke stroombesparing leiden.Een koelwaterpomp bijv. moet voor de hoogstmogelijke zeewatertemperatuur en het max. vermogenworden ontworpen. In den regel is de watertemperatuurbelangrijk lager en het vermogen waarschijnlijk ca.

18

80%. Daardoor kan gewoonlijk met minder dan 80%van de hoeveelheid water volstaan worden en doortoerenvermindering bet stroomverbruik tot ongeveerde helft worden gereduceerd. In het algemeen zalechter ook bij draaistroom-aandrijving wel een re-delijke oplossing te vinden zijn. De enige uitzon-deringen hierop vormen de motoren van de laadlierenen andere dekwerktuigen. Van bet standpunt van dereder is echter de laadlier een der belangrijkste hulp-werktuigen van het schip. De mogelijkheden van delieren hebben een grote invloed op de sneiheid en hetgemak, waarmee bet schip wordt geladen en gelosten dus op de duur van het verblijf in de havens enop de verdiensten. En juist voor de laadlieren is gelijk-stroom nog onovertroffen.Nu kan men natuurlijk de laadlieren gelijkstroomlaten houden en voor bijv. elk paar lieren een orn-vormer opstellen, welke bestaat uit één aandrij vendedraaistroommotor en een dynamo voor elk der lier-motoren. Deze lieren zullen niet alleen alle voordelenvan gelijkstroom hebben, maar nog de extra voor-delen van Ward-Leonard aandrijving. Regeling enbediening zullen ideaal zijn, maar er zullen weer eentamelijk groot aantal gelijkstroommachines aan boordzijn, wat natuurlijk niet tot de eenvoud der installatiebijdraagt.Fox en Coleman (5) hadden daarom in hun paper deindustrie aangespoord bij de discussie voor de dag tekomen met uitvoerige inlichtingen orntrent de standvan ontwikkeling van hun oplossingen van de draai-stroomlier en daarvan werd een ruim gebruik gemaakt.

Alvorens verder hierop in te gaan, zal echter eerst hetoverige deel van de installatie nog aan een naderebeschouwing worden onderworpen. Volledigheids-halve moet betreffende de motoren nog worden opge-merkt, dat bij de voordelen van de draaistroommotorwerd gezegd, dat de kooiankers zo robust zijn,dat het meevoeren van reserve ankers niet nodigwordt geacht. Hier moet tegenover worden gesteld,dat de stator van een draaistroommotor groterekans op storing biedt dan het poolhuis van een ge-lijkstroommotor, waarvoor men bovendien gernak-kelijker poolspoelen in reserve kan hebben en uit-wisselen. Deze kwetsbaarheid van de statorwikkelingzal in versterkte mate aanwezig zijn bij de pool-omschakelbare motoren met meer dan één wikkeling.De vraag kan daarom worden gesteld of bij draai-stroom ook niet een zekere behoefte aan reserve-statoren zal bestaan. Door Amerikaanse toepassersvan draaistroom wordt deze vraag echter ontkennendbeantwoord.

H. DE GENERATOREN

De generatoren zullen aan boord van stoomschepenin den regel door turbines worden aangedreven, ende noodgenerator door een dieselmotor, terwiji opmotorschepen zowel de bedrijfsgeneratoren als denoodgenerator door diesels zullen worden aangedreven.Bij draaisroonz zullen de regulateurs van deze aun-drijvende machines aan beiangrik hogere eisen moelenvoldoen dan bil gelijkstroominstallaties het geval is.Bij bet parallel werken van gelijkstroomdynamo's

zorgt de spanningskarakteristiek van de dynamo'ser voor, dat de belasting behoorlijk gelijk over dedynamo's verdeeld wordt. Zou een der diesels jetssneller lopen dan de andere(n), dan kan door midde.lvan de shunt-regulateur de dvnamospanning niette-min toch gelijk gemaakt worden en een goed parallel-bedrijf worden verkregen. Door deze shunt-regulateurskan ook de verdeling van de belastjng over de ver-schillende dynamo's geheel naar keuze worden inge-steld. De regulateur van de turbine of dieselmotorspeelt daarbij nauwelijks een rol.Bij bet parallel werken van draaistroomgeneratorenis dit geheel anders. Zijn de generatoren eenmaalgesynchroniseerd en parallel geschakeld, dan is enblijft bun snelheid gelijk. Het is alsof de aan-drij vende machines door tandwielen met elkaar ge-koppeld zijn. Heeft dus de ene diesel neiging orn jetssneller te gaan lopen, dan moet hij de andere dieselmeetrekken en zal deze dus ontlast worden.De belastingverdeling over de parallel geschakeldemachines hangt daardoor vrijwel uitsluitend af vanhet door de aandrijvende machines geleverde ver-mogen en kan slechts gewijzigd worden door de in-stelling van de regulateur van een of meer der aan-drij vende machines te veranderen.Verstelling van de bekrachtigingsregulateurs dergeneratoren heeft hierop geen invloed! Wordt de be-krachtiging van een der generatoren verhoogd, danzal deze machine niet meer belasting gaan overnemen,als bij de gelijkstroomdynamo het geval was, maarhij zal een wattloze stroom gaan produceren, welkez'n eigen cos zal verminderen en die van de anderemachine ial verbeteren. De cos q, van de generatorenwordt dus door de bekrachtiging geregeld en dezemoet zodanig ingesteld worden, dat het gevraagdevermogen bij zo gunstig mogelijke stroom geleverdwordt. Wordt tot toepassing van draaistroomgenera-toren overgegaan, dan zullen tot het verkrijgen vaneen goed parallel werken en een juiste belasting-verdeling aan de regulateurs van de dieselmotorendaarom de hoogste eisen gesteld moeten worden.

I. SPANNINGSREGELING

Wordt een draaistroomgenerator plotseling volbelast,dan hangt de optredende spanningsdaling af van decos q, der opgeschakelde belasting. Hoe siechter dezecos q,, hoe groter de spanningsdaling. Bij een normalecos q, van 0,8, zal de spanningsdaling van de gene-rator bij plotseling volbelasten van de orde van groottevan 30% zijn. Dit is dus veel groter dan bij gelijk-stroommachines. Automatische snelwerkende span-ningsregulateurs zij n daarom bij draaistroomgenera-toren onmisbaar. Ook bij grotere gelijkstroominstal-laties wordt tegenwoordig de automatische sneire-gulateur echter reeds veelvuldig toegepast. Het pa-rallel werken van compound dynamo's is slechtsmogelijk, wanneer tussen de verschillende dynamo'seen vereffeningsleiding van grote kopersectie wordttoegepast. 0m deze extra kabels en de daarin aante brengen schakelaars te ontgaan, past men bij grotevermogens meer en meer gewone shuntdvnamo's toe,waarbïj dan de spanning door een automatische regu-

lateur constant wordt gehouden. Teneinde hiervoorde normale sneiregulateurs te kunnen gebruiken, ismen dan als regel genoodzaakt ook voor de gelijk-stroom-dynamo's afzonderlijke opwekkers toe tepassen, waardoor dezelfde figuur verkregen wordtals bij draaistroomgeneratoren.Bij draaistroomgeneratoren voor scheepsgebruik ishet van veel belang er voor te zorgen, dat de span-ningsdaling zoveel mogelijk beperkt wordt.Wanneer een kooiankermotor direct op volle spanningwordt ingeschakeld, neemt deze een grote stroom op,bij bovendien een zeer siechte cos q,.Is het in verhouding tot de generator een grote ma-chine, dan zal hierdoor een plotselinge spannings-verlaging veroorzaakt worden . Deze verlaging wordtveroorzaakt door de reactantie van de generator,afkomstig van bet stator-strooiveid en de terugwerkingvan het door de statorstroom veroorzaakte veld ophet rotorveld. Deze spanningsveriaging zal door deautomatische spanningsregelaar worden opgevangen,welke de spanning weer op de nominale waarde zalbrengen. Van belang is echter de even optredendemaximale spanningsdaling, die onder geen omstandig-beid een zodanige waarde mag bereiken, dat in be-drijf zijnde motoren door overbelasting (hun koppelneemt met het kwadraat van de spanning af), ofdoor h un nulspanningsrelais worden uitgeschakeld.De belangrijkste factoren bij dit probleem um destootkortsluit (transient) reactantie van de generator,de tijdconstante van de rotor en de reageersnelheid(response) van de opwekker.Het zal nodig zijn bij bet ontwerpen van generatorenvoor scheepsgebruik hieraan speciale aandacht teschenken.Verder moeten de generatoren voor scheepsgebruiken hun opwekkers zó ontworpen worden, dat zij inzeer ruime mate overbekrachtigd kunnen wordenen de snelregelaar, door het plotseling aanzienlijkverbogen van de bekrachtiging, gelegenheid krijgtde spanningsdaling op de sneiste wijze te redresseren.Ook verdient het aanbeveling grondig te overwegenof het voordeei heeft, aile motoren te voorzien van eenbeveiliging, waardoor deze bij te lage spanning wordenuitgeschakeld. Een motor kan wel een stootje ver-dragen en voor die motoren, waarvan bet bedrijf inhoge mate afhankelijk is, kan het daarom verstandigerzijn, een zéér kleine kans op verbranden te riskeren,in plaats van de zoveel grotere kans, dat de motorop een zeer ongelegen ogenblik wordt uitgeschakeld.Nemen we globaal aan, dat de inschakelstroom vaneen draaistroom-kooiankermotor bij directe inscha-keling op volle spanning ongeveer 6 maal z'n vollast-stroom zal bedragen en verder, dat de plotseling opeen generator toegelaten stroomstoot hoogstens dehelft van z'n vollaststroom mag bedragen, dan komtdit daarop fleer, dat op een generator van 100 kW(125 kVA cos q, = 0,8) als maximum een motor van10 pk direct mag worden ingeschakeld en op eengenerator van 1000 kW een motor van 100 pk.Volgens Mr. H. Franklin Harvey Jr. (Newport NewsYard) (5) moeten deze getalien echter als te con-servatief beschouwd worden. Door hem werd mede-gedeeld, dat zij een motor van 300 pk met succeshadden ingeschakeld op een generator van 1250 kVA.

19

20

40 80 120 150 200 240 280

percen tage bij geechakeldebelasring bij volle spanning

....................uu..............p..u......oOÏ.... ¡

:- frAUuuuriUUVAW4 AUUUuwaruruuiuir4uaruuUVAW4UUUU#iuiuuu

40 80 120 160 200 240 280

percentage bij geschakeldebelasti ng bij volle spanning

Tdor4 Sec ot meer_R :05

percentage bit geschakeldenelaslng bij volte spar' ning

0 40 80 120 160 200 240 280

percentage bit geschakeldebelasting bi volle spann vg

0 40 80 120 160 200 240 280

percentage b j geschaeldebelasting bij volle spanning

0/

55

0/

64

56

Tdo':1,0 SecR :3otmeer

0 40 80 120 160 200 2400/

percentage bj gescriakeldebelasring b,l volle spanning

Tao': 2 secR :3otmeer

0 40 80 120 160 200 240%percentage bij geschakeldebelasli ng bij voile spanning

40 80 120 160 200 240%percentage bij geschaietdebelasting bil volle spanning

....U..U...U..UUUUUUUUUPU

UdPIUUUUUUUUI

lUdUlUU,4UUUUdUUUUU

4bUUUUUUUPA...., AUUIUW1VAU Ido: 2Qsec

R =UUVÀIUUUVÄWAUUUUUUUUUU

ZUUUUUUUUUU

...u....... UUUUUUUUUUUUu.uUU....UUUUUUUuuu

i

UUUUU 'A 014UUUPIUUUUUU s'¿4UUUU A i

°4UUUUUUU...,i,UW1EU dUUUUIUURUUUdU Tcfo'n4 sec of meer

R n 1,0USá4UÀUUUWAAU!UUUUUUUUUW4UUUUUUUdUUUUUUUUU

............uuuugu56 uuuuuuuruui.... O\Or4UUU i!Ç0 IUIu.. 4bAV lUU 4V ..VA4UUU Tdo' :10

R :0,5

riiuuuiuu40 SO 120 160 200 240

percentage b'j geschakeldebelayIng bij jolie spanning

..............64 .....-....,uUUUddu.... kPlç \er4uuuu,,O4j'j4r 'T4P7A

Tdo :20:0,5

rau.uuu..

...u.........0u.... °

í48 ç#U... rOIOl_., I....u..,fdr'........sÑuu Ido': 10 ecUiriiuuu R 10uuuwauuuuuu

120 150 200 240 280

..... U.....04 ......................I.... ruuuUUU. 4b 4UUUUUV' AUUUUwaririUUFAVAVUuzuuuuUYi!AUUUUUUU

.....u.U..................u..a,48UUUUUUU 4 IUU 4bA.dA 4Ai tI

AUU1U 4UUUUuvia..i,a.rÁdUUUUuuU

iuuu 0OUUIUUU48 U..... 4h '

UUUUUoIo

UUVi4 \04U.0 JJjd 4h lUR7APPUUUUFIiU(ii4#UFZUUUUU

Id o' :4 sec of nicerR :3 of rece

280 40 80

64

55

40

32

24

16

56

48

40

24

16

64

56

48

40

32

56

045

40

'n32

C'

24

15E

40

32

24

16

24

16

8

o

54

56

48

40

32

24

16

E

40

32

24

16

56

48

40

32

24

15

8

o

Ook moet aandacht worden geschonken aan het aantalgeneratoren , dat parallel werkt.Een speciale studie omtrent de optredende spannings-daling bij directe inschakeling van draaistroom-kooi-ankermotoren op draaistroomgeneratoren , is gemaaktdoor Harder en Cheek (34).Zij hebben het vraagstuk van de spanningsdalingbestudeerd in verband met het inschakelen van grotemotoren op de huisgeneratoren van electrische cen-traies, terwijl in de oorlog dit vraagstuk ook van grootbelang was voor de vele in gebruik zijnde kleinerenood-generatoren, waarop dikwij is naar verhoudinggrote motoren moesten worden aangezet. Aan boordvan schepen treffen we dezelfde situatie aan.Wanneer een belasting met siechte cos q op een al danniet be)aste generator wordt geschakeld, valt despanning plotseling omlaag, als gevoig van de inwen-dige reactantie. Daarna daalt de spanning geleidelijkverder, door het in werking treden van de anker-reactie, welke door de traagheid van het magnetischeveidsysteem enige tijd nodig heeft orn tot uitwerkingte komen. De spanning zou dientengevolge tot eenbelangrijk lagere waarde afnernen, maar de spannings-daling stelt de automatische spanningsregelaar inwerking en deze schakelt weerstand uit het veld vande opwekker of sluit deze weerstand kort. Daardoorbegint de spanning van de opwekker toe te nemen,hetgeen een hogere bekrachtigingsstroom van degenerator tot gevoig heeft, waardoor het verderdalen van de generatorspanning wordt opgevangenen gecorrigeerd.De laagste waarde, waartoe de spanning gelegenheidkrijgt af te nemen, is van belang. De totale spannings-daling duurt 0,5 tot 1,5 seconde en de spanning blijftdus gedurende verscheidene perioden op ongeveerde minimum waarde. Dientengevolge is deze maximumspanningsdaling het criterium omtrent het al of nietuitvallen van automaten en het stil gaan staan vanreeds in bedrijf zijnde motoren, doordat hun koppelzoveel afneemt, dat zij hun belasting niet meer doorkunnen trekken.Uit bet bovenstaande voigt reeds, dat de inwendigereactantie van de generator van veel belang is en weldie waarde van de reactantie, die gedurende het eerstebegin werkzaam is, daar deze reactantie een ver-anderlijke waarde naar de tijd heeft. Ook is het dui-delijk, dat de reageersnelheid van de opwekker vanveel belang is, want hoe sneller de opwekspanningtoeneemt bij ecli bepaalde toename van de bekrach-tiging, des te sneller zal ook de stroom in bet generator-veld toenemen en de spanningsdaling tot stilstandkomen en de spanning weer tot de normale waarde toe-nemen. Hierbij speelt de magnetische traagheid vandit generatorveld (tijdconstante) ook een rol.Harder en Cheek hebben iangs theoretische wegkrommen voor de spanningsdaling berekend alsfunctie van de grootte van de opgeschakelde belasting,uitgedrukt in procenten van de vollaststroom van degenerator en wel voor verschillende grootten van detransient-reactantie, voor verschillende waarden vande reageersnelheid van de opwekker en voor ver-schillende waarden van de tijdconstante van hetmagneetveld. Deze grafieken, waarvan door proevende juistheid werd bewezen, zijn in fig. I weergegeven.

Voor dieselgeneratoren van 500 kVA tot I 000 kVAgaan zu uit van een open-circuit tijdconstante vanI à 2 secunden en een transient reactantie van ongeveer

20%.Uit de berekende grafieken vont de maximum optre-dende spanningsdaling blijkt, dat deze tot ongeveer17,5% beperkt blijft, wanneer de opgeschakeldestroom 60 à 70% van de vollaststroom van de gene-rator bedraagt en de reageersnelheid van de opwekker1 0 is. Is deze reageersnelheid groter, nl. 3, dan kantot 70 à 80% gegaan worden.Hoe groter de tijdconstante T0 is, hoe gunstiger,dus kleiner, de maximale spanningsdaiing wordt.Bij een tijdconstante van 4 seconden en een zeer snelreagerende opwekker (R = 3) kan zeifs bijna tot100% belasting gegaan worden, zonder dat de 17,5%maximale spanningsdaling overschreden wordt.Een minimum-spanning van 100-17,5 = 82,5% geeftnog een behoorlijke marge ten opzichte van de 70%,waarbij een in bedrijf zijnde volbelaste motor met200% kipmoment onder opnarne van een grote stroomstil zal gaan staan, doordat z'n maximale koppelwordt overschreden, terwijl bij deze spanning ook denul-spanningsrelais en magneetschakelaars nog nietuit zullen (mogen) vallen.In bet ontwerp van , ,A code on electrical installationson ships", ontworpen door commissie 18 van deInternational Electrotechnical Commission steit art.l3.38b: When the automatic voltageregulator hasbeen set to give rated voltage and a current equalto 50% of the full load current of the alternator atany powerfactor between O and 0,4 lagging is suddenlydrawn, or a current equal to 25% of the full-loadcurrent is suddenly removed, the momentary voltagechange should not exceed 20%.Een momentele spanningsdaling tot 80% van denominale waarde is dus toegelaten.Uit de grafieken van Harder en Cheek blijkt, dat almoge 50% plotselinge belasting inderdaad een con-servatieve waarde zijn, in de meeste gevallen tochniet hoger dan tot 60 à 70% gegaan zal kunnen worden.Voor een generator van 1000 kW (1250 kVA) betekentdit dus 750 à 875 kVA, of gerekend naar een 5 à 6voudige inschakelstroom een mot oropname van 148kVA, overeenkomende met een afgegeven vermogenvan ca. 160 pk. Dit is dus toch wel aanzienlijk meerdan de bovengenoemde 100 pk.In hoeverre parallel geschakelde generatoren als eeneenheid van het gezamenlijke vermogen beschouwdmogen worden werd door Harder en Cheek niet onder-zocht.Dit zal ook in belangrijke mate afhangen van de toe-gepaste automatische spanningsregulateurs, van deregulateurs van de aandrij vende machines en dergelij ke.Speciale aandacht aan een kleine reactantie en grotereageersnelheid van de opwekker zal vooral ook ge-schonken moeten worden bij de haven- en nood-generator, waarop naar verhouding zeer grote motoren(stuurmotor) zullen moeten worden aangezet. Bij dezegeneratoren zal de spanningsdaling daarom tot hetuiterst beperkt moeten worden. Dit zal een verhou-dingsgewijze grote kortsluitstroom betekenen, maaraangezien het vermogen van deze generatoren beperktis, zal dit geen bezwaar opleveren. De generator-

21

wikkeling zal extra verstijfd moeten worden.De bezwaren verbonden aan het parallel schakelenvan draaistroomgeneratoren, moeten niet overdrevenworden. Natuurlijk is het voor goed parallel werkennoodzakelijk, dat het GD2 van de generatoren dejuiste waarde heeft. Meestal zal het GD2, dat nodigis orn een voldoend kleine ongelijkvormigheidsgraadte verkrijgen, echter tevens voldoende zijn voor eenpendelvrij parallel werken. Doordat de aandrijf-machines, met het oog op instelling van de juistebelastingverdeling, van regulateurs rnet afstands-verstelling vanaf het schakelbord moeten zijn voor-zien, zal instellen van de juiste snelheid en van faze-gelijkheid van de bij te schakelen machine geenmoeilijkheden opleveren. Voor spanningsgelijkheidzijn draaistroomgeneratoren veel minder gevoeligdan gelijkstroomdynamo's. Automatische parallel-schakeling wordt dan ook door de meeste deskundigenals overbodig beschouwd en sommigen gaän zehszo ver, dat zij parallelschakelen bij draaistroom-generatoren gemakkelijker achten dan bij gelijkstroom-dynamo's.De automatische spanningsregulateurs worden reedslang in een uitvoering geleverd, die ook aan boordvan schepen bewezen heeft aan alle te stellen eisente voldoen en die tevens een goed parallel werkenwaarborgen. Speciaal de sector-snelregelaar kan indit opzicht genoernd worden. Deze zijn ook voorgeneratoren van de grootste capaciteit reeds jaren-lang met zeer grote betrouwbaarheid in bedrijf.Naast deze automatische snelregelaars, welke hetveld van de opwekker regelen, heeft vooral in Amerikaook de spanriingsregeling met roterende regelaars alsamplidyne, rototrol en derg. reeds veelvuldig toe-passing gevonden, speciaal bij de Marine.Reeds werd opgemerkt, dat een snelle regeling nodigis, met grote en snelle variatie van de bekrachtigings-stroom, waardoor plotselinge spanningsdalingen inde kortst mogelijke tijd hersteld worden, zonder datdaarhij een over-regeling mag optreden, waarbij despanning teveel boyen de nominale waarde komt.

K. SCHAKELBORDEN EN DISTRIBUTIE

Vergeleken bij het gelijkstroomschakelbord is hetdraaistroombord enigszins gecompliceerd. Wattmetersvoor iedere generator, frequentiemeter, synchronos-coop en synchroniseerlampen met hun keuzeschake-laar, afstandsbediening van de regulateurs der aan-drijfmachines, cos q meters, automatische spannings-regelaars, een en ander met hun spannings- en stroom-transformatoren, zijn eveozovele apparaten, welkebij gelijkstroom niet nodig zijn. Bovendien is hetdikwijls gewenst iedere generatorfaze van een Ampère-meter te voorzien en komen er Ampère- en Voltmetersvoor de opwekkers bij. De borden moeten geslotenworden uitgevoerd, ter voorkoming van aanrakingvan onder spanning staande delen, waarbij toepassingvan uitrijdbare automatische schakelaars gewenstkan zijn of van scheidingschakelaars, waarmede be-paalde gedeelten spanningsvrij gemaakt kunnen worden.In verband met het synchroniseren bij parallel scha-kelen is het bovendien gewenst bij grotere installatieselectrisch bediende hoofdschakelaars te gebruiken

22

met contrôlelampen, eventueel gecombineerd met eenhalf- of geheel automatisch werkend parallelschakel-apparaat.Toch betekent deze meerdere complicatie meestalniet, dat het draaistroomschakelbord belangrijk groterwordt dan bij gelijkstroom. Door de grotere stromen,tengevolge van de lagere spanning, worden bij gelijk-stroom de schakelaars, de rails etc., belangrijk zwaarderdan bij draaistroom.Daar echter bij draaistroom de kortsluitstromen inverhouding tot de vollaststroom groter kunnen zijndan bij gelijkstroom is het gewenst, wat de mecha-nische sterkte van het railsysteem betreft, hier aan-dacht aan te schenken.

L. KORTSLUITSTROOMSTERKTE

Omtrent de grootte van de bij directe kortsluitingoptredende kortsluitstroom bestaat bij verschillendeschrijvers groot verschil van mening. Fox en Cole-man (5) stellen bijv. dat de kortsluitstroom van ge-lijkstroom-dynamo's in de verhouding 10 : 6 groteris dan van draaistroom-generatoren.Prof. Dr. Ir. J. Bahl (16) zegt eveneens: Der Kurz-schluszstrom bleibt immer noch wesentlich kleinerals bei einem Gleichstrom-Kraftwerk und kann durchdie Schaltgeräte leicht beherscht werden.Ook Langlois schrijft in het Bulletin Technique duBureau Ventas van October 1943, dat de maximalekortsluitstroom bij draaistroom kleiner is dan bij ge-lijkstroom en bij deze laatste machines in gecompen-seerde moderne uitvoering 15 à 20 maal de nominalevollaststroom kan bedragenAnderen spreken over een maximale kortsluitstroom-sterkte bij draaistroom generatoren van 30-40 maalde vollaststroom (17), zodat bij draaistroom de toe-stand veel gevaarlijker zou zijn.Het leek dus zeer gewenst omtrent dit belangrijke punttot klaarheid te komen. De kortsluitstroom is zoweluit oogpunt van beveiliging (afschakelvermogen vangenerator- en groepschakelaars) als wat betref t demechanische krachten, welke optreden in de wikke-lingen van de machines en in de bevestigingen van deschakelbord-rails, van groot belang.Over de kortsluitverschijnselen bij gelijkstroom-machines zijn eigenlijk eerst gedurende de laatsteoorlog publicaties verschenen, in tegenstelling metdie bij draaistroom-generatoren, waaromtrent bijv.reeds in 1916 een uitvoerige studie van LudwigDreyfus in bet Archiv für Elektrotechnik ver-scheen (11).Over de kortsluitverschijnselen bij gelijkstroom-dynamo's verscheen in 1943 een studie van M. Zorn, (12).Overeenkomstige studies van Frost (6) en Linville (7)(8) dateren van 1946.Getracht werd een berekeningswijze op te stellen,die aansloot bij de voor draaistroom-generatorensedert lang gebruikelijke berekening. Er zijn echtervele factoren, die zich bij gelijkstroommachines aaneen exacte berekening onttrekken. Speciaal de bijkortsluiting optredende grote verzadigingen, dietengevolge van het sterke ankerveld in ankertandenen poolspitsen ontstaan, maken de berekening moei-lijk. Ogenschijnlijk moet verder een groot verschil

bestaan tussen grootte en duur van de cortsluit-stroom naar gelang de dynamo vreemde dan weleigen bekrachtiging heeft. In het laatste geval ver-dwijnt immers tegelijk met de kortsluiting de be-krachtigingsstroombron, terwiji bij vreemde bekrach-tiging deze bron intact blijft en de kortsluitstroomdus zal blijven bestaan tot uitschakeling door uit-wendige oorzaken plaats heeft.Hoewel inderdaad de stationnaire kortsluitstroombij eigen bekrachtiging gering zal zijn, afhankelijkvan bet remanent magnetisme, van het al of nietaanwezig zijn van een compound wikkeling en vande borstelstand en bij vreemde bekrachtiging belang-rijk groter zal zijn, is de grootte van de maximalestroompiek gebleken vrijwel onafhankelijk te zijnvan de aard der bekrachtiging.Bij kortsluiting van een gelijkstroomdvnamo zalhevig vonken aan de borstels optreden en misschienzeifs rondvuur ontstaan, wat eveneens een factor is,waardoor de toestand sterk wordt gewijzigd en be-langrijke afwijkingen van berekende waarden ver-wacht moeten worden. Grotere machines wordenveelal uitgevoerd met een compensatie-wikkeling inde poolschoenen. Hierdoor wordt de sterke veidver-vorming opgeheven of in ieder geval sterk verminderd,hetgeen echter tot resultaat heeft, dat de kortsluit-stroom groter wordt.Linville geeft als berekende waarden voor enkeletypische gelijkstroommachirìes de volgende cijfersvoor de maximale kortsluitstroom.

Mc Clinton en Brancato van het Naval Researchlaboratory en Robert Panoff van Bureau of ShipsNavy Department (9) achtten de door Linville be-rekende waarden te hoog en zijn daaromtrent proevengaan nemen. Zij bouwden een proefinstallatie als vooreen schip, compleet met gelijkstroom voortstuwings-motoren en dynamo's en hulpmotoren van verschillendvermogen. Proeven werden gedaan omtrent bet ver-loop van de transient reactance, welke de groottevan de kortsluitstroom bepaalt, als functie van deop het ogenblik van kortsluiten bestaande belasting,van het aantal omwentelingen en de spanning.Zij vonden, dat de grootte van de belasting, die be-staat op het ogenblik, dat de kortsluiting optreedt,een merkbare invloed heeft op de grootte van dekortsluitstroom. Voor dezelfde machine, werkendals dynamo is de kortsluitstroom groter dan wanneerdeze machine als motor werkt. Voor de volbelastedynamo is de kortsluitstroom ca. 50% groter danvoor de volbelaste motor, terwiji bij onbelaste machinebij kortsluiting een stroom optreedt, die 10 à 20%kleiner is dan bij volbelaste dynamo bij kortsluitingzal optreden.

Bij een dynamo van 300 kW 345 Volt 870 Amp.1200 ornw. werd bij 345 Volt en O belasting en eenuitwendige kortsluitweerstand van 0,01238 Ohm eenkortsluitstroom van 8,45 x vollast gemeten.Dezelfde machine, bekrachtigd tot 365 Volt en volbelast, gaf onder dezelfde omstandigheden een 10,52voudige kortsluitstroom.De proeven toonden verder aan, dat de maximumwaarde van de kortsluitstroom reeds na 0,01 à 0,0 15 secbereikt wordt. De stroom blijft dan enkele honderdsteseconden nagenoeg constant en neemt dan geleidelijkaf. De snelheid waarmee de kortsluitstroom afneemt,hangt hoofdzakelijk af van de tijdconstante van hetveld. Zodra de kortsluitstroom optreedt heeft ook eenaanzienlijke toename van de veldstroom plaats, tothet 3 à 5 voudige van de waarde, welke op het ogen-blik van kortsluiten bestaat. Deze veldstroom begintdan af te nemen en de kortsluitstroom neemt ongeveerevenredig daarmee af. Het afnemen van het bekrach-tigingsveld heeft plaats volgens de functie

= O. e - T

De tijdconstante van het veld kan ongeveer gelijk

i/N/2p . Ngesteld worden aan T 0,6 sec, waarin2a P

het vermogen in kW per pooi betekent en Va = ankeromtrek snelheid in rn/sec.Ook Zorn heeft proeven gedaan en wel met een ge-compenseerde compounddynamo van 700 kW, 230Volt, 1200 0mw/min met eigen bekrachtiging.Deze dynamo werd eerst via een snelschakelaar kortgesloten en daarna via een hoorn-veiligheid, waaringeleidelijk zwaardere smeltdraden werden aangebracht.Daarna werden proeven genomen met smeltpatronen.Bij alle proeven hep de kortsluitstroom volgens de-zelfde lijn omboog met een toename snelheid

= 4,4 MA/sec.

Uit de raaklijn aan deze Iijn voigt als tijdconstanteE 220

T = dT 3 x 4,4 I= 16,7. l0 sec.

Met 15 smeltdraden van 200 Amp. parallel bedroegde afschakeltijd 0,045 sec; met 6 smeltdraden van500 Amp. 0,09 sec en met 3 smeltdraden van 1000Amp. 0,5 sec. (Vollaststroom van de dynamo 3040Amp.).Bij alle proeven bedroeg de max. kortsluitstroom-sterkte ca. 23000 Amp. of ongeveer 7,5 I, welke be-reikt werd na ongeveer 0,014 sec. Daarna daalde destroom snel tot ca. 22000 Amp. en nam dan verdervrijwel rechtlijnig af tot het ogenblik van afschakelen.Bij liet afschakelen door de 3 x 1000 Amp. smelt-draden, dus na 0,5 sec., bedroeg de stroom flog ca.18500 Amp.Bij veel parallel geschakelde smeltdraden smelt doorongelijke stroomverdeling één draad vroeger door ende andere, die dan overbelast worden, volgen dan alseen lawine.

R -dt

23

Vermogen Aantalpolen 0mw.

5panningCompen-

satie-wikkeling

Maximale kortsluit-stroom als veelvoud

van i. vollast

1500kw 12 514 250 ja 14,81250 ,, 6 750 600 ,, 17,31500 ,, 8 514 600 ,, 17,22000 pk 8 400 600 ,, 17,0500 ,, 4 400 600 ,, 17.8600kw 6 850 230 neen 13,1250 ,, 8 514 240 ,, 11.4500 ,, 6 900 250 ,, 14.2600 ,, 8 900 250 ,, 11,0

1250 ,, 8 720 250 ,, 11.5

Bij de ongecompenseerde machine bedroeg de max.stroomsterkte slechts ongeveer 5,4 I,. Op de groottevan de max. stroom heeft de compoundwikkelinggeen invloed, wel op de blijvende kortsluitstroom.Daarentegen hangt de grootte van de max. stroomwel sterk af van de borsteistand. Met de borstelsin de neutrale zone bedroeg de max. stroom 23200Amp. , bij verstelling van de borstels over I lameltegen de draairichting (10° el) 27000 Amp., dus 9 In.0m dus een zo klein mogelijke stoot-kortsluitstroomte krijgen, verdient het aanbeveling de borstels jetsjn de draairichting te verstellen en een sterke corn-poundwikkeling aan te brengen orn in stationnairbedrijf de gewenste compoundering te verkrijgen.Zoals verwacht kon worden, is de grootte van dekortsluitstroom ook afhankelijk van de specifiekebelasting van de dynamo. Een machine met een hogeanker-stroombelasting (AS), dus met veel windingenen dien overeenkomstig een zwakker hoofdveld, zaleen gerjngere kortsluitstroom hebben dan een machinemet lagere AS en een sterk veld. Proeven met machinesvan verschillend fabrjkaat zullen daardoor tamelijkver uiteenlopende resultaten kunnen opleveren.De grootste afstotende krachten treden op tussen dedicht bij elkaar liggende anker- en compensatie-wikkelingen, terwiji de hulppoolwikkelingen neigingzullen hebben naar de hoofdpoolflanken uit te buigen,vooral wanneer zij dicht bij het anker zijn aangebracht.Het kortsluitkoppel bereikt reeds vóór de stroom zijnmaximum en bedroeg in het beschouwde geval het4-voudige van het nominale.Wat verwarming betreft is de duur van een kortslui-.ting te kort orn enigerlei schadelijke invloed te hebben.Bij I 0-voudige kortsluitstroorn zou de verwarmingna 1 sec. 130 C bedragen.Op grond van voorgaande onderzoekingen kan demaximale waarde van de kortsluitstroorn bij gelijk-stroom-dynamo's veilig op ongeveer het 1 0-voudigevan de normaalstroom gesteld worden.Bij bepaalde uitvoerirtgen moeten enigszins hogerewaarden niet absoluut uitgesloten worden geacht,bijv. 12 maal de nominale vollaststroom, maar waardenvan 15 à 20 maal de normaalstroom mogen op grondvan uitgevoerde proeven te hoog en met de werkelijk-heid in strijd worden geacht.Hoe staat het daarmee bij draaistroom-generatoren.Flier wordt de grootte van de kortsluitstroom bepaalddoor de strooireactantie van de statorwikkeling.Ook hier stijgt de kortsluitstroom zeer snel tot zijnmaximale waarde en bereikt deze reeds na onge-veer à periode, dus binnen ongeveer 0,01 sec.De grootte van de piek-kortsluitstroom is in de driefazen verschillend, naar gelang van het ogenblik,waarop de kortsluiting optreedt. Het verloop van dedrie stromen is zodanig, dat de som op elk ogenbliknul is. Gedurende het eerste ogenblik wordt de maxi-mum stroomsterkte bepaald door de subtransientreactantie, maar de invloed daarvan wordt zeer snelafgedempt en is reeds na enkele perioden niet meermerkbaar. De grootte van de kortsluitstroom neemtdan verder af tot de waarde van de blijvende kort-sluitstroom bereikt wordt. Deze is in de orde vangrootte van 1 à 2 maal de vollaststroomsterkte, af-hankelijk van de reactantie.

24

Bij grote turbogeneratoren wordt deze reactantiekunstmatig groot gemaakt orn de grootte van de kort-sluitstroom zoveel mogelijk te beperken.De ,,transient en sub-transient" reactantie wordendaardoor ook groter. Voor turbogeneratoren van30000 kW en groter is de subtransient-reactantieinternationaal genormaliseerd op 20%, minimaal 17%.Dit betekent, dat bij een dergelijke generator de maxi-mum symmetrische stroompiek normaal 5 maal,en maximaal 5,9 maal de amplitude van de nominalevollaststroom mag bedragen. De maximale asymme-trische stroompiek, d.w.z. de kortsluitstroompiek,die optreedt wanneer de kortsluiting op het meestongunstige ogenblik tot stand komt, is dan nog 1,8maal zo groot, en dus 10,6 maal de amplitude van devollaststroom. Hierbij moet er rekening mee wordengehouden, dat de mechanische krachten, welke tengevolge van deze grote kortsluitstromen tussen dewikkelkoppen van de verschillende fazen en tussende rails optreden, evenredig zijn met de amplitudevan de stroom, welke /2 maal zo groot is als deeffectieve waarde van de stroorn.Is dus de nominale vollaststroom van een dergelijkegenerator 1000 Amp., dan is de amplitude van dezevollaststroom 1410 Amp. en kan de maximale stroom-piek een waarde bereiken, welke 10,6 >< 1410 = 15000Amp. bedraagt.Bij kleinere turbogeneratoren en ook bij generatorenmet uitspringende polen, als voor aandrijving(loor dieselmotoren gebruikt worden, is de subtransientreactantie in den regel lager, vooral wanneer dezegeneratoren met demperwikkeling zijn uitgevoerd,als, met het oog op goed parallel werken, gewenst is.Nemen we voor generatoren van 100-1000 kVAeen minimum subtransient reactantie van 12% aan,dus een maximum symmetrische kortsluitstroompiekvan 8,3 voudig, dan wordt de maximale asymmetri-sche stroompiek 1,8 X 8,3 = 15 maal de amplitudevan de vollaststroom of 15 /2 = 21 maal de effectievewaarde van de vollaststroom. Dit is de maximalewaarde, welke volgens de V.E.M.E.T. is toegelaten.Deze waarden gelden bij het gelijktijdig kortsluitenvan alle drie de generatorklemmen.Dikwijls zal een kortsluiting echter slechts tussen tweeder fazen optreden of tussen één der fazekiemmen enhet sterpunt van de generator.De maximum waarde van de symmetrische driefazigestootkortsluitstroom wordt, als vermeld, bepaald doorde grootte van de subtransient reactantie x, volgensde formule:

E'Ics

Xd

Voor de tweefazige stootkortsluitstroom geldt deformule

E\/3Tks =

Xd + X1

terwiji voor de stootkortsluitstroom bij éénfazigekortsluiting (tussen een der klemmen en het sterpunt)de formule geldt

3.E'ks + 1 + o

In deze formule is: (30)

E = de inwendige E.M.K. overeenkomende met dekrachtstroom in de luchtspleet.

x = de subtransient reactantiex = de inverse reactantiex0 = de homopolaire reactantie.

Zoals reeds werd opgemerkt, kan de maximale asyrn-metrische stroompiek, welke optreedt, wanneer dekortsluiting op het meest ongunstige ogenblik ontstaat,nl. wanneer de geïnduceerde E in de betreffende fazenul is, 1,8 maal zo groot worden. Vergelijken we destroompiek met de effectieve waarde van de vollast-stroom dan moeten we er verder nog aan denken, datde amplitude van een sinusvormige wisselstroom,1,41 maal zo groot is ais de effectieve waarde.De maximale waarde van de asymmetrische stoot-kortsluit stroompiek is dus 1,8 X 1,41 = 2,55 maalde effectieve waarde van de berekende symmetrischestootkortsluitstroom.Stellen we E = 1,05 maal de nominale klemspanning

x=20%x = 20%x0= 8%

dan vindt men respectievelijk als symmetrische stoot-kortsluitstroom

voor de driefazige kortsluiting 'ks =

voor de tweefazige kortsluiting1,05/3

51n

voor de eenfazige kortsluiting3 X 1,05

Tics = 0,2 + 0,2 + 0,08 = 6,56 I,

De piekstootkortsluitstroomsterkten verhouden zichdan dus 3-fazig : 2-fazig : 1-fazig = I : 0,866 : 1,25.Bij 20% subtransient reactantie bedraagt dan demaximale stroompiek bij drie-fazige kortsluitstroom5,25 x 2,55 = 13,4 maal de effectieve waarde van devollaststroom.Gaan we uit van een kleinere subtransient reactant je(ca. 12%) en van een stroompiek bij drie-fazige kort-luiting van 21 maal de effectieve waarde van de

vollaststroom, dan zal bij een twee-fazige kortsluitingde maximale stroompiek kleiner zijn, maar bij eenéén-fazige kortsluiting nog 25% hoger, dus rum 26maal de effectieve waarde van de vollaststroom.Andere auteurs geven aan, dat volgens uitgevoerdemetingen de piekkortsluitstroom bij 3- en 2-fazigekortsluiting even groot is en bij één-fazige kortsluiting40% groter. Bij één-fazige kortsluiting zou dus demaximale stroompiek 29,4 maal de effectieve waardevan de vollaststroorn kunnen bedragen.Dergelijke één-fazige kortsluitingen kunnen echteralleen optreden direct op de klemmen van de gene-rator, wat zeer onwaarschijnlijk is, of tussen één derfazeleidingen en de nulleider, resp. het geaarde ster-punt.Het gebruik van een nulleider verdient aan boordvan een schip weinig aanbeveling. Bij een spanningvan 380 Volt wordt het soms aanbevolen, orn een groot

1,05 = 5,25 l,0,2

deel van de verlichting en bovendien de verwarming,waarvoor de Classificatiebureaux geen hogere spanningdan 250 Volt toelaten, tussen één der fazen en de nul-leider aan te kunnen sluiten. Men mist dan echter betvoordeel, dat men heeft wanneer transformatorenvoor het verkrij gen van deze lagere spanning gebruiktworden, dat bet net in een aantal electrisch geheelgescheiden delen gesplitst is en storingen dus veelmeer plaatselijk zijn en veel gemakkelijker gelocaliseerdkunnen worden.Omtrent het aarden van het sterpunt lopen de me-ningen eveneens uiteen. In paragraaf R. wordt hieropnader teruggekomen.Waar bij scheepsgeneratoren, met het oog op een zogering mogelijke spanningsafval, de neiging zal be-staan de reactantie zo klein mogelijk te kiezen, moetdus in jeder geval met een stootstroompiek van 21maal, in bepaalde gevallen zelfs 26 of 29 maal deeffectieve waarde van de vollaststroom gerekendworden. Dit is inderdaad belangrijk meer dan bij ge-lijkstroom, waar deze verhouding ca. 10 bedraagt.Niet uit het oog moet echter worden verloren, dat integenstelling met gelijkstroom de duur van deze grotestroompiek uiterst kort is.

M. AFSCHAKELVERMOGEN VAN SCHAKELAARS

Bij gelijkstroom hebben we gezien, dat de kortsluit-stroom, ook bij dynamo's met eigen bekrachtiging,slechts betrekkelijk langzaam in sterkte afneemt enna bijv. J, sec nog ongeveer 80% van de maximumwaarde bedraagt.Bij gelijkstroominstallaties zullen de maximaal-auto-maten dus practisch altijd de maximale grootte vande kortsluitstroom moeten verbreken. De generator-schakelaars zullen dus een afschakelvermogen van tenminste 10 maal de nominale vollaststroomsterkte vande dynamo moeten hebben. Bij parallel geschakeldedynamo's zal de af te schakelen stroom nog veelgroter worden.Daar de kortsluitstroom bij gelijkstroomdynamo'sin ongeveer 0,01 sec zijn maximale waarde bereikt,kan de af te schakelen stroom slechts tot een kleinerewaarde gereduceerd worden, als men de schakelaarzó vlug laat aanspreken, dat de stroom nog bezig isaan te stij gen en bijv. reeds na 0,003 sec wordt ver-broken. Dergelijke snelschakelaars worden voor ge-lijkstroom bij tractie-onderstations dan ook steedstoegepast. Voor scheepsgebruik zíjn ze echter teomvangrijk, temeer daar door de veel lagere spanningde te schakelen stromen daar veel groter zijn en snel-schakelaars daardoor geweldige afmetingen zoudenkrijgen.Voor gewone automaten is de aanspreektijd als regelin de orde van grootte van 0,05 sec. In die tijd is destroom reeds lang op z'n maximum waarde gekomen.

Bij draaistroominstallaties is dit anders. Ook daarbereikt de kortsluitstroom in zeer korte tijd z'n maxi-mum. Maar daarna neemt de waarde direct af.Wanneer we het verloop van de kortsluitstroom voordie faze, waarin deze de grootste waarde heeft, zodanigoptekenen, dat de eerste piek op abcis I getekendwordt, de tweede op 2 en zo vervolgens, krijgen we

25

ic

8

6

4

2

o

2

4

e8

een figuur als in figuur 2 is aangegeven. Trekkenwe dan de omhullende krommen A en B en bepalenwe de mediaan daarvan C, dan geeft deze laatste lijnde gelijkstroom component van de kortsluitstroomweer, welke voor de asymmetrische ligging van dekortsluitstroompieken verantwoordelij k is. Vermin-deren we de ordinaten van A met die van C dan krijgenwe de Iijn D, welke de wisselstroomcomponent aan-geeft. Voor de ordinatenschaal is als eenheid gekozende amplitude van de nominale vollaststroom. Te-kenen we de Iijn D opnieuw op half logarithmischpapier, met de stroomsterkte op Iogarithmische schaalen de pieknummers op gewone schaal, dan zal de lijn Deen rechte lijn worden, daar de stroomsterkte volgenseen exponentiele functie afneemt; behoudens beteerste stuk ED. De rechte lijn verlengd geeft hetpunt F en het verschil tussen ED en FD is het z.g.,subtransiente" gedeelte van de kortsluitstroom.

Zoals uit figuur 2 blijkt, is dit gedeelte na ca. 6 pieken,dus 3 perioden = - sec), reeds nagenoeg verdwenen.Wanneer de generatorautomaat in 0,05 sec aanspreekt,zal de kortsluitstroomsterkte, zoals uit het oscillo-

26

2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40nummer van de piek

Fig. 2

gram blijkt, nog slechts 8 maal zo groot zijn als deamplitude van de vollaststroom, dus bijna tot de helftvan de maximale waarde gedaald zijn, d.w.z. véélmeer dan bij gelijkstroom.Een maximale asymmetrische stroompiek van 15 maalde amplitude van de vollaststroom geeft dus een afte schakelen stroom van ongeveer slechts 8 maalde nominale waarde, dus niet of nauwelijks meerdan bij gelijkstroom. Bovendien is deze wisseistroomgemakkelijker af te schakelen, daar hij iedere halveperiode door nul gaat.De kortsluitstroom neemt, wanneer hij niet reedseerder afgeschakeld wordt, zeer snel, d.w.z. in enkeleseconden af tot de waarde van de z.g. blijvendekortsluitstroom, zoals uit fig. 2 te zien is. Daar is na40 stroompieken, dus 0,4 sec deze stationnaire waardereeds bereikt.Deze blij vende kortsluitstroom is eveneens ver-schillend van grootte, al naar gelang de kort-sluiting drie-fazig, dan wel twee of één-fazig is. Deverhouding van de blijvende kortsluitstroom is:driefazig : tweefazig : éénfazig = 1 : 1 7 : 2,85.Bij draaistroomgeneratoren met uitspringende polen,

als voor aandrijving door dieselmotoren gebruiktworden, is de stationnaire kortsluitstroom ongeveerhet tweevoudige van de vollaststroom. Bij één-fazigekortsluiting tussen een der klemmen en het sterpuntza! de stationnaire stroomsterkte dus ca. 5,7 maalde vollaststroom bedragen. Dit biedt bij tijdige af-schakeling dus geen moei!ijkheid.Een goed inzicht in de eisen, waaraan de beveiligingvan draaistroominstal!aties aan boord van schepenmoet voldoen geeft een artikel van Rickover enRoss (13).Behalve uitvoerige beschouwingen omtrent de eisen,waaraan de tijdvertraging van de diverse automatenmet het oog op de selectiviteit moet voldoen, geeftdit artikel ook nog gegevens omtrent de grootte vande optredende stroompieken bij het inschakelen vandraaistroommotoren, in het bijzonder wanneer, bijaanzetten met gereduceerde spanning, op volle spanningwordt omgeschakeld met onderbreking van de stroom-loop.\Vat beveiliging met smeltpatronen betreft, komen zijtot de conclusie, dat het gewenst is, deze te heperkentot circuits, die geen zwaardere patronen dan 200 Amp.nodig hebben en niet tot voeding van, voor de veilig-heid van het schip, essentiële machines dienen.Een interessant artikel in dit verband is ook dat vanDarling (14) dat uitvoerige tabellen bevat orntrentgemiddelde waarden van reactanties en tijdconstantenvoor draaistroorngeneratoren, motoren, transforma-toren, kabels, rails, etc.Opgernerkt moet worden, dat wat de beveiligings- enbedieningsapparatuur betreft, wisselstroorn-magneet-schakelaars niet zo bedrijfszeker zijn als die met ge-Iij kstroom-bekrachtiging. Hetzelfde geldt voor rem-magneten.De gelamefleerde kernen zijn meer aan roesten enbeschadiging onderhevig, hebben neiging orn te gaanbrommen en wanneer bet magneetcircuit niet geheelgesloten wordt za! de bekrachtigingsstroorn zodanigtoenernen, dat de spoel gevaar loopt te verbranden.Verschillende deskundigen zij n daarom voorstandervan bekrachtiging met gelijkstroom, ook bij draai-stroorninstallaties. Deze gelijkstroom kan door drogegelijkrichters worden verkregen. Bij bekrachtigingmet wisse!stroom zal de grootste zorg aan een robusteuitvoering moeten worden geschonken.De bovengenoemde Rickover, lieutenant commandervan de U.S. Navy, geeft in een eerder artikel (17)interessante bijzonderheden omtrent de rnaxirnaal-beveiliging, welke aan boord van Arnerikaanse oor-logsschepen, die alle draaistroominstallaties hebben,wordt toegepast. In verband met de toepassing vanschakelborden, welke aan de voorzijde geen spanning-voerende delen bezitten (dead front) was het moeilijkde automaten zó op te stellen, dat ze uitgenomenkonden worden, zonder dat stukken rail en aansluit-stroken weggenomen moesten worden.Dit vraagstuk is opgelost, door de automaten zodaniguit te voeren, dat ze vanaf de voorzijde van het schakel-bord, zonder gevaar voor bet bedieningspersoneel,zonder kabels of aansluitstroken weg te nemen enzelfs zonder de rest van bet systeem uit te schakelen!kunnen worden uitgenomen.Thermische maximaalbeveiliging was speciaal voor

A

Sftoornpieken van he korßIui osciuograrri a svan de amptitude van de vottastsrroom uigeze -

::v0Fi1

$aÍonare kortsIuitsroom

II. IIIIII,IItIIIII1IIIlIIIIIJ

II5IIIIIIIIiiiL.0IlIIIIIii!!uIII1IIllÌIIÌIV1IIIIRIIItAVIV*

viirli, Y IB

u u i u u - i.

opstelling in machinekamers, waar de omgevings-temperatuur binnen zeer wijde grenzen varieert,al naar gelang van de belasting, stoomcondities,ventilatie en klimaat, niet zonder meer toe te passen.Zouden de automaten juist zijn ingesteld orn bij ge-middelde omgevingstemperatuur een overbelastingaf te schakelen, dan zou bij abnorrnale hoge omgevings-temperatuur reeds de vollaststroom afgeschakeldworden. Omgekeerd zou bij abnormale lage omgevings-ternperatuur een overbelasting in het geheel nietuitgeschakeld worden.De thermische elementen moesten dus onafhankelijkvan de omgevingstemperatuur gemaakt worden -welke temperatuur-compensatie inmiddels ook voorlandinstallaties reeds algemeen gebruikelijk is - endit is met een dusdanig succes geschied, dat de U.S.Marine nu 3% verandering in uitschakelstroomsterktetoelaat voor iedere loo c verandering in omgevings-temperatuur.

N. TRANSFORMATOREN

Zoals reeds werd opgemerkt, heeft draaistroom hetgrote voordeel, dat door middel van eenvoudigecompacte transformatoren iedere gewenste spanninggemakkelijk verkregen kan worden. Voor verlichting,kleine hulpwerktuigen en dergelijke kan daarom ge-makkelijk I I O Volt toegepast worden. Voor scheeps-gebruik komt wel hoofdzakelijk de luchtgekoeldetransformator in aanmerking, hoewel voor groterevermogens ook gesloten transformatoren met eenvloeibaar koelmedium in aanmerking kunnen komen,wanneer daarbij niet de brandbare gewone transfor-matorolie wordt gebruikt, çloch onbrandbare isolatievloeistoffen, als trichloorbenzeen, pentachloordiphenylen andere z.g. askarels.Er moet dan natuurlijk voor gezorgd worden, dat devloeistof bij rollen en stampen van het schip niet uitde kast kan lekken. Een bezwaar van deze vloeistoffenis, dat ze zeer kostbaar zijn en bij smiting in de trans-formator schadelijke dampen ontwikkelen. Bovendienworden de isolatielaksoorten, welke normaal bij defabricage van transformatoren worden gebruikt, ersterk door aangetast, zodat hiervoor eveneens specialekwaliteiten gebruikt moeten worden.Voor grotere vermogens, waarvoor de luchtgekoeldeuitvoering bezwaar begint op te leyeren wordt daaromook wel kwartsvulling toegepast.Kwarts heeft als isolatiemiddel het voordeel, datbrand onmogelijk is; dat bij inwendige sluiting envuurverschijnselen geen rook of giftige dampen ont-wikkeld worden, welke de passagiers kunnen hinderenof alarmeren en dat tij dens de rust- en afkoelings-perioden geen vocht naar binnen kan dringen, daarde uitzetting van kwarts gelijk is aan die van de trans-formatorbak en dus geen ademen optreedt. Een be-zwaar is het grote gewicht van deze transformatoren.De vraag welk vermogen nog als luchtgekoelde trans-formator uitgevoerd kan worden, wordt door ver-schillende fabrikanten zeer verschillend beantwoord.Men kan echter aannemen, dat 50 kVA nog zeer goedals luchtgekoelde transformator uitgevoerd kan worden.Ten slotte kan men bij de luchtgekoelde transformatorook nog geforceerde koeling door ventilatoren toe-

passen en dan jeder in aanmerking komend vermogenuitvoeren.De transformator met twee gescheiden wikkelingenheeft het grote voordeel, dat de daarop aangeslotenstroomkringen en verbruikstoestellen in geen enkelelectrisch geleidend contact staan met het voedendescheepsnet.Een sluiting in een dergelijk secûndair circuit zal dusuitsluitend tot dat circuit beperkt blijven en in hetoverige scheepsnet zeifs niet waarneembaar zijn.Hoewel dit het bezwaar heeft, dat dergelijke transfor-mator-circuits hun eigen aardsluiting-verklikker-inrichting zullen moeten hebben, heeft het omgekeerdhet grote voordeel het localiseren van de sluiting zeerte vergemakkelijken, terwiji de kans op complicatiesveel kleiner wordt.De mogelijkheid, door middel van een transformatorelke gewenste spanning te kunnen leyeren, biedtvoorts het voordeel, dat vrijwel alle kleine motor-genera-toren of andere omzetters, welke aan boord van een ge-lijkstroom schip nodig zijn voor zwakstroom-installa-ties, radar, radio, etc. kunnen vervallen. De transforma-toren hevatten geen bewegende delen noch contactenen vragen dus practisch geen enkel onderhoud oftoezicht, zodat ze zonder bezwaar op minder toe-gankelijke plaatsen kunnen worden ondergebracht.In Amerika heeft een speciaal transformator-blik(z.g. gericht blik) met een uitzonderlijk laag watt-verlies, gecombineerd met een ruime toepassing vanklasse B isolatie de allerlaatste tijd geleid tot eenaanmerkelij ke gewichtsbesparing, met overeenkom-stige reductie van de afmetingen dezer transformatorenen verlaging van de inschakelstroomstoot.Dergelijke blikken met 0,6 à 0,8 Watt/kg worden inEuropa nog niet gemaakt. Hier ligt dus nog een terreinbraak voor de Nederlandse Industrie. Ten opzichtevan de normale transformatoren, met blik van 1,3Watt/kg of daaromtrent betekent het nieuwe materiaaltevens een overgang naar een geheel afwijkendeconstructie.De grote permeabiliteit van het nieuwe blik bestaatnl. slechts in de waisrichting. De ijzerkristallen zijnreeds grotendeels in deze richting georienteerd en bijde constructie moet gezorgd worden, dat deze richtingmet die van het magnetisch veld samenvalt.Het blik wordt dan ook niet meer in platen van bijv.I x 2 m geleverd, maar in rollen van ongeveer2700 kg en ca. 80 cm breed. Een dergelijke rol wordtin moten verdeeld, welke de juiste breedte hebben vande te maken kernen en de kern wordt dan gevormddoor een dergelijke strook op een mal op te winden.Dit betekent dus een gehele wijziging van de tot dus-ver gevolgde constructie.Daar Amerika tot beden de nieuwe blikken nog nietnaar Europa levert, behalve aan enkele licentiehouders,vormt dit echter grotendeels nog toekomstmuziek.Onze Marine past dit gerichte blik echter reeds inhaar boordtransformatoren toe. Bij een besparingvan 25% in bet gewicht is de aanschaffingsprijsslechts 5% hoger dan van normale transformatoren.

O. GELIJKRICHTERS

Gelijkrichters zijn aan boord van draaistroomschepen

27

alleen voor kleine vermogens nodig, maar zullenveelvuldig worden toegepast in plaats van de talrijkekleine omzetters, welke bij gelij kstroornschepennodig zijn, bijv. voor batterijiading, voor eventuelevoeding van de bekrachtigingsspoelen van magneet-schakelaars en remmen, enz.Meestal worden hiervoor cuprox- of seleencellengebruikt. Alleen de laatste zijn geschikt voor hogereomgevingstemperaturen en tropencondities. Ook kwik-damp gelijkrichters zouden eventueel in aanmerkingkomen, maar ervaring daaromtrent aan boord vanschepen ontbreekt.De afmeting en gewichten van deze gelijkrichtersmet bij behorende transformatoren, smoorspoelen,condensatoren voor afvlakking etc. zijn vrij groUt enbij het toepassen aan boord van schepen zal daarmeerekening gehouden moeten worden.

P. KABELS

Bij gelijkstroorn is het gebruikelijk voor de groterestroomsterkten enkelpolige kabels toe te passen. Demaximum kopersectie wordt bepaald door de buig-baarheid en de daaruit voortvloeiende moeiijkhedenbij het trekken van de kabels door de schotdoor-voeringen en bij het buigen van de kabels orn uit-stekende delen van het schip.Voor draaistroom worden de drie aders veelal in éénkabel ondergebracht. Neernt men iedere ader afzon-derlijk, dan kunnen deze niet van een ijzeren orn-pantsering voorzien worden, daar deze gloeiend warmzou worden en grote extra verliezen zou veroorzaken.Ook moet er daarorn orn gedacht worden, dat de drieaders van een circuit in ijzeren schotten en spantendoor één gemeenschappelijk gat worden gevoerd.Men kan natuurlijk van mening verschillen omtrentde maximale kopersectie, welke nog toelaatbaarkan worden geacht. Dit zal ook enigszins afhangenvan de grootte en andere bijzonderheden van hetschip.Bij de discussie naar aanleiding van de voordrachtvan Fox en Coleman (5) werd door Franklin Harveymedegedeeld, dat bij de Newport News Shipyardtweeleiderkabels (voor gelij kstroom) werden gebruikttot maximaal 133000 circular mils (No. 00/A.G.W.overeenkomende met ca. 65,5 qmm) enkelpolige ka-bels tot 800 000 circ. mils, (ca 400 qmm), terwijivoor drie-aderige gewapende loodkabels het maximumlag bij 300000 circ. mils (ca 150 qmm). Deze waardenkomen wat de één- en drie-aderige kabels betreftmet de Europese praktijk overeen. Dubbel-aderigekabels worden hier als regel slechts voor kleineresecties gebruikt, daar een dubbel-aderige kabel duurderis dan twee enkelpolige kabels van dezelfde koper-doorsnede en er bovendien voor kabels boyen 6 qmmslechts 85% van de stroom in wordt toegelaten.Een gepantserde gummi-loodkabel van I x 400 qmmheeft een uitwendige diameter van 39 mm en een ge-wicht van 6,6 kg/meter, zodat een dergelijke kabelreeds niet meer zo gemakkelijk te hanteren is. Menneemt bij behoefte aan nog grotere kopersecties daar-orn bij voorkeur 2 of meer kabels parallel.Dit is ook wat aanschaffingsprijs en gewicht betreft,voordeliger. In plaats van één kabel i X 400 qmm

28

kan men, wat de toegelaten stroomsterkte betreft,2 kabels parallel i x 150 qmm nemen. Deze Iaatstekosten slechts 87% van de I X 400 en het gewicht is92,5%. Hier staat tegenover, dat zolang de kabelniet te onhandelbaar zwaar en dik wordt, een enkelekabel, wat montage en aansluiten betreft, voordelenbiedt. Of men één enkele dikke kabel neemt of tweedunnere parallel, zal daarom van de omstandighedenafharigen.Daar men bij draaistroom slechts één kabel behoeftte monteren in plaats van de twee bij gelijkstroom,zullen de montagekosten bij draaistroom lager zijn.Volgens Amerikaanse Normalien (Recommended prac-tice for electric installations on shipboard - No. 45American Institute of Electrical Engineers - Dec.1948) mag voor kabels tot 700000 circ. mils (ca 350qmm) voor draaistroom dezelfde stroomsterkte wordentoegelaten als voor gelijkstroom en wel voor rubber-kabels:2 of 3-aderige 300000 circ. mils (= 152 qmm) 208 Amp.enkeladerig: 800000 ,, ,, (= 406 qmm) 515Uitgaande van 440 Volt draaistroom en 230 Voltgelijkstroom, komt men dan tot een maximaal metéén kabel over te brengen vermogen van:

440 . 208 . 0,91. 0,89 = 174 pk voor draaistroom736

230.515.0 89en

736= 143 pk voor gelijkstroom

(Rendement van draaistroom- resp., gelijkstroom-motor, aangenomen op 0,91 resp. 0,89 en cos vande draaistroommotor 0,89).De bovengenoemde belastingen volgens de Amen-kaanse Normalien gelden' voor een omgevingstempe-ratuur tot 50° C.Bureau Ventas laat echter voor 50° C omgevings-temperatuur véél lagere waarden toe, nl. voor rubber-kabels:enkeladerig 400 qrnm 331 Amp.

Bij 40° C 0mg. temp. 480 Amp.drieaderig 150 qmrn 122 Amp.

Bij 40° C 0mg. temp. 180 Amp.Gerekend met 380 Volt draaistroom en 220 Volt ge-lijkstroorn kan dus volgens de voorschriften vanBureau Ventas bij 50° C omgevingstemperatuur maxi-maal door één kabel overgebracht worden:

380 . 122 . 0,90 . 0,89 = 88 pk voor draaistroom736

220.331.0,89resp.

736= 88 pk voor gelijkstroom.

Het grote verschil in toegelaten stroomsterkte zouveroorzaakt kunnen worden, doordat in Amerika isvoorgeschreven, dat ,,the rubber insulation shouldbe of the heat resisting type". Bij de tabel voor detoegelaten stromen staat vermeld, dat de waardengelden voor een omgevingstemperatuur van 50° Cen een maximum kabeltemperatuur van 75° C.Ventas geef t niet aan, welke temperatuursverhogingaan haar tabel ten grondsiag ugt. Tekent men echterde volgens Ventas toegelaten stroomsterkten op alsfunctie van de kopersectie, dan biijkt voor 45 Comgevingstemperatuur de kromme voor éénaderige

rubberkabels, behoudens een paar onnauwkeurig-heden, precies samen te vallen met die van tabel XXvan de Draft of a Code on Electrical Installations onShips for T.C. No. 18 of the International Electro-technical Commission, en deze tabel geldt voor eenomgevingstemperatuur van 45° C en een maximumtemperatuur van de geleider van 60° C.Ventas en bedoelde I.E.C. commissie laten dus slechtseen maximum temperatuur van 60° C toe, terwijiAmerika 75° C toestaat. De vraag dringt zich op ofhier door toepassing van hittebestendige rubber niettot een belangrijke besparing in gewicht van dekabels kan worden gekomen.

Voor 45° C laten Ventas en I.E.C. voor:

enkeladerige rubberkabel I X 400 qmmeen stroorn toe van 406 Amp.

en voor drie-aderige rubberkabel 3 x 150 qmmeen stroorn van 150 Amp.

Hierbij kan dus voor gelijkstroom een vermogenovergebracht worden van

220.406.0,89736

en voor draaistroom

736

= lO8pk

3.380.150.0,905.0,89 = lO8pk

Met gegalvaniseerd ijzerdraad omvlochten, gemeniederubberaderloodkabel kostte

3-aderig 150 qrnm f 45000./kmuitw. 0 = 52 mm gew. 10,8kg/rn

1-aderig 400 qmm f 34100.-1kmuitw. = 39 mm gew. 6,6kg/rn

Daar voor gelijkstroom twee kabels nodig zijn is dusvoor hetzelfde motorvermogen de verhouding inaanschaffingsprijs van draaistroom : gelijkstroom= 45 : 68,2 = 66 : 100.Draaistroom geeft dus een besparing van 34%, terwijide gewichtsverhouding 10,8 13,2 = 82 100 is, zo-dat de gewichtsbesparing voor draaistroorn dus 18%bedraagt.De montagekosten van de enkele draaistroomkabel,hoewel deze zwaarder en dikker is dan de enkele ge-lijkstroomkabel, zullen ongetwijfeld eveneens lagerzijn, daar bij gelijkstroom twee kabels gemonteerdmoeten worden.Voor kleinere motorvermogens wordt het prijs- engewichtsverschil der benodigde aansluitkabels wel iswaar geringer, maar is toch ook dan nog aanzienlijk.Natuurlijk slaat dit beeld in het tegendeel orn, wanneermen voor gelijkstroom éénleidersysteem toepast,d.w.z. de huid van het schip als retourleider gebruikt.Behalve in Duitsland is echter het tweeleidersysteemalgemeen gebruikelijk, vooral sinds van 110 op 220 Voltgelijkstroom werd overgegaan en ten opzichte van ditsysteern geeft draaistroom een aanzienlijke besparingin kosten en gewicht.De kwestie van één of tweeleider systeern bij gelijk-stroom brengt ons tevens tot een beschouwing omtrentisolatieweerstand en brandgevaar.

Q. BRANDGEVAAR

Bij gelijkstroominstallaties is het ongetwijfeld voor-deliger het éénleider systeem toe te passen , met hetschip zeif als retourleider, dan het dubbelleider sy-steern. Bij het enkelleider systeem heeft men slechtsongeveer 60% van de kabels nodig. Zowel in aan-schaffingsprijs als in gewicht betekent dit dus eenaanzienlijke besparing. Dat men nietternin, met uit-zondering van enkele Duitse rederijen, practischoveral het dubbelleider systeem toepast, vindt zijnoorzaak in de voordelen van de dubbele isolatie.Bij een enkelleider systeem, waar dus de andere pooiaan aarde (scheepshuid) ugt, betekent elke isolatie-fout een sluiting. Enerzijds kan dit ecn voordeelgeacht worden, omdat daardoor elke sluiting zichdirect kenbaar zal maken. Niet elke sluiting heeftechter een zodanige stroorn tengevolge, dat de in hetcircuit opgenomen smeltveiligheid doorsrnelt. Er kandan plaatselijk een sterke verhitting optreden, welketot brandgevaar aanleiding geeft. Bij het dubbel-leider svsteem gebeurt er bij bet ontstaan van eenisolatiefout in één der leidingen niets en treedt eerstsluiting op, wanneer ook in de andere pool een isolatie-fout ontstaat.Controleert men dus de installatie voortdurend, watde isolatieweerstand van beide polen betreft, dan isde waarschijnlijkheid van het optreden van een isola-tiefout in beide polen tegelijk uiterst gering en de kansop storing en brandgevaar daardoor veel kleinerdan bij het enkelleider systeem. En joist bij hetdubbelleider systeem kan men de isolatieweerstandvan elke pooi gemakkelijk controleren, terwiji dezecontrole bij bet enkelleider systeem, met de scheeps-huid als retourleiding, niet mogelijk is.Voorstanders van het enkelleider systeem voeren daartegen aan, dat bijv. bij de lichtinstallaties in de hutten,waar algemeen de leidingen op hout gernonteerdworden, de kans op stroomovergang naar de anderepool (de scheepshuid) veel geringer is, dan bij hetdubbelleider systeem, waarbij beide polen viak naastelkaar liggen. Beide polen zijn dan echter ook gelso-leerd en de isolatie van beide draden moet dus bezwij-ken voordat een sluiting kan optreden, terwijl bij hetenkelleider systeem een schroef, waarmee de houtenkoker op de scheepshuid bevestigd is, reeds een ge-vaar kan opleveren, omdat daar ter plaatse slechtsenkele isolatie aanwezig is.Bleicken (1) merkt in verband met het brandgevaar op,dat de gummi-isolatie van gelijkstroomkabels zichvolgens de ervaring veel siechter houdt dan bij draai-stroom (wisselstroom).De Stoomvaart Mij. Nederland, die reeds gedurendemeer dan 30 jaar op haar schepen, welke met gelijk-stroom installaties zijn uitgevoerd, voor bepaaldegroepen verbruikers, als ventilatoren en keukenbedrijf,verlichting van koel- en vrieskamers, stopcontactenin de machinekamer, communicatiemiddelen alsroerverklikker en machinetelegraaf, motoren voorkleine koelmachines enz. draaistroorn toepast, heeftdezelfde ervaring opgedaan. Bij dubbelpolige uit-voering van bet gelijkstroom kabelnet gaat de gummi-isolatie van de negatieve kabel op den duur doorelectro-osmotische werking achteruit. Er kunnen dan

29

kruipstromen optreden, die bij toetreding van zuurstofdikwijls op ver verwijderde plaatsen tot vuurver-schijnselen aanleiding geven. Nat worden van eenkabel is nooit met absolute zekerheid te voorkomenen door electrolvtische werking kunnen dan op denduur gevaarlijke isolatieplaatsen ontstaan. De koper-ader zal door chemische invloeden geleidelijk wordenaangetast en weggevreten, plaatselijk dunner wordentot ze ten slotte afbreekt of doorbrandt en dan toteen begin van brand aanleiding geeft.Kabels met loodmantel schijnen tegen dit verschijnselgeen afdoende bescherming te geven. Bij draaistroom(wisseistroom) treden deze verschijnselen niet op.Daarentegen schijnt de opvatting, dat gelijkstroomgevaarlijker zou zijn dan wisseistroom, omdat bijgelijkstroom de boog continu blijft bestaan en bijwisseistroom na iedere halve periode dooft, niet juistte zijn. Foust en Hutton (28) hebben daaromtrentproeven genomen, toen de gebruikelijke zeer lagegelijkspanning, welke men aan boord van vliegtuigentoepaste, te laag werd en men tot 120 Volt gelijkstroomdan wel 120/208 Volt draaistroom moest overgaan.Hierbij werd in de eerste plaats gedacht aan brand-gevaar tengevolge van door kogels getroffen leidingen.Proeven werden genomen door sluitingen te bestu-deren tussen een electrische geleider en een plaataluminium-alliage als voor de bouw van vliegtuigengebruikelijk is. Zij kwamen tot de conclusie, dat ge-lijkstroom en wisselstroom zich practisch geheel het-zelfde gedroegen. Het is natuurlijk mogelijk, dat hetaluminium hierbij een rol speelt en sluitingen tusseneen geleider en een ijzeren plaat een afwijkend resultaatzouden hebben opgeleverd.

R. MOET BIJ DRAAISTROOM RET STERPUNT GEAARDWORDEN?

Wanneer men tot 380 of 440 Volt draaistroom over-gaat, zal ernstig overwogen moeten worden of hetsterpunt van de generatoren al of niet geaard zalworden. Aarding van het sterpunt heeft bij 380 Volthet voordeel, dat de spanning op een der buitenlei-dingen nooit hoger kan worden dan 220 Volt. Maarook deze spanning is gevaarlijk. Daarentegen zaliedere sluiting een directe storing veroorzaken, terwijlbij ongeaard sterpunt dit niet het geval is en menin de gelegenheid is de fout op te sporen en te her-stellen vóór bezwaren optreden.Het geaarde sterpunt heeft verder het bezwaar, datmen de isolatieweerstand van de drie fazenleidingenniet kan meten en de installatie dus in dat opzichtte vergelijken is met het éénleider systeem bij gelijk-stroom. In afwijking van dat systeem behoeft echterde nulleider niet over z'n gehele lengte geaard teworden, noch behoeft zelfs een nulleider te wordenaangebracht of de scheepshuid als zodanig benut teworden. Alle stroomverbruikende toestellen kunnenzonder geaard sterpunt uitgevoerd worden en dusop een driepolige kabel worden aangesloten. De aardingvindt uitsluitend bij het sterpunt van de generatorenplaats. Eventueel kan deze aarding dus zó wordenuitgevoerd, dat deze, wanneer men de isolatieweer-stand van het net wil controleren, door middel van

30

een schakelaar kortstondig kan worden opgeheven 1).

Het vraagstuk van het al of niet aarden van betsterpunt bij draaistroominstallaties aan boord vanschepen werd vrij uitvoerig besproken door A. N.Savage, in een lezing gehouden voor de North EastCoast Institution of Engineers and Shipbuilders inNew Castle upon Tyne op 6 Febr. 1948 (33).Hij zegt dat een van de voordelen van draaistroom is,dat voor de grotere installaties, met een drieleiderdistributie-systeem voor 400 Volt en met transfor-matoren voor voeding van de circuits met lagerespanning, de daardoor verkregen splitsing van detotale belasting in een aantal secties, welke underlingvolledig van elkaar geïsoleerd zijn, een belangrijkevermindering van brandgevaar geeft. Dit zou natuurlijk een voordeel zijn voor alle installaties, maar hetis een punt van discussie of de extra kosten van detransformatoren gerechtvaardigd zijn voor middel-grote installaties. Voor de kleine installaties, waar hetgrootste deel van de belasting uit licht en verwarmingbestaat, beveelt hij een drieleidersvsteem met 230 Voltaan.Bij het in secties verdelen van het distributienet wordteen aardsluiting in een van de secties op geen enkelewijze beïnvloed door een aardsluiting in een van deandere secties.Hij komt tot de conclusie dat een vierleider systeemmet geaard nulpunt aan boord van schepen geenaanbeveling verdient. Een aardsluiting in een essen-tieel circuit, welke bij geaarde nulleider tot uitscha-keling leidt, kan ernstige moeilijkheden veroorzaken.Is de sluiting niet volledig, dan kan bij geaard ster-punt een boog ontstaan, welke brandgevaar kan ver-oorzaken.Aardt men de nulleider echter niet, dan wordt, behalvevoor verlichting, het gebruik van transformatorenvoor verwarming en keukengebruik overbodig. Bijeen netspanning van 400 Volt kunnen deze tusseneen der fazen en nulleider op 230 Volt worden aange-sloten. Een dergelijke oplossing zal dus goedkoperin aanschaffing zijn, waartegen het voordeel vande splitsing in van elkaar geisoleerde secties vervalt,maar zonder de bezwaren van het vierleider systeemmet geaarde nulleider. Vooropgesteld dat alle appa-raten en toestellen in gesloten kasten zijn ingebouwden alle metalen delen goed geaard worden, wordtgeen gevaar voor aanraking van spanningvoerendedelen bij de bediening gevreesd. Voor middeigroteinstallaties wordt dit daarom een redelijke oplossinggeacht.

Mr. W. C. Robertson (Admiralty) merkte naar aan-leiding van bet bovenstaande op, dat wanneer aard-fouten onderkend en verholpen worden, zodra zeontstaan en niet blijven bestaan tot een andere aard-fout optreedt, en de algemene isolatietoestand zeergoed is, een geheel geïsoleerd systeem ongetwijfeldjuist is.Meestal is de isolatietoestand echter minder goed endan zijn er sterke argumenten ten gunste van een

1) Deze aarcling niet te verwarren met het aarden van degestellen van aile motoren en toestellen, wat natuurlijk bijjeder toestel muet gebeuren.

geaarde nulleider. In zulke systemen geeft isolerenvan de nul geen vermindering van gevaar bij aanraking,daar de lek voldoende zal zijn orn toch een gevaarlijkeschok te geven. Het geaarde sterpunt heeft dan eenstabiliserende uitwerking op de spanningsgradienten vermindert de spanning ten opzichte van aarde.Het feit dat de eerste aardfout van een ongeaardsysteem geen onderbreking van het circuit veroor-zaakt, is echter een sterk argument ten gunste vanhet ongeaarde systeem.Mr. G. O. Watson maakt er opmerkzaam op, dat voorfluorescentie verlichting 230 Volt nodig is, daar dezevoor 110 Volt nog niet wordt uitgevoerd.Ook Mr. J. S. Mc. Culloch wijst daar op en zegt datbij de bestaande voorschriften dan 230 Volt gebruiktmoet worden met geaard middelpunt. Er moeten dandubbelpolige schakelaars gebruikt worden, wat toe-passing van serieschakelaars uitsluit. Hij acht 230 Voltvoor vaste verlichtingsornarnenten mogelijk en voorverplaatsbare apparaten en lampen 110 Volt met ge-aard middelpunt.Mr. H. E. Baker protesteert tegen het vierleider sy-steem met ongeaarde nulleider. Bij een aardsluitingkunnen de beide andere fazert 400 Volt tegen aardekrijgen en dit zou voor verwarmingsapparaten en inde keuken ontoelaatbaar zijn. Een ogenblikkelijkeindicatie van het ontstaan van een aardsluiting isook niet eenvoudig. Als gevoig van de capaciteit vande draden tb van de scheepswand en lekstroompjeszal de nulleider iedere potentiaal tussen O en 230 Voltkunnen aannernen. Het is daarom nodig de nulleiderte aarden orn een afdoende opheffing van aardfoutente krijgen.Mr. Savage antwoordde op deze bezwaren, dat inder-daad ook al wordt al bet mogelijke gedaan orn optre-dende aardsluitingen terstond op te heffen, dit nietaltijd mogelijk zal zijn en soms gewacht zal moetenworden tot het schip de haven bereikt heeft. Volgenshem is bet echter van alles overwegend belang ornde essentiële circuits in bedrijf te kunnen houden enuit dit gezichtspunt bezien moet bet svsteem vollediggeisoleerd zijn.Hij acht het drieleider systeern, met transformatorenvoor lagere spanningen, het ideaal.De door de Hoofdinspecteur voor de Scheepvaartingestelde commissie tot bestudering van dit vraag-stuk komt tot de conclusie, dat een zwevend net (d.w.z.zonder aarding) de voorkeur verdient en aarding moetworden verboden. Zij acht het ongewenst, dat bij eendraaistroom drie- of vierleider net, met in ster ge-schakelde generator, de verlichting op de faze-spanning(tussen faze en nul) en de krachtinstallatie op de ge-koppelde spanning (d.w.z. aan de hoofdklernrnen)wordt aangesloten.Bij een dergelijk systeem moet de nulleider geaardworden. Geschiedt dit niet, dan bestaat de kans, dathij een aardsluiting in één faze en gelijktijdige aard-sluiting in de nulleider van een op een andere fazeaangesloten lampengroep, deze groep op de gekoppeldespanning komt te staan. Verbod van aarding betekentdus tevens verbod van nulleider.Uit oogpunt van levensgevaar acht de commissie hetnoodzakelijk de maximum spanning voor hutten enverblijven op 55 Volt tegen aarde te handliaven. Dit

betekent dus bij toepassing van 110 Volt voor ver-lichting, het aarden van het midden van de sedun-daire wikkeling van de (één-faze) lichttransformator.

S. RENDEMENT

Uitgaande van een snellopende turbine, welke doormiddel van een reductie-tandwieloverbrenging metde dynamo of generator gekoppeld is, kan aangenomenworden, dat al moge het aantal omwentelingen, datvoor de gelijkstroomdynarno's gekozen zal worden,afwijken van dat van de draaistroomgenerator, hetaantal omwentelingen van de turbine in beide gevallengelijk genomen kan worden. Er zal dus geen verschilin stoomverbruik behoeven te zijn per kW aan de asvan de generator afgegeven vermogen. Hetzelfdegeldt bij aandrijving door dieselmotoren. De verliezenin de gelijkstroomdynamo zullen echter, boofdzakelijkten gevolge van collector wrijvings- en borstelover-gangsverlies, hoger zijn en daardoor het rendementvan de overeenkomstige draaistroomgenerator ca 2%hoger dan van de gelijkstroomdynamo.Omtren het rendement van de installaties zeggenFox en Coleman (5):Daar we mogen aannemen, dat gemiddeld de kabelsbij draaistroom zowel als bij gelijkstroom zodaniggekozen zullen worden, dat het procentuele spannings-verlies bij vollast hetzelfde is, zal men geneigd zijn tedenken, dat ook bet rendement van de distributiein beide gevallen hetzelfde zal zijn.Hierbij moet men echter bedenken, dat bij draaistroom,de stroom, als gevoig van de cos 'p, groter zal zijn danmet effectieve Wattvermogen overeenkornt. Is de

cos p = 0,8, dan zal de stroom 018 = 1,25 maal groter

zijn of omgekeerd het bij een bepaalde stroom bebo-rende effectieve vermogen slechts 80% bedragen.Al is dus bet energieverlies in de kabels in beide ge-vallen gelijk, dan moet dit bij draaistroom beschouwdworden ten opzichte van een vermogen, dat slechts0,8 bedraagt van dat bij gelijkstroom. Het procentuelevermogenverlies is dus bij draaistroom 25% groter.Bedraagt het max. spanningsverlies en dus ook betvermogensverlies bij gelijkstroom 3%, dan zal hetvermogensverlies bij draaistroom 375% zijn en hetrendemçnt dus ca % lager.Deze redenering is vermoedelijk niet juist. Aan boordvan schepen zijn bijna nooit dc afstanden zo groot,dat bet maximaal toegelaten spanningsverlies maat-gevend is voor het bepalen van de sectie van de kabel.In het algemeen zal de door het Classificatiebureauvoorgeschreven kabelsectie maatgevend zijn en deafstand te kort zijn orn het spanningsverlies een door-slaggevende rol te doen spelen.Is bijv. de draaistroomkabel 3 x 150 qmm, welkein een voorgaand voorbeeld 108 pk overbrengt,50 m lang, dan bedraagt het spanningsvcrlies:voor draaistroom/3. 150.50

50. 150= 1,73 Volt gek. of 0,46% van 380 Volt.

voor gelijkstroom406. 100

= 2,03 Volt of 0,92% van 220 Volt.50. 400

31

Het wattverlies in de kabel is dan respectievelijk:

voor draaistroom V3. 150. 1,73 = 450 Wattvoor gelijkstroom 406. 2,03 = 825 Watt

We zien dus, dat dank zij de hogere spanning, hetWattverlies in de draaistroomkabel slechts jets meerdan de helft bedraagt van dat bij gelijkstroom en datzelfs wanneer de kabel 200 meter lang zou zijn, menvoor draaistroorn nog steeds ver beneden het percen-tage van 3% zou blijven.Het rendement is dus bij draaistroom niet lager, maarhoger dan bij gelijkstroom.Het rendement van kooiankermotoren zal in hetalgemeen eveneens jets hoger zijn dan van de overeen-komstjge gelijkstroommotoren. Daar staat echtertegenover, dat men bij aandrijving van centrifugaal-pompen, ventilatoren, compressors, enz. bij gelijk-stroommotoren het aantal omwentelingen geheelkan aanpassen aan het optimum rendement vanhet aangedreven werktuig en door toerenregeling ookhij wijziging van opbrengst of andere omstandigheden,aangepast kan houden. Bij draaistroom bestaat diernogelijkheid niet en zijn de beschikbare toerentallenbeperkt. Aanpassing aan veranderde omstandjghedenzal slechts door knijpen van de afsluiter en dergelijkekunnen geschieden, dus met opoffering van rendement.Hierdoor zal het gemiddelde rendement van de motor-aandrijvingen bij draaistroom eerder jets lager danhoger zijn.Ook bij gelijkstroomaandrijving zal het hedienings-personeel echter de rnogelijkheid, orn het toerentalop de meest econornische waarde te kunnen instellen,niet altijd volledig benutten. De praktijk wijst integen-deel uit, dat de machinisten sterk geneigd zijn steedszonder meer het laagste toerental te kiezen en slechtsbij uitgesproken noodzaak op een hoger toerentalregelen. Waar het rendement van de generatoren entransmissiekabels bij draaistroom gunstiger is dan bijgelijkstroom en bij de motoren, door het gemis vaneen economische toerenregeling, misschien orngekeerdde gelijkstroomrnotoren in het voordeel zijn, magveihg worden aangenomen, dat over het geheel eeneventueel verschil in totaal rendement zó geringzal zijn, dat dit zeker geen doorslag gevende factorbij de keuze gelijkstroom of draaistroom zal vormen.

T. ELECTRISCHE VERWARMING

Wat de verwarming van water betreft, biedt draai-stroom de mogelijkheid electroden-verwarming toete passen. De toestellen, welke voor electroden-ver-warming zijn ingericht, zijn zeer eenvoudig in uit-voering en hebben een lange levensduur, terwiji bijweerstandsverwarming, welke bij gelij kstroom uit-

sluitend in aanmerking komt, de kans op defect rakenvan de verwarmingslichamen, vooral bij droogkoken,vrij groot is. De electrodenverwarming heeft dit be-zwaar niet, daar bij droogkoken de stroom automatischafgeschakeld wordt. Bovendien biedt electroden-verwarming het voordeel van automatische regeling,welke bij kookketels met stoombad daardoor ver-kregen wordt, dat bij geringere warmte-afname en dedaardoor veroorzaakte hogere stoomspanning betwater gedeeltelijk uit de electrodenkamer wordt weg-

32

gedrukt en dus de electroden gedeeltelijk vrij komente liggen, waardoor de ontwikkelde warmte afneemt.Electrodenverwarming kan ook toepassing vindenbij het verwarmen van stoom- en warmwaterketelsvoor verwarmingsdoeleinden en in de wasserij, waarbijeveneens de mogelijkheid van automatische regelingbenut kan worden.Als een bezwaar van de electroden-ketels wordt aan-gevoerd, dat hierdoor bet sterpunt van de installatiegeaard wordt en men dus eventueel scheidingstrans-formatoren zal moeten toepassen. Bij een spanningvan 380 Volt of hoger zal men dit echter toch moetendoen, zolang de Classificatiebureaux deze spanningvoor verwarmingsdoeleinden niet toelaten.Bij sterk slingerend schip zullen mogelijk bezwarenkunnen optreden door het bewegen van het vloeistof-opperviak.In het algerneen lijkt echter ook voor verwarmingdraaistroom voordelen te bieden boyen gelijkstroom.

U. VERLICHTING

De recente grote toepassing van fluorescentie-buis-lampen spreekt eveneens ten gunste van wisseistroom.Niet alleen wordt door de fluorescentielampen eenzelfde hoeveelheid licht bij een aanzienlijk lagerWatt-verbruik verkregen, maar bovendien heeft ditveel geringere Watt-verbruik en de dien overeenkom-stige kleinere hoeveelheid ontwikkelde warmte in

air-conditioned" ruimten het voordeel, dat slechtsongeveer van de warmte moet worden afgevoerd,welke bij toepassing van gewone gloeilampen afge-voerd zou moeten worden.Op de Ile de France (31) werden 2550 fluorescentie-lampen van Philips toegepast, alle voor warm wit licht,dat goede resultaten schijnt op te leyeren.

690 stuks van 40 Watt

Ook op de Oranje, de Oslofjord en andere grote mo-derne schepen werd fluorescentieverlichting in over-wegende mate toegepast.Nu heeft men inmiddels ook wel een fluorescentie-lamp (T.L.S.) ontwikkeld (32), welke ook voor gelijk-stroom gebruikt kan worden, maar de daarbij voor-komende voorgeschakelde gloeilamp zal toch vooreen algemene toepassing aan boord minder geschiktzijn en de periodiek nodige omkering van de polariteitbij deze lampen zal eveneens enig bezwaar betekenen.Ook hier heeft dus draaistroom voordelen.

V. ALGEMENE RICHTLIJNEN

Doorslaggevende factoren moeten zijn: lagere aanschaf-fingsprijs en onderhoudskosten, geringer gewicht envolume, grotere betrouwbaarheid. Naast deze econo-mische factoren mogen echter de technische niet uithet oog verloren worden. Daarom zal het vraagstuk,draaistroom of gelijkstroom" voor elk soort schip

afzonderlijk moeten worden bestudeerd en is eenalgemeen geldend antwoord niet te geven. Dit zalvooral bet geval blijven, zolang de techniek er nog niet

480 25570 20810 ,, 16

in geslaagd is een draaistroom-lieraandrijving teontwikkelen, die gelijkwaardig is aan de gelijkstroom-lier. Tot dat tijdstip zal men steeds de economischevoordelen van draaistroom moeten afwegen tegen be-paalde technische en misschien ook wel economischenadelen, en zal het antwoord op de vraag, welkestroomsoort de voorkeur verdient, geheel beheerstworden door de kwestie, wat men bij deze vergelijkinghet zwaarst wil of moet laten wegen. Daarbij dientopgemerkt te worden, dat de Iieraandrijving, waarbijde draaistroom door middel van omzetters in gelijk-stroom wordt omgezet, speciaal die, waarbij iederelierrnotor zijn eigen dynamo heeft, technisch nietalleen niet achter staat bij de directe gelijkstroorn-lieraandrijving, maar ten opzichte van deze zeusbelangrijke voordelen heeft. Deze omzetters doenechter het voordeel van geringere plaatsruimte enaanschaffingsprijs weer in meer of mindere mate teloor gaan en halen een belangrijk aantal gelijkstroom-machines weer door een achterdeur riaar binnen.Jeder geval zal daarom op zieh zelf bestudeerd moetenworden, al zijn wel enkele algemene regels te geven.Bij een vrachtboot bijv. za! het havenverbruik, alsgevolg van de lieren, belangrijk groter zijn dan de be-lasting op zee en het grootste dee! van het haven-verbruik door deze lieren gevormd worden.Onder de tegenwoordige omstandigheden wijst datsterk in de richting van gelijkstroom.Bij tankers worden de pompen, die eventueel voortoerenregeling in aanmerking zouden komen, dikwijlsdoor stoommachines aangedreven, daar men veelaltoch stoorn ter beschikking moet hebben voor ver-warming van de lading.Een aantal tankers, welke voortstuwing door turbinesmet tandwieloverbrenging hadden, zijn met draai-stroom-hulpkrachtinstallaties uitgevoerd. Reductievan het aantal omwentelingen van alle pompen ge-lijktijdig werd hier verkregen door het aantal omwen-telingen van de hulpkrachtgenerator te verlagen.Dit systeem sçhijnt voldoening te hebben gegeven.Moderne draaistroom-tankers zijn veelal met motorenvoor twee toerentallen uitgerust. Ook kan bij tankershet mindere brandgevaar (geen vonken door hetontbreken van collectors) een factor ten voordele vandraaistroomaandrijving zijn, terwiji orn zo snel mo-gelijk te lossen steeds de neiging za! bestaan orn metmaximaal toerental te werken, waardoor dan hetvoordeel van toerenregeling volkomen illusoir wordt.Bij passagiers-vrachtschepen is een groot deel van deelectrische energie nodig voor ventilatie, air-condi-tioning, koelmachines, sanitair, verlichting, ovensen dergelijke. In die gevallen, waar het totale elec-trische vermogen slechts weinig groter is dan hetvermogen, hetwelk voor de lieren nodig is, za! gelijk-stroom in het algemeen aanbeveling verdienen, daarin deze gevallen de complicatie van gelijkstroorn endraaistroom beide meestal niet tegen de voordelenza! opwegen.Is het totale electrische verbruik echter enige kerenzo groot als dat van de lieren, dan za! men, ook alwil men gelijkstroom voor de lieren aanhouden, tochmeestal voor het overige met voordeel op draaistroornkunnen overgaan, daar de winst in aanschaffingsprijs,onderhoud en gewicht, aan dit laatste verbonden,

dan zal opwegen tegen de complicatie van twe. stroom-soorten.Het za! dan overweging verdienen, of men de gelijk-stroom zal opwekken met rnachine-omzetters, danwe! door gelijkstroomdvnamo's, die met de draai-stroomgeneratoren tezarnen aangedreven worden doorhetzelfde krachtwerktuig. In dit laatste geval zullenop zee, dus wanneer de lieren niet in gebriiik zijn, degelìjkstroomdynamo's toch lopen en kan het aan-beveling verdienen, bepaalde hulpwerktuigen, welkeeen grote belasting op zee hebben en slechts weinigof geen in de haven, voor gelijkstroom uit te voeren.Bijv. geforceerde trek ventilatoren. Hier zal de be-schikbare toerenregeling ongetwij feld voordelen op-leyeren en het verbruik in de haven zó gering zijn,dat het nauwelijks een groter benodigd vermogenvan de gelijkstroomdynamo's zal veroorzaken.Opgemerkt rnoet worden, dat een combinatie vantwee stroomsoorten een zekere restrictie insluit tenopzichte van uitbreiding der installaties. Scheeps-installaties hebben altijd een neiging orn te groeien.Op oudere schepen kan een air-conditioning installatienoodzakelijk worden geacht. Een gewijzigde ladingkan meer gekoelde ruimen nodig maken of zwaarderebelasting van de lieren veroorzaken. Het is duidelijk,dat wanneer er aan boord slechts één stroomsysteembestaat, dergelijke uitbreidingen gemakkelijker opge-vangen kunnen worden, dan wanneer het beschikbarevermogen in twee kleinere delen gesplitst is. Of ditnadeel ernstig moet worden geacht, zal echter ook weervan omstandigheden afhangen.In Amerika bestaat bij sommige rederijen een neigingorn de gelijkstroom geheel van boord te verbannen.Nu ook de zoeklichten met gewone lampen in plaatsvan booglampen worden uitgevoerd, wordt de enigemoeilijkheid daarbij op zee gevormd door de uit-klinkmagneten van de branddeuren en de eventuelemotorbediende waterdichte deuren, daar deze in gevalvan nood uit een batterij bediend moeten kunnenworden. Daar dit verbruik slechts seer kortstondig is,is overwogen ook hiervoor draaistroom toe te passenmet een gelijkstroorn-draaistroom-mutator, welke uiteen batterij gevoed wordt. Verder deelde Mr. PaulG. Tomalin bij de discussie omtrent de voordrachtvan Fox en Coleman (5) mede, dat de Coast Guardoverwoog een installatie met draaistroomgeneratorenvan klein vermogen zonder opwekkers toe te passen.De bekrachtiging zou aan de startbatterij ontnomenworden en eenmaal in bedrijf zouden stroomtrans-formatoren met droge gelijkrichters deze taak over-nemen. De stroomtransformatoren zouden er boyen-dien voor zorgen, dat bij hogere belasting ook de be-krachtiging verhoogd werd en daardoor een constantespanning werd verkregen. Volgens Tomalin zou ditsysteem reeds voor spoorweginstallaties zij n toegepast.Ook de Electrician van 27 Dec. 1946 bevat een artikelover zelfbekrachtiging van draaistroomgeneratorendoor middel van droge gelijkrichters.Zelfbekrachtigde draaistroomgeneratoren zonder op-wekkers worden tegenwoordig door meerdere firma'suitgevoerd. De regeling is daarbij zodanig, dat bijbelastingsvariaties de spanning automatisch constantgehouden wordt. De verdere ontwikkeling van dezegeneratoren zal dienen te worden afgewacht.

33

34

A. DE LIEREN

Het feit, dat de nieuwste Amerikaanse C. 4 vracht-schepen, welke thans in aanbouw zijn, met draai-stroominstallaties zullen worden uitgevoerd en voorde lieren Ward-Leonard omzetters zullen wordentoegepast (18) mag als een bewijs worden opgevat,dat de zuivere draaistroomlier, ook al vond deze ophet Franse mailschip la Marseillaise (15) en op enkeleandere schepen reeds practische toepassing, in haarhuidige ontwikkelingsstadium nog niet geheel alsvolgroeid kan worden beschouwd.Want hoewel de Ward-Leonard aandrijving, zowel watregeling als bedieningsapparatuur betreft, ongetwij feldonmiskenbare voordelen heeft, betekent het toepassenvan gelijkstroommachines aan boord van schepen,welke wegens de voordelen van de draaistroommotortot draaistroominstallaties overgingen, dat deze draai-stroommotor voor lieraandrijving nog steeds bij degelijkstroommachine ten achter staat.Leest men bovengenoemd artikel van Schaelchlin enLindstrorn dan krijgt men zeifs de indruk, dat dezeheren momenteel de draaistroomlier nog geen goedwoord waard achten, want zij zeggen:(18) Because the new C. 4 vessels are to be equippedwith alternating current motor-driven auxiliaries athorough study was made of the relative advantagesof centrally located motor-generator sets in the engineroom as compared to individual motor-generator setsmounted in the respective winch houses.Dat bij deze draaistroom schepen de lieren met ge-lijkstroom motoren moesten worden uitgevoerd, stonddus blijkbaar zonder meer vast en het ging er alleennog orn of men daarvoor omzetters in de machine-kamer zou opstellen, dan wel elk stel lieren z'n eigenWard-Leonard omzetter zou geven.Een dergelijke kleinering van de draaistroomlier zalwel niet bewust in de bedoeling van genoemde West ing-house-ingenieurs hebben gelegen, daar deze firma zelfook een draaistroomlier heeft ontwikkeld. Het isjuist daarom echter enigszins vreemd, dat zij in hetgeheel niet spreken over de redenen, waarom dedraaistroomlier voor deze schepen niet in aanmerkingkwam en tot gelijkstroomaandrijving werd besloten.Een artikel in Electro Magazine: Equipement electri-que du Navire, eveneens van 1951 (19) maakt bet nietveel beter.Op biz. XXII leest men:Deck auxiliaries require special attention and thefollowing typical marine application conditions haveto be considered:

High starting torqueAutomatic stalling according to a predeterminedload.

III. DEKWERKTUIGEN

C. Low speed contact studs for approaching opera-tions.Automatic speed control according to the load( constant power operation).Accuracy of stops.

t. Watertight design.

The above conditions can be fulfilled by means ofD.C. rnotors fed at constant tension or at variabletension by means of a Ward-Leonard unit.Multi-polarity wound-rotor A.C. motors can fulfillmost of these conditions, but cannot be used forvariable speed at constant power operation. Thetendency is now to operate liners in A.C. The electricmotors for auxiliaries are generally A.C. driven, exceptfor high power deck machinery, such as windlassesand capstans, which are driven through a \Vard-Leonard converter. A new special feature, recentlyused on french liners consists of multiple \Vard-Leonard converters, driving alternatively windlasses,capstans, cranes and winches, with the same group.Generally speaking the cargo ships electric equipmentis a D.C. one.Zeifs een zeer groot voorstander van draaistroom,Dipl. Ing. B. Bleicken zegt in z'n voordracht van1942 (1)Die Ladewinden verlangen bekanntlich ein Höchst-maß von Regelbarkeit. Die Hafenzeit muss nachMöglichkeit gekürzt und die vorgesehenen Liege-zeiten müssen eingehalten werden. Der Lade- undLöschbetrieb ist zudem ein sehr rauher, die Bedienungder Winden erfolgt durch weiße oder farbige Schauer-leute. Bei Ausfall einer V7inde fällt gleich eine ganzeGruppe von Schauerleuten aus. Aus all diesen Gründenheraus hat sich die elektrische Winde in langen J ahrenentwickelt und den gestellten Forderungen angepasst.Man ist noch nicht zu einer Einheitswinde gekommen.Will man aber höchste Leistungsfähigkeit und grössteRegelbarkeit haben, so kommt man fast zwangläufigzu einer Leonard-schaltung. Diese Winde ist etwasteurer aber sie erfüllt restlos alle Bedingungen, dieman vernünftigerweise an eine Ladewinde stellen kann.Dafür benötigt man einen Umformer, dessen Motorbeim Drehstrom ein kurzschlußläufer sein kan.Die neuerdings aufgestellten Richtlinien für den Bauvon Ladewinden legen allerdings besonderes Gewichtauf ein sanftes Anheben und Absetzen der Last, be-sonders dann wenn diese auf eine Waage direkt abge-setzt werden soll. Dafür genügt eine normale Kontrol-lersteuerung, welche die Geschwindigkeit bis auf0,5 m/Sek. senken kann, nicht. Gefordert wird, daßman auf 0,3, möglichst sogar auf 0,15 m/Sek. herunterkommen kann. Daß sind keine theoretische For-

derungen, sie kommen vielmehr direkt aus dem

Stauereibetrieb. Mit der Leonardschaltung lässt sichdaß ohne Schwierigkeit erreichen.Dipl. Ing. Bleicken geeft hier dus een pleidooi voor\Vard-Leonard regeling, ook bij gelijkstroominstal-laties. De mening over de resultaten, bereikbaar meteen hoofdstroom schakeiwals, zoals door Bleickengenoemd, wordt echter niet door iedereen gedeeld.Integendeel zijn vele deskundigen van oordeel, dathet bij gelijkstroomlieren voor constante spanningmogelijk is, zonder gebruik te maken van de rem, eensneiheid van 0, 15 rn/sec te bereiken.Nu is het een feit, dat de Ward-Leonard regeling,aangevuld met de nieuwste verbeteringen, als tegen-cornpoundwikkeling op de dynamo, orn de maximalestroom tot een toelaatbare waarde te limiteren enandere inrichtingen orn een afvallende sneiheids-karakteristiek bij toenemende belasting en een hogesneiheid voor het bewegen van de lege haak te krijgen,moeilijk door enige andere aandrijving overtroffenkan worden. Dit neemt niet weg, dat men het vraag-stuk van de deklier ook uit een andere gezichthoekbekijken kan.Mr. D. C. Gray (5) merkt hieromtrent op:Omdat gelijkstroom in het algemeen bevrediging heeftgegeven, probeert men bij draaistroomlieren de karak-teristieken van de gelijkstroomlier zo na mogelijkte benaderen.Het observeren van het werken met gelijkstroomlierengedurende meerdere jaren overtuigde ons echter, datverschillende van hare eigenschappen onnodig warenen enkele zelfs ongewenst. De gebruikelijke gelijk-stroom laadlier van 3 ton heeft een hijssnelheid van220 ft/mill. (1,12 m/sec) en voor I ton 285 ft/mm(1,45 m/sec). Wij namen waar, dat bij lichtere lastenzonder moeilijkheden met volle snelheid werd ge-werkt, maar dat bij de zwaardere lasten met eengereduceerde snelheid gewerkt werd, orn het gevaarvan ongelukken te beperken. Tevens bleek dat hetmerendeel van de lasten omstreeks 1 ton groot wasen lasten van 2 tot 3 ton hoogst zelden voorkwamen 1).Het is duidelijk, dat het onder die omstandighedenvan groot nut is, dat lasten van lli ton snel ver-werkt kunnen worden, maar dat het voor groterelasten van 2-3 ton, geen enkel bezwaar oplevert,indien deze met het oog op de veiligheid met kleineresnelheid verplaatst worden, daar deze lasten zó zeldenvoorkomen, dat de totale los- en laadtijd hierdoornauwelijks beïnvloed wordt. \Vij bepaalden daaromde snelheid tot I ton op 300 ft/mm (1,52 m/sec) endaar boyen op 150 ft/mm (0,76 m/sec) 2)Bij de gelijkstroomlier is op het eerste contact dezaksnelheid van de volle last gewoonlij k 12-14 ft/mm(0,06-0,07 m/sec).Wij hebben opgemerkt, dat deze sneiheid zó laag is,dat ze door de arbeiders niet gebruikt wordt, ja datvelen zelfs niet wisten, dat de last op deze controller-stand zou zakken. Na uitvoerige proeven kwamenwij tot de conclusie, dat een neerzetsnelheid van 40 à 50ft/mm voor elke soort lading toelaatbaar was en be-

(Deze ervaring is ook door de rederijen hier te landeopgedaan).

1.52 rn/sec achten de deskundigen hier te lande aan delioge kant.

paalden daarom de minimum snelheid van onze lierop 45 lt/min (0,23 rn/see).Ook bij het overnemen van lasten van de ene op deandere laadboom gebruiken de arbeiders de tussen-gelegen controllerstanden zeer weinig. Zij beheersende beweging door bet handel van de mastercontrollerop het geschikte ogenblik van , ,af' ' naar , volle snel-heid' ' te bewegen. Onder die omstandigheden mochtenwij aannemen, dat onze lieren ook bij bet overnemenvan lasten goed zouden werken eri de beproevingin de werkplaats bevestigde dit.Mr. Paul G. Tomalin (5) deelde mede, dat de CoastGuard geen eigenhijke laadlieren gebruikt, maar tochhmjswerktumgen, die daarmee vergeleken kunnen wordenen dat zu geconstateerd hadden, dat draaistroom-motoren met drie snelheden volkomen voldoeninggayen.Toen deze aandrijvmngen werden voorgesteld warener vele bezwaren, maar nadat ze korte tijd in bedrijfwaren, bleken ze tot volle tevredenheid te werken,zelfs onder 200% overbelasting. Wanneer de kraan-drijvers er mee vertrouwd geraakt zijn, is naar zijnmening een driesnelheden motor alles wat nodig is -lege haak - kruipsnelheid en hijssnelheid.Het is duidelijk, dat we hier bet gebied van persoon-lijke opvattingen betreden en de één overtuigd za]zijn, bepaalde eisen absoluut te moeten handhaven,terwijl een ander, mede waarschmjnlmjk op grond vanafwijkende eisen van zijn bedrijf, dezelfde eigenschap-pen overbodig zal achten.Wat bet opvoeren van de hijssnelheid betreft is betinteressant kennis te nemen, van hetgeen Bleickendaaromtrent opmerkte, naar aanleiding van de er-varingen opgedaan met lierinstallaties aan boordvan diverse schepen (27).Man hat früher als wichtigsten Maßstab für eineWinde die Hubgeschwindmgkeit angesehen und diesesehr hoch gezüchtet. Wir haben Arbeitszeitmessungenbeim Windenbetrieb in Hamburg, Antwerpen undNew York während ganzer Schichten von 8 Stundenan neuzeitlichen Dampfladewinden sowie an elek-trischen Winden vorgenommen.Auf dem Motorschiff Caribia wurde Kaffee in Sackenaus dem Unterraum III gelöscht. Die Raumhöhewar 15 m sodaß die Hubgeschwindigkeit sich vollauswirken konnte. Benutzt wurde eine elektrischeLadewinde mit Zu- und Gegenschaltung, die alsoaußerordentlich anpassungsfähig war. Das Gewichteiner Hieve betrug 1120 kg. An der Winde stand I

Mann, an Deck waren 3 und im Raum 8 Mann. DieLast wurde an Deck abgesetzt und dort von einenLandkran übernommen. Das ganze Spiel für eineHieve dauerte 107 Sek. Die Zeit die für die Hubbzw. Senkgeschwindigkeit von Bedeutung ist, alsofür das Hieven der Last und das Fieren des leerenHakens, betrug nur 24% des Gesamtspiels. EineVerkurzung dieser Zeit durch Steigerung der Hubge-schwindigkeit um weitere 20% wurde also nur 4,5%Zeitersparnis bringen können.The proof of the pudding is in the eating. Daarom ishet van buitengewoon veel belang, dat enkele rederijentot het toepassen van draaistroomlieren zijn over-gegaan en ervaring daarmee kan worden verkregen.Ben van de belangrijkste schepen, welke met draai-

35

stroomdekwerktuigen zijn uitgerust , is ongetwij feldhet Franse Mailschip la Marseillaise. De Marseillaisewas het eerste passagiersschip van de Compagniedes Messageries Maritimes, dat na de oorlog gereedkwam. Het heeft een waterverplaatsing van I 8900 ton.\toor verdere bijzonderheden zij verwezen naar eenbeschrijving in het journal de la Marine MarchandeN. 1543 van 14 juli 1949. Het is geheel voor draai-stroom uitgevoerd.De aandrijving van de dekwerktuigen van de Marseil-laise (15) werd door de Société Alsthom uitgevoerdmet poolomschakelbare clraaistroommotoren en welgedeeltelijk met sleepringanker en weerstandsregeling,gedeeltelijk met kooiankerrnotoren. De motoren werdengeïsoleerd met klasse B materiaal, maar zodanigruim bemeten, dat de temperatuurverhoging niethoger was, dan voor klasse A is toegestaan. Hierdoorwerd niet alleen een extra bedrijfszekerheid verkregen,maar was men tevens gewapend tegen overbelastingen,welke mogelijkerwijs onder bepaalde omstandighedenzouden kunnen optreden.Voor de bedieningsapparatuur werd dezelfde zwareuitvoering gekozen, als gebruikelijk voor waiswerk-motoren, die als bekend wel de zwaarste bedrijfseisenstellen, welke in technische bedrijven voorkomen.De weerstanden hebben gietijzeren elementen, ornzowel tegen belangrijke overbelastingen als tegentrillingen en schokken bestand te zijn.De Marseillaise is een passagiers-vrachtschip en heeftdus krachtige, maar zo geruisloos mogelijk werkendelieren nodig. De lieren hebben een wormoverbrengingen een motor van 36 pk met 2 snelheden, geheel ge-sloten constructie, met 2 aseinden, waarvan het enedirect aan de wormwieloverbrenging gekoppeld isen het andere een schijfrem draagt, welke van eenhandgreep voorzien is, orn hem zo nodig los te kunnenzetten.De motor heeft 6/12 polen met twee afzonderlijkerotorwikkehngen. Die voor het grootste pooltal isdoor middel van drie sleepringen met een weerstandverbonden, die van het kleine pooltal is kortgeslotenen dient voor het bewegen van de lege haak.De bediening is half-automatisch, met magneet-schakelaars, die evenals de weerstanden in het chassisvan de lier zijn ondergebracht.De bedieningscontroller, die op de motor is aange-bracht, heeft 2 x 6 standen. Er is voorts een voetrem,welke tevens de stroom uitschakelt op iedere standvan de controller, behalve de le (strak halen van dereep met zeer geringe snelheid).Strijken van de last heeft plaats met de voetrem, nadeblokkering van de schijfrem met de hand, ofschoonoversynchroon remmen natuurlijk mogelijk zou zijn.Van de 6 standen dienen de 5 eerste voor regeling vande op groot pooltal geschakelde motor, terwijl de 6estand de motor met gering pooltal inschakelt (grotesnelheid voor lege haak). Stroomrelais zorgen er voor,dat snel doorschakelen op de eerste vijf standen eersteffect sorteert, wanneer de stroomsterkte voldoendeis afgenomen.De snelheid is natuurlijk afhankelijk van de groottevan de belasting. Bij de maximum snelheid van 4800mw/min. kan een koppel van 55 m kg, overeenko-mende met een belasting van 1500 kg worden afge-

36

geven. Hierbij is de hijssnelheid I 2 rn/sec. De legehaak kan dus met 2,4 rn/sec bewogen worden, terwijivoor lasten van 3 ton, door middel van een tandwiel-.overbrenging, op halve snelheid (0,6 m/sec) ornge-schakeld wordt.De 6 stand wordt gecontroleerd door een Wattrelais,welke het doorschakelen naar deze stand zonder uit-werking doet blijven, wanneer de belasting meer dan300 kg bedraagt. Ook zorgt dit relais er voor, datautomatisch naar bet grote pooltal wordt terugge-schakeld, wanneer bij het overnernen van lasten debelasting te groot zou worden voor het hoge toerental.Behalve deze beveiligingen zijn ook beveiligingen tegenoverbelasting en kortsluiting en tegen plotseling terug-schakelen voor omgekeerde draairichting aanwezig,zodat de lier beveiligd is tegen verkeerde manipulatiesdoor ongeschoold personeel.

Motorgegevens 220 Volt12 polen 37,5 pk = 86,5% cosq = 0,69 480 0mw/rn6polen 8pk =74,5% cos=0,81 9500mw/m

De bovengenoemde lieren zijn dus wel van zéér een-voudige constructie en het zal zeker interessant zijnde daarmee opgedane ervaringen te leren kennen.Vele deskundigen zullen deze oplossing niet de besteachten, welke met draaistroom aandrijving te bereikenis. In het zelfde nummer van les Nouveautés techni-ques Maritimes 1950 (20) is dan ook een artikel opge-nomen omtrent een lieraandrijving met vier motor-sneiheden.Een poolomschakelbare motor met kooianker en viersneiheden zou inderdaad voor lieraandrijving veelmooier zijn, maar de grote inschakelstroomstoten ende grote verwarming van de kooiwikkeling vormendan een inconvenient. Rougé heeft dit bezwaar oporiginele wijze tracli ten te ondervangen.De lier is ingericht voor het strijken van lasten zowelmet oversynchroon afremmen als op de zwaartekracht,ter keuze van de bedieningsman. Er zijn 3 remmenaangebracht, een electrische platenrem, voor afrem-men bij stroomloos strij ken en vasthouden van delast bij stroomonderbreking, welke rem bediend wordtdoor een draaistroom-remmagneet; een centrifugaal-rem orn te hoge sneiheden te voorkomen en een voet-rem, die zowel kan dienen ter ondersteuning van deplatenrern, als orn op de 10 stand van de controllereen geringe snelheid te krijgen tot het strak halenvan de reep.De motor is een dubbelmotor, d.w.z. in een gemeen-schappelijk waterdicht gesloten huis zijn twee motoreningebouwd, elk met een dubbelkooianker, welke opeen gemeenschappelijke as gemonteerd Zn. lederestator heeft twee statorwikkelingen. Door specialemaatregelen is er voor gezorgd, dat de twee wik-kelingen, welke in dezelfde stator en in dezelfde groe-ven zijn aangebracht, geen wederzijdse inductie opelkaar uitoefenen. Daardoor is het mogelijk beidewikkelingen gelijktijdig onder stroom te zetten.De schakeling is zodanig uitgevoerd, dat alle vierwikkelingen in serie geschakeld zijn. De emden vande vierde wikkeling vormen het sterpunt. lederewikkeling kan door een driepolige magneetschakelaarkortgesloten worden. De wikkelingen zijn resp. 2 4-8en 12 polig uitgevoerd.

De bedieningscontroller heeft 2 x 5 standen.Op de 10 stand (hijsen en strij ken) sluiten de magneet-schakelaars I en II, waardoor de 2 en 4 polige wikke-lingen kortgesloten worden. Een derde magneet-schakelaar zet spanning op de in serie geschakeldewikkelingen en de remspoelen. De 8 en 12 poligewikkelingen worden dus door stroom doorlopen,waardoor een voldoend koppel wordt ontwikkeldorn een last van max. 3 ton in beweging te brengen.Blijft de controller in deze stand staan, dan wordteen sneiheid van 455 0mw/min verkregen, overeen-kornende met een hijssnelheid van 0,415 rn/sec.Schakelt men met dezelfde belasting naar stand 2,dan wordt ook magneetschakelaar III gesloten enblijft dus alleen de 12 polige wikkeling ingeschakeld.Het koppel neemt dan belangrijk toe, waardoor delast viug versneld worcit tot ongeveer 500 0mw/min.Gaat men naar de 3° stand over, dan wordt eerst weer(le 8 polige wikkeling in serie met de 12 polige ge-schakeld, en direct daarop de magneetschakelaar IVbekrachtigd, welke voor het kortsluiten van de 12polige wikkeling zorgt.De motor loopt dus op de 8 polige wikkeling en degrote inschakelstroomstoot wordt afgezwakt doorde tweede wikkeling als smoorspoel te gebruiken, watbovendien volgens de auteurs flog een gunstige in-vloed op het koppel heeft.Op deze stand, 8 polen, bedraagt de snelheid 0,66 rn/secen de maximale belasting 3 ton. Schakelt men terugnaar 0, dan geven de 8 + 12 polen, 12 polen en tenslotte weer 8 + 12 polen een oversynchroon afremmen,terwijl bij bet bereiken van de nulstand de rem invalt.Is de last groter dan 3 ton, dan heeft doorschakelengeen effect en wordt met 8 polige schakeling gehesen.Is de last slechts 1,5 ton, dan kan naar de 4e stand doordoorgeschakeld worden en krijgen we uit de nuistanddus achtereenvolgens de manipulaties:

12 + 8 polen12

12 + 88

8+4,,4

Voor het bewegen van de lege haak kan naar de 5estand doorgeschakeld worden. Eerst worden 4 + 2polen in serie geschakeld en daarna de 4 polige motor-wikkeling kortgesloten, waarna de motor met 2 polenwerkt.De bediening van de magneetschakelaars, welke dediverse wikkelingen kortsluiten, wordt gecontroleerddoor relais, die een verder schakelen naar hogeresneiheid onmogelijk maken als de belasting daartoete groot is. Men kan dus zonder bezwaar ineens naarstand 4 schakelen. De bediening van de magneet-schakelaars geschiedt dan in het juiste tempo en nietverder dan de belasting veroorlooft. Het overschakelennaar een ander pooltal wordt steeds voorafgegaandoor het in serie schakelen van twee wikkelingen,waardoor de stroomstoten gereduceerd worden.Twee van deze lieren zijn geinstalleerd aan boord vanhet vrachtschip Winnipeg, 10000 ton, gebouwd op deChantiers de Penhoét voor de Compagnie GénéraleTransatlantique.

Zij moesten aan de volgende eisen voldoen:trekkracht aan de omtrek y. d. liertrommel

Bij een last van 5000 kg moet het strijken geschiedenmet een snelheid van 0,66 rn/sec of door de zwaarte-kracht.Bij 3000 kg is de strijksnelheid 1,33 rn/sec of door dezwaartekrachtBij 1500 kg is de strijksnelheid 2,66 rn/sec of door dezwaartekracht.De hijshoogte bedroeg 10,65 m.De gegevens van de motoren zijn:

Bij serieschakeling van (le 8 en 12 polige wikkelingen een last van 3000 kg bedroeg bij de sneiheid van455 0mw/min (hijssnelheid 0,4 15 m/sec), de stroom-sterkte ca 47 Amp.Bij het versnellen van een last bedroeg de stroomsterktebij overgang van 12 op 8 polen, zowel als bij overgangvan 8 op 4 polen en van 4 op 2 polen 165 Amp.Bij terugschakelen en oversynchroon afremmen be-droeg de stroomsterkte:

bij overgang van 2 op 4 polen 235 Amp.4.op 8 ,, 2408opl2 ,, 170

Deze remstromen hebben echter volgens de auteurseen veel geringere invloed op de spanning van de gene-ratoren, zodat slechts rekening behoeft te wordengehouden met de stroomstoten van 165 Amp. bij hethijsen. Deze stoten duren slechts een fractie van eenseconde en zijn inderdaad voor een motor met eenvollaststroom van ca 50 Amp. niet hoog.Het is zeer gewenst, dat de resultaten van deze lierenuitvoerig gepubliceerd worden en de Scheepvaart-wereld van de ervaringen met deze zeer interessanteproef kennis zal kunnen nemen.Het in serie schakelen van de wikkelingen vormt ookdaarom een interessante oplossing, omdat overgangvan de ene op de andere sneiheid daardoor zonderstroomonderbreking plaats heeft, wat aan de optre-dende stroomstoten zeer ten goede komt. Bovendienis de apparatuur eenvoudig.Een bezwaar van deze uitvoering is de dubbelmotor,die aanzienlijk meer plaats zal vragen dan een normale,terwiji ongetwijfeld de verwarming van de kooiankerseveneens aanzienlijk zal zijn en in de praktijk zalmoeten blijken, of dit niet tot bezwaren aanleidinggeeft.Een groot voordeel van deze schakeling is, dat hetstrijken niet op de rem behoeft te geschieden, maarzakkende lasten grotendeels oversynchroon afgererndkunnen worden. Hierdoor wordt niet alleen de slijtagevan de rem beperkt, maar wordt bovendien energiein het net teruggeleverd.Ook Westinghouse heeft een dergelijke 4 snelheden

37

aantal polco 2 4 6 12synchrone snelhcid 3000 1500 750 500 0mw/minvcrmogen 15 31 31 33 pkstroomsterktebij vollast 25 49 5! 67 Amp.rendement gegarandeerd 77 86,5 85,5 79 %id. bij beproeving gcmeten 81 87 87 82 %ros gegarandeerd 0,86 0,81 0,74 0,65k!. bij beproeving gemeten 0,89 0,815 0,77 0,71

250 1500 3000 5000 kghijssnelheid in rn/sec 2,66 1,33 0,66 0,425

lieraandrijving ontwikkeld. Hierbij wordt echter geendubbelmotor gebruikt, doch een enkele draaistroom-motor met 4 sneiheden eri een kooianker. Het is delier, waar Mr. Gray op doelde in zijn bovenaangehaaldeuiteenzetting.De bedieningsapparatuur zorgt voor het poolomscha-kelen en omkeren van de draairichting, terwijl eendirect werkende draaistroomremmagneet is voorzien.De bedieningsapparatuur is in een afzonderlijke ruimteondergebracht en de ,mastercontroller" bij de lieraan dek.De lier heeft een capaciteit van 3 ton en enkelvoudigetandwieloverbrenging. De hijssnelheid van de nominalelast is ongeveer 150 ft/mm, terwijl halfiast en mindermet ongeveer 300 ft/mm wordt gehesen. De mogelijk-heid bestaat alle lasten met ongeveer 300 ft/mm testrijken, terwiji de minimumsnelheid ca 45 ft/mmbedraagt.De normale capaciteit van de motor voor het hijsenvan 3ton is 4Opk. 8polen. 30min.70° C.795 0mw/min440 Volt 60 per.Andere vermogens zijn 40 pk 4 polen 30 min bedrijf

20 ,, 16 ,, ]5lO,,32 ,, 5,,

0m de warmte, speciaal bij aanzetten en stoppen,snel af te voeren, is de motor voorzien van geforceerdeventilatie door een afzonderlijke motorfan, die wordtaangezet door het inzetten van de veiligheidsschakelaarop de master controller.De lier kan alleen gebruikt worden, wanneer de venti-latiedeuren open staan.De remmagneet is tegen het motorhuis aangebouwd,zodanig, dat beide inwendig met elkaar in verbindingstaan. Het remhuis vormt een drukkamer, waarinde rem en de fan zijn ondergebracht. De fan is vanhetzelfde type als bij tractiebedrijf in electrischelocomotieven wordt toegepast. De mogelijkheidstoffige lucht te zuiveren is niet over het hoofd gezien.De vertikale remmagneet, van 400 pound-feet inter-mitterend, wordt direct op de volle spanning aange-sloten. Twee remspoelen, één voor elke remschoen,zijn op verschillende fazen aangesloten. Het gebruikvan 2 remspoelen in plaats van één, met twee kleinekernen, heeft het voordeel van minimum slagwerking.Er wordt dus geen gewone draaistroom-remmagneetgebruikt. Uit de bij beproeving opgenomen oscillo-grammen kon het volgende worden geconstateerd:Bij hij sen wordt de volle last op volle sneiheid gebrachtin 1* seconde. De lege haak bereikt de dubbele snel-heid in 4 sec. De maximum stroompiek is 295 ampère,die optreedt tussen 4e en 3e stand bij het strijkenvan de volle belasting. Dit is 4,9 maal de vollaststroomvoor de 8-polige schakeling. Bij uitvallen van de vei-ligheidsschakelaar gedurende strijken wordt de vollastvan volle sneiheid tot stilstand gebracht in ca 2 sec.In tegenstelling tot de algemene opvatting, dat bi]deze vorm van aandrijving niets gedaan kan wordenorn de slijtage van de remschoenen te verminderen,werd geconstateerd, dat door de bedieningskruk uitde 4e stand strijken snel naar de nulstand terug tebrengen, het optredende oversynchrone remeffectop stand 3 voldoende was orn nuttig te werken.Een , ,load-discriminating" relais laat constant ver-

38

mogen toe voor de 4 en 8-polige schakeling. Dit be-tekent, dat ofschoon de nominale last met denominale sneiheid gehesen kan worden, alleen ongeveerhaiflast met de dubbele snelhemd gehesen kan worden.Wanneer dus bijv. de lier op de dubbele sneiheid(overeenkomende met de 4 polige schakelmng) wordtgebruikt orn de reep strak te halen, zal de snelheidautomatisch gereduceerd worden tot die van de 8 poligeschakeling, zodra er een belastmng op de lier komt, diegroter is dan bi] deze hoge snelheid is toegestaan.Speciaal werd acht geslagen op de invloed van hetveelvuldig aanzetten en stoppen van de kooianker-motoren op een krachtbron van beperkt vermogen,mede in verband met de waarschijnlijkheìd van over-lapping van de stroomstoten der verschillende lieren.Daarbij bleek dat twee 350 kVA generatoren, tegelijkmet de gehele havenbelasting van een C 3 classeschip 20 van deze lieren konden voeden met een rede-lijke spanningsregeling 1).Voor een passagiersschip of een combinatie van vracht-passagiersschip, waar de totale belasting meerderekeren die van de lieren bedraagt, zullen de aanzet-vermogens van de draaistroomlieren niet maatgevendzijn voor de grootte van het hulpkrachtvermogen.Als voor- en nadelen van deze vorm van lieraandrijvingworden vermeld:

VOORDELEN

Eenvoud - minimumgewicht en dekrummte - nauw-keurig reageren van de lier op alle controllerstandenvoor hijsen, zowel als voor strijken goede snelheids-regeling op alle controllerstanden geen weerstandennodig geen commutators, sleepringen of borstels -aanschaffmngskosten lager dan voor andere vorrnenvan draaistroomaandrijving onderhoud zal minderzijn.

NADELEN

Geforceerde ventilatie is nodig op schepen vanklein of middelbaar vermogen moet er voor gezorgdworden, dat de generatoren geschikt zijn voor het door

1) Uit gelijkstroom oogpunt bezien lijkt een vermogen van2 x 350 kVA aan dc ruime kant. Rekening houdende metde veci grotere inschakei-stroompieken bij draaistroom nioetdit resultaat echter redelijk geoordeeid worden.

BelastingIb

contr.stand

H1JSEN STRIJKEN

p Motorornw.

aijssnelh.ft/mm.

Motor0mw.

Strijksnelh.ft/nun.

geen 1 222 42 222 422 442 83 442 833 885 166 885 1664 1745 327 1745 327

3360 1 190 36 240 452 415 78 470 883 850 160 915 1724 38 1550 290 1880 353

6720 I 155 29 260 492 370 70 470 883 40 800 150 vollast 955 1794 40 800 150 relais

werkte1980 372

8960 1 110 20overbel. 270 512 330 62 500 -943 50 750 141 970 1824 50 750 141 relais

werkte2050 385

de lieren gevraagde aanzetvermogen - de neerzet-sneiheid van de last op stand I staat in een bepaaldeverhouding tot de nominale sneiheid bij vollast -overbelastingskoppels van de kooiankermotor zijnkleiner dan die van gelijkstroommotoreri van over-eenkomstig type - de hinder, welke een intensiefliergebruik veroorzaakt in het scheepsnet, is groterdan bij andere vormen van draaistroomaandrijving.De meetresultaten zijn op voorgaande pag. gegeven:Uit deze metingen kunnen we allereerst afleiden, datde motor met een kooiwikkeling van hoge weerstandis uitgevoerd. Immers, bij 8 polige schakeling, over-eenkomende met een synchrone snelheid van 7200

8= 900 0mw/min maakt de rotor slechts 800 0mw. De

slip bedraagt dus x 100 = 11,1 %, wat veel meer

is dan bij een normale kooiankermotor zou optredcn.Volgens de tabel levert de motor daarbij z'n vollevermogen van 40 pk, overeenkomende met 40 x 736== 29440 Watt. Het daarbij in de rotorkooi optredende

verlies zal dus x 29440 = 3680 \Vatt bedragen.

Dit grote verlies wordt geheel in warmte omgezet enmoet door de geforceerde koeling afgevoerd worden.Daar gedurencle de veelvuldige aanloopperioden hetverlies in de rotor nog veel groter zal zijn, za! de rotor-kooi ongetwijfeld een hoge temperatuur bereiken enzullen vooral bij langdurig bedrijf zeer hoge eisen aande soliditeit van deze kooi gesteld worden. Alle warmte,welke bij een sleepringankermotor in de aanzetweer-stand ontwikkeld wordt, treedt hier in de kooiwikke-ling zelf op. De geforceerde ventilatie zal daarom zeerkrachtig moeten zijn.De optredende stroomstoten zullen groot zijn, zowelbij hijsen als bij strijken. Wordt bij zakken van stand4 op 3, van 3 op 2 of van 2 op i teruggeschakeld, danloopt de motor telkens ongeveer 100% oversynchroont/o van de met de lagere controllerstand overeen-komende snelheid.Er zal dus telkens een grote remstroom optreden ende rotor zal met kracht op het overeenkomstige lageretoerental worden afgerernd. Niet alleen wat ver-warming, maar ook wat mechanische sterkte betreft,zullen dus hoge eisen aan het anker gesteld worden.Tegenover deze nadelen moet er de aandacht opworden gevestigd, dat bij deze 4 snelheden-motor-aandrijving volledige gelegenheid bestaat, lasten over-synchroon te laten zakken en daardoor energie inhet net terug te leyeren. Op de schepen, waarvoordraaistroom voor het scheepsnet aanbeveling ver-dient, zal de havenbelasting, die naast die der lierenbestaat, voldoende groot zijn orn deze door de lierenteruggeleverde energie op te nemen.Bij de twee in 1946 bij de Federal Shipbuilding andDry Dock Cy. in aanbouw zijnde schepen van deGypsum Packet Company werden alle dekwerktuigenmet deze multi-speed kooiankermotoren uitgerust, n.l.op elk schip 7 lieren - 2 kaapstanden en i ankerlier.Helaas werd door Mr. Erickson medegedeeld, dat dezedekwerktuigen geen goed beeld omtrent de bruik-baarheid voor normale lading zullen geven, daar deschepen uitsluitend voor het vervoer van gipsgesteente

besternd zijn. Hij merkte op, dat ondanks de 4 motor-snelheden, het noodzakelijk was gebleken, door debeperktheid van het motorkoppel, voor de ankerliereen veranderlijke tandwieloverbrenging toe te passen.

Naast de motor met 2 snelheden, als regel uitgevoerdmet sleepringanker en de 4 snelheden motor komenverschillende oplossingen in aanmerking, welke eenbinnen wijde grenzen variabele sneiheid verkrij genmet behulp van mechanische middelen, als differentiaaloverbrenging , vloeistof- of electrische slipkoppelingen,hydraulische overbrenging, dan we! langs electrischeweg, door middel van een frequentie-omzetter. Ditlaatste toestel heeft weer een collector, en doet daardoorde vraag rijzen, of er dan nog we! voordeel bestaatten opzichte van de Ward-Leonard aandrijving.Kan met een eenvoudige kooiankermotor of met eensleepringankermotor een goede oplossing verkregenworden, dan zal deze, wat eenvoud en onderhoud be-treft, zeker de voorkeur verdienen, zodat het begrij-pelijk is, dat in deze richting door vele firma's naarstigwordt gezocht.Bij de bespreking van de reeds meermalen genoerndelezing van Fox en Coleman (5), welke heren de indus-trie hadden verzocht met hun ontwerpen van eendraaistroornlier voor den dag te komen, besprakMr. James W. Speer een lier van de hierboven ver-melde soort, welke bestond uit een geheel geslotendraaistroommotor met hoge-weerstandskooi, die doortwee electromagnetische koppelingen van speciaalontwerp en passende tandwieloverbrengingen met deliertrommel wordt gekoppeld eri de handelsnaam,,Magic Winch" kreeg.De ene koppeling, direct op de rondselas, wordt voorbet hijsen gebruikt en de andere geeft, door een plane-taire tandwieloverbrenging, tegenovergestelde be-weging orn de lege haak te strijken. Op de trommel-rondselas is tevens een wervelstroornrem gemonteerd,orn een last te strijken en een hefmagneetrem orn delast vast te houden.De bediening bestaat uit een schakelaar voor hetinschakelen van de motor, een gelijkrichter voor le-vering van de kleine gelijkstroom, die voor het be-krachtigen van de velden der magnetische koppelingenen de remmagneet nodig is, kleine insteiweerstandenvoor het regelen van de veldsterkte van de koppelingenen een mastercontroller voor het bedienen van dezeweerstanden en de rem.De motor loopt constant (in één richtung). Door demagnetische koppelingen wordt de motor met de liergekoppeld of ontkoppeld. De regeling geschiedt doormet de mastercontroller de velden van de magnetischekoppelingen en de wisselstroornrern te regelen. Derem ligt door veren steeds aan, wanneer de master-controller op nul staat of de spanning wegvalt.Geleidelijk versnellen of vertragen wordt verkregendoor de velden van de koppeling en de rem continu(niet in enkele trappen) van nul tot vol te variëren.(Hoe dat gebeurt wordt niet aangegeven).De trommel kan met elke tussengelegen snelheidcontinu werken, zowel voor hijsen als voor strijken.De snelheidsregeling is vergelijkbaar met die van eenstoomlier. De lege haak kan met elke sneiheid tussenvollastsnelheid en kruipsnelheid gestreken worden.

39

Het veld van de magnetische koppelingen kan op eenzodanige waarde worden ingesteld, dat het koppelvan de koppeling juist in evenwicht is met dat vande last en de last op willekeurige hoogte stil blijfthangen, zonder nadelige gevolgen voor motor ofkoppeling. Dit type aandrijving is daarom ook vollediggeschikt voor kaapstander en ankerlier.Daar de motor op volle snelbeid blijft lopen, is hetaanzetten van een last slechts gelimiteerd door hetkipm ornent van de motor en niet door zijn aanloop-koppel.Het motoranker en het zwaarste deel van de koppe-ling, dat op de motoras bevestigd zit, vormen boyen-dien een vliegwiel, dat meeheipt bij het versnellenvan de last en de belastingspiek belangrijk afvlakt,waardoor de spanningsregeling van de generatorgunstig wordt beinvloed. Bovendien behoeven, daarde motor reeds op volle snelheid draait, slechts delast en de langzaam bewegende delen van de lier ver-sneld te worden, waardoor eveneens de piekbelastingkleiner wordt, resp. de lier sneller zal reageren.Bij gebruik van de magnetische koppeling als eenwervelstroomrem kan de energie van een neergaandelast afgerernd worden op een wijze als met het dyna-misch remmen van een gelijkstroommotor overeen-komt en geleidelijker dan bij trapsgewijze regelingvan het dynamisch remmen mogelijk is.Hoewel de motor van bovenbeschreven aandrijvinggeheel gesloten zal kunnen zijn, zonder speciale venti-latie, zullen in de wervelstroom-koppelingen groteverliezen optreden en zullen deze ongetwijfeld extraventilatie nodig hebben. Bij dit systeem wordt bijstrijken van een last geen energie in het net terugge-leverd, doch gaat alle energie in de remmen verloren.Voor de werking van bovenstaand genoemde electro-magnetische koppelingen wordt verwezen naar hetversiag van de door Ir. Giesbers gehouden vacantie-leergang te Deift, Ingenieur No. 39, blz. E. 27 van29 Sept. 1950. Ir. Giesbers noemt deze koppelingenelectrodynamische koppelingen, ter onderscheidingvan die, waarbij door een magneetspoel twee koppel-vlakken tegen elkaar worden getrokken en welkeeveneens electromagnetische koppelingen genoemdworden.Mr. E. H. Stivender van de Allis-Chalmers Manufac-turing Company Milwaukee, Wis. besprak een twee-motoren draaistroomlier.Dit systeem bestaat uit een normale kooiankermotoren een normale sleepringankermotor, die gekoppeldzijn door middel van een mechanische differentieel,die op zijn beurt weer op de gebruikelijke wijze delier aandrijft. Elk van de motoren is 25 pk, 30 minbedrijf en tezamen geven ze 50 pk bij volle hijssnelheid.De complete eenheid weegt minder dan met een nor-male 50 pk 600 0mw/min gelijkstroommotor en con-troller.In de nulstand van de controller staan de beide moto-ren stil. Wordt de controller in stand i voor hijsengeplaatst, dan krijgen beide motoren stroom en wordtde rem gelicht. Een bepaalde overzetverhouding tussenbeide motoren geeft de langzame hijssnelheid. Opstand 2 wordt de sleepringmotor afgeschakeld enwerkt als een wervelstroomrem. Op stand 3 voor hijsen,wordt de sleepringmotor opnieuw ingeschakeld, maar

40

voor omgekeerde draairichting en met een passendeweerstand in de rotorketen, terwiji op stand 4 allerotorweerstand wordt uitgeschakeld.Voor strijken gaat het ongeveer op dezelfde manier,behalve dat van beide motoren de draairichting wordtomgekeerd.Een 50% hogere sneiheid voor de lege haak kan, indiengewenst, worden verkregen door poolomschakelingvan de kooiankermotor van 4 op 2, wat dan in stand5 geschiedt.Geforceerde ventilatie van de motoren wordt onder-steld niet nodig te zullen zijn, daar de ene motor steedsop volle sneiheid loopt en een groot deel van de ver-liezen in de weerstand optreedt. Geconstateerd werd,dat door een juste keuze van de tandwieloverbren-gingen, door oversynchroon afremmen van de motorende last tot stilstand kon worden gebracht, zonder demechanische rem te gebruiken.De kleine gelijkstroom, die nodig is voor het bekrach-tigen van de sleepringankermotor, wanneer deze alswervelstroomrem werkt, wordt verkregen door eendroge gelijkrichter.Het systeern verkeerde in 1946 echter nog in hetontwerp stadium.Pestereff (22) beschrijft in het Aprilnummer van TheMotor Ship 1951 eveneens een tweemotoren draai-stroomiier.Hij merkt op, dat het doel, waarnaar bij ontwikkelingvan een draaistroom-lieraandrijving gestreefd moetworden, de volgende punten bevat:Direct ingeschakelde kooiankerrnotoren.Indien gewenst, trachten een constant vermogen-karak-teristiek te benaderen.De versnelling moet ten allen tijde geleidelijk enzonder rukken verlopen. Dit sluit in: geen onderbre-king van de aandrijfkracht.De bediening moet plaats hebben met een eenvoudigecontroller voor strijken en hijsen.Electrisch remmen moet mogelijk zijn.Lichte lasten moeten zo nodig met kruipsnelheidbewogen kunnen worden en vastgehouden kunnenworden zonder schade aan de aandrijvende motor.De uitrusting moet geheel gesloten zijn, geschikt voormontage aan dek en het open zetten van ventilatie-kieppen bij in bedrijf gaan, moet niet nodig zijn.De afmetingen van de uitrusting moeten klein zijn.Deze doelstelling wordt bereikt door bet gebruik vantwee motoren, A. en B. Deze zijn door middel vanvloeistofkoppelingen aan een differentiaal-tandwiel-kast gekoppeld, wèlke de wormoverbrenging aandrij It,die met de liertrommels een geheel uitmaakt.Zowel de B. motor als de met de worm gekoppelde asC. van het differentieel zijn van een rem voorzien.Wanneer a en b de twee motorsnelheden zijn en cde snelheid van de uitgaande as, dan is:

a+bc=2

Wanneer dus A de ene kant op draait en B tegenge-steld, wordt de halve verschilsnelheid verkregen.Voor de 3 tons lier (60 per/sec) is A een 6 polige motormet dus 1200 0mw svnchroon en B een 8 polige motormet 900 0mw/min.

Wordt ineens op stand 2 geschakeld, dan is er geentijdverlies doordat eerst op kruipsnelheid gewerktmoet worden. Eveneens kan direct op stand 3 gescha-keld worden en volle snelheid worden bereikt.Moet een constant-vermogenkarakteristiek nage-streefd worden, dan is bet nodig een bad discrimi-nator" aan te brengen.Normaal kan 3 ton met 120 ft/mm (0,61 m/sec) enI ton met 220 ft/mm (1,12 m/sec) gehesen worden.De snelheid voor de lege haak bedraagt 500 lt/min(2,54 m/sec).De load discriminator controleert de belasting vanmotor A. Is de belasting te groot voor een bepaaldecontrollerstand, dan wordt daardoor automatischteruggeschakeld op de snelheid, welke met de lagerecontrollerstand overeenkomt.In verband met het voortdurend aanzetten en stoppenvan de motoren zijn deze zeer ruim geconstrueerd enis aan de kooiwikkeling alle aandacht besteed. Destaven maken over de volle lengte innig contact methet rotorijzer orn een goede warrnte overdracht teverzekeren.Het hulpstroorn-circuit wordt met gelijkstroom gevoed,wat zowel voor de magneetschakelaars als voor deremmagneten voordeel heeft. De gelij kstroom wordtverkregen door rniddel van een driefazige rnetaal-gelijkrichter.Ten sbotte merkt Pestereff nog op, dat wat de slip-koppelingen betreft, de keuze ging tussen de magne-tische koppeling, die het voordeel heeft droog te wer-ken, sneller te reageren en gemakkelijker op afstandbedienbaar te zijn - en de vboeistofkoppeling. Deconstructeur gaf aan de mechanische oplossing devoorkeur, met het oog op bet beschikbare onderhouds-personeel. Bij andere omstandigheden kan de elec-trische oplossing de voorkeur verdienen.

Behalve bovengenoemde systemen bestaan er nog veleandere, o.a. met cascadeschakeling van twee draai-stroommotoren, - motorschakelingen, waarbij eenondersynchrone remwerking wordt verkregen dooreen verstoring van de fazensymmetrie of door de draai-stroommotor te gebruiken in combinatie met eengelijkstroommachine, die bij het strijken van lastenals dynamo op een weerstand belast wordt. Hier wordtdus wel een gelijkstroommachine toegepast, maarzonder dat daartoe een gelijkstroom bron nodig is. Af-remmen van neergaande lasten kan natuurlijk ookverkregen worden door tegenstroom-remmen. Hierbijworden twee statorfazen gekruist en tijdens het strij-ken van zware lasten de motor dus feitelijk op hijsengeschakeld. Hierdoor eist tegenstroom-remmen groteweerstanden en een groot aantal remstanden, terwijlbet gepaard gaat met een groot energieverbruik.Waar de bediening van de deklieren als regel metongeschoold personeel plaats heeft, is de tegenstroom-remming weinig aanbokkelijk, daar een grote routinenodig is, orn er onder alle ornstandigheden gunstigeresultaten mee te bereiken.Wordt niet tijdig uitgeschakeld, dan zullen lichtezakkende lasten, na tot stilstand te zijn gekomen,in omgekeerde richting gaan bewegen.

Heeft men gelijkstroom ter beschikking, dan kan al-

41

De basissneiheden zijn dus:A B C

vooruit achteruit 150 0mw/minvooruit vastgerernd 600vooruit vooruit 1050

Wanneer nog hogere sneiheid verlangd wordt kan Bpoolomschakelbaar worden uitgevoerd met een 2

polige wikkeling (3600 0mw.) zodat een sneiheid van1200 + 3600

= 2400 0mw/min ter beschikking komt.

Voor strijken worden de draairichtingen omgekeerd.Een last zal oversynchroon afgerernd worden.De remmen op as B en C zijn gewone trommeiremmenmet gelijkstroom remmagneten.Voor een beschrijving van de werkingswijze van vloei-stofkoppelingen wordt verwezen naar publicaties vanSinclair (23).De functie van de vloeistofkoppelingen is de motorin staat te stellen op toeren te komen, onafhankelijkvan de belasting. Wordt de koppeling door de remvastgehonden, dan komt de motor in ongeveer 1 secop toeren. De koppelingen zorgen tevens voor eengeleidelijke versnelling van de last en wanneer de lastvast loopt stellen zij de lier in staat met een hoogkoppel te blijven trekken. De motor blijft bij overbe-lasting op vrijwel volle snelheid werken. Dit voor-komt het uitschakelen en bet invallen van de rem, datonder dergelijke omstandigheden anders nodig is.Duurt het vastzitten van de last niet te lang, danhernemen de motorbelasting en -snelheid hun normalewaarde zodra de last loskomt.0m een te grote stroomstoot te voorkomen, zijn ver-grendelcontacten voorzien, welke verhinderen, datbeide motoren tegelijk ingeschakeld worden.In de uitvoering, welke besternd is voor het merendeelder gevallen, waarin de hijshoogte omstreeks 12 mbedraagt, is, volgens Pestereff, een hoge lege-haaksneiheid niet nodig, daar in dergelijke gevallen on-voldoende tijd beschikbaar zou zijn om de nieuwelast gereed te maken in de zeer korte tijd van neerlatenvan de lege haak. Het verdient volgens hem aan-beveling hierop de nadruk te leggen, daar dikwijlseisen van schepen met grote hijshoogte zonder nood-zaak worden overgenomen voor gevallen, waarvoordit geen zin heeft.De bediening is zodanig ingericht, dat één man tweelieren kan bedienen en in het laadruim kan kij ken.De last wordt met kleine snelheid gelicht, eventueelmet enig in- en uitschakelen, waarna de snelheid totmiddelmatig verhoogd wordt, en na vrijkomen vanhet laadhoofd op volle snelheid wordt overgegaan.Op de eerste controllerstand loopt motor A op totvolle sneiheid vooruit. Daarna loopt motor B in omge-keerde richting aan. Dan wordt de rem gelicht enbegint de last met kruipsnelheid te bewegen.Bij verplaatsen van de controller naar stand 2, wordtmotor B uitgeschakeld en valt rem B in. Op stand 3loopt motor B in voorwaartse richting aan en wordtde maximum snelheid verkregen.Bij terugschakelen wordt oversynchroon gerernd enenergie in bet net teruggeleverd.Ditzelfde geschiedt bij het strijken van lasten. Ergaat geen energie in weerstanden verloren.

remmen van een draaistroommotor ook verkregenworden, door de stator met gelijkstroom te voeden.Hierbij worden twee fazen parallel en in serie met dederde geschakeld. Bij liet strijken werkt de machinedan als generator en kan het remkoppel geregeldworden door verandering van de bekrachtigingsstroomen door wijziging van de rotorweerstanden. Het weer-standskoppel heeft een maximum bij een bepaaldesnellieid en neemt al naar gelang de sneiheid afneemt,zodat op deze wijze niet geheel tot stilstand afgererndkan worden. Het energieverbruik is zeer gering enzeer veel gunstiger dan bij tegenstroom remmen.

In deze categorie van lieraandrijvingen dient ook debekende hydraulische aandrijving genoemd te worden,als bijv. besproken door Mr. Warren E. Rouse (5).Deze bestaat uit een draaistroom kooiankermotor,welke een variabele, stromingsomkeerbare hogedruk-pomp aandrijft, welke olie toevoert aan een hydrau-lische motor, die met passende tandwieloverbrengingde lier aandrijft. Een door veren aangedrukte en doordruk gelichte rem completeert de aandrijving. De motorwordt direct op volle spanning ingeschakeld. Motoren pomp zijn tot een eenheid vertikaal of horizontaalsamengebouwd en pijpleidirigen voeren naar de motor.Eén motor kan twee lieren bedienen of voor elke lierkan een afzonderlijke eenheid gebruikt worden.Eventueel kunnen motor met pomp en schakelinrich-ting in een dekhuis ondergebracht worden. Er is eeninrichting aangebracht orn overbelasting van de motorte voorkomen. De bediening geschiedt met de handen vereist slechts weinig kracht. Hijsen en strijkenis met elke gewenste snelheid mogelijk, evenals ge-leidelijke, sprongvrije, regeling van de snelheid. Hetmaximum koppel staat van nul tot volle sneiheid inelk van beide richtingen steeds ter beschikking.Wat onderhoud betreft werd opgemerkt, dat eenhydraulische lieraandrijving weinig verschilt van eenhydraulische stuurinrichting, waarbij gebleken is,dat de pompen een behoorlijk lang leven hebben engeen onredelijk onderhoud vereisen.Werkende met en in olie, za! de eenheid zichzelvevoldoende smeren en geen nastelling vereisen. Boyen-dien worden lieren slechts zeer intermitterend gebruikten dan nog voor het grootste deel van de tijd metbelastingen, welke ver beneden de vol!astcapaciteitliggen. Er mag daarom verwacht worden, dat hydrau-lische lieren meerdere jaren aaneen in bedrijf zullenkunnen zijn, voordat een revisie nodig is.\Vat de aanschaffingsprijs betreft, deze is hoger danvan een gewone gelijkstroom!ier, maar Mr. Rouse wasvan mening, dat dit verschil niet groot behoeft te zijn.Daar het volle koppel beschikbaar is bij iedere snel-heid, zal met grotere sne!heid en versnelling gewerktkunnen worden en met grotere accuratesse bij strijken.De hydraulische uitrusting, welke voor !aadlierenwordt voorgesteld, is niet nieuw, daar zu reeds ge-ruime tijd en voor zeer intensief gebruik aan boordvan oorlogsschepen in gebruik is. Het Vickers Water-bury systeem wordt reeds gedurende twintig j aar voorankerlieren en vliegtuigkranen op U.S. kruisers enjagers gebruikt. Honderden speciale typen werdenvoor de Marine gebouwd, o.a. voor het bewegen vankanonnen, torens, enz,

42

Hoewel sommige van deze inrichtingen, vooral tij densde oorlog, heel wat meer in gebruik waren, dan bijhet ontwerpen werd voorzien, was het onderhouduiterst gering en traden gebreken hoogst zelden op.Uit electrisch oogpunt is dit systeem wel zeer een-voudig en heeft het dus vele voordelen. Er zal echterervaring opgedaan moeten worden omtrent de vraag,in hoeverre de moeilijkheden eenvoudig van hetelectrische naar het mechanische gedeelte verplaatstzijn, en of de hogedruk olieleidingen, pakkingen endergelijke en de bedieningsorganen van de hydrau-lische inrichting van een dergelijke betrouwbaarheidzijn, als nodig voor een storingvrij bedrijf aan boordvan een handelsschip.Door Rouse wordt niet gesproken over bet aanwezigziin van een accumulator. Toepassing van accumulato-ren heeft bij hydraulische lieren echter het grotevoordeel, dat het vermogen van de aandrijfmachinesveel kleiner kan zijn.Hydraulische lieren met olie- lucht-accumulatorenwerden toegepast op het motorschip Meirose (35).De opgeladen accumulatoren zorgen er voor, dat eenvoldoend groot vermogen beschikbaar is tijdens hetoptreden van de maximale lierbelasting, die slechtsgedurende een klein deel van de totale bedrijfsduurgevraagd wordt.Er zijn 3 zesciinder hydraulische pompeII, alle meteen door druk gecontroleerde schakelaar, die uit-schakelt bij een druk in het hydraulisch systeem van1500 lb/sq.in. (106 atm.) en weer inschakelt, zodra dedruk tot 1350 lb/sq.in. daalt. Aan dek zijn 3 hydrau-lische accumulatoren met luchtbuffering opgesteldin de buurt van de lieren. De hydraulische motorenvan de lieren zijn van het radiale type met 13 cilinders.De lege haaksnelheid is 450 ft/mm (2,3 m/sec), dehijssnelheid bij 3 ton 150 ft/mm en bij 1 ton 300ft/mm. ledere lier, met inbegrip van zijn aandeelin de accumulator, weegt ongeveer 2 ton.De ervaring met deze hydraulische lierinstallatieschijnt zeer goed te zijn.Enkele rederijen hebben overwogen of bet niet moge-lijk zou zijn gelijkstroom-motoren voor de lieraan-drijving te benutten zonder gebruik te rnaken vanroterende omzetters, n.!. door toepassing van kwik-damp-gelijkrichters.Mr. R. W. Erickson (5) deelde mede, dat dit o.a. doorde Federal Shipbuilding and Dry Dock Cy. onder-zocht was, maar dat de kosten van een dergelijkeinstallatie zó hoog waren, dat deze alleen daaromreeds niet in aanmerking kwam. Bovendien waren erook nog technische moeilijkheden, o.a. de kwestievan bet verwerken van remstromen. Volgens hemkwam in het huidige stadium van de techniek dezeoplossing daarom niet in aanmerking.Hierbij kan worden opgemerkt, dat door toepassingvan ballastweerstanden, die tijdens het remmenworden ingeschakeld, het bezwaar van de remstromenvolledig ondervangen kan worden. Omtrent het toe-passen van kwikdamp-gelijkrichters aan boord vanschepen zijn echter geen gegevens bekend.

Thans flog een korte beschouwing omtrent toepassingvan draaistroom-collectormotoren.Daar de voordelen van draaistroom gezocht moeten

worden in de eenvoud en lage aanschaffingsprijs vande motoren en het wegvallen van de veel onderhouden toezicht vereisende collectoren en koolborstels,lijkt de draaistroom-collectormotor, welke duur inaanschaffing is en eveneens een collector en veelborstels heeft, weinig aanlokkelijk. De onderhouds-bezwaren zijn echter door enkele leveranciers op be-vredigende wijze ondervangen.Zo lang men er dan ook nog niet in geslaagd is, eendraaistroom-lieraandrijving met kooianker- of sleep-ringmotoren te ontwikkelen, welke practisch gelijk-waardig is aan die met gelijkstroomaandrijving, kande collectormotor, wegens het vervallen van de corn-plicatie van twee stroomsoorten, aan boord van sche-pen met draaistroom-opwekking voordelen hieden.Volgens J. W. Hibbert (24) is de serie-draaistroom-collectormotor de ideale liermotor. Hij beschrijft eendergelijke motor.Ook lieren met aandrijving door draaistroom-collectorshuntrnotoren hebben echter gunstige resultatenkunnen boeken (25).Eén van deze lieren is door de Stoomvaart Mij. Neder-land als proef naast de gelijkstroornlieren aan boordvan het m.s. Oranje opgesteld en heeft daar goedvoldaan Na twee jaar in bedrijf te zijn geweest, isde lier uit dienst genomen, orn grondig in alle delenonderzocht te worden. Hierhij werd geconstateerd,dat de collector geen noemenswaardige slijtage ver-toonde en de borstels zo weinig gesleten waren (max.3,5 mm), dat ze eerst na 4 jaar gebruik vernieuwdzouden behoeven te worden.De bedrijfsduur van een stel borstels kan op 3000 à4000 bedrijfsuren gesteld worden.Het betreft een 5-tonslier voor een snelheid van 130ft/mm. De motor heeft een vermogen van rum 60 pkbij 500 0mw/min en is i 2-polig, met stafwikkelingin rotor en stator. Bij deze motoren is een grotereluchtspleet tussen stator en rotor mogelijk, dan bijgewone draaistroomn-iotoren, daar de grootte van deluchtspleet hier weinig invloed op de arbeidsfactorheeft, doordat de motoren met een zekere faze-corn-pensatie worden uitgevoerd. Door een speciale corn-pensatie wikkeling wordt bij deze motoren een goedecommutatie verkregen. Borstelverstelling wordt niettoegepast. Bij deze scheepsuitvoering heeft de snel-heidsregeling in enkele trappen plaats door middelvan een regeltransformator met aftakkingen. Zoumen een continue snelheidsregeling wensen, dan zoudeze door middel van een inductieregelaar verkregenkunnen worden, maar voor liergebruik is dit nietnodig.De mechanische uitvoering en hoofdafmetingen vande lier zijn gelijk aan die van de standaard gelijkstroomuitvoering en de bedieningsapparatuur, met serie-transformator, weerstanden en een kleine hulptrans-formator met gelijkrichter, welke voor voeding vande rem en bedieningscircuits dienen, zijn in de fun-datieplaat ondergebracht. De gewone drie remmenzijn gebruikt. De magnetische platenrem werktautomatisch, wanneer de controller in de nulstandwordt geplaatst. De centrifugaalrem limiteert desnelheid op 350 ft/mm en de voetrern dient orn desneiheid te regelen, wanneer een last wordt gestrekenen orn kruipsnelheid te krijgen bij het hijsen. Dit is

dus clezelfde regeling, welke ook bij gelijkstroomlierenvoor constante netspanning wordt toegepast. Mededaardoor kwam de bediening van deze draaistroom-collectormotor-lier geheel overeen met die van deoverige gelij kstroornlieren.De eerste controllerstand geeft lage snelheid bij kleinelasten. Wordt de last door de voetrern geblokkeerd,dan wordt een weerstand ingeschakeld orn de stroomte limiteren.De tweede controllerstand voor hijsen geeft een aan-loopkoppel, overeenkornende met een last van 7 tonen wordt gebruikt voor bet aanzetten bij normalelasten. Stand 3 geeft de hoge hijssnelheid en is vaneen tijdvertraging voorzien, zodat deze grote sneiheideerst verkregen wordt 2 sec nadat de controller in dezestand is gebracht.Doordat voor het bedieningscircuit gelijkstroom ge-bruikt wordt, was bet mogelijk dezelfde apparatuurte gebruiken als voor de gelijkstroomlieren. Hetmaximum rendement van de lier wordt verkregenbij lasten tussen 4 en 5 ton op stand 3 en bij lastentussen 2 en 3 ton op stand 2 van de controller.Een last kan gedurende 5 minuten geblokkeerd ge-houden worden zonder overmatige verhitting vanmotor en weerstanden. De borstels geven daarbijgeen teken van vonken, noch bij het bij lage snelheidronddraaien van het anker. De stroomstoten blij venbeneden 2 maal vollaststroom.Het bedieningspersoneel bemerkte geen verschil inbediening tussen deze draaistroomlier en de overigegelijkstroomlieren, zodat verklaard mag worden, datdeze uitvoering een volledig succes heeft opgeleverd.

Schenken we thans nog enige aandacht aan de overigedekwerktuigen, dan dient allereerst genoemd teworden:

B. HET ANKERSPIL

Bij de Marseillaise (15) is deze eveneens uitgevoerdmet draaistroomaandrijving. De geheel gesloten motorvan 78 pk heeft poolomschakeling 6/12 polen, met ge-wikkeld anker en 6 sleepringen.De bedieningscontroller heeft voor beide draairich-tingen 3 standen. In de eerste stand is de motor opbet grootste pooltal geschakeld, met alle rotorweer-stand ingeschakeld.In deze stand ontwikkelt de motor bij 300 0mw. eenkoppel van 50 mkg. Op de tweede stand wordt ge-leidelijk en automatisch weerstand uitgeschakeld enkan men bij een sneiheid van 360 omw. een koppelvan 130 mkg. verkrijgen. Zou het anker bij dit koppelnog niet loskomen, dan wordt een deel van de weer-stand automatisch weer ingeschakeld, en daardoorhet stilstandskoppel tot 185 mkg verhoogd.De derde stand is voor hijsen van het anker. Hierbijis de motor op het kleine pooltal geschakeld. Eentussenstand zorgt automatisch voor het begrenzenvan de inschakelstroom.Op de 3e stand bereikt de motor een sneiheid van930 0mw/min bij een koppel van 60 mkg. Ook alsmen direct naar stand 3 schakelt, zorgen stroomrelaiser voor, dat op het lage pooltal 2e stand - terug-geschakeld wordt, wanneer de stroom te groot wordt.

43

Op de le stand kan het anker in de kluis getrokkenworden.Bij het strijken van het anker is er voor gezorgd, datde synchrone snelheid niet belangrijk kan wordenoverschreden en oversynchroon geremd wordt. Inde nulstand valt de electrische rem in. Zou men ineensvan vooruit op achteruit schakelen, dan zorgen stroom-relais er voor, dat de motor eerst gestopt wordt en derem invalt, vóórdat de motor andersom begint tedraaien. Ook wanneer de stilstaande motor metz'n maximum koppel werkt en in die stand te langingeschakeld zou blijven, zorgen relais er voor, datde stroom uitgeschakeld wordt en de rem invalt.Door deze beveiligingen kan zeifs ondeskundige be-diening geen ongelukken veroorzaken.De Marseillaise is gedurende meer dan een jaar indienst geweest en de ankerlier heeft volgens de be-richten in elk opzicht voldaan.

C. HET VERHAALSPIL

Op de Marseillaise hebben de verhaalspillen draai-stroommotoren van 66 pk in druipwaterdichte uitvoe-ring, 8/16 polen, met gewikkeld anker en een half-automatische bediening, symmetrisch voor de tweedraairichtingen, met twee standen van de controllervoor elke draairichting.De le stand is voor werken onder belasting. Hetgrootste pooltal en een rotorweerstand zorgen vooreen kleine snelheid. Bij 290 omw/min wordt een koppelontwikkeld van 164 mkg, overeenkomende met eentrekkracht van 18 ton bij 20 cm/sec, terwijl bij af-remmen tot stilstand een koppel van 250 mkg ont-wikkeld wordt, overeenkomende met een trekkrachtvan 27 ton.De 2e stand is voor nullast; strak halen van de kabelof lichte belasting. De motor is daarbij voor het kleinepooltal, dus grootste sneiheid, geschakeld en de rotorkortgesloten. Bij een koppel van 10 mkg wordt eensnelheid van 750 omw bereikt.Ook als men direct naar de tweede stand doorschakeltzorgen relais er voor, dat eerst de motor op bet hogepooltal ingeschakeld wordt en daardoor het aanzettengeleidelijk en zonder te grote stroomstoten plaatsheeft.Overigens zijn ook hier weer dezelfde beveiligingentegen ondeskundige behandeling aangebracht alsbij de ankerlier.Wordt de motor op stand 2 tot stilstand afgerernd, danmoeten de relais met de hand weer ingeschakeldworden, alvorens bet spil opnieuw kan worden bediend.Naast de directe draaistroom aandrijving komt na-tuurlijk ook voor de ankerlieren en verhaalspillen deWard-Leonard aandrijving in aanmerking. Bij dezewerktuigen zal tegen bet gebruik van de Ward-Leonardomzetter het bezwaar van plaatsruimte en eventueelgroter energieverbruik belangrijk minder zwaar wegen,dan bij de lieren, daar zowel van de ankerlier als vande verhaalspillen de bedrijfsduur veel koiter is. Ookzal de Ward-Leonard omzetter gemakkelijker onderdek een plaatsje kunnen vinden, dan bij de lieren betgeval is.De speciale voordelen van deze regeling, vooral watbetreft het met minimale snelheid in de kluis trekken

44

van het anker, de zeer soepele snelheidsregeling,onafhankelijk van de grootte van de belasting en hetgemakkelijk limiteren van de maximum strooni bijvastlopen van de last, spreken daarbij zo zeer tengunste van deze aandrijving, dat deze ook bij schepenmet gelijkstroom-installaties dikwijls worden toegepast.

DE STUURMACHINE

Wat de stuurmachinemotor betreft mag worden opge-merkt, dat daarvoor de hydraulische aandrijving welin de allereerste plaats genoemd mag worden, en dezeaandrijving voor toepassing van draaistroom natuur-lijk geen enkel beletsel biedt. Integendeel zal dekooiankermotor, welke hiervoor in aanmerking kornt,ongetwijfeld zowel wat bedrijfszekerheid als onder-houd betreft, in het voordeel zijn ten opzichte van degelij kstroommotor.Waar de stuurmotor ook op het noodaggregaat moetkunnen werken, zal nagegaan moeten worden, of dekooiankermotor daar zonder meer op ingeschakeldkan worden. Als regel zal dit waarschijnhijk niet hetgeval zijn en zullen hiervoor speciale maatregelengetroffen moeten worden.Naast de hydraulische stuurinrichting moeten detalrijke toepassingen van een electrische besturingmet Ward-Leonard omvormer genoemd worden, diebij draaistroominstaflaties weer met een draaistroom-motor aangedreven wordt en waarbij draaistroom duseveneens slechts voordelen biedt.De in sommige gevallen, vooral op kleinere schepen,toegepaste electrische besturing met drukknoppen enhunting gear is daarentegen een speciale gelijkstroombesturing, die voor draaistroomschepen nauwelij ksin aanmerking zal komen. Een variant op deze uit-voering, werkende met hydraulische besturing kanechter ook bij draaistroominstallaties zonder bezwaartoepassing vinden. Voor kleinere schepen, als coastersen dergelijke, waarvoor deze wijze van besturingspeciaal in aanmerking komt, moet echter ook ornandere redenen, als werd uiteengezet, het nut van eendraaistroominstallatie in twijfel worden getrokken.

SLOTBESCHOUWING

Bovenstaande beschouwingen leiden tot de conclusie,dat hoewel voor bet overgrote deel van de hulpkracht-installaties aan boord van een schip de draaistroom-motor getoond heeft aan de gelijkstroommachinegelijkwaardig te zijn en te dien opzichte voordelenbiedt wat aanschaffingsprijs, gewicht en volume be-treft, gepaard gaande met grotere bedrijfszekerheid,eenvoud en mechanische sterkte, minder onderhouden toezicht, voor de dekwerktuigen en speciaal voorde lieren hetzelfde nog niet beweerd. mag worden.Verschillende lieren met draaistroomaandrij ving staanreeds ter beschikking, maar men kan op het ogenbliknog niet zeggen, dat deze aan alle wensen zondermeer voldoen.Wil men de hoogste graad van volkomenheid bereiken,dan zal dus, als in bet begin van dit hoofdstuk werdbetoogd, de neiging bestaan tot de Ward-Leonardaandrijving en dus op de gelijkstroomlier terug tegrijpen. De hogere kosten, welke dit met zich mee

brengt, beperken de economische voordelen, welketoepassing van draaistroom biedt.In dit verband verdient echter ook bet standpunt vanR. A. Geuder van de Reliance Electric and EngineeringCy. te Cleveland aandacht (5). Hij zegt:Alle pogingen orn een lier te ontwerpen voor schepenmet draaistroominstallaties, hebben zich als doelgesteld het evenaren van de gelijkstroom seriemotor.Maar wanneer vooruitgang gemaakt moet worden,mag men niet tevreden zijn met even goed als".Wanneer het gaat orn het enige werktuig, waarvande reder afhankelijk is orn een verkorting van de haven-tijd te verkrijgen, is slechts het allerbeste goed genoeg.Evenals in de industrie draaistroom algerneen toe-passing heeft gevonden en de behoefte aan regelbaresneiheden daar wordt opgelost door het ter plaatseomzetten van draaistroom in gelijkstroom, is ditoak aan boord de aangewezen weg.Hij verklaart daarom dat de Ward-Leonard lieraan-drijving, geperfectioneerd op de moderne manier,de juiste oplossing betekent en zegt dat de opvatting,als zou het Ward-Leonard bedrijf ongunstig zijn,wat betreft energieverbruik, niet juist is. Hij geeftdaaromtrent de onderstaande ci] fers:Krachtverbruik per werkuur met volle belasting bi]

sneiheid. Kraanspel 20 sec hijsen, 20 sec strijken,20 sec rust.

Nu kan men waarschijnlijk op goede gronden betwij-felen of inderdaad een bedrijf met Ward-Leonardornvormers zóveel gunstiger zal zijn dan het gebrui-kelijke systeem met seriemotor en hoofdstroom-regeling. Bovendien heeft de seriemotor met hoofd-stroomregeling, juist door zijn slecht rendement enle grote hoeveelheid warmte, welke in de regeiweer-

standen ontwikkeld wordt, grotendeels het veld moetenruimen voor de compound motor, met overwegendeshunteigenschappen, bij voorkeur za uitgevoerd, datbij het strijken van zware lasten niet alle energie inweerstanden verloren gaat, maar althans gedeeltelijkaan het net teruggeleverd wordt.Het is echter onvermijdelijk, de op een gelijkstroomnetmet constante spanning werkende gelijkstroomlierenverschillende bedieningsstanden voor langzame snel-lieid te geven, waarbij grate hoeveelheden energie inweerstanden vernietigd worden. Zowel de lege haakals vollast moeten met snelheden gehesen en gestrekenkunnen worden, die kleiner zijn dan de nominale endit gaat noodgedwongen met belangrij ke verliezen inweerstanden gepaard.Niet alleen is daar bij Ward-Leonard besturing geensprake van en kan iedere gewenste sneiheid verliesvrij

ingesteld worden, maar bovendien wordt automatischbij bet strijken van lasten bi] iedere willekeurige snel-heid op de W.L. omzetter afgerernd en overtolligeenergie in bet net teruggeleverd.Men stelt daar tegenover, dat de Ward-Leonard orn-zetter een slecht rendement heeft en oak tijdens derustpauzen energie verbruikt. Het nullastverbruik vaneen deskundig ontworpen kleine omzetter en de be-nodigde energie voor bet hekrachtigen van het motor-veld kunnen echter gering zijn en zeker mag bij het ont-werpen van dergeli]ke omzetters niets nagelaten wor-den , orn dit nullast verbruik zo laag als slechts mogelij kis, te doen zijn. Bovendien kunnen tijdens grotererustpauzen de omzetter en de bekrachtiging uitge-schakeld worden.Het vollast rendement van de omzetter kan op onge-veer 72 à 75% gesteld worden. Dit betekent dus eenverhoging van het energieverbruik bij vollast metca 35% en bij gedeeltelijke belasting is dit percentagenag hoger. Dit is inderdaad veel. Maar als men meteen gelijkstroomlier voor constante spanning een lastmoet versnellen en op volle snelheid brengt, gaatevenveel energie in weerstanden verloren als voor hetaanzetten en versnellen van de last nodig is en wordthet benodigde energieverbruik dus met 100% verh oogd!Zeker mag daarom niet zonder meer beweerd worden,dat economisch de W.L. lier niet verantwoord is,temeer daar door de zeer soepele, absoluut stootvrije,werking en bet electrisch afremmen, de slij tage enhet onderhoud van bet mechanische gedeelte van delier sterk ten gunste van dit systeem zullen spreken.De bijzonder gunstige onderhoudskosten van de \V.L.installaties zijn voor de rederij van groot economischbelang.Wel zal de \V.L. lier duurder in aanschaffing zijn daneen gewone gelijkstroomlier voor constante spanningen zullen dus de prijsvoordelen van draaistroom on-gunstig beïnvloed worden, zo lang voor draaistroomgeen lier ter beschikking staat, die misschien mindergeperfectioneerd is dan de Ward-Leonard aandrijving,maar gelijkwaardig kan worden geacht aan de alge-meen gebruikelijke gelijkstroomlier, en ook wat aan-schaffingsprijs betreft, de vergelijking kan doorstaan.Handhaaft men de gelijkstroomlier, dan kan mennatuurlijk, zoals in de aanhef van dit hoofdstuk bijde uitvoering van de in aanbouw zijnde AmerikaanseC 4 schepen reeds werd opgemerkt, de benodigde ge-Iijkstroom oak opwekken in afzonderlijke dynamo's,die op dezelfde as gemonteerd zijn als de draaistroomgeneratoren en door een gemeenschappelijk kracht-werktuig worden aangedreven.Ook kan men draaistroom-gelijkstroom omzettersvoor constante gelijkstroom-spanning opstellen, inplaats van iedere lier zijn eigen dynamo te geven enmet variabele spanning te werken, zoals bij het z.g.Ward-Leonard bedrijf het geval is.Past men gelijkstroom van constante spanning toe,dan krijgt men precies dezelfde situatie als op deschepen met uitsluitend gelijkstroom.Afzonderlijke gelijkstroom dynamo's zullen speciaalin aanmerking komen, wanneer men ti] dens de vaartdeze. gelijkstroombronnen oak gebruiken kan, bijv.voor regelbare motoren voor geforceerde trek bijstoomschepen, maar hebben bet nadeel, dat de aggre-

45

kilowatturen

draaistroom W.L.bedrijf met

variabele gelijk-stroomspanning

normale gelijk-stroomlier voorconstante gelijk-stroomspanning

hijsenstrijkenrustpauze

11

- 3l

15

4O

totaal IO totaal 19f

gaten lang worden en in veel machinekamers daar-door niet geplaatst zullen kunnen worden. Met spe-ciale omzetters hebben zij het voordeel gemeen, dathet totale verrnogen belangrijk kleiner zal zijn, danwanneer men elk stel lieren zijn eigen omzetter geeft,daar geprofiteerd kan worden van de gelijktijdigheids-factor, welke voor het lierbedrijf als regel laag is enin de orde van grootte van 35% aangenomen magworden. De aanschaffingsprijs wordt daardoor zeergunstig beinvloed, evenals het rendement.Bij direct door het krachtwerktuig aangedrevendynamo's zal het rendement omstreeks 90% bedragen,terwiji dit bij Ward-Leonard omvormers bij vollastslechts 72 à 75% bedraagt. Afzonderlijke omzetterszullen een rendement van 82 à 83% hebben en doorhet gelijktijdig werken van de diverse lieren eveneensnagenoeg voortdurend volbelast, dus met dit gunstigerendement werken, wat bij de W.L. lier niet het geval is.Daarentegen zullen de verliezen bij de lieren individu-eel, door de energie vernietiging in weerstanden bijhet constantespanning systeem veel groter zijn danbij de \Vard-Leonard besturing. Zoals Schaelchlinen Lindstrom opmerkten, zal men daarom slechtsna ampele overwegingen en berekeningen kunnenuitmaken, wat voor een bepaald geval het voordeligsteis.

Voor de ontwikkeling van een eenvoudige en goedkopedraaistroomlier is het van zeer veel belang of een hogesneiheid voor het bewegen van de lege haak werkelijk

46

zulke grote voordelen biedt als de voorstanders vangelij kst room beweren.Heeft Pestereff (22) gelijk en speelt deze hoge snelheidbij het bewegen van de lege haak nauwelijks een rol,daar voor het gereed maken van een nieuwe hijsmeestal belangrijk meer tijd nodig is, dan is het vraag-stuk veel eenvoudiger op te lossen en zullen lieren alsbijv. op de Marseillaise toegepast en vele andere vande bovenbeschreven soorten goede resultaten kunnenopleveren.Aan een veel algemener toepassing van draaistroomstaat dan feitelijk niets meer in de weg. Is daaren-tegen de zeer hoge lege haak sneiheid van de gelijk-stroomlier onmisbaar en moet de gelijkstroomlier bijde huidige stand van de techniek gehandhaafd blijven,dan zullen de extra kosten voor het opwekken van dezegelijkstroom in veel gevallen de voordelen, aan draai-stroom verbonden, te niet doen. In dit verband moetopgemerkt worden, dat vele deskundigen van meningzijn, dat het psychologisch effect van een snel wer-kende lier en grote reepsnelheid zeer belangrijk isvoor het gehele arbeidstempo.Ook al dient echter voorlopig de gelijkstroomlier ge-handhaafd te worden, mag nimmer uit bet oog wordenverloren, dat zeifs bij gelijke of jets hogere aanschaf-fingsprijs de voordelen van minder onderhoud engrotere bedrij fszekerheid een zeer belangrij ke postin bet credit van de draaistroom-installatie blijvenvormen, die de schaal naar de draaistroomzijde kunnendoen doorslaan.

IV. AANSCHAFFINGSPRIJZEN EN GEWICHTEN

Het is niet eenvoudig betrouwbare gegevens te ver-krijgen voor een onpartijdige prijsvergelijking van eenbepaalde scheepsinstallatie, uitgevoerd voor draai-stroom en alternatief voor gelijkstroom.Niet alleen beschikken de meeste Europese firma's,welke zich gespecialiseerd hebben in de bouw vanelectrische machines en apparaten voor scheepsge-bruik, naast hun gangbare typen voor gelijkstroom,nog niet over equivalente typen en uitvoeringen voordraaistroom-scheepsgebruik, zodat men enerzij ds ge-vaar loopt, dat de draaistroomuitvoering niet op gelijkpeu staat - anderzijds, dat bij gelijk peu de draai-stroomprijzen ongunstig beïnvloed zijn door ontwik-kelingskosten, verbonden aan nieuwe typen en uit-voeringen, maar bovendien zijn alle firma's dusdanigmet werk overbelast, dat een fictieve aanvraag, waargeen kans op een bestelling achter staat, òf niet inbehandeling wordt genomen òf niet met die zorg uit-gewerkt zal worden, welke voor een juiste prijsver-gelijking nodig is. Het uitwerken van een scheeps-installatie voor een groot schip, alternatief voor draai-stroom en gelijkstroom, is bovendien een karwei,dat niet eenzij dig aan het inzicht van een installateurs-firma kan worden overgelaten, maar waarbij de des-kundigen van de rederij een zeer ernstig woord moetenmee spreken. Zij zullen moeten beslissen, welke motorenbij gelijkstroomuitvoering toerenregeling moeten krij-gen en welke daarvan bij draaistroom met poolom-schakeling, met sleepringanker of als gewone kooi-ankermotoren uitgevoerd zullen moeten worden.Een verder belangrijk punt is hoe het vraagstuk vande lieren zal worden opgelost. Wordt daarvoor bij ge-lijkstroom de minst kostbare uitvoering met constantespanning en regelcontrollers genomen - welke draai-stroomuitvoering moet men dan kiezen, orn daaraangelijkwaardig te kunnen worden geacht. Kiest menvoor draaistroom de geperfectioneerde uitvoeringmet Ward-Leonard aggregaten, dan wordt de prijs-vergelijking ongunstig voor het draaistroomproject,daar men dan ten koste van een hogere prijs ook jetskrijgt, dat ontegenzeggelijk voordelen heeft ten op-zichte van de gangbare gelijkstroomlier-uitvoering.

Fox en Coleman (5) hebben in hun artikel een prijs-vergelijking opgenomen, gebaseerd op de installatievan een groot mailschip en daaraan de volgendeoverwegingen ten grondsiag gelegd.Het betreft een schip van ongeveer 30000 ton, meteen snelheid van 22 knopen, drie passagiersklassenen air-conditioning in alle bewoonde ruimten, met in-begrip van die van de bernanning, doch met uitsluitingvan de 3e klasse.Het is een dubbelschroef turbineschip met een ver-

mogen van 37000 apk, ondergebracht in twee ge-scheiden machinekamers.Voor de lieren is gelijkstroom genomen,, ook in gevalde overige installatie voor draaistroom wordt uit-gevoerd. Deze gelijkstroorn wordt, behalve voor delieren, kranen en ankerlieren ook gebruikt voor degeforceerde-trek ventilatoren en voor de bedieningvan de waterdichte deuren en opgewekt in gelijk-stroomdynarno's, op dezelfde as gemonteerd als dedraaistroomgeneratoren.De geraarnde electrische belastingen zijn:

Gedacht zijn vier, door een turbine met tandwiel-reductie aangedreven, generatoreenheden, elk be-staande uit een gesloten draaistroom generator metomloop-luchtkoehing, een gehij kstroomdynamo en eenopwekker.De draaistroomgeneratoren zijn voor 900 kW cos == 0,8, 450 Volt 60 per/sec, de dynamo's elk 200 kW240 Volt, alles gedurende 2 uur met 25% overbelast-baar. De opwekkers dienen uitsluitend voor hetbekrachtigen van de draaistroomgeneratoren.Er is één diesel-noodgenerator, 150 kW cos = 0,8450 Volt 60 per/sec, eveneens gedurende 2 uur 25%overbelastbaar. Verder een 7 kW motorgeneratororn de benodigde gelijkstroom te leyeren, als alleende noodgenerator in bedrijf is en ten slotte nog eenmotorgenerator van 5 kW orn de nodige draaistroomte leyeren, als alleen de noodbatterij ter beschikkingstaat. Deze eenheden staan in een afzonderlijk com-partiment op bet bovendek.

Wanneer uitsluitend gehijkstroom was gekozen, zoudenmet dezelfde ruime marge voor eventuele uitbreidingvan de installatie de 4 dynamo's elk 1000 kW kunnenziin.In elke machinekamer is een hoofdschakelbord, onge-veer 9,75 m lang, 2,15 m hoog en I m diep, bevattende2 draaistroompanelen, I koppelpaneel voor de draai-stroomrails, 2 gelijkstroompanelen met eveneensI koppelpaneel, 6 panelen voor draaistroom distributieen 3 idem voor gelijkstroom.De bediening van de machinekamermotoren is onder-gebracht op een afzonderlijk schakelbord van ongeveer6,5 m lengte naast het hoofdbord.Was uitsluitend gelijkstroom toegepast, dan zoudende twee draaistroompanelen met het koppelpaneel

47

Draai-stroom

Gelijk-stroom

TotaalkW

Op zee in de tropenOp zee in de winterHavenbedrijt in de tropen

210012002000

220220250

232014202250

zijn vervallen, maar de gelijkstroompanelen zoudenbreder moeten zijn.De distributiepanelen zouden eveneens breder zijngeworden en het machinekamerverdeelbord ook.De totale gezamenlijke lengte zou daardoor ca 1 .80 mgroter zijn geworden.In tabellen zijn de gegevens omtrent alle motoren,met uitzondering van die van pk of minder, opge-nomen. Van deze kleine motortjes zullen er honderdenzijn voor hutventilatoren en dergelij ke. Bij draaistroomzullen dit éénfazige kooiankermotoren zijn, welkeniet alleen voordelen bezitten, ten opzichte van ge-lijkstroommotoren, door het ontbreken van collectorsen borstels, maar ook doordat dit normale toestellenzijn en daardoor gemakkelijk te vervangen. De invloedop kosten en gewicht is echter niet belangrijk.De enige, niet in de tabellen opgenomen groteremotoren, zljn die voor de air-conditioning compres-soren, nl. twee stuks 300 pk motoren met sleepring-anker en toerenregeling van 1800 tot 1350 0mw/min.Alle overige draaistroommotoren hebben een kooi-anker.

TABEL 1. Kooiankermotoren met enkele sneiheid.

Tabel 1 geeft alle kooiankermotoren met enkelesneiheid, 440 Volt 60 per/sec. Voor zover niet andersvermeld is, zijn deze motoren voor 1800 0mw/min en500 C omgevingstemperatuur, druipwaterdicht, con-tinu bedrijf, met normaal aanloopkoppel.De bedieningsapparaten zijn halfautomatisch, met

48

magneetschakelaars voor directe inschakeling van demotor, niet omkeerbaar, met maximaal- en nuispan-ningsuitschakeling en met een afzonderlijke net-schakelaar.Voor alles, waarvoor toerenregeling niet absoluut ver-eist was, werd een kooiankermotor met enkele snel-heid gekozen. Alle pompen van deze groep zijn cen-trifugaalpompen, met uitzondering van A 4 (smeer-oliepomp) en A 28 (ketelbeproeving) . Alle ventilatorenzijn centrifugaal- of schroefventilatoren.Enkele van deze aandrijfmotoren zouden ook voorconstante snelheid genomen zijn, indien gelijkstroomwas toegepast. Deze zijn in de tabel met een ge-merkt. Misschien zouden bij gelijkstroom enkele vandeze motoren toch met een kleine toerenregelingziin gekozen, teneinde het meest geschikte toerentalbij inbedrijfstelling te kunnen instellen.De overige motoren van tabel I zouden bij gelijkstroommet toerenregeling gekozen zijn, teneinde aan de be-drij fsomstandigheden te kunnen worden aangepast.De afwezigheid van deze regelbaarheid bij draaistroommaakt het noodzakelijk, dat de aangedreven werk-tuigen nauwkeuriger gedernensioneerd worden, watvermogen, druk en aantal omwentelingen betreft.Dit in het bijzonder wat ventilatoren betreft. Wat indit opzicht echter bij landinstallaties mogelijk is,moet ook voor scheepsgebruik mogelijk zijn.

In plaats van toerenregeling zullen andere middelentoegepast moeten worden orn de opbrengst van betaangedreven werktuig te kunnen regelen, als knij penmet een afsluiter, ontlast- of omloopkleppen, verstel-bare intreeschoepen en dergelijke. (Hierbij moet orngevaar voor cavitatie gedacht worden). Alleen destuurmotor (A 35) heeft een aanzettransformator.Alle andere motoren worden direct op volle spanningingeschakeld, daar hun inschakeistromen binnen devoor deze installatie toegelaten grenzen blijven. Destuurmotor heeft geen maximaal uitschakeling, maarbij overbelasting wordt een signaal gegeven.Wat de motoren met polomschakeling, tabel 2, be-treft kan nog het volgende worden opgemerkt:Tenzij anders vermeld is, zijn alle motoren voor 2 snel-heden met 2 afzonderlijke statorwikkelingen en kooi-anker, voortdurend bedrijf, 50° C omgevingstemp.met half-automatische aanzetapparaten, voorzien vanmaximaal- en nuispanningsuitschakeling en afzonder-lijke netschakelaar. Meer sneiheden werden gekozenorn de volgende redenen:B. 1. De hoofdcirculatie-pompen worden gebriiikt bijhet manoeuvreren en bij lage snelheid, daar de normalecirculatiewatertoevoer naar de hoofdcondensors doorschoepinjectie plaats heeft. Een gereduceerde sneiheidis wenselijk, wanneer de machines vóórgewarmd wordenin de haven of ondiep water, ten einde vervuiling metmodder of zand van de condensors te voorkomen.B. 2 en 3. De hulpcirculatie (centrifugaal) pompenhebben een gereduceerde snelheidstrap orn bij lagezeewatertemperatuur en misschien een gereduceerdebelasting van de condensors, een belangrijke besparingin vermogen te kunnen verkrijgen. Voor dergelijkeeenheden komt een reductie van 25% in omwente-lingen met ongeveer 58% minder energieverbruikovereen.

No. Omschrijving Pk. Opnicrking

Al Voedingpomp 2 100 3600 0mw.2 Hoofdcondensaatpomp 4 253 Hulpcondensaatpornp 4 104 Smeeroliepomp 4 50 1200 0mw.

* 5 conders-waterpomp 4 2* 6 Brandpomp 3 50

7 Ballastpomp 2 209 Lenspomp (800 g.p.m.) 1 208 Idem (250 g.p.m.) 1 10

* 10 Onderwaterpomp 1 20 drukwaterdicht* 11

12LuchtpompSanitaire pomp

42

11,

40vacuumschakelaar enz.

13 Zoet-waterpomp 2 20 druksrhakelaar ene.14 Heetwater Ciro. pomp 2 1

15 JJswater cire. pomp 1 516 Dest. coud-cire, pomp 2 717 Destillaat pomp 2 518 Verd. voedingpomp 2 519 Verd. drainpomp 2 520 Verd. pekelpomp 2 721 Voedingpomp n. d. ketel 2 522 Koelmach.cond.circ.pomp 2 1523 Air coud. koudwaterpomp 3 2524 Idem warmwaterpomp 2 25

* 25 Vulpomp zwembad 1 326 Luchtcompressor 4 50 1200 onaw. groot aanloop-

koppel* 27 Smeeroliecentrifuge 2 2 3600 0mw.

28 Ketelproefpomp 2 3 groot koppel29 Verplaatsb. gel, trek fan 1 1430 Glandafzuigpomp 2 3600 omw. 70°C omg.temp.31 Koeh'uim luchtkoelpomp 8 5 40°C 0mg. temp.32 Torumotoren 2 7 grootkoppel, grote slip,

omkeerb.33 Draaibank 1 2 1200 0mw. 40°c.34 Boorbank I 1 40°c 0mg. temp.35 El. Hydr. Stuurmach. 2 125 40°C 60 min. grootkoppel36 Statietrap liermotor 6 7 40°C 30 min. groot koppel,

waterdicht, omkeerbaar.* 37 Reddingbootlieren 12 15 & 25 40°C 30 min. groot koppel

waterdicht, omkeerbaar.38 Wiplier 1 3 als boyen39 Liftmotoren 6 20 & 40 40°C grote slip, omkeerb.40 Fans voor machinekamer

en werkplaatsen 26 4 tot 74 enkele 40°C gemiddeldverm. ca. 3pk. 1800 omw.

41 Motoren voor hotelbedrijíboyen

1pk. 43 4 tot 5 enkele 40°C gemiddeld

verm.ca. 14 pk/1800 mow.

Voor de brandstof-trimpomp is in een geredu-ceerde sneiheid voorzien, omdat bij een bepaalde lengtevan de zuigbuis en een bepaalde viscositeit van de oliehet verplaatsen van de olie met volle sneiheid nietrnogelijk is.

Voor de brandstof-stookpompen zijn 4 snethedenvoorzien. Bij max. snelheid is de c apaciteit vande pomp ruimschoots voldoende voor de overbe-lastingscapaciteit van de ketels plus een marge voorverschillen tengevolge van variaties in viscositeit envoor slijtage. De pomp za! dus meer olie leyeren dan debranders verbruiken en het meerdere zal door een over-stroomklep terugstromen. Teneinde dit terugstrornente beperken en daardoor energie te sparen, wordtde snelheid met de hand zó ingesteld, dat slechtsiets meer dan nodig is geleverd wordt. Bij normaalvollastbedrijf zal dit één trap lager zijn, bij haven-bedrijf zullen de laagste toeren gekozen worden.B. 6-7-8. Koelmachines (zuiger). Deze eenheden wor-den automatisch aangezet en gestopt orn de verlangdeternperatuur te handhaven. Er zijn verschillendeomstandigheden, waarbij slechts de helft of mindervan het volle vermogen nodig is. De lage toeren wordengebruikt orn de frequentie van aanzetten en stoppenonder die omstandigheden aanmerkelijk te beperken.(Natuurlijk zijn ook andere middelen rnogelijk orn deopbrengst van de compressor te regelen).B. 9. Kaapstand. De hoge snelheid is voor het strakhalen van de reep. Hier zou ook een sleepringanker-motor in aanmerking komen. Deze zou betere aan-passing in snelheid en trekkracht geven, maar tenkoste van de eenvoud.B. 10 en 11. Ventilatiefans. De twee sneiheden dienenvoor aanpassing aan de weersomstandigheden engeven natuurlijk een besparing in krachtverbruik.

TABEL 2. Kooiankermotoren met poolomschakeling.

Bij gelijkstroom zouden al deze motoren een snelheids-regeling van ongeveer dezelfde omvang krijgen, maarnatuurlijk in veel meer trappen, omdat deze zondernoemenswaardige extra kosten verkregen kunnenworden. Erg belangrijk is dit echter volgens F. en C.voor deze gevallen niet.Van de motoren van tabel 2 hebben alleen de hoofd-condensor circulatiepompen B. 1 een aanzettrans-

formator. Alle andere motoren worden direct op vollespanning ingeschakeld.

Voor de motoren van tabel 3 is gelijkstroom gekozenorn de volgende reden:

Lieren. Fox en Coleman waren (in 1946) vanmening, dat de draaistroornlier nog niet zodanig ont-wikkeld was, dat de keuze daarvan gerechtvaardigdkon worden geacht.

Speciale kranen. Deze omvatten motoren voorhijsen, kat- en kraanrijden. Voor de hijsmotoren isgelijkstroom nodig. Voor kat- en kraanrijden zoudendraaistroommotoren mogelijk zijn geweest, maar werdgelijkstroom gekozen orn geen twee stroomsoortenop dezelfde kraan te krijgen.C. 3 en 4. Ankerlieren. Daar voor de lieren toch ge-lijkstroom aanwezig was, werd ook voor de ankerlierengelijkstroom gekozen. Was geen gelijkstroom aan-wezig geweest, dan hadden de ankerliermotoren alssleepringankermotoren uitgevoerd kunnen worden,zij het met enige opoffering in de karakteristieken.(Deze uitlating voor rekening van de schrijver). Opge-merkt wordt, dat bij de Amerikaanse marine de anker-lieren uitgevoerd worden met kooiankermotoren enhydraulische transmissie, maar voor handelsschepenwordt dit als onnodig duur beschouwd.

TABEL 3. Gelijkstroommotoren.

C. 5. Geforceerde-trek ventilatoren. Ook hier werdgelijkstroom gekozen, omdat deze beschikbaar was.Hierdoor is een groot aantal snelheidstrapperi mogelijk,wat van voordeel is. Indien geen gelijkstroom aanwezigware geweest, zouden sleepringankermotoren metsnelheidsregeling in lO 12 trappen tot omstreeks

van de nominale snelheid gekozen hebben kunnenworden. Eventueel zou ook een 4 snelheden kooianker-motor genomen kunnen worden, maar bet beschik-baar zijn van slechts 4 trappen zou wel een grootnadeel opleveren. Bij bijv. 1200/900/600/450 0mw/mingeeft de le trap een reductie in snelheid van 25%,overeenkomende met 44% in druk en 58% in ver-mogen. Is deze snelheid juist jets te laag, dan moetendeze 58% door knijpen weggesmoord worden. Bij eensleepringankermotor kunnen de snelheidstrappen,speciaal wat de twee bovenste betreft, ca 3% grootzijn. De verschillen in druk en vermogen worden danslechts 6 en 9%. De nadelen van de 4 sneiheden kunnenechter aanzienlijk gereduceerd worden, wanneer dezeregeling gecombineerd wordt met verstelbare inlaat-schoepen aan de ventilator.

49

No. 0mschrijwog

Aantal

pj< 0mw. Omgev.temp.

Bedrijf Bediening

C I Liaren 28 50 550 50 30 min. magnetisch, nietan kerweers t a ndomkeerbaar, dyna-misch remmen, rem-hefmagneet.

2 Hekkraneri 10 lOtot 550 ea 40 30mm. als boyen50 690

3 Ankerlieren 2 85 600 40 15 min. als boyen met te-rugschakelrelais.

4 Hekanker-lier

1 30 550 40 15 min. als boyen

5 Geforc.-trek 4 100/25 2160 tot 70 voortd. magnetisch, halfventilatoren 850 autom. met shunt-

regeling.6 Watcrclichte

deuren29 1 1750 40 30 min. magnetisch, aan-

loopweerstand orn-keerbaar.

No. Omschrijving Aa pj. Omw/ Opmerking

131 Hoofdcondens. cire.pomp

2 125 900/450 enkele wikkeling, aan-loop transformator

2 Hulpcondens. circ.pomp

4 20 1200/900

3 Air-Cond. condens. 2 60 1200f90)Cire. pomp

4 Brandstoftrimpomp 2 30 1200/600 enkele wikkeling5 stookpomp 4 15 1200/900/ twee wikkelingen

600/450 vier snelheden6 Ruim-koelniachine 3 60 1800/900 hong-koppel

enkele wikkeling.7 Scheepskoelmachmne 2 50 1800/900 idem8 Idem 3e kI. 2 7 1800/900 idem9 Kaapstaridmotoren 4 35 1800/450 40°C 30 min. bedrijf

hoog-koppel, omkeer-baar.

10 Ventilatie machine-kanser en werkplaat-sen behalve die vantabel I)

26 1 tot 15 1800/900 gem. ca. 10 pk. 1800/900 omw/min. soro-mige 40°C, enkelewikkeling.

Il Ventilatie in verblij-ven

50 lInt 10 1200/900 40°C omgevingstemp.,gemiddeld ca. 5 pk.1200/900 0mw.

Het lijkt gewenst hier op te merken, dat bij weer-standsregeling van sleepringankermotoren de ver-liezen bij de aandrijving van ventilatoren veel geringerzijn dan bij aandrijvingen met constant koppel.Zou bij een sleepringmotor de sneiheid 25% geredu-ceerd worden en de fan daarbij slechts 42% van hetvollastvermogen vragen, dan zou deze 42% overeen-komen met 75% van het uit het net opgenomen ver-mogen. Ret verbruik Zoll dus 56l% van vollast be-dragen en de besparing in energie dus 43i% zijn.

6. Bediening van waterdichte deuren. Deze zijnvoor gelijkstroom, omdat ze in noodgevallen uit eenbatterij gevoed moeten kunnen worden.

Twee motoren verdienen nog speciale vermelding, nl.die voor aandrijving van de voedingpompen en vande air-conditioning compressoren.

Havenvoedingpomp. De 2 hoofdvoedingpompenkomen niet in de tabellen voor, daar ze door turbinesworden aangedreven. Deze eenheden zijn omstreeks250 pk, 6 traps, 3750 0mw/min. Wanneer deze pompendoor electromotoren werden aangedreven, zou deelectrische belasting met ongeveer 400 kW voor detwee pompen verhoogd worden. Dit zou een verhogingvan tenminste 600 kW in geïnstalleerd vermogenbetekenen.Daar de uitlaatstoom van de voedingpompturbinesnuttig gebruikt wordt, zou vervanging door electro-motoren slechts een zeer kleine winst in brandstof-verbruik betekenen (mogelijk tot % van het totalebrandstofverbruik). De voordelen van electrische aan-drijving werden niet zodanig geacht, dat deze tegende kosten van bet belangrijk grotere benodigde dyna-movermogen opwogen.Voor de havenvoedingpomp is dit echter anders. Deuitlaatstoom van een turbine kan onder havencon-dities niet voor verhitting van het voedingwatergebruikt worden, en zou dus bijna geheel verlorengaan.Motoraandrijving heeft bovendien in dit geval geentoename van het te installeren vermogen tot gevolg,daar dit door het bedrijf tijdens de vaart bepaaldwordt, waarbij de havenvoedingpomp niet in bedrijfis. De keuze van een centrifugaalpomp, die een be-trekkelijk slecht rendement heeft bij de kleine belas-tingen, welke normaal in een haven zullen voorkomen,ten opzichte van een zuigerpomp, wordt verantwoordgeacht door de grotere betrouwbaarheid en bet be-trekkelijk onveelvuldige gebruik.Voor gelijkstroom zou electrische aandrijving vande hoofdvoedingpompen flog minder in aanmerkingzijn gekomen, daar 250 pk gelijkstroommotoren met3600 0mw/min zeer moeilijke machines zijn, die slechtsdoor enkelespeciaalfirma's met succes gebouwd worden.

Air-conditioning Compressoren 300 pk 1800-1350 0mw.Men zal zich wellicht afvragen, waarom ook voordeze compressoren geen turbine-aandrij ving werdgekozen. Het grote vermogen en hoge aantal omwen-telingen zou dit zeer goed uitvoerbaar hebben doenzijn en het geïnstalleerde electrische vermogen hadkleiner kunnen zijn. In dit speciale geval echter zoubet gebruik van een tegendrukturbine een grote hoe-

50

veelheid afgewerkte stoom hebben gegeven, die nietin het warmtesysteem gebruikt kon worden en duseen aanzienlijk verlies zou hebben veroorzaakt. Eencondensatie-turbine zou dit verlies aanmerkelijkhebben beperkt, maar de hulpturbine zou dan meer-trappig hebben moeten zijn. Daar de air-conditioninginstallatie niet in de machinekamer is opgesteld, zou-den er afzonderlijke condensatie-inrichtingen metpompen, ontluch tingsinrichtingen en buisleidingennodig zijn geweest.Het uiteindelijke resultaat zou daarom waarschijnlijkmeer complicatie en onderhoud, minder rendementen waarschijnlijk even grote kosten als bij electrischeaandrijving en de daaruit voortvloeiende vergrotingvan bet generatorvermogen hebben betekend.De motoren werden met sleepringanker uitgevoerdmet bet oog op snelheidsregeling en besparing vanvermogen.Het gevraagde vermogen van de koelinstallatie varieertsterk naar gelang van de weersomstandigheden. 1I)ezegrote variaties kunnen opgevangen worden doorbetrekkelijk kleine veranderingen in aantal omwen-telingen, die echter een aanzienlijke krachtshesparingbetekenen.10% toerenvermindering geeft 19% reductie in hoe-veelheid koelmiddel en 27% krachtsbesparing. Door-dat deze toerenreductie door weerstandsregeling ver-kregen moet worden, gaat een deel van deze besparingin de weerstand verloren, n.l. 8%. De effectieve be-sparing blijft ook dan echter nog 19% van bet vollast-vermogen.Bij 20% toerenvermindering en 36% reductie in hoe-veelheid koelmiddel vraagt de compressor slechts51 % van z'n vollastvermogen.Van de besparing van 49% gaat 13% in de weerst andverloren, zodat een besparing in electrische energievan 36% overblijft.Globaal kan men dus zeggen, dat de besparing alsgevolg van de weerstandsregeling met bet kwadraatvan de toerenreductie toeneemt in plaats van met dederde macht.

Vergelijken we thans de combinatie van draaistroomen gelijkstroom met een complete gelijkstroomin-stallatie, dan kan het volgende worden opgemerkt:Bij het gecombineerde systeem is bet mogelijk g-bleken 278 kooiankermotoren, waarvan enkele met2 statorwikkelingen, toe te passen. De bedienings-apparaten van deze motoren zijn bijna alle eenvou-diger en kleiner dan van overeenkomstige gelij kstroom-motoren. Deze grote vereenvoudiging moet groterebetrouwbaarheid en minder onderhoud geven, welkeruimschoots opweegt tegen de meerdere gecompli-ceerdheid van de twee stroomsystemen.De afmetingen van bij na alle draaistroommotorenen bedieningsapparaten zijn kleiner dan van overeen-komstige gelijkstroommotoren en apparatuur. Ookde gewichten zijn kleiner en bovendien zijn de kabelslichter.De vergelij king van kosten en gewicht is niet in detailuitgewerkt. Prijzen door verschillende leveranciers enop verschillende data opgegeven, zijn minder geschiktvoor vergelijking, daar ze beïnvloed kunnen zijn doormarktfluctuaties. De cijfers in tabel 4 aangegeven

zijn gebaseerd op de prijscouranten van één bepaaldeAmerikaanse firma, aangevuld met schattingen vaneen bepaalde scheepsbouwer en sluiten de normalereservedelen in.In bet prijsoverzicht van tabel 4 zijn alle gelijkstroom-motoren weggelaten, die voor beide installatiesgelijk zijn. Ook de heel kleine motoren van pken minder zijn buiten beschouwing gelaten, evenalsde verlichting, daar mag worden aangenomen, dat deverschillen voor draaistroom en gelijkstroom voordeze posten niet van grote invloed kunnen zijn.Hierbij werd bet voordeel van fluorescentieverlichtingbij draaistroom verwaarloosd.

TABEL 4. Verschillen in pris en gewicht.

Zouden goede draaistroomlieren beschikbaar zijn endaardoor een draaistroominstallatie geheel zondergelijkstroom gekozen kunnen worden, dan zou naarschatting een verdere besparing van ca. $ 40.000 en56.000 lb. ontstaan.

In aansluiting op deze beschouwingen van Fox enColeman kan nog vermeld worden, dat Mr. FranklinHarvey onderstaande cij fers mededeelde, betreffen-de een ir' 1943 gemaakte studie omtrent een schipvan het ,,America" type, ongeveer gelijk in afme-tingen aan het door Fox en Coleman behandeldeschip, maar met een kleiner generatorvermogen enminder motoren. De generatorcapaciteit van ditschip was 2400 kW tegenover 4400 kW van het doorFox en Coleman gekozen voorbeeld.Uitgezonderd dekwerktuigen, air-conditioning en heelkleine motortjes, waren in totaal 207 motoren gepro-jecteerd en bedroegen de geraamde kosten daarvan:

Met gelijkstroommotoren enbediening $ 131.749.-

met draaistroommotoren enbediening ,, 86.616.-

$ 45.133.-of 34,3%

Deze besparing is aanmerkelijk lager, dan door F. enC. werd aangegeven. Ook de geraamde besparing opgeneratoren en schakelborden was lager. Hiermedewordt bevestigd, dat de voordelen van draaistroomsterk toenemen met de grootte van de electrischeinstallatie en aantal en vermogen van de motoren.Harvey merkt echter ap, dat zeifs al zou er finantieel

in bet geheel geen voordeel in aanschaffingsprijs be-staan, draaistroom nag in bet voordeel zou zijn, doorde zeer belangrijk lagere onderhoudskosten en de be-sparingen in gewicht en volume.Bij de studie van een C 2 type vrachtboot met 6000apk bleek, dat wanneer individuele motorgeneratorenmet Ward-Leonard regeling werden toegepast voorde lieren, de hogere kosten van deze inrichtingen debesparing op de onderdek-motoren en generatorente niet deden en in totaal de draaistroominstallaticca 5% duurder werd dan de gelijkstroominstallatie.Mr H. J. Chase gaf hieromtrent de volgende specí-ficatie:Er waren totaal 59 motoren met vermogens van tot60 pk. Verder waren er 16 lieren, waarvoor het , ,Max-speed" variabele spanningssysteem (Ward Leonardaandrijving) geprojecteerd werd.Het resultaat van de studie wordt gegeven in onder-staande tabel 5.

TABEL 5. Prijsvergelijking voor een C 2 type vracht-hoot.

Natuurlijk zullen deze cijfers gunstiger uitvallen voordraaistroom, wanneer het aantal normale motorengroter is of het aantal lieren kleiner. Ook deze cijfersbevestigen echter weer, welke zeer belangrijke rol deontwikkeling van een allround draaistroomlier speeltin bet vraagstuk draaistroom of gelijkstroom.De reeds in Hoofdstuk III geciteerde Geuder (5)geeft de in onderstaande label 6 opgenomen cijfersomtrent prij zen van een Ward-Leonardlier met aan-drijving door draaistroommotor ten opzichte van eennormale gelijkstroomlier voor constante spanning.

TABEL 6. Vergelijking van prijzen, gewichten enafmetingen op basis van een 50 pk liermotor, 5000mw/min., volgens de Amerikaanse scheepsvoor-schriften.

De W.L. lier is dus rond 30% duurder en 37% zwaarclerdan de normale gelijkstroomlier voor constante net-spanning.Ook Dr Ing. Rudolf Genthe (29) heeft uitvoerige be-schouwingen gewijd aan de lieren voor schepen metdraaistroom-centrale.

51

1100kwdraaistr. + gelijkstr.

1000kWgelijkstroom

Rostendollars

Gewichtlb.

Kostendollars

Gewichtlb.

I. Vier turbinegeneratoren + 30.000 -i- 5.6002. Hoofdschakelborden +21.000 +20.0003. Hulpcondensors + 2.200 + 3.6004. Alle motoren van tabel 1 +44.900 +40.2005. Bedieningsapp. voor idem + 19.700 + 9.9006. Alle motoren van tabel 2 +24.500 +36.4007. Bedieningsapp. voor idem - 18.900 + 5.2008. 2motoren300pkair-conditioning + 7.100 + 3.0009. Bedieningsapp. voor idem + 600 + 400

lo. Kabels + 4.000 16.000Il. Transformatoren + 6.700 + 9.50012. Installatie van kabels +32.00013. Noodgenerator, schakelbord etc. + 2.000 + 1.600

Totaal 11.500 15.100 202.100 136.300

Totale besparing $190.600 121.200 pounds

Prijs Gewichtgelijkstr. draaistr. gelijkstr. draaistr.

A. onderdek-motoren 1,0 0,454 1,0 0,557B. dekwerktuigen 1,0 1,55 1,0 1,36

rest 1,0 0,81 1.0 0,72c. totaalA+B 1,0 1,113 1,0 1,021D. generatoren, opwekkers,

sp. reg. turbines en tand-wieloverbrengingen

1,0 0,938 1,0 1,09

E. totaal A -- B + D 1,0 1,05 1,0 1,03

WardLeonard lier gewone geiijkstroom lier

kostenS

gewichtlb.

volumeeu ft.

kosten$

gewichtlb.

volumeeu ft.

hijsmotor 950 1910 19 950 1910 19otovoriner 1000 1545 17 - - -regelweerstanden - - . 239 280 15bedieningspaneel 550 200 II 601 350 17mastercontrolter 182 105 3 182 105 3retomen 395 400 8 395 400 8

Totaal 3077 4160 58 2367 3045 62

Wat de aanschaffingsprijs betreft van de completelieren, dus met inbegrip van het mechanische gedeelte,geeft hij de volgende cij fers:

52

Bij de W.L. uitvoering wordt de bedieningsapparatuurkleiner en goedkoper, daar de hoofdstroomweerstandenvervallen. Daarentegen komt er voor de draaistroom-motor een motorschakelkast bij en bovendien eenopwekker of andere bekrachtigingsstroombron. Hier-door kan volgens Genthe gesteld worden, dat in totaalde prijs van de apparatuur dezelfde blijft en uit-sluitend de prijs van de omzetter, zonder opwekker,er bij komt. Daar de omzetter een snellopend aggre-gaat is, kan de prijs daarvan gelijk gesteld wordenaan de prijs van de hijsmotor.Laten we het mechanisch gedeelte buiten beschouwing,dan wordt volgens Genthe de prijsverhouding dus60 : 84, zodat de W.L. aandrijving 40% duurder zoukomen dan de gewone gelijkstroomlier.Ook bij Geuder is de prijs van de omvormer nagenoeghetzelfde als van de hijsmotor. De prijs van de appa-ratuur is echter bij \V.L. bedrijf aanmerkelijk gun-stiger, waardoor het prijsverschil tot 30% gereduceerdwordt.Rickover van de U.S. Navy (17) geeft tabellen metvergelijkingscij fers voor gewone motoren.

TABEL 7. A.C. Kooiankermotor 440 Volt 60 per.1750 0mw. D.C. Shuntmotor constante sneiheid 230 V.1750 omw.

De variatie in verhoudingen moet geweten wordenaan het feit, dat meestal verschillende motorvermogensuit een zelfde frame-type gehaald worden en overgangnaar een volgend groter type de ene keer ongunstigvoor de draajstroommotor kan uitvallen en een anderekeer voor de gelijkstroommotor.Voor motoren met 1160 0mw/min. werden ongeveerovereenkomstige cij fers gevonden.Algemeen komt men tot de conclusie, dat de gewonekooiankermotor ongeveer de helft kost van een over-eenkomstige gelij kstroommotor voor constante snel-

heid; voor kleine vermogens is het prijsverschil noggroter, voor grotere vermogens is het iets kleiner.Bleicken (1) geeft als prijsverhouding ongeveer

en voor motoren met toerenregeling de waarden,opgenomen in onderstaande tabel:

TABEL 8. Vergelijking van kosten en gewichten vanregethare motoren.

Tenslotte nog een prijsvergelijking met Nederlandsegegevens, ter beschikking gesteld door een onzer grotescheepsinstallatiefirma's.Het betreft de electrische installatie van twee inaanbouw zijnde tankers:

Hiervoor zijn per schip de volgende grote motorennodig:

Verder nog 32 stuks motoren van 0,5 7,5 pk.

Het totale geinstalieerde motorverinogen bedraagt573 pk. Werd geiijkstroom gekozen dan zoudenworden opgesteld 3 dynamo's van 150 kW. Bij 110Volt geeft dit per dynamo een vollaststroom van 1365Amp., wat veel is. Voor gelijkstroom werd daarom220 Volt bedrijfsspanning gekozen.Voor verlichting mocht de spanning echter niet hogerdan 110 Volt zijn. Dit geeft een complicatie. Pastmen dynamo's met spanningsdeler toe en derde leider,dan moet deze middelleider geaard worden, daar menanders bij het aan aarde komen van een der buiten-leiders toch 220 Volt tegen aarde op een deel van deIichtinstaliatie krijgt. Dit aarden betekent echter, datiedere isolatiefout in een der buitenpolen ook eensluiting veroorzakt, waardoor òf een deel van deinstallatie buiten dienst wordt gesteld, doordat een

gelijkstroom-motor

draaistroom-motor met

sleepringanker

kooianker-motor

J

i pk.5pk.

lOpk.5Opk.

100100100loo

86726769

46464648

Regeling 25% 50%

motor

regeling

aanschaf-fingsprijsin % voormotor metloebehorengew. in %

gelijk.stroom

veld-regeling

100100

sleepring-anker

slip-regeling

6979

kooi-anker

smoor-klep

4243

gelijk-stroom

veld

100100

sleepring-anker

Slip

5862

kooi-ankerpool-

omscb.pool.

omsch.en tumor-

klep.

4948

Pk Gewicht Kosten Benodigde ruimteAC. D.C. AC. D.C. A.C. D.C.

1 1,0 0,88 1,0 2,34 1,0 0,972 1,0 1,00 1,0 2,12 1,0 1,443 1,0 1,42 1,0 2,33 1,0 1,555 1,0 1,00 1,0 2,52 1,0 1,03

10 1,0 1,27 1,0 2,52 1,0 1,5815 1,0 1,40 1,0 2,57 1,0 1,9020 1,0 1,75 1,0 2,49 1,0 1,8825 1,0 1,54 1,0 2,42 1,0 2,1630 1,0 1,26 1,0 1,94 1,0 1,6040 1,0 1,33 1,0 1,88 1.0 1,7750 1,0 1,33 1,0 1,84 1,0 1,86

2 smeeroiiepompmot oren 65 pk 1450 omw.I compressormotor 65 ,, 5802 koelwaterpompmotoren 45 ,, 5802 stuurmachinemotoren 35 ,, 5804 compressormotoren 20 ,, 14501 aig. dienstpompmotor 18 ,, 9701 tornmotor 8,5 ,, 725

mechanische gedeelte 40%motor 24%bedieningsapparatuur 36%

100%omvOrm er 24%W.L. lier 124%

beveiliging doorslaat, of brandgevaar wordt veroor-zaakt, wanneer de stroom door de sluiting nietsterk genoeg is orn de beveiliging in werking te stellen.Aan boord van de tankers wilde men daarorn hetgehele net zwevende houden. Spanningsdeling kondus niet worden toegepast en bij gelijkstroomuit-voering moest dus een afzonderlijke ornzetter wordenopgesteld orn 220 Volt in 110 Volt orn te zetten.Voor deze omzetter van 30 kW moet reserve aan-wezig zijn, zodat tot opstelling van een 30 kW dynamo,aangedreven door een dieselmotor rnoest worden over-gegaan, welke dynamo dan tevens als havendynamodienst kon doen.

Koos men draaistroom, dan kon de 110 VoIt voor hetlicht - of eventueel iedere gewenste lagere spanningdoor middel van transformatoren verkregen worden,en kwam slechts een reserve transformator in aan-merking, welke klein gehouden kon worden, door betlichtnet in meerdere, afzonderlijk gevoede, groepen tesplitsen.Voor de motoren kon 380 VoIt gekozen worden, waar-door de stromen beiangrijk kleiner en de instailatie-schakelaars, veiligheden en kabels, goedkoper werden.In verband met de arbeidsfactor, welke veiligheids-halve op 0,75 gesteld werd, komt men dan voor draai-stroom tot 3 generatoren van 200 kVA cos 92 = 0,75.150 kW 380 V oit. De vollaststroom per generatoris dus 227 Amp. De generator-automaten zullen dusvoor 350 Amp uitgevoerd kunnen worden en danruim bemeten zijn, terwijl ze voor gelijkstroorn ten-rninste voor 700 Amp moeten zijn.Daar voldoende reserve aanwezig is, doet zich debehoefte aan een afzonderlijke havendynamo bij eendraaistroominstallatie niet gevoelen, wat terstondbelangrijk ten gunste van de draaistroom-uitvoeringpleit.

De ladingpompen van deze tankers worden doorstoomwerktuigen aangedreven, daar toch stoom nodigis voor het verwarmen van de olielading. De regel-baarheid van de electro-motoren voor aandrijvingvan deze pompen speelde dus geen rol.Het is begrijpelijk, dat men onder die omstandighedentot draaistroom besloot.Niettemin werd zowel voor draaistroom ais voor ge-hjkstroom een prijsaanbieding gevraagd. De ont-vangen aanbiedingen leidden tot onderstaande cijfers:

De gehjkstroominstallatie werd dus 11% duurder dande draaistroominstaliatie, waarbij nog geen rekeninggehouden was met de extra dieselmotor, welke vooraandrijving van de 30 kW gelijkstroomdynamo nodigis.

Gelijk-stroom-220 Volt

Draai-stroom380 Volt

3 generatoren 150 kW/200 kVA . . f 60000. f 60000.-I dynamo 30 kW 110 Volt . . . - 5000.-1 omvormer 30 kW 220/110 Volt. .

alternatief 3 transf. 22,5 kVA éénf.220/2x55 Volt

- 10000.-

- 6000.-Motoren + aanloopinrichtingen . - 56000. - 37000.-Hoofdschakelbord - 19630. - 26250.-Kracht en Lichtverdeelkasten enz. - 6650. - 7000.Ornamenten, telefoon en schelinst - 18350. - 18350.-Kabels - 60500. - 53900.-Klein materiaal - 6600. - 5500.-Montagekosten - 36500. - 36500.Reserve delen - 2200. - 2200.-

f281400. f252700.

54

V. RESUMF

Resurnerende kan men dus zeggen, dat het toepassen van draaistroom voor hulpkracht, licht en verwarmingaan boord van schepen in vele gevallen zal leiden tot een lagere aanschaffingsprijs en een besparing aan ge-wicht en volume zal opleveren.Ook in die gevallen, waarin er bijv. ten gevolge van de dekwerktuigen -. geen direct voordeel in aan-schaffingsprijs bestaat, kan echter het voordeel van minder onderhoud en grotere bedrijfszekerheid debeslissing ten gunste van draaistroorn doen uitvallen. Dat de draaistroomlier zich nog in het ontwikkelings-stadium bevindt is echter voor algemene toepassing van draaistroom aan boord van schepen nog eenernstig heletsel. De resultaten van de draaistroomlieren, welke de laatste jaren op sommige schepenwerden aangebracht, verdienen daarom nauwgezette bestudering.Dat door Nederlandse Rederijen op hun grote mailschepen reeds sinds jaren naast gelijkstroom een steedsgroter wordend deel van de hulpwerktuigen voor aandrijving met draaistroommotoren wordt uitgevoerd, moetzeer worden toegejuicht. Niet alleen krijgt daardoor de draaistroommotor gelegenheid zijn superioriteit tenopzichte van de gelijkstroommotor te bewijzen en doet het personeel de ervaring op, die voor deze, andereeisen stellende, stroomsoort onmisbaar is, doch de aanwezigheid van beide stroomsoorten biedt bovendien degelegenheid orn op dit gebied bedachtzaam te experimenteren en de grote sprong naar 100% draaistroom,die op de lange duur voor grote schepen waarschijnlijk moet worden geacht, in weloverwogen en gemoti-veerde etappes af te leggen.

Drehstrom an Bord von Handelsschiffen. Dipl. Ing. B.BLEICKEN. Vortrag V.D.E. 27-l-1942.Electric Shock C. F. DALZIEL, J. B. LAGEN, J. L. THOR-STON. AJEE. Transactions 1941. Vol. 60 pg. 1073-8.H. H. VIEHMAN. Luftwissensch. Vol. 9. Sept. 1942 pg. 268.Een uittreksel hiervan komt voor in Journal RoyalAeronautical Society July 1943, pg. 346.Ships' Electrical Auxiliairies. A comparison betweenalternating and direct current drives. R. CLARKE.The Institute of Marine Engineers Transact. 1950 Voi.LXII No. 3.Alternating current for auxiliary plants of merchantvessels. Fox en COLEMAN. Transact. Soc. Naval Archi-tects and Marine Engineers. Vol.54 1946, pg. 201.The short circuit characteristics of D.C. generators. G. E.FROST. Trans. AlEE. 1946 pg. 394.Current and Torque of D.C. machines on short circuit.T. M. LINVILLE. Trans. AlEE. 1946 pg. 956.Solid short circuit of D.C. motors and generators. T. M.LINVILLE and H. C. WARD Jr. Trans. AJEE. Vol. 651949 pg. 119.Transient characteristics of D.C. motors and generators.A. T. Mc CLINTON, E. L. BRANCATO, ROBERT PANOFF.Trans. AJEE. Vol. 68 1949 pg. 1100.Kurzschlussstrom und Schutz grosser Gleichstrom-Generatoren. Hess. Archiv. für Elektrotechnik 1933,pg. 473.

il. Ausgleichvorgänge beim plötzlichen Kurzschluss vonSynchrongeneratoren. LUDWIG DREYFUS. Arch. fürElektrotechnik V Band 4e Heft 1916. Seite 103.Ueberlastung von Gleichstromerzeugern bis zum Kurz-schluss. M. ZORN. Elektrotechn. und Maschinenbau15 Okt. 1943 Seite 506.Fault protection on shipboard A. C. power distributionsystem. H. G. RIcKovER. P. N. Ross. Trans. AJEE.1944 pg. 1109.Short circuit calculating procedure for low-voltage A.C.systems. A. G. DARLING. Trans. AJEE. 1941 pg. 1121.Les auxiliaires de pont du paquebot la Marseillaise. M.DE RIVOYRE. Les nouveautés techniques maritimes 1950pg. 129 en Journal de la marine marchande 14 Juli 1949.Prof. Dr Ing. J. BAHL. Schiffselektrotechnik, VIII.Schiff und Werft. Heft 5/6 März 1944.Alternating current in the U.S. Navy. Lieutenant Com-mander H. G. RICKOVER. Soc. Naval Architects andMarine Eng. Nov. 1941.New adjustable voltage cargo hoist to speed cargohandling W. SCHAELCHLIN and H. L. LINDSTROM. MarineEngineering and Shipping Review 1951.

VI. LITERATUUROPGAVE

Equipement électrique du navire. Electro Magazinenumero speciale 1951. Comp. française d'editions 40 Ruedu Colisée. Paris VIII.Treuils de bord commandés par moteurs asynchronestriphasés à quatre vitesses. J. DE POUTILOFF et W.ALBOULL. Les nouveautés techniques maritimes 1950.New cargo winch with A.C. drive. Motorship 1949 pg. 402.Practisch dezelfde beschrijving komt voor in bet artikelgenoemd onder 5.Alternating current on board ship. A new drive for winches.N. V. PE5TEREFF. The Motor Ship April 1951. pg. 26.Recent developments in hydraulic couplings. H. SINCLAIR1938. Proc. Inst. of Mech. Eng. Vol. 130 pg. 75.A.C. threephase commutator motors for cargo winches.Shipbuilding and Shipping Record. Aug. 1949. pg. 204.The Scott A.C. cargowinch. The Motor Ship. Sept. 1951pg. 230.Dangerous electric currents. Prof. C. F. DAI.ZIEL. Trans.AJEE. 1946, pg. 579.Der Drehstrom Antrieb in Haupt- und Hilfsmaschinenauf Grund der Erfahrungen mit dem Frachtschiff \Vupper-tal. B. BLEICKEN. Schiffbautechn. Gesellschaft Haupt-versammlung 17-20 November 1937. Berlin.Electro circuit burning clear and damage phenomena onaircraft structures. C. M. FOUST and J. G. HUTTON. Trans.AJEE. 1944 pg. 198.Die Ladewinde auf Schiffen mit Drehstromzentrale. DrIng. RUDOLF GENTHE.Courants de court-circuits. Fallou. Edition Baillère et fils.Paris.La Technique Moderne. T. XII 1 Sept. 1949 pg. 304.Dr ELENBAAS op de congresdag Stichting Verlichtings-kunde 19 Juni 1950 te Arnhem. Electrotechniek 3 Aug.1950, biz. 324.Alternating current for ships' auxiliaries A. N. SAVAGE.Excerpt from the Transactions of the North East CoastInstitution of Engineers and Shipbuilders in New Castleupon Tyne 6th February 1948. Vol. 64.Generators with suddenly applied loads. Part I HARDERand CHEEK. Transactions AJEE. Vol. 63. Juni 1944.pag. 310. Part. II Trans. AJEE. 1950 pag. 395-405.An innovation in deck machinery. Mactaggart ScottHydraulic Equipment on the M.S. Melrose.The Motor Ship Aug. 1949. Zelfde onderwerp eveneensbeschreven in Hydraulic Deck Machinery. The ShippingWorld 20 July 1949.MS. Oranje H. N. PEINS en A. H. Y5SELMUIDEN. DIIngenieur 1939 nos. 25-27. Werktuig- en Scheepsbouw 7-9.

55