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 SCHEPEN
VOOR 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
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 . 22 K ortsluitstroomsterkte . . . . 22
Afschakelvermogen 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. . . . 32 Algemene 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
SUMMARY
The characteristics of direct-current systems and in more detail those of alternating-current systems of auxiliary plants of merchant vessels are described. Special consideration is given to the use of A.C. at higher voltages than is possible with D.C. in connection with the danger of electric shock, also to shortcircuit characteristics of alternators and voltage drop at suddenly applied loads.
The main advantages of the A.C. installation: saving in cost and weight, greater reliability and reduced
maintenance, are discussed in connection with the problem of providing a suitable winch for A.C. ships.
TOEPASSTNG VAN DRAAISTROOM AAN BOORD VAN SCHEPEN
VOOR HET HULPNET
INLEIDING
De bedoeling van deze studie is tweeledig. In de eerste plaats betreft deze een algemene vergelijking van de
voor-en nadelvoor-en van gelijkstroom voor-en van draaistroom aan boord van schepvoor-en. In de tweede plaats de toepassing van draaistroom 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 boordvan 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 ineen ander geval de nadelen, maar voor een groot deel zal dit een questie van persoonlijke appreciatie zijn, afhankelijkvan de vraag, wat men het zwaarste meent te moeten laten wegen. Dikwijls zullen daarbij hepaalde economische voordelen tegen technische onvolkomenheden moeten worden afgewogen en het is duidelijk, dat dit niet een eenvoudige rekensom is, 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 alle
vóór- en nadelen bestaan.
Het zou een dwaling zijn zonder meer aan te nemen, dat de vrijwel algehele verdringingvan gehjkstroom door
draaistroom, welke men bij de eiectriciteitsvoorziening te land heeft waargenomen, ook tot ecn prioriteit van draaistroom aan boord van schepeii moet doen concluderen. De hoofdreden, welke tot deze ontwikkeling bij de electriciteitsvoorziening heeft geleid, n.l. het grote voordeel, bij draaistroom, door middel van transformatoren
de spanning naar believen op te kunnen voeren en daardoor jeder gewenst vermogen over grote afstanden, zonder te 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 heden nog 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 nodigis, geiijk-st room dikwijls onmiskenbare voordeien heeft. Niettemin heeft bij landingeiijk-stallaties draaigeiijk-stroom bewezen niet
alleen 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 schepen
doorslaggevend moeten worden geacht, moet men twee dingen duidelijk voor ogen houden: ten 10 een storing aan
boord kan onder omstandigheden de veiigheid van het gehele schip en daardoor van bemanning en passagiers
in 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 kandit met
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 draaistroomdraaistroom-motor reeds veel toepassing gevonden voor aandrijving van ventilatoren op siecht toegankelijke of zeer vochtige plaatsen en
ook 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, zoals
deze tegenwoordig op grote passagiersschepen voorkomen, is nauwelijks meer mogelijk. In nog grotere mate is dit bet geval bij de moeilijk toegankelijke, in schachten ingebouwde schroefventilatoren, welke met het oog op ruimtebesparing in steeds toenemende mate worden toegepast, in plaats van centrifugaal-ventilatoren. Voor deze 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
I. ALGEMENE VERGELIJKING VAN DE VOOR- EN NADELEN VAN
DRAAISTROOM TEN OPZICHTE VAN GELIJKST ROOM
VOORDELEN
De voordelen van bet toepassen van draaistroom kunnen in bet kort als voigt worden aangegeven:
I Draaistroom geeft de mogelijkheid van opwekking
en distributie met hogere spanning, waardoor kabels, schakelaars etc. lichter en kleiner kunnen worden, dan bij gelijkstroom het geval is.
2°. Voor verlichting kan een gereduceerde spanning door middel van plaatselijk aangebrachte
trans-formatoren toegepast worden, zonder dat de
installatie hierdoor gecompliceerder wordt. In tegendeel 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-circuits
een grotere overzichtelijkheid van de installatie. Hierdoor wordt de kans op complicaties bij het ontstaan van isolatiefouten belangrij k verminderd en het opsporen van dergelijke fouten
gemakke-lijker gemaakt.
Bovendien heeft draaistroom (wisselstroom) voor-delen bij het steeds algemener toepassen van
fluorescentie-buislampen voor verlichting.
3°. Het maakt de toepassing van de kooiankermotor mogelijk, wat de meest robuste, eenvoudigste en
bedrijfszekerste electrische motor is.
Collectoren, koolborstels en borsteihouders
ont-breken en in verreweg de meeste gevallen kan ook de bij gelijkstroom onontbeerlijke aanzetweerstand
vervallen en de kooiankermotor direct met een
schakelaar op de
volle spanning ingeschakeld worden. Dus zeer belangrijk minder onderhoud en kans op storing, minder plaatsruimte, geringergewicht en een belangrijk lagere aarischaffingsprijs.
4°. Ook de generatoren zijn robuster, daar deze geen
collector hebben en de wikkeling, waarin de
hoofdstroom wordt opgewekt, in het stilstaande
gedeelte is ondergebracht.
Hierdoor kunnen de generatoren voor een hoger aantal omwentelingen worden gebouwd, wat de prijs en het gewicht ten goede komt en kunnen ze desgewenst op eenvoudige wijze geheel gesloten met omloopkoeling worden uitgevoerd. Ook zijn de draaistroomgeneratoren practisch ongevoelig voor optredende kortsluitingen, terwiji deze bij
gelijkstroom-dynamo's meestal een belangrijke beschadiging van collector, borstels en borstel-houders en daardoor een bedrijfsonderbreking
veroorzaken. Wel is waar moeten de draaistroom-generatoren van gelijkstroom bekrachtiging voor-zien zijn, waarvoor meestal direct of
indirect-gekoppelde opwekkers genornen worden, maar
dit zijn kleine machines, welke geen moeilijkheden veroorzaken.
5°. Bij het parallel schakelen van draaistroomgene-ratoren zijn geen vereffeningsleidingen nodig, als
bij 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 osmose op. welke bij gelijkstroominstallaties reeds
her-haaldelijk tot het ontstaan van brand geleid hebben.
Bij gelijkstroomkabels wordt de gummi-isolatie van de negatieve pool op den duur door electro-osmotische werking beschadigd. Er treden dan kruipstromen op. die meestal niet voldoende groot zijn orn de smeltveiligheid te doen doorgaan, en daardoor gemakkelijk tot een begin van brand
kunnen leiden.
8°. Draaistroominstallaties veroorzaken geen afwij king van het magnetische kompas en belangrijk minder-radiostoringen. Voor commando- en signaalinrich-tingen als keteltelegrafen, roerstandaanwijzers,
machinetelegrafen en dergelijke neemt men ook
bij gelijkstroorninstallaties bij voorkeur reeds
wisselstroom, daar deze apparaten eenvoudiger zijn en minder gevoelig voor miswijzingen
ten-gevolge van isolatiefouten.
Voor electronische navigatiemiddelen, als radio,
radar, echolood, richtingzoekers, Loran, Decca en muziekinstallaties moeten bij gelijkstroom
omzetters worden toegepast, die bij draaistroom
grotendeels kunnen vervallen.
- De omzetters voor het laden van accu's kunnen
eveneens vervallen, daar hiervoor bij draai-stroom gelijkrichters gebruikt kunnen worden.
9°. Gebruik van draaistroom zal in het algemeen een belangrijke besparing aan gewicht, volume en
aanschaffingskosten geven.
NADELEN
De nadelen welke hier tegenover staan zijn: 1° De kooiankermotor heeft een constante sneiheid.
Door uitvoering als poolomschakeibare motor
zijn 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 gepaard met verliezen en plaats vragende en veel warmte
ontwikkelende regelweerstanden. De draaistroom
collectormotor biedt een even goede sneiheids-regeling als een gelijkstroommotor, maar is
ge-compliceerder en duurder en biedt dus geen
voordeel ten opzichte van gelijkstroom.
2°. Aanloopkoppel en maximumkoppel (kipmoment)
zijn lager dan bij de gelijkstroommotor. In het algemeen levert dit echter geen bezwaar op, daar de draaistroommotor met voldoend koppel
kan worden uitgevoerd orn aan vrijwel alle eisen
te voldoen.
30 Draaistroommotoren kunnen nietop een dergelijke eenvoudige rnanier snel gestopt worden door dynamisch remmen als gelijkstroomrnotoren,
waarvan bij lieren en andere dekwerktuigen bij gelijkstroom zoo gaarne gebruik wordt gemaakt.
4°. De spanningsdaling is bij draaistroomgeneratoren
bij belastingsstoten veel groter dan bij
gelijk-stroomdynamo's. Draaistroomgeneratoren kunnen
ook niet op eenvoudige wijze gecompoundeerd worden 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 fazespannings-gelijkheid en frequentie gelet moet worden. Daarentegen zijn ze minder gevoelig voor afwijkingen in de spanning. Het parallel schakelen vraagt in de praktiik dan ook nauwelijks meer aandacht dan bij gelijkstroom-machines, vooropgesteld, dat de aandrijvende motoren of turbines van goede regulateurs voor-zien zijn.
Aan deze regulateurs moeten veel hogere eisen gesteld worden dan bij gelijkstroom het geval is en ze moeten van afstandsverstelling zijn voorzien orn een goede belastingsverdeling te
kunnen instellen.
6° Een goede beveiiging tegen overbelasting is bij
draaistroomkooiankermotoren, tengevolge van de
zeer hoge aanloopstroomsterkte, moeilijker te verwezenlij ken dan bij gelij kstroommotoren.
Voor draaistroommotoren moet in plaats van of behalve een magnetische, een thermische be-veiliging worden toegepast, met als mogelijke consequentie zwaardere zekeringen, indien een beveiliging tegen kortsluiting noodzakelijk is en dienovereenkomstig zwaardere leidingen. 7° De schakelborden zijn bij draaistroominstallaties
gecompliceerder door kW meters, cos 97 meters,
synchronoscopen etc., maar dit betekent geenszins
dat ze daardoor ook groter en zwaarder zullen zijn. Integendeel zijn de draaistroomborden
meestal kleiner en lichter, doordat de stromen
zoveel kleiner zijn.
8°. Draaistroommotoren hebben een veel kleinere luchtspleet tussen anker en stilstaand gedeelte dan bij gelijkstroommotoren het geval is. Dit nadeel is echter veel minder belangrijk geworden,
nu algemeen voor scheepsinstallaties kogel- en
rollagers gebruikt worden in plaats van glijdlagers.
9°. Draaistroom is wat levensgevaar betreft, veel
gevaarlijker dan gelijkstroom. Door het ontbreken van collectoren en dergelijke delen, die bij
gelijk-stroom een bron voor aanrakingsgevaar vormen is het gevaar voor aanraking van onder spanning staande 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 afdoende tegen aanraking van onder spanning staande
delen beschermd worden. Bovendien kan op extra
gevaarlijke plaatsen de spanning door middel van een transformator op een absoluut onge-vaarlijke waarde, bijv. 24 Volt, omlaag
getrans-formeerd worden.
1O. Het gebruik van een accubatterij als stroombron voor motoren (liften, stuurmachine) bij uitvallen van de generatoren is slechts mogelijk in
corn-binatie met een
gelij kstroom-draaistroornorn-zetter.
In hoever zijn deze bezwaren doorsiaggevend orn van algehele toepassing van draaistroom aan boord van schepen voor hu!pkracht eri licht af te zien?
Ten einde dit vraagstuk van alle kanten te belichten
stelde de Fachausschuss für Elektrotechnik der Schiffbautechnische Gesellschaft in Duitsiand in 1941 dit onderwerp aan de orde (1) * De Electriciteitsfirma's
spraken zich daar ten gunste van draaistroorn uit. Maar ook van de zijde van de rederij-ingenieurs werd niets naar voren gebracht, wat als een doorsiaggevend
bezwaar tegen draaistroom kan worden opgevat.
Een van de bezwaren was, dat den grote rederij in het algemeen beter personeel za! hebben en over speciale electrotechnisch geschoolde krachten za! beschikken, maar bij veel rederijen personeel met kennis van draaistroom 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 kan opdoen. Draaistroom stelt bovendien we! andere, maar geen zwaardere eisen dan ge!ijkstroom. Dit personeeisbezwaar bestond trouwens ook, toen men van stoom op gelijkstroom overging en heeft toen evenmin de toepassing van electrisch aangedreven
hu!pwerktuigen verhinderd.
Een ander eri inderdaad belangrijker bezwaar is het grotere !evensgevaar bij aanraking. 220 Volt draai-stroom is absoluut Ievensgevaarlijk en veel gevaar-lijker dan 220 Volt gelijkstroom. Maar dit heeft niet verhinderd, dat voor installaties in huizen en zeifs in boerderijen en koestallen 220 Volt draaistroom
thans vrijwe! algemeen wordt toegepast. Dit is
geens-Zins bedoe!d als een p!eidooi orn ook aan boord van schepen 220 Vo!t voor verlichting in hutten toe te passen. In tegendeel. Maar wel is het een bewijs, dat het gevaar voor ìanraking van onder spanning staande de!en afdoende ondervangen kan worden. En wat
machines in bedrijfsruimten betreft is de
ge!ijkstroom-motor met zijn collector en borstelhouders gevaar-lijker dan de draaistroommotor, waarbij bet gevaar van aanraking van spanningsvoerende delen afdoende
ondervangen kan worden.
Voor ver!ichting kan bovendien de spanning op zeer
eenvoudige wijze tot een ongevaarlijke waarde omlaag getransformeerd worden.
Ook dit bezwaar zal daarom in de meeste gevallen niet doorsiaggevend geacht moeten worden.
Het derde bezwaar is de siechte regelbaarheid van de draaistroommotor. Op dit punt zal nog uitvoerig
ingegaan worden. In het kort kan echter worden
opgemerkt, dat dit bezwaar voor de hulpwerktuigen in het algemeen niet onoverkomelijk moet worden geacht, behalve voor de dekwerktuigen. Een goede
draaistroomlier, gelijkwaardig aan die voor
gelijk-stroom, staat nog niet ter beschikking, hoewel ook hier voortdurend vorderingen gemaakt worden. En
de 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 door een draaistroommotor worden aangedreven. In vele gevallen zal men zich echter. ernstig moeten afvragen
of deze oplossing economisch verantwoord is.
Voor de stuurmachine wordt ook bij gelijkstroom-installaties de hydraulische bediening veelvuldig
toegepast. Deze is bij draaistroom ongetwijfeld nog bedrij fszekerder.
Ret is dus niet verwonderlijk, dat de voorstanders van draaistroom deze bezwaren ondergeschikt achten aan de voordelen, waarvan in de eerste plaats het ontbreken van de collectoren en borstels worden genoemd. Hoeveel moeite kost het dikwijls niet een goede, vonkvrije commutatie te verkrijgen en hoeveel onderhoud vereisen de collectoren, die van tijd tot
tijd moeten worden uitgestoken en afgedraaid. Ook de aanzetweerstanden en controllers vragen voort-durend toezicht en onderhoud. Bij draaistroom
ont-breken deze grotendeels.
Tenslotte het geringere brandgevaar. Bij de 23 Janu ari
1942 te Hamburg gehouden H.N.A/E Ausschuss
werd met algemene stemmen in de voorschriften
opgenomen: Bei Verwendung eines Gummiaderleitungs
netzes wird Wechselstrom empfohlen. Hoewel enkele rederijen hiertegen geprotesteerd hebben, blijkt er wel uit, dat de inzichten omtrent draaistroom zich
belangrijk gewijzigd hebben.
Zowel in Amerika als in Duitsiand verklaarden de deskundigen zich ten gunste van draaistroom. In
Nederland werd reeds in 1916 door de SM. Nederland
op het mailschip J. Pz. Coen voor de schachtventi-latoren draaistroom toegepast en daarna gingen ver-scheidene rederijen er toe over een groter of kleiner gedeelte van de scheepsinstallatie voor draaistroom
uit te voeren,
In Frankrijk werd het mailschip la Marseillaise geheel
voor draaistroom uitgevoerd, ook de laadlieren.
In hoeverre toepassing van draaistroom in de toekomst
zal toenemen resp. de gelijkstroom geheel zal ver-dringen, zal voor een zeer belangrijk deel afhangen van de ontwikkeling van de draaistroomlier.
Voorlopig zal men ieder geval op zijn speciale vóór- en
nadelen moeten beoordelen, waarbij enige algemene gezichtspunten kunnen worden vastgesteld, als in
SPANNING Op kleinere schepen als kustvaartuigen en derg. voor motoren voor verlichting Op grotere schepen voor motoren voor verlichting 1° bij tankers
2° bij andere
sche-pen GENERATOREN PARALLEL-SCHAKELEN SPANNINGS-REGELING AANZETTEN VAN MOTOREN TOERENREGELING
O VERZICHT
Daar bij wisse!- en draaistroom iedere spanning
boyen 40 à 55 Volt levensgevaarlijk is, zal op kleinere schepen, waar onderhoud en uitvoering
van de installatie dikwijls minder ideaal zijn, aan
110 Volt de absolu ut ongevaarlijke gelijkstroom (110 V) de
110 Volt voorkeur moeten worden gege ven.
220 Volt
Een hogere spanning biedt grote moeilijkheden.
Dientengevolge zullen de stromen en de benodigde
kabelsecties belangrijk groter zijn clan bij
draai-stroom.
110 Volt 110 of 220 Volt
Is de krachtinstallatie voor 220 Volt en wil men de complicatie van een drieleidernet vermijden, dan moet men ornzetters toepassen of men is ook voor
verlichting op 220 Volt aangewezen. Deze spanning
kan niet meer geheel ongevaarlijk geacht worden.
Grotere vermogens met grote collectoren en veel borstels zullen veel onderhoud veroorzaken. Ook bestaat gevaar van vervuiling en dientengevolge doorslag van ankerwikkelingen door koolstof vari
borstelslij 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 vereffeningsleiding
nodig. Daarom worden bij grote vermogens dikwijls
shuntmachines toegepast. Ook bestaan oplossingen
met dubbel railsysteem, waardoor parallelschakelen
ontgaan wordt. Dit is bij draaistrooni niet zo een-voudig.
Bij compounclmachines blijft de spanning practisch constant.
Bij shuntmachines za! automatische regeling door
een snelregelaar aanbeveling verdienen. Bij grotere vermogens zijn dan afzonderlijke opwekkers nodig.
Het aanzetten van grote motoren levert geen
be-zwaar op. Er is echter steeds een aanloopweerstand
nodig. Dit kan in veel gevallen een ééntraps- of
tweetraps apparaat zijn. De vrij grote stroomstoten, welke in dat geval optreden, kunnen echter ook
be-zwaar bij de beveiliging opleveren en gebruik van
thermische maximaalschakelaars nodig maken,
evenals dit bij draaistroom het geval is.
Door shuntregeling is een verhoging van het aantal omwentelingen gemakkelijk en verliesvrij mogelijk. Wel worden hierdoor de afmetingen van de motoren in 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 levensgevaar van al deze spanningen doordrongen moeten wor-den.
Door middel van transformatoren kan zeer
geniak-kelijk iedere gewenste lagere spanning verkregen
worden.
In de hutten kan dus een ongevaarlijke spanning
gekozen 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. De
kleine collector van de opwekker is niet aan gevaar voor overbelasting en kortsluiting blootgesteld en
za! daardoor weinig onderhoud vereisen.
Generato-ren kunnen door ontbreken van collectoGenerato-ren
geinak-kelijk geheel gesloten met omloopkoeling uitgevoerd worden.
Behalve op spanningsgelijkheid moet op
fazegelijk-heid en frequentie gelet worden. Dit bicdt weinig moeilijkheden, muts aandrijfmachines van goede regulateurs voorzien zijn. Hierann moeten vee!
hogere eisen gesteld worden dan bij gelijkstroom en ze moeten met oog op belastingsverdeling van
afstandsverstelling voorzien zijn.
De spanningsdaling van draaistroomgeneratoren is groot. Daardoor vereist de spanningsregeling meer
aandacht en is steeds automatische regeling door een
snelregulateur nodig. De opwekkers moeten bij
grote vermogens van een hulpopwekker voorzien
worden. Bekrachtiging via gelijkrichters wordt reeds
toegepast. Ook regeling met roterende regelaars
komt in aanmerking.
Het aanzetten van grote motoren zal, wanneer deze
direct op volle spanning worden ingeschakeld, een te 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 aangezet moet kunnen worden op een kleine noodgenerator.
Bij kooiankermotoren geen toerenregeling mogelijk.
Door uítvoering als poolomschakelbare motor 2-3
en 4 sne!heden mogelijk. Dit vraagt grotere en
duurôere motoren.
Bij sleepringankermotoren is toerenvermindering
mogelijk maar gaat met dezelfde verliezen gepaard
TOEZICHT EN ONDER HOUD KABELS EN LEIDIN-GEN MECHANISCHE STERKTE EN PLAATSRUIMTE AANSCHAFFINGS-PRIJS EN GEWICHT VRACHTSCHEPEN TAN KEKS PASSAGIER-VRACHT-SCHEPEN De lierbelasting
vormt een
overwe-gend dccl van de
totale belasting.
De totale
belas-ting is enkele ke-ren groter dan het
lieren verbruik.
paard gaat en belastingafhankelijk is.
Seriemoto-ren geven daaSeriemoto-rentegen automatisch een
verminde-ring van toerental bij hogere belasting en een
sterke toename in snelheid bij geringe belasting.
Door een compoundering kan op hoi gaan bij
nullast worden voorkomen.
De coilectoren en borstels vragen regelmatige
controle en onderhoud. Door optredende
kortsiui-tingen kunnen de coilectoren en het borsteiwerk van
de dynamo's ernstig beschadigd worden en tot
bedrijfsonderbreking aanieiding geven.
Contacten van aanzetweerstanden en controllers
vereisen veel toezicht en onderhoud.
Bij het vrij algemeen toegepaste twee leidersysteem
zullen kosten en gewicht van de kabels groter
zijn dan bij draaistroom.
Door de collector en de ruimte, welke de
anker-wikkeling inneemt, zal de aslengte belangrijk groter zijn dan bij een kooiankermotor. Daardoor wordt de constructie slapper en de motor langer en zwaarder.
Daar de belasting bij havengebruik als gevoig van de lieren meestal groter is dan de belasting op zee, zal in het algemeen gelijkstroom de voorkeur ver-dienen.
Wanneer voor de pompen electrische aandrijving wordt toegepast en een individuele toerenregeling
nodig is, zal gelijkstroom de voorkeur verdienen.
Bij tankers wordt voor aandrijving van de pompeo
echter dikwijls stoom (uitlaatgassenketel) toegepast. Bij expiosiegevaar vereist de inspectie-mogelij kheid
van 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 de gelijkstroomlier, zullen de lieren voor gelijkstroom kunnen worden genomen, gevoed door omvormers of 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 onderhoud
zich tot het eenmaal per jaar schoonmaken en met nieuw vet vullen van de lagers.
Dit onderhoud treedt natuurhjk ook bij gelijk-stroommotoren op.
Bij sleepringmotoren zullen sieepringen en borstels
onderhoud vragen. Het is daarom gewenst het aan-tal sleepringmotoren zoveel mogelijk te beperken. Het aantal aanzetapparaten met aanioopstanden is
is zeer gering, daar de meeste motoren direct op volle
spanning 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, dat
de voedingkabels van kooiankermotoren met directe
inschakeling dikwijls zwaarder moeten zijn dan uit de voliaststroom zou voigen, teneinde voldoende zwaar te kunnen beveiiigen. Hierdoor gaat het
voordeel weer voor een klein deel verloren.
Door korte lengte van kooianker zijn gewicht en
motorlengte gering, waardoor gemakkelijk een zeer robuste constructie verkregen kan worden en weinig
piaatsruimte nodig is.
Voor de complete installaties zullen de prijsverhoudingen zeer sterk beïnvloed worden door de oplos sing, welke bij toepassing van draaistroom voor de lieren en andere dekwerktuigen gekozen wordt. Zo lang een goedkope betrouwbare draaistroomlier ontbreekt kunnen de volgende globale regels
gegeven-worden:
Wanneer voor de lieren gelijkstroom omvormerS
moeten worden opgesteld is het prijsverschil gering
of negatief en weegt dit eventuele voordeel niet op
tegen de complicatie van twee stroomsoorten.
Eco gezamenhjke toerenregeling van alle pompeo kan verkregen worden door snelheidsvariatie van
de 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 vonontbre-ken, waardoor zelfs in vele gevallen van
een explosievast-gesloten uitvoering kan worden afgezien.
Ontoegankelijke motoren (ventilatoren-keukenbe-drijf) kunnen voor draaistroom worden uitgevoerd.
Draaistroom zal de voorkeur verdienen. De
na-delen van twee stroomsoorten worden ruimschoots gecompenseerd door de voordelen van lagere
aan-schaffingsprijs, geringer gewicht en vooral door de
be-iangrijke economische voordelen van minder
toe-zicht en onderhoud.
II. NADE RE BESCHOUWING DER BELANGRIJKE FACTUREN
De in deze studie genoemde vóór- en nadelen van een
draaistroorninstallatie zullen thans aan een nadere beschouwing worden onderworpen en worden
toe-gelicht en gemotiveerd.
A. SPANNING
Gelijkstroom met cen spanning van 110 Volt kan als
absoluut ongevaarlíjk worden beschouwd. Van 220 Volt
gelijkstroom kan dit niet meer gezegd worden, terwiji
bij isolatie fouten in bet kabelnet 220 Volt veel brand-gevaarlijker
is dan 110 Volt. Toch zijn bijna alle
rederijen noodgedwongen voor hun grotere schepen
tot 220 Volt overgegaan, daar de aan boord benodigde vermogens zó groot zijn geworden, dat dit bij 110 Volt
voor generatoren, kabels eri schakelaars tot niet meer technisch te beheersen strornen leidt.
Het rn.s. Oranje (36) heeft bij vol bedrijf een gelijk stroom vermogen van 5000 kW. Bij 220 Volt geeft dit een stroomsterkte van 22700 Ampère! Dit ver-mogen is verdeeld over 5 dynamo's, die elk dus een vollaststroomsterkte van 4540 Ampère hebben. De schakelaars van deze machines moeten dus voor 5000 Ampère zijn en dit is niet ver meer van de grens van het nog met redelijke afmetingen uitvoerbare. De kortsluitvastheid van dergelijke schakelaars is eveneens een moeilijk oplosbaar vraagstuk. Deze
hoofdschakelautomaten hebben een afschakelvermogen
van 50000 Ampère! Een rnogelijkheid orn deze scha-kelaars met 50000 Amp. te beproeven kon echter nergens op de wereld gevonden worden. Ook met 220 Volt gelijkstroom begint men dus de grens van het uitvoerbare reeds aardig te naderen.
Hogere spanning heeft voor gelijkstroom ernstige bezwaren. Voor verlichting is geen hogere spanning toegelaten. Men zou tot 440 VoIt met rniddelleider over kunnen gaan. Deze middelleider zou dan echter geaard moeten worden, waardoor elke sluiting in één van de buitenleiders een storing zou betekenen, ter-wijl een doorlopende controle op de isolatietoestand van deze leidingen niet meer mogelijk zou zijn, al zou daar gedeeltelijk aan tegemoet gekomen kunnen worden door het aanbrengen van een schakelaar in de aardverbinding. Bovendien zal echter een ge-compliceerd Ieidingsnet ontstaan en iedere collector van motoren en dynamo's ernstig levensgevaar op-leyeren. Kleinere motoren zullen niet voldoende
be-drij fsveilig voor 440 Volt gebouwd kunnen worden en dus eveneens op 220 Volt moeten worden aangesloten,
waardoor de complicatie van een drieleidernet ook voor het krachtnet doorgevoerd zal moeten worden en het verkrijgen van een gelijkmatige belasting van beide netheiften minder gemakkelijk zal zijn.
Boyen-dien zullen de cornmutatiemoeilijkheden van de
machines verzwaard worden.
Al deze moeilijkheden vervallen bij toepassing van draaistroom. In plaats van 220 Volt kan men 380 Volt nemen en wanneer ook deze spanning nog tot abnor-maal grote stromen en te zware leidingen aanleiding
geeft, zelfs zonder bezwaar op 2000 of 3000 Volt voor
de grote krachtverbruikers kunnen overgaan.
Natuur-lijk is niet alleen een dergelïjke hoogspanning, maar is
ook 380 en zeifs 220 Volt draaistroom reeds absoluut levensgevaarlijk. Maar in tegenstelling met gelijk-stroom, waar de collectoren en borstels onderdelen vormen, die herhaaldelijk gecontroleerd moeten wor-den en dus behoorlijk toegankelijk moeten zijn en moeilijk geheel tegen aanraking beschermd kunnen worden, 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, gemakkelijk met een lagere spanning gevoed worden, daar de daartoe nodige transformatoren betrekkelij k klein zijn en geen onderhoud of toezicht vereisen terwiji de hierdoor veroorzaakte onderverdeling van het net eerder een voordeel dan een nadeel betekent. Voor verlichting kan in de ruimten, waar dit nodig wordt
geacht, op een absoluut ongevaarlijke spanning worden overgegaan.
Bij het bovengenoemde vermogen van 5 x 1000 kW zal elke generator door de arbeidsfactor, die we op
0,8 kunnen stellen, een schijnbaar vermogen van 1250
kVA. moeten hebben. Bij 380 Volt betekent dit een vollaststroom van 1900 Ampère, zodat met
schake-laars voor 2000 Ampère kan worden volstaan in plaats
van 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 overwegend 60 perioden toegepast en is de Amerikaanse Marine
daardoor eveneens tot toepassing van draaistroom met 60 perioden en 440 Volt overgegaan.
Dit heeft tot gevolg dat in Amerika andere
toeren-tallen gebruikt worden, daar bij
draaistroom bet toerental 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 bereikt worden, wanneer de rotor synchroon draait met het draaiveld in de stator, wat bij onbelaste motor onge-veer het geval is. Wordt de motor belast, dan gaat de rotor jets langzamer draaien, waardoor in de staven cen spanning wordt opgewekt, die de stroom doet ontstaan, welke nodig is orn het gevraagde koppel te leyeren. De vermindering in toerental (slip)
is als
regel van de orde van grootte van 2-5% van het
synchrone toerental en nagenoeg evenredig met de belasting, voor zover deze binnen normale grenzen
blijft.
Algemeen is in Europa een spanning van 380 Volt gebruikelijk. Het lijkt dus van groot voordeel deze spanning ook aan boord te gebruiken. Weliswaar zullen aan de motoren, voor gebruik aan boord van cen schip, zwaardere eisen gesteld moeten worden
dan voor normaal landgebruik, speciaal wat uitvoering
met vochtigheids- en tropenisolatie betreft, maar het zal toch in het algemeen de levertijd en de prijs ten goede komen, als met dezelfde typen kan worden
volstaan. Bovendien heeft men dan het grote voordeel,
dat bij dokken etc. gemakkelijk stroom van de wal
kan 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, draaistroorn
van 440 Volt 60 per/sec. gekozen voor haar in aanbouw zijnde schepen.
Zowel de twee in aanbouw zijnde kruisers, als de eveneens in aanbouw zijnde onderzeebootjagers
krij-gen dergelij ke draaistroominstallaties. Alleen voor kleinere 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 perioden kiezen als tot draaistroom wordt overgegaan? Hierbij
dient het volgende in overweging genomen te worden:
De sterkte van het draaiveld van een motor ondergaat geen verandering, wanneer de spanning evenredig met 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 daar overeenkomstig de V.E.M.E.T. een motor ook nog
z'n volle vermogen moet kunnen leyeren, als de
spanning + of - 5% van de nominale afwijkt, moet de motor dus ook bij een spanning van 440 Volt en 60 perioden/sec. het volle vermogen kunnen afgeven. Dit wil zeggen: het draaiveld blijft hetzelfde en daar het door een draaistroommotor ontwikkelde koppel evenredig is met bet product van draaiveldsterkte en vollaststroom en deze laatste eveneens hetzelfde is gebleven, za! de motor dus hetzelfde vollastkoppel kunnen ontwikkelen. Het verrnogen van de motor gaat dus evenredig met bet toerental omhoog. Een motor van 15 pk 380 Volt 1500 omw/min 50 per/sec
zal dus 18 pk bij 440 Volt 1800 0mw/min en 60 per/sec kunnen doen, zonder dat er iets aan gewijzigd behoeft te 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 motor in het algemeen door bet hogere toerental in veel sterkere mate zal toenemen, zal dit geen bezwaar
opleveren.
Ogenschijnlijk heeft 440 Volt 60 per. dus alleen voordelen, 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 en geringer gewicht, dunnere kabels, kleinere stroom-sterkte voor veiligheden en schakelaars en daardoor
ook voor de installatie gewichtsbesparing.
Men moet er zich echter we! rekenschap van geven, dat wat voor de motor ge!dt in den regel niet voor het aangedreven werktuig zal gelden. Een ventilator za! 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 de motor zeer sterk overbelasten. Al kunnen de motoren dus zonder meer zowel voor 380 Volt 50 per. als 440 Volt 60 per. gebruikt worden, wi! dit geenszins zeggen, dat men het voor 380 Volt 50 per. uitgeruste schip aan zal kunnen sluiten op een walaans!uiting van 440 Volt 60 per/sec. Niet alleen zouden alle werktuigen 20% sneller gaan draaien, wat grote be-zwaren zou opleveren, maar de verlichting, verwar-ming en dergelijke zouden tegen de hogere spanning in het geheel niet bestand zijn en bezwijken.
Minder bezwaren zullen optreden, wanneer een schip voor 440 Volt 60 perioden wordt aangesloten op een wa!aans!uiting van 380 Volt 50 perioden/sec. De motoren zullen bun volle koppel kunnen ontwikkelen en de tot 83% gereduceerde toeren zullen bij
stil-liggend schip over het algemeen geen onoverkomelijke
moei!ijkheden veroorzaken. Voor licht, en eventueel voor verwarming, zal een transformator 380/440 Volt gebruikt moeten worden. Wordt deze in spaarscha-keling uitgevoerd, dan wordt het slechts een klein
toestel. Eventueel zullen de transformatoren zowel voor
380/110 Volt 50 per. als voor 440/' 110 VoIt 60 per. uitge-voerd kunnen worden. Ten gunste van 60 per. wordt voorts wel aangevoerd, dat de toerentallen, welke daarbij voorkomen, beter overeenstemmen met de voor vele hulpwerktuigen gebruike!ijke, dan die van
50 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 Normalisatie
van spanningen van de International Electrotechnical
Commission, in Juni 1949 te Stresa gehouden. Na een
toelichting van Franse kant werd bet in studie ge-nomen orn voor een volgende bijeenkomst op de agenda te plaatsen. Voor bet vasteland van Europa werd 127/220 en 220/380 Volt voor draaistroom ge-normaliseerd. Ook 500 (eventueel 600) Volt is een toegelaten spanning. Bureau Ventas schrijft voor
draaistroom (voorschriften 1951) 380 en 220 Volt voor. Voor licht en verwarming buiten de verblij ven 220 en
110 Volt. In de verblijven en voor alle verplaatsbare lampen en gereedschappen mag de spanning niet hoger dan 42 Volt (tegen aarde) zijn. Dit is inmiddels door de Scheepvaartinspectie tot 55 Volt verhoogd.
C. LEVENSGEVAAR.
Omtrent het gevaar, dat draaistroom resp. wissel-stroom biedt ten opzichte van gelijkwissel-stroom treffen we
in de Transactions A.I.E.E. 941 een belangrijk artikel
aan2)
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 handen en later van de armen steeds meer gespannen. Bij 6 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 de borstspieren voelbaar en werd de ademhaling be-rnoeilijkt. Deze hogere stroomsterkten veroorzaakten
een gevoel van angst, hoewel de proefpersonen wisten,
dat een knikje voldoende was orn de stroom uitge-schakeld te krijgen. De proeven werden niet zover voortgezet, dat levensgevaar dreigde, hoewel ook
langdurige voortzetting van deze toestand van ernstige spierspanning in sommige gevallen reeds levensgevaar kan opleveren door ademnood.
Duidelijk bleek dat de grootte van de stroom en niet de spanning maatgevend was voor het gevaar. Bij een bepaalde sterkte van de stroom, vooral wanneer
deze een weg volgde van de ene hand door het lichaarn
naar de andere arm of naar een been, was het niet
meer mogelijk het spanningsvoerende deel los te laten. Deze grensstroomsterkte, welke men de loslaatstroom-sterkte noemde, moet als criterium beschouwcl worden van hetgeen maximaal toelaatbaar is, orn ongevaarlijk te mogen worden genoemd.
Deze loslaatstroornsterkte werd bepaald met wissel-stroom van verschillende frequenties, van 5 tot 10000 per/sec. en ook voor gelijkstroom.
De 120 personen waren allen medisch onderzocht en
uitsluitend mannen, merendeels van 21-25 jaar,
met 15 tussen 26 en 46 jaar.Het is duidelijk, dat een bepaalde spanning een grotere
stroorn tengevolge zal hebben, naarmate het contact beter is en bijv. de huid vochtig in plaats van droog. Waar echter bleek, dat de stroorn maatgevend was voor de verschijnselen en deze verschijnselen niet beïnvloed werden door de oppervlakte condities van
de hand, werden de handen van de proefpersonen alle
met een slappe zoutoplossing bevochtigd. Voor zover spanningen werden gerneten kan dus wel worden aangenomen, dat deze in het algemeen de minimum
waarde zullen vormen van de spanning, welke in staat
is bij bedoelde proefpersoon de gerneten stroomdoor-gang te veroorzaken. Het is jammer, dat de questie van de spanningen enigszins als van ondergeschikt belang is beschouwd, want het moge juist zijn, dat de stroomsterkte maatgevend is voor de mate van het
gevaar, maar ten slotte gaat het er toch orn de spanning
vast te stellen, waarbij de veroorzaakte stroom onder geen omstandigheden hoog genoeg kan worden orn
levensgevaar te veroorzaken.
De ene hand rustte op een bronzen plaat en met de
andere hand werd een blanke koperdraad No. 6
(13,3 qmm) vast gegrepen. Nagegaan werd bij welke maximale stroomsterkte de proefpersoon deze draad
nog juist kon loslaten. Lukte dit niet meer, dan werd
de proef herhaald met een lagere waarde. Deze proeven
werden bij ied ere persoon rneerdere malen herhaald, maar niet zo dikwijls, dat verrnoeidheid een rol kon
gaan spelen.
De loslaatstroomsterkte van II 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,
delichaams-weerstand van 1570 tot 4430 Ohm.
Wanneer de zoutoplossing aan de handen opdroogde, ging de spanning en de weerstand omhoog, maar de
loslaatstroom behield practisch dezelfde waarde.
Herleid op I 000 personen, zouden 995 in staat zijn de
koperdraad 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 hebben kunnen loslaten en 25 personen niet meer. Op grond van deze waarden besluiten de schrijvers, dat bij 60 per/sec. 8 à 9 milliampère behoorlijk veilig kan worden geacht, hoewel bij vrouwen en kinderen dezegrens lager kan liggen.
Door proeven met andere frequenties bleek, dat de
gebruikelijke frequentiewaarden van 20 tot 60 per/sec. het gevaarlijkste zijn. Voor 50 per/sec. zijn de waarden practisch 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 werden
proeven genomen, bijv. met een draad van 25 mm dik,
maar de loslaatstroom bleek vrijwel onafhankelijk
van de afmetingen van de geleider.
Bij proeven omtrent de invloed van afwijkingen van een sinusvormig stroomverloop bleek, dat de ver-oorzaakte spierreacties afhankelijk zijn van de top-waarden van de stroom en niet van de effectieve
waarde.
Proeven met gelijkstroom gayen een gevoel van
inwendige verwarming van banden en armen met slechts een lichte spiersamentrekking, hoewel een ernstige schok gevoeld werd, elke keer dat het circuit werd verbroken. Niemand had enige moeite orn de electrode los te laten, maar velen verklaren, dat ze ondanks het brandende gevoel de electrode liever bleven vasthouden, orn de schok te vermij den welke
het loslaten veroorzaakte.
Van een loslaatstroomsterkte is dus bij gelijkstroom geen sprake. De stroomwaarde, die de proefpersonen als maximum konden verdragen, varieerde van
minimum 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 worden geacht, maar dat hetzelfde niet van 220 VoIt kan
worden gezegd. Dodelijke ongevallen op schepen met
220 Volt gelijkstroom zijn echter, voor zover bekend,
nimmer voorgekomen.
Voor wisseistroom van 55 Volt geeft de minimum
weerstand van 1570 Ohm een stroom van 35 mil1iam
père, zodat zelfs deze spanning reeds zéér gevaarlijk
kan zijn. Bedoelde persoon kon dan ook boyen 30 Volt de electrode reeds niet meer loslaten, terwiji bij jemand
met 1630 Ohm weerstand de loslaatstroomsterkte 12,3 mA. bedroeg, overeenkomende met 20 VoIt!
Dit is de minimum spanning, welke in dc lijst voor-komt. 55 Volt daarentegen is zeus bijna de maximum loslaatspanning, welke bij jemand gemeten werd en
in zoverre is dus de verhoging van 42 tot 55 VoIt niet
ongevaarlijk te achten.
In een latere publicatie 26) geeft prof. Daiziel nog
aan, dat stromen van 10-20 milliampère
pijnlijken moeilijk te verduren zijn, zeifs gedurende korte
tijd. Langer dan een paar minuten voortgezet kunnen ze tot bewusteloosheid en de dood door verstikking voeren. Wordt de stroom spoedig onderbroken, dan herstelt liet ademen zich echter automatisch en blijft
geen erilstig letsel over.
Prof. Einthoven heeft reeds 30 jaar geleden gede-monstreerd, dat electrische stromen, welke direct aan een zenuw worden toegevoerd en onvoldoende sterk zijn orn blijvend letsel te veroorzaken, toch de werking van die zenuw voor de tijd van omstreeks een half uur totaal kunnen uitschakelen. Wordt in een dergelijk geval dus geen kunstmatige ademhaling toegepast, 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, doordat het hart ophoudt te werken, zelfs wanneer zulk een
schok slechts enkele secunden duurt.
De grensstroomsterkte hiervoor ligt bij omstreeks 100 mA. Daar de hersenen en het zenuwstelsel slechts
gedurende drie tot vijf minuten nadat de bloedcircu-latie is opgehouden, levensvatbaar blijven, is de tijd, waarin er jets gedaan kan worden orn het leven te
redden in dergelijke gevallen zó kort, dat hulp meestal
te laat komt.
Viehmann 3) kornt eveneens tot de conclusie, dat
gelijkstroom beneden 140 Volt ongevaarlijk kan worden
geacht en voor zover bekend nog nooit tot ongevallen met dodelijke afloop aanleiding heeft gegeven, maar
dat 35 Volt wisseistroom reeds dodelijk kan zijn. Overigens vertelt hij, dat zéér grote stroomsterkten bij 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 worden
veroorzaakt door spanningen van 2500 Volt of meer.
Oorspronkelijk werden dergelijke spanningen in
Ame-rika voor de electrische stoel gebruikt. Tegenwoordig
wordt een dergelijke spanning slechts enkele seconden toegepast om bewusteloosheid te veroorzaken, waarna
de stroomsterkte verminderd wordt tot 0,25 Ampère (ca. 250 Volt), waarbij de dood onmiddellijk intreedt door paralyse van de hartspieren. De oorspronkelijke hoge spanning perforeert de huid, waardoor de over-gangsweerstand verdwijnt en slechts een weerstand
van ongeveer 1000 Ohm overblijft.
Onder zeer gevaarlijke omstandigheden, bijv. loop-lampen voor ketelinspectie en inspectie van carters van dieselmotoren en dergelijke, zullen daarom bij
wisseistroom geen hogere spanningen dan 20 à 24 Volt
toegepast mogen worden. Ze zijn dan echter ook
absoluut ongevaarlijk, wat onder dergelijke
omstandig-heden van gelijkstroom, zeif s van 110 Volt, niet met zekerheid gezegd kan worden. Ook voor belleidingen
komt bij draaistroorn een hogere spanning dan 24 Volt
nauwelijks in aanmerking, hoewel de internationale
voorstellen voor interne communicatiemiddelen naast
24 Volt ook 42-72 en 110 Volt noemen. Bij keuze
van een dezer hogere spanningen zal aan bescherming
tegen aanraking van spanningvoerende delen grote aandacht besteed dienen te worden.
Zonder een keuze te doen tussen 380 Volt 50 perioden of 440 Volt 60 per. werd in bet voorafgaande gedeelte
van de gebruikelijke spanningen 220 en 380 Volt gesproken en dus stilzwijgend 50 per/sec. veronder-steld. Zou voor scheepsgebruik op de Amerikaanse
practijk worden overgegaan en 60 per/sec. overwinnen, dan za! hiervoor 440 Volt gelezen moeten worden.
Het moet zeer gewenst geacht worden, dat omtrent spanning en periodental op internationaal niveau spoedig tot overeenstemming gekomen wordt. Voor een zo bij uitstek internationaal object als een schip is het van het allergrootste belang, dat bijv. voor het betrekken van de stroom van de wal een zo groot mogelijke uniformiteit in spanning en periodental bestaat en daarorntrent eenheid wordt verkregen, vóór dat verschillende landen reeds verschillende
normen hebben vastgeste!d. Hoewel in verband met buitenlandse uitvoeringen (Amerika) normalisering
op 440 Volt 60 per. verwacht moet worden, moet deze stap toch niet te licht worden gezien. 440 Volt
vraagt feitelij k reeds alle voorzorgen van hoogspanning en geheel ingesloten schakelaars, bijv. van het systeem
Reyrolle, zullen geen luxe zijn. De kosten van de installatie zullen dan echter zeer belangrijk worden
verhoogd.
Ook is het moeilijk gebleken kookplaten en dergelijke
voor een spanning van 440 Volt te maken. Men be-heipt zich dan door het in serie schakelen van twee kookplaten van 220 Volt, maar het is duidelijk, dat hiermede het isolatievraagstuk van 440 Volt niet wordt opgelost.
D. MOTOREN
Daar de electrische centrale aan boord van een schip een veel kleiner vermogen heeft dan bij landcentrales het geval is (terwijl deze laatste tegenwoordig boyen-dien nog onderling met elkaar gekoppeld zijn) en de draaistroom-kooiankermotoren bij directe inschake-ling een inscltakeistroom van 4 à 6 maal de normale vollaststroom opnemen, zal aan bet aanzetten van deze motoren speciale aandacht moeten worden
ge-schonken.
Bovendien za! het vermogen van de aandrij vende motoren ook orn andere reden niet groter gekozen moeten worden dan voor het aangedreven werktuig
strikt 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 nodig zal zijn. De rederij doct er dan nog dikwijls 10% bij
orn geen risico te lopen en uiteindelijk blijkt de motor
dan slechts voor 70% belast te
zijn. Dat maakt
misschien '/2% op het rendement uit, maar geeft verder aan de gelijkstroornmotor bet eeuwige leven. Bij draaistroom hebben we echter niet alleen met het rendement te maken, maar ook met de arbeidsfactor.
Wanneer de motor slechts voor 70% belast is, zal ook de cos ç lager zijn dan bij vollast en daardoor de
opge-fornen stroom groter worden dan alleen door het
kleine 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 cos
versiechtering niet worden overschat.
Als een van de hoofdredenen voor het toepassen van draaistroom is de eenvoud en de betrouwbaarheid
van het kooianker genoemd. Maar omgekeerd kan men
ook zeggen, dat de beperkte regelmogelijkheid van de draaistroommotor de hoofdreden is, waarom draai-stroom nog niet algemeen aan boord wordt toegepast. De bezwaren liggen niet bij de generatoren, noch bij
de distributie, schakelaars of verlichting, maar hoofd-zakelijk in de beperkte snelheidsregeling van de draai-stroommotoren.
Dat voor sommige motoren toerenregeling absoluut nodig is, vindt zijn oorzaak niet alleen in technische bedrijfseisen, maar in zeer belangrijke mate ook in
de grote stroombesparing, welke daardoor kan worden
verkregen. Deze laatste reden wordt zéér belangrijk wanneer men, zoals bijv. de Stoomvaart mij.
Neder-land, electrisch aangedreven spoelpompen toepast, waarvan het gelijktijdige vermogen in de orde van grootte van 3000 pk valt. Dergelijke spoelpompen
en ook zeewaterkoelpompmotoren kunnen echter
bij draaistroominstallaties op eenvoudige wijze alle tezamen geregeld worden, door ze te laten voeden door één of meer afzonderlijke dieselgeneratoren. Door het toerental van de dieselmotor te regelen, en daarmee de frequentie en de spanning van de afge-geven draaistroom, kunnen de toeren van de motoren geheel verliesvrij aan de behoefte worden aangepast.
Ook worden dergelijke motoren, waarvan het gewenste
toerental in direct verband staat met de belasting van de hoofddieselmotoren, wel gevoed door gene-ratoren, welke vanaf de hoofdschroefassen worden aangedreven. 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 het
inschakelen van motoren van dergelijkgroot vermogen,
uitgevoerd als kooiankermotoren, op een generator,
welke slechts weinig groter in vermogen is, zeer speciale
eisen zal stellen. Daarentegen heeft men echter het
voordeel, dat de bouw van dergelijke zeer snel lopende motoren (3000 of 3600 omw/min.) van groot vermogen,
als draaistroom-kooiankermotor geen moeilijkheid
biedt en dit zeer bedrijfszekere en betrouwbare machines zijn, terwiji de overeenkomstige machines
voor gelij kstroom zóveel constructiemoeilij kheden
hieden, dat ze slechts door zéér enkele firma's met succes gebouwd kunnen worden. Niet alleen worden ze daardoor abnormaal duur, maar voor grote ver-mogens zullen de gelij kstroom-motoren bovendien
als dubbelmotor uitgevoerd moeten worden (twee motoren van het halve vermogen op gemeenschap-pelijke as), waardoor de prijs opnieuw hoger wordt en de benodigde plaatsruimte abnormaal groot. Zoals reeds werd opgemerkt kan de kooiankermotor uitgevoerd worden voor 2-3 of 4 snelheden. Het voordeel van het kooianker is daarbij, dat bet voor iedere sneiheid bruikbaar is. Er behoeft dus niets
aan gewijzigd of geschakeld te worden, wanneer van bet ene op bet andere aantal polen wordt overgegaan.
Schakelen behoeft men dus alleen in de statorwikkeling.
Moet de motor voor twee toerentallen uitgevoerd worden, dan heeft men de keuze tussen twee
moge-lijkheden. Ten eerste kan de statorwikkeling zó
uitgevoerd worden, dat door schakeling van bepaalde
groepen van windingen in een zekere volgorde het ene gewenste pooltal wordt verkregen en door verandering
van deze volgorde en door een andere combinatie het andere verlangde pooltal wordt gevormd. Een dergelijke omschakeling
is echter alleen practisch
uitvoerbaar gebleken voor een verhouding van pool-tallen van i : 2 (Dahlanderwikkeling), dus bijv. voor omschakeling van 1500 op 750 0mw. (4 op 8 polen) of van 1000 op 500 0mw. (6 op 12 polen). Helaas liggen deze toerentallen in veci gevallen, bijv. bij re-geling van centrifugaalpompen (waar het vermogen met de derde macht van bet toerental afneemt), voor
bet verlangde effect te ver uit elkaar. Men is dan op de andere mogelijkheid aangewezen, nl. twee afzon-derlijke statorwikkelingen aan te brengen, waarvan
de ene voor bet hoge en de andere voor het lage
pooltal wordt uitgevoerd. Beide wikkelíngen moeten
in dezelfde stat orgleuven worden ondergebrach t.
Het aantal groeven moet dus voor beide pooltallen geschikt zijn, wat de vrijheid van keuze van bet aantal
groeven direct al sterk beperkt.
Bovendien zal de wikkeling, die onder in de abnormaal
diepe statorgleuven ligt, een belangrijk grotere re-actantie hebben dan de wikkeling, welke boyen in ugt en onder normale condities verkeert. Het aan-brengen van twee complete wikkelingen in een stator biedt voorts de moeilijkheid, dat de wikkelkoppen
van de tweede wikkeling, orn niet in conflict te komen met 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 uitvoering
duur. Daarom tracht men die tweede wikkeling bij voor-keur uit te voeren als stafwikkeling, op dezelfde wijze als grotere gelijkstroom- en draaistroom-sleepringankers
worden gewikkeld, waardoor de koppen ved korter kunnen zijn en veci beter bestand zijn tegen mecha-nische krachten. Dit is echter slechts voor een even en beperkt aantal staven per groef uitvoerbaar en beperkt de keuze van het aantal windingen dus
op-nieuw belangrijk.
Een statorwikkeling voor twee pooltailen biedt dus reeds een aarìtal moeilijkheden. De diepe gieuven maken bet voorts noodzakelijk, de buitendiameter van bet blikpakket overeenkomstig te vergroten,
terwijl de twee wikkelingen bovendien belangrijk
meer koper en wikkelloon vragen, zodat een dergehjke
motor belangrijk duurder wordt, dan een met slechts
één normale wikkeling.
Deze moeilijkheden worden natuurlijk nog aanzienlijk
groter, wanneer één of beide wikkeiingen bovendien moeten worden uitgevoerd met poolomschakeling volgens Dahlander, temeer daar het vermogen, dat voor elk toerental geìeverd rnoet kunnen worden, aangepast moet zijn aan de eisen van het aangedreven werktuig. Op dergelijke wijze kunnen motoren voor
drietoerentallen, bijv. 1500 - 1000 750 of 1000
750 500 en vier toerentallen uitgevoerd worden. Worden beide wikkelingen voor poolomschakeling volgens Dahiander uitgevoerd, dan krijgt men in to-taal 4 sneiheden. Dit zal echter de ontwerper heel wat hoofdbreken kosten. Hij moet goed zijn ingelïcht, welke wikkeling en dus welk toerental liet meest gebruikt zal worden of aan de hoogste eisen
zal moeten voldoen, wat cos en overbelastbaarheid betreft ten einde bij het compromis, dat bij een
dergelij ke gecompliceerde wikkeling steeds tussen de
bedrijfseisen en de meest gunstige afmetingen van de
machine gesloten moet worden, het zwaarste te kunnen laten wegen, wat voor een goed bedrijf nodig is. Steeds
zal een dergelijke motor belangrijk groter worden dan een met normale enkeltoeren-wikkeling en door het aanwezig zijn van twee wikkelingen, die beide van gecompliceerde uitvoering zijn, bovendien belangrijk
duurder 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 gemaakt in veel gevallen, waarin met een constant toerental
zeer goed had kunnen worden volstaan. Bij toepassing
van draaistroommotoren zal dit van geval tot geval moeten worden nagegaan en niet te lichtvaardig tot een motor met twee of drie sneiheden moeten worden besloten. Is de toerenregeling echter abso-luut noodzakelijk, dan zal in bet algemeen een kooi-ankermotor met 2 of meer sneiheden de voorkeur
verdienen boyen een sleepringankermotor met
toeren-regeling door weerstanden in de rotorketen, daar deze laatste regeling met grote verliezen gepaard
gaat.
Er dient op gewezen te worden, dat de mogehjkheid
van verliesloze toerenregeling bij gelij kstroommotoren, geenszins wil zeggen, dat men daar deze toerenregeling
zonder meer er bij cadeau krijgt. Integendeel zullen ook bij gelijkstroommotoren de aan toerenregeling verbonden extra kosten in den regel aanzienlijk zijn en bestaat daar dientengevolge dezeif de noodzaak om deze toerenregeling tot de dringend nodige
ge-vallen te beperken.
Wanneer bijv. een gelijkstroommotor besteld wordt voor aandrijving van een centrifugaalpomp of
venti-lator,
welke een vermogen vraagt van 20 pk bij
1000 0mw/min. en men neemt daarvoor een motor met toerenregeling van 900-1200 0mw., dan zal de motor ruim genoeg moeten zijn orn het werktuig met 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 moet zijn, dat bij vol veld bet anker slechts 900 omw maakt.
De motor moet dus even groot worden als een motor
van 35 pk bij 900 0mw. Dat deze 35 pk en de 900 omw nooit gelijktijdig zullen optreden, doet daar niets aan af. De motor met een dergelijke toerenregeling
wordt dus practisch 2 maal zo groot als een moqr
van 20 1)k 1000 omw zonder toerenregeling en kost zeker 50% meer. Daar bovendien ook de aanzet-weerstand met shuntregeling belangrijk duurder is
dan een gewone aanzetweerstand zonder
shunt-regeling, is het prijsverschil aanzienlijk.
Hier moet ook op gelet worden, wanneer men prij zen
van gelijkstroominstallaties met die van draaistroom-installaties vergelijkt. Neemt men dan voor
draai-stroom genoegen met motoren met een constant
aantal omwentelingen, dan moet men dit ook voor gelijkstroom doen, daar men anders ongelijksoortige
dingen vergelijkt.
In dit opzicht moet verder nog worden opgemerkt, dat voor bet aanzetten van gelijkstroommotoren nog veelvuldig grote en kostbare apparaten gebruikt worden, met een groot aantal aanzettrappen. Deze toestellen waren vroeger nodig, omdat de collectoren zowel als de spanningsregeling van de toen in ver-houding nog veel kleinere dynamo's, aangedreven door stoommachines zonder of met een zeer gebrek-kige regulateur, geen grote stroomstoten konden
verdragen.
Gaat men echter tot prijsvergelijking met draaislroom over en neemt men daar motoren met directe inscha-keling en dus zeer grote aanloop-stroomstoten, dan moet men daar ook moderne gelijkstroomaanzetters, met één of twee aanzettrappen tegenover stellen. Deze apparaten geven stroomstoten, die thans nòch voor de collectoren, nòch voor de spanningsregeling
enig bezwaar meer opleveren en zijn belangrijk kleiner
en goedkoper. Alleen krijgt men dan bij gelijkstroom hetzelfde bezwaar als bij draaistroom, n.l. dat een passende beveiliging tegen blijvende overbelasting
moeilijker 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 aan boord gebruikt zouden kunnen worden. De boord-machines zullen speciaal geconstrueerd en ontworpen moeten worden orn te voldoen aan de eisen, welke
bet scheepsgebruik stelt. Hij noemt als zodanig: Sterke mechanische constructie.
Goede toegankelijkheid voor inspectie en onderhoud. Een wijze van bescherming, welke aangepast is aan de omstandigbeden, waaronder de motor zal moeten werken.
Isolatie van uitzonderlijke betrouwbaarheid. Gemakkelijke en snelle reparatiemogelijkheid door de scheepsstaf, met inbegrip van overwikkelen. Ruime electrische constructie (conservative rating). Deze eisen behoeven weinig toelichting. Het belang van een sterke mechanische constructie is duidelijk,
als men aan bet stampen en rollen van een schip denkt bij zware zeegang en aan de dikwijls heftige trillingen,
waaraan alles dan is blootgesteld. En daar ook in de 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 groot belang. 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-nomen, gemakkelijk verwisselbare contacten, voor-zover deze aan vonken of afbranden blootstaan en gemakkelij k verwisselbare spoelen van
magneet-schakelaars en dergelijke, zonder de afstelling van
deze apparaten te verstoren.
Ook een juiste wijze van bescherming is van veel belang. Voor de apparaten heeft men daarbij weinig keus, geventileerd of geheel gesloten. Maar voor de motoren zal men hoofdzakelijk uit zes uitvoeringen
moeten kiezen:
1°. de druipwaterdicht beschermde uitvoering 2°. de spatwaterdichte uitvoering
3°. de uitvoering met enkele of dubbele buisaansluiting
(geheel gesloten machines, op een opening voor lucht in- en uitlaat na, waarbij deze openingen van een liens kunnen zijn voorzien of door een kap kunnen worden beschermd). Vooral wanneer de motor aan een hoge omgevingstemperatuur is blootgesteld, is deze uitvoering zeer geschikt, daar de koellucht dan door een buis van een koele plaats kan worden aangezogen. Ook kan bij deze uitvoering de warme lucht naar buiten worden
afgevoerd.
4°. de gesloten uitvoering (stofdicht)
5°. de uitwendig gekoelde uitvoering of uitvoering met mantelkoeling
6°. de waterdicht gesloten uitvoering (dikwijis
storm-zeewaterdichte uitvoering genoemd), geschikt voor onbeschermde opstelling aan dek.
Voor het overige geeft het artikel van Clarke zeer behartigingswaardige wenken omtrent eisen voor
isolatie en constructie. Want terwijl voor gelijkstroom in de ioop der j aren alle speciale firma's op dit gebied speciale machines en bedieningsapparaten voor
scheeps-gebruik hebben ontwikkeld en zich volkomen hebben aangepast aan de daaraan te stellen eisen, moet een dergelijke ontwikkeling voor draaistroom nog geheel plaats hebben. Het genoemde artikel geeft voorts een beschrijving van een motor met een combinatie van 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 voor
aandrijving van een bepaald werktuig, moeten de verschillende mogelijkheden, wat betreft de koppel-toeren kromme, in aanmerking worden genomen en rekening worden gehouden met de wijze van
aan-zetten.
Indien dit in verband met de generatorcapaciteit van de 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 dikwijls nodig zijn de grootte van de aanloop-stroomstoot te beperken, door met gereduceerde spanning aan te zetten. In Europa is het, speciaal voor landgebruik, gebruikelijk daarvoor de ster-dríehoekschakeling toe te passen. Bij het bestuderen van de Amerikaanse literatuur valt het op, dat over deze wijze van aan-zetten weinig gesproken wordt. Daar is de
aanloop-transformator blijkbaar veel meer gebruikelijk. Geheel
te verkiaren is dit niet, want de sterdriehoekmethode
geeft dezelfde resultaten als bet aanzetten met behulp van een aanzettransformator met een spanningstrap van 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 elk
gewenst percentage kan kiezen en bovendien, zo nodig,
meerdere spanningstrappen kan nemen. Ook behoeft de statorwikkeling van de motor daarbij voor het normale bedrijf niet persé in driehoek geschakeld te zijn, wat vooral bij poolomschakelbare motoren van groot voordeel kan zijn. De aanlooptransformator kan voorts zodanig worden uitgevoerd, dat het orn-schakelen zonder onderbreking plaats heeft, wat ten opzichte van de sterdriehoekschakeling een belangrijk voordeel betekent. De aanlooptransformator geeft ten koste van de hogere aanschaffingsprijs en het grotere gewicht dus wel meer mogelijkheden en voor-delen.
Bij ster-driehoekaanzetten van een motor, welke bijv. een centrifugaalpomp aandrijft, zal alleen dan een gunstig resultaat verkregen worden, wanneer het verloop van de koppel-toerengrafiek zodanig is, dat
de motor in ster op nagenoeg volle toeren komt.
Dit is meestal gemakkelijk te bereiken, wanneer de centrifugaalpomp met dichte afsluiter wordt aangezet. Daarbij vraagt de pomp in bet algemeen bij volle snelheid niet meer dan 55 à 60% van het vollast-koppel. Daar bij een draaistroommotor bet koppel evenredig met het kwadraat van de spanning omlaag gaat en bij sterdriehoek aanzetten aan de wikkeling, welke normaal aan 380 Volt ligt, bij de sterschakeling slechts 220 Volt spanning bestaat, is in deze
ster-schakeling het koppel slechts
driehoekschakeling. De bij inschakeling uit het net
opgenomen stroom vermindert in dezelfde verhouding.
Doordat aan de wikkeling slechts 220 V ligt in plaats van 380 wordt de stroom in die wikkeling
/3
maalzo groot. Doordat echter bij driehoekschakeling de uit het net opgenornen stroom
./3 maal groter is
dan de stroom in elke motorfaze, is de verhouding voor 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 van het vollastkoppei kunnen geven.
Vraagt de pomp slechts 55 à 60% van het vollast-koppel, dan za! de motor een dergelijke pomp op practisch volle sneiheid kunnen brengen, waardoor bij omschakelen op driehoek geen grote stroomstoot
zal optreden.
Volgens de V.E.M.E.T. behoeft een draaistroommotor
echter slechts (gedurende 15 secunden) belast te
kunnen worden met 175% van het nominale koppel,
zonder te gaan stilstaan en zonder sterke onevenredige aln ame van de sneiheid.
(220\ 2
