of 77 /77
Girocompase 1 Aparate Electrice de Navigaţie – Curs şi aplicaţii Unitatea de învăţare nr. 1 GIROCOMPASE OBIECTIVELE unităţii de învăţare nr. 1 Principalele obiective ale Unităţii de învăţare nr. 1 sunt: Cunoaşterea importanţei pe care o are aparatul în actul de navigaţie şi în arhitectura sistemului Înţelegerea noţiunilor de bază Familiarizarea cu fenomenele fizice care stau la baza funcţionării aparatului Sublinierea aspectelor practice Recunoaşterea componentelor Aplicarea cu succes a unor elemente simple de calcul Cuprins Pagina 1.1 Rolul girocompaselor în navigaţie 3 1.2 Principiul de funcţionare 3 1.2.1 Momentul de inerţie al unui cilindru plin 4 1.2.2 Momentul de inerţie al unui tor giroscopic 5 1.2.3 Momentul cinetic al giroscopului 6 1.2.4 Inerţia rotorului giroscopic 7 1.2.5 Gradele de libertate ale rotorului giroscopic 8 1.2.6 Suspensia giroscopului cu trei grade de libertate 9 1.2.7 Precesia giroscopică 11 1.2.8 Transformarea giroscopului în girocompas prin metoda pendulară 13 1.2.9 Oscilaţiile neamortizate ale girocompasului 16 1.2.10 Amortizarea oscilaţiilor girocompasului 18 1.3 Erorile girocompaselor 21

Unitatea de Invatare 1

Embed Size (px)

Text of Unitatea de Invatare 1

  • Girocompase

    1 Aparate Electrice de Navigaie Curs i aplicaii

    Unitatea de nvare nr. 1

    GIROCOMPASE

    OBIECTIVELE unitii de nvare nr. 1

    Principalele obiective ale Unitii de nvare nr. 1 sunt:

    Cunoaterea importanei pe care o are aparatul n actul de navigaie i n arhitectura sistemului

    nelegerea noiunilor de baz Familiarizarea cu fenomenele fizice care stau la baza

    funcionrii aparatului Sublinierea aspectelor practice Recunoaterea componentelor Aplicarea cu succes a unor elemente simple de calcul

    Cuprins Pagina 1.1 Rolul girocompaselor n navigaie 3 1.2 Principiul de funcionare 3 1.2.1 Momentul de inerie al unui cilindru plin 4 1.2.2 Momentul de inerie al unui tor giroscopic 5 1.2.3 Momentul cinetic al giroscopului 6 1.2.4 Ineria rotorului giroscopic 7 1.2.5 Gradele de libertate ale rotorului giroscopic 8 1.2.6 Suspensia giroscopului cu trei grade de libertate 9 1.2.7 Precesia giroscopic 11 1.2.8 Transformarea giroscopului n girocompas prin metoda pendular 13 1.2.9 Oscilaiile neamortizate ale girocompasului 16 1.2.10 Amortizarea oscilaiilor girocompasului 18 1.3 Erorile girocompaselor 21

  • Girocompase

    2 Aparate Electrice de Navigaie Curs i aplicaii

    1.3.1 Eroarea de vitez 21 1.3.2 Erorile balistice 24 1.3.3 Eroarea de balans 26 1.4 Giromotoare 27 1.5 Alimentarea giromotoarelor trifazate de curent alternativ 28 1.6 Echipamente giro 29 1.6.1 Sistemul de urmrire 30 1.6.2 Sistemul de transmitere i distribuie a semnalului alterare curs 32 1.6.3 Sistemul de alimentare 35 1.6.4 Sistemul de termoreglare 37

    Teste de autoevaluare unitatea de nvare nr.1 39 Lucrri de verificare la Unitatea de nvare nr.1 72 Rspunsuri la testele de autoevaluare 73 Bibliografie unitatea de nvare nr. 1 76

  • Girocompase

    3 Aparate Electrice de Navigaie Curs i aplicaii

    1.1 Rolul girocompaselor n navigaie

    Girocompasul1 este unul dintre aparatele de navigaie folosite pentru determinarea cursului2 navei. Pentru orientarea pe mare, se mai folosete, dar cu erori mult mai mari, compasul magnetic3. Ambele sunt aparate primare de navigaie deoarece ofer, nemijlocit de elementele vreunui sistem exterior, informaia referitoare la orientarea navei. Funcionarea compasului magnetic nu necesit alimentare cu energie electric. Din punct de vedere cronologic, compasul magnetic a fost utilizat nainte de apariia girocompasului.

    Tot pentru orientarea pe suprafaa terestr, navele moderne utilizeaz ca aparate de navigaie, terminale ale unor sisteme nzestrate cu reele de satelii artificiali. Din acest motiv, aceste terminale sunt considerate aparate secundare pentru orientare n timpul actului de navigaie. Ele nu ofer informaia instantanee referitoare la cursul navei, ci rezultatul unui calcul vectorial realizat pe baza coordonatelor a dou poziii succesive ocupate de nav.

    n girocompas, torul giroscopic4 este, ca element de mas sporit, o parte component a rotorului unei maini electrice.

    Pentru a obine un moment cinetic mare, rotorul trebuie s se nvrteasc prin exteriorul statorului mainii electrice. De asemenea, pentru a obine o vitez unghiular considerabil, frecvena tensiunii de alimentare a mainii electrice trebuie s fie mare. Este nevoie de un bloc de conversie a energiei electrice pentru alimentarea giromotorului5 cu frecven mrit.

    1.2 Principiul de funcionare

    Funcionarea acestui aparat se bazeaz pe exploatarea unor proprieti fundamentale pe care le posed un corp solid rigid omogen aflat n micare de rotaie: ineria i precesia. Corpul are un moment de inerie apreciabil i se rotete cu o vitez unghiular considerabil n jurul axei sau al uneia dintre axele sale de simetrie. Un asemenea corp solid rigid omogen de rotaie este, de exemplu6, un cilindru plin.

    Fenomenul care apare, legat de masa, raza i viteza unghiular aplicat cilindrului, este urmtorul: poziia axei principale de rotaie rmne fix n spaiul astral, independent de micarea diurn a Pmntului. n aceste condiii, cilindrul poart denumirea de giroscop.

    1 este cunoscut i sub denumirea de compas giroscopic

    2 termen folosit n navigaia maritim (n limba engleza heading); exprim simultan att direcia ct i sensul de

    deplasare al navei. Se folosete frecvent termenul marinresc drumul navei 3 funcionarea compasului magnetic se bazeaz pe interaciunea dintre cmpul magnetic terestru i cmpul

    magnetic permanent al rotorului-indicator al aparatului 4 Corp solid de rotaie avnd o construcie special care prezint un moment de inerie mrit

    5 main electric (de obicei asincron) de construcie special, care conine torul giroscopic

    6 sfer, elipsoid, con etc

  • Girocompase

    4 Aparate Electrice de Navigaie Curs i aplicaii

    1.2.1 Momentul de inerie al unui cilindru plin Momentul de inerie J al unui cilindru plin solid i omogen (fig.1.1), calculat fa de axa

    sa de simetrie / rotaie, cu ajutorul integralei:

    = dmrJ2

    (1.1) unde: dm este masa elementului de volum7 r este distana fa de axa de simetrie (fig.1.1).

    h

    R

    drr

    Fig.1.1 pentru calculul momentului de inerie al unui cilindru plin

    R raza cilindrului plin r raza stratului inelar

    dr grosimea stratului inelar h nlimea cilindrului

    Masa elementului de volum este

    rdrhdm = pi2

    unde: h este nlimea cilindrului, este densitatea uniform.

    innd cont i de relaia 1.1, rezult:

    422

    4

    0

    3 cilR RhdrrhJ

    cil

    pipi == (1.2)

    Avnd n vedere c: 7 elementul de volum se alege sub forma unui strat inelar de grosime dr (fig.1.1).

  • Girocompase

    5 Aparate Electrice de Navigaie Curs i aplicaii

    2. cilciltr RS pi= este suprafaa transversal a cilindrului,

    hRVcil

    2pi= reprezint volumul cilindrului i

    cilcil mV = reprezint masa cilindrului, rezult:

    242

    22 Rm

    RmJ

    cilcil ==

    Momentul de inerie al cilindrului plin este:

    2

    2RmJ cil= . (1.3)

    1.2.2 Momentul de inerie al unui tor giroscopic

    Momentul de inerie al torului giroscopic ideal8 este evident:

    2mRJ = (1.4)

    adic de dou ori mai mare dect al cilindrului plin. ntr-adevr, momentul de inerie al unui inel subire, de mas m i raz medie R fa

    de axa sa, se poate calcula mprind inelul n n segmente, fiecare la distana R fa de ax (fig.1.2), obinnd:

    ( ) 22122221

    1

    211

    2...... RmmmrmrmrmrmJ

    nnn

    n

    iii +++=+++==

    =

    =

    ,

    adic:

    2mRJ = (q.e.d.)

    R

    mi m1m2

    m3

    Fig.1.2 pentru calculul momentului de inerie al unui tor giroscopic

    R raza medie a torului mi masa elementar

    8 torul giroscopic ideal este de forma unui strat inelar de grosime dr (fig.1.2)

  • Girocompase

    6 Aparate Electrice de Navigaie Curs i aplicaii

    1.2.3 Momentul cinetic al giroscopului

    Fiecare particul de mas mi, situat la distana ri de axa principal de rotaie (fig.1.3), are viteza liniar vi, tangent la traiectoria circular de raz ri, nct momentul cinetic al giroscopului este:

    ii

    n

    ii vmrH

    rrr=

    =1 (1.5)

    0 xHr

    r

    nvr

    ivr

    1vr

    irr

    fig.1.3 pentru calculul momentului de cinetic al unui tor giroscopic

    Vitezele liniare vi sunt legate de viteza unghiular prin relaia:

    ii rvrrr

    = , deoarece r este aceeai pentru ntreg torul giroscopic. Prin urmare:

    ( ) 211

    i

    n

    iiii

    n

    ii rmrmrH

    ==

    == rrrrr

    ntruct 222 iii rrr =rr

    .

    Introducnd momentul de inerie definit prin relaia (1.4), rezult: JH = r

    r (1.6)

  • Girocompase

    7 Aparate Electrice de Navigaie Curs i aplicaii

    1.2.4 Ineria rotorului giroscopic

    Legea ineriei afirm c n lipsa vreunei interaciuni, un corp solid rigid i pstreaz momentul impulsului (cinetic), adic:

    constH =r

    (1.7)

    n cazul unui giroscop liber, aceasta nseamn c produsul Jr rmne constant, sub condiia ca valoarea vitezei unghiulare s rmn constant, suportul vectorului r pstrndu-i neschimbat direcia n spaiu.

    Aadar, torul giroscopic cruia i s-a imprimat o vitez unghiular considerabil i constant, i menine axa principal de rotaie paralel cu ea nsi, indicnd aceeai direcie n spaiu.

    2N

    fig.1.4 Ineria giroscopic

    Observaia este valabil dac asupra giroscopului cu trei grade de libertate nu acioneaz nici o for avnd un suport exterior centrului giroscopului.

    Proprietatea poart numele de inerie giroscopic. Pe durata unei revoluii a Pmntului, axa principal de rotaie a giroscopului descrie

    un unghi solid cu deschiderea 2.

  • Girocompase

    8 Aparate Electrice de Navigaie Curs i aplicaii

    1.2.5 Gradele de libertate ale rotorului giroscopic

    Orice corp poate avea un numr maxim de 6 grade de libertate, adic poate executa 3 micri de rotaie, n jurul celor trei axe 3 micri de translaie, de-a lungul axelor

    z

    x

    y

    y

    x

    z

    0

    z

    x

    y

    fig.1.5 fig.1.6 numrul gradelor de libertate este N = 6 numrul gradelor de libertate este N = 3

    Faptul c, pe lng valorile crescute ale momentului de inerie i vitezei unghiulare, torul are libertate maxim de micare nu-i confer calitatea de instrument de navigaie.

    Pentru a-i putea exploata principalele proprieti, ineria i precesia, trebuie ca torului s i se dea numai posibilitatea de efectuare a micrilor de rotaie n jurul celor trei axe. Astfel numrul gradelor de libertate este N = 3 (fig.1.6), adic: - torul se poate roti liber n jurul axei de simetrie x x, axa principal (de rotaie proprie) a giroscopului; - torul i poate modifica zenitul, rotindu-se n jurul axei y y; - torul i poate modifica azimutul, rotindu-se n jurul axei z z n unele lucrri de specialitate exist aprecierea c, n fapt, giroscopul pregtit pentru a deveni girocompas nu are 3 grade de libertate, ci dou i jumtate, pentru c micarea principal de rotaie are un sens bine determinat, altfel girosfera s-ar orienta ntr-un sens diferit cu 1800.

  • Girocompase

    9 Aparate Electrice de Navigaie Curs i aplicaii

    1.2.6 Suspensia giroscopului cu trei grade de libertate

    Giroscopul cu trei grade de libertate este un sistem format dintr-un rotor (tor giroscopic) i o suspensie care asigur un punct fix pe axa de simetrie a rotorului.

    Torul giroscopic este un solid rigid omogen de revoluie, care are un moment de inerie apreciabil i care se rotete cu o vitez unghiular considerabil n jurul axei sale de simetrie, aa cum arat figura 1.7.

    z

    x

    y

    y

    x

    z

    fig.1.7 Suspensia giroscopului cu trei grade de libertate

    1 (ro)tor giroscopic 2 inel (element) cardanic orizontal 3 inel (element) cardanic vertical

    Inelul cardanic vertical conine perechea de lagre de pe axa z z, n care pivoteaz suspensia

    n principiu, suspensia este asigurat de un sistem cardanic care const n dou elemente mobile:

    - elementul cardanic orizontal, care se poate roti n jurul axei y y - elementul cardanic vertical, care se poate roti n jurul axei z z.

  • Girocompase

    10 Aparate Electrice de Navigaie Curs i aplicaii

    Micarea principal de rotaie (engl: spin rotation) este posibil datorit existenei unei perechi de lagre, coninute de elementul cardanic orizontal, n care se poate roti cu frecri neglijabile, axul rotorului giro (fig.1.8).

    fig.1.8 Elementul cardanic orizontal

    Micarea de rotaie n jurul axei y y, fa de orizontul adevrat al locului (engl: tilt rotation), este posibil datorit unei alte perechi de lagre coninute de elementul cardanic vertical (fig.1.9), n care se poate roti elementul cardanic orizontal.

    Micarea de rotaie n jurul axei z z, fa de meridianul adevrat al locului, (engl: heading rotation) este posibil datorit lagrelor (fig.1.7) sau lagrului din suportul suspensiei cardanice.

    fig.1.9 Elementul cardanic vertical

  • Girocompase

    11 Aparate Electrice de Navigaie Curs i aplicaii

    1.2.7 Precesia giroscopic

    Definiie: Polul giroscopului este un punct de pe axa principal de rotaie, din care rotirea torului se observ n sens trigonometric (fig.1.10).

    Dac asupra axei principale a giroscopului se aplic o fora exterioar F oarecare, axa principal se va roti ntr-un plan perpendicular pe suportul forei, sensul micrii fiind dat de regula burghiului drept. Aceast micare poart numele de micare de precesie.

    01Hr

    r

    nvr

    ivr

    1vr

    irr H

    rHdr

    Fr

    rr

    pr

    fig.1.10 Precesia giroscopic

    Dac se las s acioneze un moment exterior M, de exemplu prin atrnarea unei greuti de mas m la distana r de punctul de suspensie, atunci:

    gmrFrM rrrrr

    == (1.8)

    iar giroscopul (vrful vectorului se rotete ntr-un plan perpendicular pe suportul forei F. Fenomenul poart denumirea de precesie regulat; cauza acestei precesii este coninut n teorema momentului cinetic (1.7) conform creia aciunea momentului unei fore al crei suport nu conine centrul geometric i de mas al giroscopului, produce o variaie n timp a momentului cinetic:

    dtMHd =rr

    (1.9)

  • Girocompase

    12 Aparate Electrice de Navigaie Curs i aplicaii

    Variaia dH se produce pe direcia momentului M al forei F, adic perpendicular pe suportul vectorului moment cinetic H. n intervalul de timp dt, vectorul moment cinetic se rotete cu unghiul:

    HMdt

    HdHd == (1.10)

    ctre H (fig.1.10), avnd loc micarea de precesie a giroscopului. Pentru viteza unghiular a precesiei:

    dtd

    p

    =

    Rezult din (1.8) i (1.6):

    Jrmg

    JrF

    HM

    p === (1.11)

    n scriere vectorial:

    FrMHprrrrr

    ==

    Observaie: Relaia (1.9) este valabil numai att timp ct >>p; n caz contrar, viteza unghiular

    rezultant nu mai are direcia lui H, astfel c nu mai poate fi folosit relaia (1.6). Cnd devine prea mic, micarea de precesie devine instabil.

    Dac asupra unui giroscop nesupus aciunii vreunei alte fore, se exercit un moment de rotaie M de durat, cu direcie constant (diferit de fig.1.10, unde direcia momentului forei se rotete mpreun cu precesia), atunci, conform (1.7), H este ndreptat spre direcia lui M.

    Acest efect este folosit la compasul giroscopic: lsnd un giroscop s se mite liber, de ex. ntr-un lagr plutitor, doar ntr-un plan orizontal, rotaia Pmntului exercit un moment de rotaie asupra giroscopului, care acioneaz paralel cu suportul vitezei unghiulare a Pmntului. Astfel axa giroscopului se ndreapt permanent n direcia polului nord geografic (navigaie inerial).

    Momentele cinetice orbitale ale atomilor i momentele cinetice proprii ale nucleelor atomice i ale particulelor elementare, ca urmare a momentelor lor magnetice, capt n cmp magnetic momente de rotaie care duc, ca i n cazul giroscopului, la micri de precesie:

    - rezonana electronic de spin; - rezonana nuclear.

  • Girocompase

    13 Aparate Electrice de Navigaie Curs i aplicaii

    1.2.8 Transformarea giroscopului n girocompas prin metoda pendular

    Atand giroscopului o mas suplimentar ms cu un singur grad de libertate fa de x-x (suspendat de ax), se obine coborrea centrului de greutate al ansamblului giroscop-mas suplimentar, sub centrul de suspensie.

    Mrimea a reprezint distana dintre centrul de greutate al giroscopului i centrul masei suplimentare.

    a

    gcGr

    msGr

    fig.1.11 Coborrea centrului de greutate al ansamblului giroscop-mas suplimentar

    Ansamblul poart denumirea de girocompas pendular datorit faptului c giroscopul se comport ca un pendul. Girocompasul astfel obinut se mai numete i girocompas cu centrul de greutate cobort.

    Datorit ineriei giroscopului i micrii de rotaie a Pmntului, direcia axei principale de rotaie x-x i schimb poziia fa de meridian (fig.1.12).

  • Girocompase

    14 Aparate Electrice de Navigaie Curs i aplicaii

    fig.1.12 Micarea diurn a Pmntului provoac apariia momentului My

    Urmrind fig.1.12, se poate observa c n poziia I, axa principal a giroscopului este paralel cu orizontul i orientat pe direcia E-W, iar axa orizontal y-y este perpendicular pe planul figurii. n aceast poziie, fora de gravitaie G este orientat de-a lungul axei z-z, iar momentul acestei fore n raport cu centrul de suspensie al giroscopului este nul. n acest caz nu are loc precesia i axa principal nu-i schimb direcia.

    Dup un mic interval de timp, n care Pmntul se rotete cu unghiul (poz.II), captul A al giroscopului are o micare aparent de ridicare deasupra orizontului, iar captul B are o micare de coborre, astfel nct axa x-x face acum unghiul cu orizontul locului. Centrul de greutate al giroscopului se menine n verticala locului, dar centrul de greutate al masei suplimentare iese din aceasta i creeaz un moment n jurul axei y-y, de mrime:

    sinaGM y = (1.12)

    n care a este distana dintre centrul de greutate al giroscopului (Cgg) i centrul de greutate al masei suplimentare (Cgm).

  • Girocompase

    15 Aparate Electrice de Navigaie Curs i aplicaii

    Sub aciunea forei G care creeaz momentul My, apare precesia giroscopului n jurul axei sale de rotaie z-z, cu viteza unghiular:

    HM y

    p = (1.13)

    gcGr

    msGr

    a

    fig.1.13 Momentul forei Gms provoac precesia i

    aducerea axei principale de rotaie nspre meridian

    Micarea unghiular de precesie aduce captul A al giroscopului n meridian, dar nu nceteaz atunci cnd axa principal este coninut n planul meridianului, ci continu datorit ineriei sistemului, fcnd ca girocompasul s ias din nou din direcia N-S.

    Apar astfel oscilaii neamortizate ale axei principale de rotaie a girocompasului.

  • Girocompase

    16 Aparate Electrice de Navigaie Curs i aplicaii

    1.2.9 Oscilaiile neamortizate ale girocompasului

    Axa principal a girocompasului nu rmne stabil n planul meridianului, la sfritul precesiei regulate, ci oscileaz n jurul acestuia, descriind (captul A) o elips.

    n figura 1.14 sunt prezentate proieciile succesive ale captului A al giroscopului, pe un plan (Q) perpendicular pe planul meridianului locului, pe durata unui ciclu.

    8pvr8g

    vr

    7pvr

    1gvr

    2gvr

    2pvr

    3pvr

    4gvr4p

    vr

    5gvr

    6gvr 6pv

    r

    max

    max

    6

    N

    M

    M

    W E

    fig.1.14 Poziiile succesive ocupate de girocompas

    corespunztoare vitezelor de oscilaie

    Linia vertical MM reprezint intersecia planului Q cu planul meridianului. Linia orizontal EW reprezint intersecia planului Q cu planul orizontului. Punctul de intersecie al celor dou drepte reprezint nordul (N).

    n figura 1.14 au fost folosite urmtoarele notaii: - - deviaia unghiular a axei principale fa de meridianul locului; - - deviaia unghiular a axei principale fa de orizontul locului;

    - vg viteza giroscopului fa de orizont; - vp viteza micrii de precesie.

  • Girocompase

    17 Aparate Electrice de Navigaie Curs i aplicaii

    Iniial (poz.I), deviaia unghiular fa de meridian este maxim ( max) i este minim

    n planul orizontului ( = 0), axa principal a girocompasului micndu-se cu o vitez vgmax fa de orizont.

    Din cauza micrii de rotaie a Pmntului, n mod aparent, planul orizontului ncepe s coboare (poz.II) cu viteza vg2, cptnd o nclinaie 2. Sub aciunea momentului forei de gravitaie a masei suplimentare, care creeaz precesia, axa principal se mic nspre meridian cu viteza vp2.

    Pe msur ce axa x - x se ridic deasupra orizontului i se apropie de meridian, viteza vg scade, iar vp crete, astfel c n poziia a III-a, unde axa giroscopului ajunge n meridian (3 = 0, iar = max), vg este nul, iar vp este maxim. Precesia, maxim n acest punct, deplaseaz acum axa spre stnga (W) meridianului.

    Planul orizontului ncepe s urce aparent i axa s coboare cu viteza vg4 (poz.IV). Unghiul ncepe s scad, n timp ce crete spre vest, astfel c vp se micoreaz treptat, iar vg crete, pn cnd axa x - x ajunge din nou n orizont (5 = 0) deviat maxim spre vest fa de meridian. Micarea de precesie nceteaz, dar coborrea aparent a axei continu sub orizont cu viteza vgmax. Dup coborrea axei sub orizont, precesia are loc spre est, cu vitez crescnd.

    Axa principal de rotaie a giroscopului ocup succesiv poziiile VI, VIIetc revenind n poziia iniial, dup ce a descris o elips complet.

    Dac nici o alt for exterioar nu intervine, oscilaiile au loc ncontinuu, la aceeai amplitudine (nu se amortizeaz).

    Perioada oscilaiilor libere este dat de relaia:

    pi

    cos20

    =

    aGHT (1.14)

    unde: - H este momentul cinetic al torului giroscopic; - este viteza unghiular a Pmntului; - G este fora de gravitaie a masei suplimentare; - a este distana de la centrul de greutate al masei suplimentare la centrul (de

    greutate) al giroscopului; - este latitudinea locului.

    Elipsa oscilaiilor este foarte elongat pe axa coninut n planul orizontului, oscilaiile eliptice apropiindu-se de oscilaii plane. De exemplu, pentru o deviaie unghiular

    max = 900, deviaia unghiular fa de orizont este max = 230.

    Practic, datorit forelor de frecare din lagrele sistemului cardanic de suspensie al girocompasului, oscilaiile girocompasului se amortizeaz pe durata ctorva sptmni. Aceast durat natural de amortizare este inacceptabil pentru un aparat de navigaie.

    1.2.10 Amortizarea oscilaiilor girocompasului

  • Girocompase

    18 Aparate Electrice de Navigaie Curs i aplicaii

    Momentul forelor de frecare din lagrele sistemului de suspensie cardanic este nensemnat n raport cu momentul cinetic al torului, astfel nct oscilaiile neamortizate pot avea loc timp de sptmni. Este evident nevoia de a amortiza aceste oscilaii, pentru a putea folosi girocompasul ca aparat de orientare n navigaie.

    La compasele giroscopice pendulare, metoda de amortizare a oscilaiilor const n ataarea la partea superioar a sistemului cardanic de suspensie, a unui sistem de vase comunicante cu ulei a crui cale de comunicare ntre vase este paralel cu axa principal de rotaie a giroscopului (fig.1.15).

    fig.1.15 Sistem hidraulic de amortizare a oscilaiilor

    n poziie orizontal, cantitatea de ulei din sistem asigur umplerea fiecrui vas la jumtate de nivel. Pe calea de comunicare este prevzut o minivan, cu ajutorul creia se poate regla debitul uleiului care va circula ntre vase.

    Oscilaiile girocompasului sunt amortizate prin realizarea unei diferene de faz ntre perioada oscilaiilor neamortizate ale axei principale a torului i perioada oscilaiilor nivelului uleiului n vasele comunicante.

  • Girocompase

    19 Aparate Electrice de Navigaie Curs i aplicaii

    Diferena de faz optim se obine prin reglarea debitului cu ajutorul minivanei de pe calea de comunicare (diferena de faz optim este de adic amplitudinile celor dou oscilaii trebuie s fie n cuadratur).

    n figura G16 este prezentat traiectoria descris de proiecia extremitii A a torului giroscopic pe un plan vertical Q.

    1

    2

    3

    4

    5

    fig.1.16 Oscilaiile amortizate ale girocompasului

    Considerm c viteza micrii de precesie are dou componente: - V - viteza precesiei principale; - v - viteza precesiei secundare, provocat de surplusul de lichid dintr-unul din

    vasele comunicante. Viteza de ridicare sau coborre fa de orizont a unei extremiti a axei principale

    de rotaie a torului se modific la fel ca i n cazul oscilaiilor neamortizate, valoarea ei fiind proporional cu deplasarea unghiular fa de meridian.

    Poziia 1

  • Girocompase

    20 Aparate Electrice de Navigaie Curs i aplicaii

    axa principal este orizontal, deviat din planul meridianului cu unghiul 1; fora gravitaional a masei suplimentare nu produce precesie, dar greutatea G1

    corespunztoare acumulrii maxime de lichid n recipientul din dreapta (nord), provoac precesia suplimentar v

    captul nordic ncepe s se deplaseze ctre meridian.

    Poziia 2 axa principal a ajuns n meridian, unghiul este maxim, iar lichidul n cele dou

    vase s-a echilibrat; asupra girocompasului acioneaz numai fora G care produce precesia principal

    V, mai mic dect precesia total (V + v); axa principal trece la vest de meridian.

    Poziia 3 axa principal este n planul orizontului, aadar fora G nu produce precesie

    principal. lichidul are nivel mare n vasul dinspre sud, iar fora G1 d natere precesiei

    suplimentare v orientat spre meridian; deviaia unghiular fiind mai mic dect n cazul oscilaiilor neamortizate, viteza

    de coborre (vg) a extremitii marcate a giroscopului este mai mic, ceea ce produce o nou amortizare.

    Poziia 4 precesia principal i precesia suplimentar sunt din nou n faz, ceea ce face ca

    precesia total (V + v) s mite accelerat axa principal spre meridian.

    Dup ce axa principal ajunge din nou n planul orizontului (poz.5), deviat la est de meridian cu 5 < max, amortizarea continu, nu dup o traiectorie eliptic, ci dup o spiral eliptic, astfel c dup un timp oarecare, axa principal a girocompasului se stabilizeaz definitiv n meridian.

    Raportul dintre deviaiile unghiulare succesive de o parte i de alta a meridianului, are o valoare constant i se numete factor de amortizare fam, de forma

    n

    namf

    1= ,

    unde n i n-1 reprezint deviaiile sinfazice succesive de vrf Valoarea aproximativ a factorului de amortizare se situeaz n intervalul 35 i

    depinde de latitudinea locului.

    1.3 Erorile girocompaselor

  • Girocompase

    21 Aparate Electrice de Navigaie Curs i aplicaii

    n comparaie cu situaia particular a unui girocompas plantat cu sistemul su de suspensie pe suprafaa terestr, la o latitudine oarecare (aflat n imobilitate fa de repere terestre), girocompasul amplasat pe un postament solidar cu nava, sufer nu numai influena micrii diurne a Pmntului, ci i influena micrilor navei (deplasarea ntr-un anumit drum, schimbrile de vitez, schimbrile de drum, ruliul i tangajul etc). Aceste micri ale navei genereaz erori care altereaz direcia nord-girocompas (0Ng) n raport cu direcia nord adevrat. n funcie de cauzele care le provoac, erorile girocompasului sunt:

    - eroarea de vitez; - erori de acceleraie (erori balistice); - eroarea de balans; - erori accidentale.

    n afar de erorile variabile enumerate mai sus, exist i o eroare constant de aliniere sau de colimaie; ea const ntr-o deviaie unghiular permanent a habitaclului girocompasului fa de axa longitudinal a navei.

    1.3.1 Eroarea de vitez

    n studiul transformrii giroscopului liber n girocompas, s-a presupus c giroscopul se gsete amplasat fix, ntr-un punct de pe Glob, la o latitudine oarecare , iar planul orizontului se rotete n spaiu cu o vitez unghiular . Viteza tangenial corespunztoare acestui punct va fi:

    cos=tv (1.15)

    S presupunem nava deplasndu-se odat cu girocompasul cu o vitez v ntr-un drum oarecare D (fig.1.17). Planul orizontului legat de nav va executa o micare circular n jurul unei axe perpendiculare pe planul coninnd centrul Pmntului i vectorul vr . Viteza unghiular a acestei micri circulare este:

    Rv

    = (1.16)

    n care R este raza Pmntului. Viteza unghiular a micrii circulare a planului orizontului datorat micrii de rotaie

    diurne a Pmntului este dat de relaia:

    cos1 =rr

    (1.17)

    nsumnd cele dou viteze unghiulare, se obine viteza unghiular rezultant:

  • Girocompase

    22 Aparate Electrice de Navigaie Curs i aplicaii

    11 +=rrr

    (1.18)

    Construcia vectorului vitez unghiular rezultant se face dup cum urmeaz: Vectorul r (viteza unghiular a deplasrii navei) se descompune ntr-o

    component aflat n plan ecuatorial ( Dcosr ) i o component pe axa polilor ( Dsinr ).

    Vectorul 1r

    nu are component n plan ecuatorial ( cos1 =rr ).

    Aadar, componenta din axa polilor a vectorului vitez unghiular rezultant este suma:

    cossin +=rrr D

    2N

    D

    N

    S

    r

    nvr

    ivr

    irr

    Hr

    r

    rr

    pr

    fig.1.17 Eroarea girocompasului datorat vitezei navei

    Direcia vitezei unghiulare rezultante fa de planul meridianului este dat de unghiul i pe ea se stabilizeaz axa girocompasului de pe nava aflat n micare. Aceast direcie se numete meridian giroscopic.

    Deviaia meridianului giroscopic fa de meridianul geografic este dat de relaia:

    DD

    tgsincos

    cos

    +

    =

    (1.19)

    Se nlocuiesc vitezele unghiulare cu viteze tangeniale, astfel:

  • Girocompase

    23 Aparate Electrice de Navigaie Curs i aplicaii

    DvVDv

    DRv

    RV

    DRv

    tgsincos

    cos

    sincos

    cos

    +

    =

    +=

    (1.20)

    Deoarece viteza navei este dat n noduri (Mm/h), trebuie exprimat i viteza tangenial a Pmntului la Ecuator, n aceeai unitate de msur. Viteza unghiular de rotaie a Pmntului este:

    Raza Pmntului la Ecuator este R = 6378,388 km. Valoarea unei mile marine este 1Mm = 1853,18 m Rezult raza Pmntului, n mile marine:

    MmRMm 861,344118,185310388,6378 3

    =

    =

    Aadar, viteza tangenial a Pmntului la Ecuator este:

    hMmh

    Mmh

    RV MmMm /0771,90124861,34412

    242

    =

    ==

    pipi

    nlocuind n (1.18), se obine:

    DvDv

    tgsincos0771,901

    cos

    +

    =

    (1.21)

    Deoarece are valori foarte mici, tangenta poate fi substituit cu mrimea arcului (unghiului), iar viteza tangenial a Pmntului la Ecuator se aproximeaz la 900 Nd i astfel:

    DvDv

    gsincos900

    cos

    +

    =

    (1.22)

    Se poate concluziona c:

    - eroarea girocompasului datorat vitezei navei (g) nu depinde de parametri constructivi ai girocompasului i se poate calcula indiferent de tipul lui; - eroarea de vitez se calculeaz permanent - ea crete odat cu latitudinea i este proporional cu viteza navei - eroarea este maxim n drumurile de nord (00) i sud (1800); - eroarea este nul n drumurile de est (900) i vest (2700).

    1.3.2 Erorile balistice

  • Girocompase

    24 Aparate Electrice de Navigaie Curs i aplicaii

    n timpul manevrei de ntoarcere a navei, se produc variaii brute de drum i vitez. Ele imprim girocompasului acceleraii care dau natere unor micri de precesie n jurul axei principale, numite precesii balistice. Odat cu variaia drumului i a vitezei navei, se produce i variaia erorii de vitez, adic deplasarea meridianului giro fa de poziia iniial, ntr-un anumit sens determinat de caracterul ntoarcerii navei.

    ntr-adevr, considernd latitudinea constant, vom avea pentru un anumit drum iniial D1 i o vitez iniial v1, eroarea de vitez:

    cos900cos 11

    1Dv

    v

    = (1.23)

    creia i corespunde meridianul giro Ng1 (fig.1.18).

    navrotSD2011

    NNg1

    v1

    v2

    D1

    D2

    Ng2

    fig.1.18 Schimbarea drumului cauzeaz erori balistice

    n noul drum D2 i pentru noua vitez v2, la terminarea manevrei, vom avea o alt eroare de vitez:

  • Girocompase

    25 Aparate Electrice de Navigaie Curs i aplicaii

    cos900cos 22

    2Dv

    v

    = (1.24)

    creia i corespunde un alt meridian giro Ng2, deplasat unghiular n sensul n care s-a deplasat meridianul giro.

    n principiu, pentru a asigura orientarea mai rapid a axei principale n noua poziie de echilibru (noul meridian giro), se dezactiveaz dispozitivul de amortizare al oscilaiilor nainte de nceperea manevrei de schimbare de drum i se cupleaz din nou dup ce aceasta s-a terminat. Totui, amortizarea oscilaiilor se face destul de ncet i axa principal revine n noul meridian giro ntr-un interval de timp mult mai mare (1..2h) dect durata manevrei (cteva minute).

    n urma micrii de precesie balistic, axa principal a girocompasului poate ocupa, la terminarea manevrei, una din urmtoarele trei poziii, n raport cu noul meridian giro:

    a) coincide cu noul meridian giro, deplasndu-se mpreun cu acesta, dac viteza precesiei balistice este egal cu viteza de deplasare a meridianului giro; evident, valoarea erorii balistice este zero;

    b) depete meridianul giro, dac viteza precesiei balistice este mai mare dect viteza de deplasare a meridianului giro;

    c) rmne n urma meridianului giro, deplasndu-se mai puin dect acesta, dac viteza precesiei balistice este mai mic dect viteza de deplasare a meridianului giro.

    n funcie de aceste situaii, trecerea axei principale a girocompasului n noua poziie de echilibru poate fi:

    - aperiodic (fr oscilaii) n cazul a) i - periodic (cu oscilaii fig.1.19) n cazurile b) i c).

    bal

    fig.1.19 Eroare balistic amortizat

    Evident, cea mai avantajoas trecere a axei principale n poziia de echilibru, n ceea ce privete precizia i stabilitatea girocompasului, este cea aperiodic.

    1.3.3 Eroarea de balans

  • Girocompase

    26 Aparate Electrice de Navigaie Curs i aplicaii

    Acest tip de eroare se produce la ruliu i la tangaj, atunci cnd punctul de suspensie al girocompasului capt o acceleraie a crei perioad este foarte mic (615s) n comparaie cu perioada oscilaiilor girocompasului (12h). Valoarea maxim a acceleraiei n cazul ruliului sau al tangajului este mult mai mare dect n timpul ntoarcerii navei.

    Valoarea erorii de balans depinde de latitudinea i amplitudinea tangajului sau a ruliului. Ea crete proporional cu amplitudinea balansului.

    Practic, eroarea de balans se nltur prin utilizarea unui sistem format din dou giroscoape cuplate printr-un sistem de prghii antiparalelogram, astfel nct axele lor s fac ntre ele un unghi de 900 n lipsa precesiei (fig.1.20) i un unghi mai mic, sub efectul ei (1.21).

    fig.1.20

    fig.1.21 1.4. Giromotoare

  • Girocompase

    27 Aparate Electrice de Navigaie Curs i aplicaii

    Giromotoarele sunt maini electrice din a cror componen fac parte giroscoapele (torurile giroscopice); mai precis, partea masiv a rotoarelor mainilor este chiar torul (fig.1.22).

    carcasa giromotorului

    axul torului giroscopic

    lagr

    carcasa giromotorului

    Torul giroscopic

    rotor n scurtcircuit

    bobinaj statoric

    miez feromagnetic statoric

    fig.1.22 Seciune prin giromotor

    De obicei, giromotoarele sunt maini asincrone de curent alternativ. Pentru a putea atinge turaii relativ mari, ele se alimenteaz din surse cu frecven mai

    mare dect cea industrial (50/60Hz). Motivul este c nu poate fi depit limita impus de relaia

    ( )p

    fsn

    601= (1.25)

    unde: n este turaia giromotoarelor; s este alunecarea electric a giromotorului asincron; f este frecvena tensiunii de alimentare a giromotoarelor; p este numrul de perechi de poli statorici.

    Majoritatea giromotoarelor sunt maini trifazate de curent alternativ.

    1.5. Alimentarea giromotoarelor trifazate de curent alternativ

  • Girocompase

    28 Aparate Electrice de Navigaie Curs i aplicaii

    Giromotoarele sunt ncasetate ntr-o girosfer (aa cum arat figurile 1.20 i 1.21), al crei centru de greutate este cobort sub centrul ei geometric, ceea ce i confer efectul pendular.

    Exist dou modaliti de a alimenta i respectiv de a configura perechea de giromotoare trifazate:

    alimentare trifazat direct; alimentare monofazat utiliznd condensatoare.

    U

    W

    MA

    3~

    V

    UCC

    MA

    3~

    GIROMOTOR

    1

    GIROMOTOR

    2

    INVERTOR

    TRIFAZAT

    fig.1.23 Alimentare trifazat direct

    n cel de-al doilea caz, alimentarea celor dou giromotoare asincrone cu nfurri trifazate se face aplicnd o tensiune monofazat ntr-o configuraie ca cea din fig.1.24, utiliznd condensatoare (C1, C2) pentru crearea defazajului necesar pornirii ntr-un acelai sens bine determinat.

    U

    W

    MA

    3~

    UCC

    MA

    3~

    GIROMOTOR

    1

    GIROMOTOR

    2

    INVERTOR

    MONOFAZAT

    C1

    C2

    fig.1.24 Alimentare monofazat utiliznd condensatoare pentru defazaj

    1.6. Echipamente giro

  • Girocompase

    29 Aparate Electrice de Navigaie Curs i aplicaii

    Particularitatea aparatului electric de navigaie care ofer informaia referitoare la alterarea cursului navei () const n faptul ca elementul sensibil ES este urmrit de o parte a interfeei de prelevare. Aceast aciune este ndeplinit de ctre elementul de urmrire EU (fig.1.25).

    Pentru sistemul de urmrire, elementul sensibil iniiaz livrarea mrimii de intrare RL, iar elementul de urmrire este obiect comandat i hemiinterfa informatoare.

    Elementul de urmrire este de obicei solidar cu indicatorul grosier al cursului navei . Pentru sistemul de reglare a temperaturii, mediul existent n ansamblul ES-EU este

    generator de informaie i int pentru obiectul comandat de sistem ansamblul climatizor.

    Structura echipamentului giro este prezentat n fig.1.25 i conine: A. Ansamblul element sensibil element de urmrire (ES-EU) B. Sistemul de urmrire C. Sistemul de distribuie al informaiei referitoare la alterarea cursului navei D. Sistemul de alimentare E. Sistemul de reglare al temperaturii mediului ES

    indicator curs

    elementsensibil

    ES

    GblocSTEFAND2011

    Sistem reglare

    temperaturSistem

    urmrire

    Sistemalimentare

    Sistem distribuie

    (data)curs

    uRLset

    actEU

    Interfaaprelevare

    fig.1.25 Schema bloc a echipamentului giro

    1.6.1. Sistemul de urmrire

  • Girocompase

    30 Aparate Electrice de Navigaie Curs i aplicaii

    Puntea pentru prelevarea semnalului diferen de curs () este format din nfurrile primare L1, L2 ale transformatorului simetric TR i cele dou rezistene variabile RW1, RW2 ale lichidului-suport (care se formeaz ntre contactele captoare ale sferei de urmrire i capetele benzii conductive ecuatoriale ale girosferei), nseriate cu rezistenele R1, R2 ale coloanelor de lichid dintre suprafeele conductive ecuatoriale i domul conductiv inferior al girosferei (fig.1.26 i fig.1.27).

    Ualim Uamp

    Rsup

    Rinf

    RW1 RW2

    R1

    R2

    L1

    L2

    fig.1.26 prelevarea semnalului

    eroare de curs

    RW1

    RW2

    L1

    R1

    L2

    R2

    Ualim Uamp

    TR

    L3

    fig.1.27 puntea Wheatstone echivalent

  • Girocompase

    31 Aparate Electrice de Navigaie Curs i aplicaii

    Orice modificare a cursului navei () are drept rezultat schimbarea poziiei unghiulare a elementului de urmrire (sferei de urmrire) fa de elementul sensibil orientat n meridian. Aceast modificare mecanic se traduce n dezechilibrarea punii Wheatstone (fig.1.27) ce are n alctuire dou elemente rezistive (RW1 i RW2) reprezentate de coloanele de lichid-suport (mediu interstiiu) dintre electrozii de urmrire ai sferei de urmrire i banda conductiv ecuatorial a girosferei (fig.1.26).

    Inegalitatea valorilor rezistenelor coloanelor de lichid genereaz inegalitatea curenilor care strbat nfurrile primare ale transformatorului simetric i, drept urmare, apariia unei tensiuni cu o anumit faz n secundarul transformatorului

    002211 + ampWW URIRI (1.26)

    Aceast tensiune este comparat cu o referin (uref) i amplificat nainte de a fi aplicat electromotorului de urmrire

    ( )refampserv UUkU += (1.27)

    Sensul de rotaie i numrul de revoluii al acestuia trebuie s compenseze prin demultiplicare, decalajul unghiular dintre EU (sfera de urmrire) i ES (fig.1.28).

    indicator curs (roza de 3600)

    elementsensibil

    (ES)

    GurmSTEFAND2011

    1/2interfaprelevare

    (transformatorsimetric)

    amplificatorurmrire servomotor

    Mecanismdemultiplicator

    datacurs

    Telement urmrire

    (EU)uref

    uamp userv

    k

    RL

    u

    fig.1.28 Schema bloc a sistemului de urmrire giro

    1.6.2. Sistemul de transmitere i distribuie a semnalului alterare

  • Girocompase

    32 Aparate Electrice de Navigaie Curs i aplicaii

    curs

    Un mecanism demultiplicator angrenat de electromotorul de urmrire antreneaz transmitorul de curs (T), iar acesta livreaz semnalul u corespunztor alterrii cursului.

    Funcia de transfer realizat de transmitor este

    =

    ree

    VoltuT deg

    (1.28)

    Distribuitorul este un nod de pompaj energetic. Randamentul lui este dat de relaia

    cons

    rec

    distr PP

    = (1.29)

    Repetitoarele giro i receptoarele nglobate n celelalte aparate electrice de navigaie primesc un rspuns. Aceste receptoare sincrone reprezint referina de curs pentru evaluarea celorlalte informaii referitoare la navigaie.

    Traseul navei poate fi monitorizat cu ajutorul nregistratorului de curs.

    semnal alterare curs

    distribuitor

    Repetitoaregiro

    Inregistratorde curs

    Receptoarein

    aparate de navigatie

    T

    De la mecanismul demultiplicatoral sistemului de urmrire

    u

    GdistrSTEFAND2011

    Pcons

    Prec

    fig.1.29 Schema bloc a sistemului de distribuie giro

    Schema electric a unui sistem de distribuie giro este prezentat n fig. 1.30.

  • Girocompase

    33 Aparate Electrice de Navigaie Curs i aplicaii

    Motoarele pas cu pas MPP sunt bifazate i acionate prin perechea de amplificatoare echipate cu transistoarele de putere T1T4, activate de operaionalele AO i primind nivele de tensiune stabilite matricial de porile i rezistoarele din figur.

    actioMPPMrezol2UStefanDordea2011

    NUM

    REV

    MPP 1

    &

    &

    &

    &

    &

    &

    &

    &

    &

    &

    &

    -Ucc

    -Ucc

    L1

    L2

    L3

    L4

    Q1

    Q2

    Q3

    Q4

    U/D

    CL

    Tact S

    Tact Tact D

    Tact

    sens

    2R

    2R

    8R

    8R

    4R

    4R

    8/7R

    8/7R

    A1

    B1

    C1

    A2

    B2

    C2

    &

    &

    RD1

    RD2

    +Ucc

    T1 T3

    T2 T4

    -Ucc

    AO

    +Ucc

    T1 T3

    T2 T4

    -Ucc

    AO

    MPP n

    MPP 2

    u1u2

    fig.1.30 Schema sistemului de distribuie giro

    pentru repetitoare pas cu pas

    Formele de und ale tensiunilor care alimenteaz nfurrile motoarelor pas cu pas din repetitoarele giro sunt date n fig.1.31.

    Existena repetitoarelor circulare n bordurile navelor este justificat de necesitatea prelurii relevmentelor terestre, utiliznd n combinaie cu repetitorul giro instrumentul de navigaie cunoscut sub denumirea de alidad. Aceast configuraie este o norm impus de registrele navale internaionale.

  • Girocompase

    34 Aparate Electrice de Navigaie Curs i aplicaii

    -8

    -7

    -6

    -5

    -4

    -3

    -2

    -1

    0

    1

    2

    3

    4

    6

    5

    7

    8

    -8

    -7

    -6

    -5

    -4

    -3

    -2

    -1

    0

    1

    2

    3

    4

    6

    5

    7

    8

    u2

    u1

    fig.1.31 Formele de und ale tensiunilor pe faze

  • Girocompase

    35 Aparate Electrice de Navigaie Curs i aplicaii

    1.6.3. Sistemul de alimentare

    Pentru a putea obine turaii ale rotoarelor giro mai mari dect pn /)60(50= , se folosete conversia dubl de energie fig.1.30.

    Tensiunea alternativ a bordului este mai nti redresat (prima etap de conversie) i apoi inversat (a doua etap de conversie) ntr-o tensiune alternativ cu frecven mai mare dect a tensiunii alternative a bordului (50-60Hz).

    elementsensibil

    GblocSD2001

    Sistem reglare

    temperaturSistem

    urmrire

    Sistem distribuie

    datacurs

    redresorinvertorstabilizator Selectorautomat

    Tensiune alternativf=50/60Hz

    Tensiune continu27V

    ualimualim ualimustab

    ustab

    ustab ustab

    uredr

    27V

    fig.1.30 Schema bloc a sistemului de alimentare giro

    Selectarea automat a sursei de alimentare este norm de registru internaional. Atunci cnd tensiunea alternativ a bordului dispare,, girocompasul se alimenteaz din

    baterii de acumulatoare (27V). Exist dou posibiliti de a alimenta sistemul din surse primare (chimice) de energie:

    Baterii cu plumb 6x2,2V=13,2V; dou baterii conectate n serie VU sel 4,26= Baterii alcaline 10x1,35V=13,5V; dou baterii conectate n serie VU sel 27= .

  • Girocompase

    36 Aparate Electrice de Navigaie Curs i aplicaii

    Alimentarea elementului sensibil presupune de fapt alimentarea (ualim) giromotoarelor din interiorul girosferei. Transferul de energie are loc prin intermediul lichidului-suport (Rsup, Rinf) astfel: - la girosferele alimentate trifazat, sunt folosite suprafeele conductive superioar,

    ecuatorial i inferioar; - la girosferele alimentate monofazat (fig.1.31) sunt folosite suprafeele conductive

    inferioar i superioar. Pentru a putea obine turaii ale rotoarelor giro mai mari dect pn /)60(50= , se

    folosete conversia dubl de energie.

    Ualim Uamp

    Rsup

    Rinf

    RW1 RW2L1

    L2

    fig.1.31 Alimentarea giromotoarelor ntr-un sistem monofazat

    Obinerea unei turaii de aproximativ 21000 rot/min este posibil prin alimentarea giromotoarelor la o frecven de 330340Hz (considernd c giromotoarele asincrone au o singur pereche de poli).

  • Girocompase

    37 Aparate Electrice de Navigaie Curs i aplicaii

    1.6.4. Sistemul de termoreglare

    nclzirea i, respectiv rcirea lichidului-suport sunt controlate pentru a pstra constant temperatura mediului interstiiu.

    Elementele care asigur aceast automatizare sunt: elementul termosensibil (traductor de prelevare a temperaturii act); adaptorul (interfaa element termosensibil element climatizor); ansamblul climatizor format din elementele executoare (rezistene de nclzire i

    ventilaie). Elementul termosensibil este imersat n lichidul-suport. Prima conversie are loc n mediul interstiiu i const n schimbul de cldur dintre

    elementul sensibil i elementul de urmrire

    =

    grgr

    set

    acterst

    int (1.30)

    elementsensibil

    GtempSD2001

    Traductordiferenial prelevare

    temperaturAdaptor climatizor

    element urmrire

    Mediuinterstiiu

    ref

    act udiff

    set

    u

    fig.1.32 activarea adaptorului pe baza alterrii temperaturii.

    A doua conversie are loc ntr-un mediu referenial; compararea temperaturii actuale a lichidului-suport cu temperatura de referin rezult n obinerea unei tensiunii care activeaz sistemul de climatizare.

    ( )

    =

    GrVolt

    signu

    refact

    diffDiff

    (1.31)

    =

    VoltVolt

    u

    u

    diffadapt

    (1.32)

  • Girocompase

    38 Aparate Electrice de Navigaie Curs i aplicaii

    De reinut!

    n girocompas, torul giroscopic este o parte component a rotorului unei maini electrice.

    Giroscopul cu trei grade de libertate este un sistem format dintr-un rotor (tor giroscopic) i o suspensie care asigur un punct fix pe axa de simetrie a rotorului.

    Torul giroscopic este un solid rigid omogen de revoluie, care are un moment de inerie apreciabil i care se rotete cu o vitez unghiular considerabil n jurul axei sale de simetrie.

    Pentru a obine un moment cinetic mare, rotorul trebuie s se nvrteasc prin exteriorul statorului mainii electrice. De asemenea, pentru a obine o vitez unghiular considerabil, frecvena tensiunii de alimentare a mainii electrice trebuie s fie mare. Este nevoie de un bloc de conversie a energiei electrice pentru alimentarea giromotorului9 cu frecven mrit.

    Pentru a putea obine turaii ale rotoarelor giro mai mari dect pn /)60(50= , se folosete conversia dubl de energie.

    Tensiunea alternativ a bordului este mai nti redresat (prima etap de conversie) i apoi inversat (a doua etap de conversie) ntr-o tensiune alternativ cu frecven mai mare dect a tensiunii alternative a bordului (50-60Hz).

    Alimentarea elementului sensibil presupune de fapt alimentarea giromotoarelor din interiorul girosferei. Transferul de energie are loc prin intermediul lichidului-suport astfel: - la girosferele alimentate trifazat, sunt folosite suprafeele

    conductive superioar, ecuatorial i inferioar; - la girosferele alimentate monofazat sunt folosite suprafeele

    conductive inferioar i superioar. nclzirea i, respectiv rcirea lichidului-suport sunt controlate

    pentru a pstra constant temperatura mediului interstiiu. Prima conversie are loc n mediul interstiiu i const n schimbul

    de cldur dintre elementul sensibil i elementul de urmrire. A doua conversie are loc ntr-un mediu referenial; compararea

    temperaturii actuale a lichidului-suport cu temperatura de referin rezult n obinerea unei tensiunii care activeaz sistemul de climatizare.

    9 main electric (de obicei asincron) de construcie special, care conine torul giroscopic

  • Girocompase

    39 Aparate Electrice de Navigaie Curs i aplicaii

    Teste de autoevaluare

    TESTUL nr. 31

    G931. n schema echivalent din fig.1.33, deviaia unghiular a elementului de urmrire giro fa de elementul sensibil orientat se manifest prin modificarea valorii

    a) inductivitilor L1, L2 b) rezistenelor RW1, RW2 c) rezistivitilor volumelor de lichid suport R1, R2

    RW1

    RW2

    L1

    R1

    L2

    R2

    U1 U2

    TR

    L3

    fig.1.33 Schema echivalent a

    Punii Wheatstone

  • Girocompase

    40 Aparate Electrice de Navigaie Curs i aplicaii

    G 4201. Ce turaie atinge un giromotor asincron (neglijnd alunecarea electric) avnd dou perechi de poli statorici, n cazul n care tensiunea alternativ de alimentare are frecvena de 200 Hz

    a) 12000 rot/min b) 6000 rot/min c) 18000 rot/min

    G001. Girocompasul este un aparat de navigaie utilizat pentru indicarea

    a) direciei navei b) sensului de navigaie c) cursului navei

    G031. Erorile balistice ale girocompaselor depind direct proporional de

    a) tangajul navei b) silueta navei c) folosirea efectului Doppler d) utilizarea unei perechi de

    giromotoare

    e) viteza de giraie a navei

    TESTUL nr. 32

    G 4202. Ce turaie atinge un giromotor asincron (neglijnd alunecarea electric) avnd dou perechi de poli statorici, n cazul n care tensiunea alternativ de alimentare are frecvena de 250 Hz

    a) 7500 rot/min b) 15000 rot/min c) 18000 rot/min

  • Girocompase

    41 Aparate Electrice de Navigaie Curs i aplicaii

    G932. Acionarea prezentat n fig. 9.32 pentru motorul pas cu pas din repetitorul giro trebuie s realizeze:

    a) defazajul de o jumtate de perioad a dou tensiuni sintetice

    b) defazajul de o perioad a dou tensiuni sintetice

    c) defazajul de un sfert de perioad a dou tensiuni sintetice

    d) sincronismul a dou tensiuni sintetice

    +Ucc

    T1 T3

    T2 T4

    MPP

    actioMPPU rezol2U SD2005

    NUM

    REV

    A B

    -Ucc

    Ucc

    Ucc

    D E

    &

    &

    &

    &

    &

    &

    &

    &&

    &

    &

    -Ucc

    -Ucc

    L1

    L2

    L3

    L4

    Q1

    Q2

    Q3

    Q4

    U/D

    CL

    Tact S

    Tact Tact D

    Tact

    sens

    R

    R

    4R

    4R

    2R

    2R

    8/7R

    8/7R

    A1

    B1

    C1

    A2

    B2

    C2

    fig.9.32

    Acionarea motorului pas cu pas din repetitorul giro

    G002. Funcionarea girocompasului se bazeaz pe exploatarea

    a) greutii unui tor giroscopic b) vitezei unghiulare a unui giroscop

    liber

    c) momentului de inerie al unui giroscop liber

    d) precesiei unui giroscop cu trei grade de libertate

  • Girocompase

    42 Aparate Electrice de Navigaie Curs i aplicaii

    G032. Utilizarea compaselor monogiroscopice poate fi substituit prin folosirea

    a) sondei ultrason b) lochului Doppler c) utilizarea unei perechi de

    giromotoare

    d) compaselor bigiroscopice e) giroscopului cu trei grade de

    libertate

    TESTUL nr. 33

    G003. Momentul de inerie al unui tor giroscopic este

    a) 221

    mRJ =

    b) 222

    mR

    c) 2

    mR

    d) 2mR

    G033. Sensul de rotaie al motorului de urmrire depinde de

    a) polaritatea tensiunii de alimentare a amplificatorului de urmrire

    b) raportul rezistenelor coloanelor de lichid din interfa c) semnul tensiunii de alimentare a punii Wheatstone

    G 4203. Ce turaie atinge un giromotor asincron (neglijnd alunecarea electric) avnd dou perechi de poli statorici, n cazul n care tensiunea alternativ de alimentare are frecvena de 300 Hz

    a) 12000 rot/min b) 6000 rot/min c) 9000 rot/min

  • Girocompase

    43 Aparate Electrice de Navigaie Curs i aplicaii

    G933. Stabilizatorul din schema prezentat n fig. 1.35 se alimenteaz cu

    a) tensiunea alternativ a bordului b) tensiune continu sau tensiune alternativ, n

    funcie de regimul de lucru al girocompasului

    c) tensiune continu de 24V, indiferent de regimul de lucru al girocompasului

    d) tensiune stabilizat

    elementsensibil

    Gbloc SD2001 GIROCOMPAS - Sistemul de alimentare

    Sistem reglare

    temperaturaSistem

    urmarire

    Sistem distributie

    datacurs

    redresorinvertorstabilizator Selectorautomat

    Tensiune alternativaf=50/60Hz

    Tensiune continua24V

    fig. 1.35 Schema bloc a girocompasului

    TESTUL nr. 34

    G 4204. Ce turaie atinge un giromotor asincron (neglijnd alunecarea electric) avnd dou perechi de poli statorici, n cazul n care tensiunea alternativ de alimentare are frecvena de 350 Hz?

    a) 21000 rot/min b) 9000 rot/min c) 10500 rot/min

  • Girocompase

    44 Aparate Electrice de Navigaie Curs i aplicaii

    G004. Momentul de inerie al unui tor giroscopic este

    a) o constant constructiv b) proporional cu momentul cinetic c) se afl n legtur direct cu viteza unghiular a

    torului giroscopic

    G934. Care este valoarea deplasrii unghiulare elementare (incrementul unghiular) pentru motorul pas cu pas al unui repetitor giro ca cel din fig.1.36, dac raportul dintre numrul de poli rotorici i numrul de perechi de poli statorici este 2/3:

    a)

    2pi

    b)

    3pi

    c)

    6pi

    N

    S

    B C

    II

    II

    III

    III

    I

    I

    A D E F

    MPPTsepSD2005

    fig.1.36 Motor trifazat pas cu pas

  • Girocompase

    45 Aparate Electrice de Navigaie Curs i aplicaii

    G034. Pentru a obine o turaie de aproximativ 18000 rot/min (neglijnd alunecarea electric) n cazul unui giromotor asincron avnd dou perechi de poli statorici, este necesar o tensiune alternativ de alimentare cu frecvena de

    a) 600 Hz b) 300 Hz c) 900 Hz

    TESTUL nr. 35

    G005. Rotorul giroscopic ce intr n componena girocompasului, are

    a) dou grade de libertate b) trei grade de libertate c) patru grade de libertate d) ase grade de libertate

    G035. Frecvena tensiunii de alimentare a giromotoarelor asincrone

    a) depinde de frecvena tensiunii de alimentare a navei din centrala bordului

    b) depinde de tensiunea de alimentare a convertorului

    c) se stabilete n funcie de numrul de perechi de poli statorici

    d) depinde de alunecarea electric a giromotoarelor asincrone

    e) depinde de curentul de sarcin al giromotoarelor asincrone

  • Girocompase

    46 Aparate Electrice de Navigaie Curs i aplicaii

    G935. Schema din fig.1.29 prezint o configuraie de conectare

    a) serie-paralel a giromotoarelor asincrone

    b) serie a giromotoarelor asincrone c) paralel a giromotoarelor

    asincrone

    U

    W

    MA

    3~

    V

    UCC

    MA

    3~

    GIROMOTOR

    1

    GIROMOTOR

    2

    INVERTOR

    TRIFAZAT

    fig.1.29 Alimentarea giromotoarelor

    G 4205. Ce turaie atinge un giromotor asincron (neglijnd alunecarea electric) avnd dou perechi de poli statorici, n cazul n care tensiunea alternativ de alimentare are frecvena de 400 Hz

    a) 12000 rot/min b) 6000 rot/min c) 18000 rot/min

    TESTUL nr. 36

    G 4206. Ce turaie atinge un giromotor asincron (neglijnd alunecarea electric) avnd dou perechi de poli statorici, n cazul n care tensiunea alternativ de alimentare are frecvena de 450 Hz

    a) 12000 rot/min b) 13500 rot/min c) 27000 rot/min

  • Girocompase

    47 Aparate Electrice de Navigaie Curs i aplicaii

    G936. Acionarea prezentat n fig. 1.37, pentru motorul pas cu pas din repetitorul giro, trebuie s realizeze:

    a) defazajul de o jumtate de perioad a celor trei tensiuni sintetice

    b) defazajul de o perioad a celor trei tensiuni sintetice

    c) defazajul de o treime de perioad a celor trei tensiuni sintetice

    d) defazajul de un sfert de perioad a celor trei tensiuni sintetice

    e) sincronismul celor trei tensiuni sintetice

    +Ucc

    B

    T1 T3 T5

    T2

    3 TRAFO

    SEPAR

    3 TRAFO

    SEPAR

    CTRL

    T4 T6

    actioMPPTcomCTRL SD2005

    1 3 5

    2 4 6

    IS

    IS

    A

    IP

    IP

    MPPTC

    B com

    -Ucc

    Ucc

    Ucc

    fig.1.37 Acionarea motorului pas cu pas din repetitorul giro

    G.006. Numrul gradelor de libertate ale rotorului giroscopic se refer la posibilitatea acestuia de a efectua

    a) patru micri de rotaie b) dou micri de rotaie i o

    translaie

    c) trei micri de rotaie d) trei translaii e) trei translaii i trei micri de

    rotaie

  • Girocompase

    48 Aparate Electrice de Navigaie Curs i aplicaii

    G036. Eroarea minim de vitez a girocompasului se constat n

    a) drumuri N S b) drumuri E W c) lipsa forelor perturbatoare

    TESTUL nr. 37

    G937. Acionarea de putere prezentat n fig. 1.38 pentru motorul pas cu pas din repetitorul giro este:

    a) o acionare monopolar bifazat b) o acionare bipolar bifazat c) o acionare pentapolar d) o acionare tetrapolar

    +Ucc

    TU1 TU3

    TU2 TU4

    MPP

    8COMBIPOLSD2005

    A B

    E

    D

    TV3

    TV4

    TV1

    TV2

    fig.1.38

    Acionarea de putere pentru motorul pas cu pas

    G 4207. Ce turaie atinge un giromotor asincron (neglijnd alunecarea electric) avnd dou perechi de poli statorici, n cazul n care tensiunea alternativ de alimentare are frecvena de 500 Hz

    a) 15000 rot/min b) 30000 rot/min c) 18000 rot/min

  • Girocompase

    49 Aparate Electrice de Navigaie Curs i aplicaii

    G007. n figura 1.39, axa azimutal de rotaie a rotorului giroscopic este

    xx

    y

    y

    z

    z

    fig. 1.39

    a) x-x b) y-y c) z-z d) x-y

    TESTUL nr. 38

    G 4208. Ce turaie atinge un giromotor asincron (neglijnd alunecarea electric) avnd dou perechi de poli statorici, n cazul n care tensiunea alternativ de alimentare are frecvena de 550 Hz

    a) 33000 rot/min b) 16500 rot/min c) 18000 rot/min

  • Girocompase

    50 Aparate Electrice de Navigaie Curs i aplicaii

    G938. Comanda acionrii motorului pas cu pas din fig.1.40 asigur:

    a) stocarea programului de acionare

    b) rularea secvenial a acionrii c) memorarea strilor

    transistoarelor de putere

    d) protecia la supratensiuni

    +Ucc

    B

    T1 T3 T5

    T2

    3 TRAFO

    SEPAR

    3 TRAFO

    SEPAR

    sens

    NU

    M

    R

    TO

    RR

    EV

    ER

    SIB

    IL

    T4 T6

    actioMPPTcomSD2005

    1 3 5

    2 4 6

    IS

    IS

    A

    IP

    IP

    MPPTC

    B com

    -Ucc

    Ucc

    Ucc

    GENERATOR de TACT

    fig.1.40 Acionarea motorului pas cu pas din repetitorul giro

    G008. Rotorul giroscopic i poate modifica zenitul, rotindu-se n jurul axei

    a) x-x b) y-y c) z-z d) x-y

    G038. Interfaa de prelevare a cursului navei livreaz amplificatorului de urmrire un semnal proporional cu

    a) viteza unghiular a rotoarelor giro b) frecvena tensiunii de alimentare a giromotoarelor c) deviaia unghiular dintre elementul sensibil i

    elementul de urmrire

    TESTUL nr. 39

  • Girocompase

    51 Aparate Electrice de Navigaie Curs i aplicaii

    G939. Seciunea de putere a schemei prezentat n fig.1.41 asigur

    a) stocarea programului de acionare

    b) rularea secvenial a acionrii c) acionarea monopolar a MPP

    din repetitorul giro

    d) acionarea bipolar a MPP din repetitorul giro

    d) protecia la supratensiuni

    +Ucc

    TU1 TU3

    TU2

    CTRL

    TU4

    MPP

    4COMBIPOLSD2005

    D E

    4

    TRAFO

    SEPAR

    INTERF

    SEC

    INT

    PRIM

    A B

    fig.1.41 Seciunea de putere a acionrii

    G009. Rotorul giroscopic i poate modifica azimutul, cu ajutorul sistemului cardanic, rotindu-se n jurul axei

    a) x-x b) y-y c) z-z d) x-y

    G039. Mrimea electric de la ieirea amplificatorului de urmrire

  • Girocompase

    52 Aparate Electrice de Navigaie Curs i aplicaii

    depinde de

    a) polaritatea semnalului livrat de puntea Wheatstone b) faza semnalului livrat de interfaa de prelevare a

    cursului navei

    c) amplitudinea semnalului de la intrarea amplificatorului d) de toate cele enumerate mai sus

    G 4209. Ce turaie atinge un giromotor asincron (neglijnd alunecarea electric) avnd dou perechi de poli statorici, n cazul n care tensiunea alternativ de alimentare are frecvena de 600 Hz

    a) 12000 rot/min b) 36000 rot/min c) 18000 rot/min

    TESTUL nr. 40

    G010. Momentul cinetic al rotorului giroscopic este

    a) proporional cu masa sa b) proporional cu momentul su de inerie c) direct proporional cu viteza sa unghiular d) egal cu produsul J

    G 4310. Ce turaie atinge un giromotor asincron (neglijnd alunecarea electric) avnd dou perechi de poli statorici, n cazul n care tensiunea alternativ de alimentare are frecvena de 700 Hz

    a) 42000 rot/min b) 16000 rot/min c) 21000 rot/min

    G040. Frecvena tensiunii de alimentare a giromotoarelor asincrone

  • Girocompase

    53 Aparate Electrice de Navigaie Curs i aplicaii

    a) depinde de frecvena tensiunii de alimentare a bordului

    b) depinde de tensiunea de alimentare a convertorului giro

    c) se stabilete n funcie de numrul de perechi de poli statorici

    TESTUL nr. 41

    G941. Cealalt jumtate a interfeei de prelevare prezentat n fig.1.42 este format din

    a) inductanele transformatorului simetric b) rezistenele coloanelor de lichid conductiv

    corespunztoare electrozilor de urmrire

    c) rezistenele nseriate ale volumelor de lichid conductiv

    indicator curs (roza de 3600)

    elementsensibil

    (girosfera)

    G.SUSD2001 GIROCOMPAS - Sistemul de urmarire

    1/2interfataprelevare

    (transformatorsimetric)

    amplificatorurmarire servomotor

    Mecanismdemultiplicator

    data (alterare) curs

    Tsfera de urmarire

    fig.1.42 Preluarea semnalului curs

    G011. Un observator aflat la Polul Nord constat c axa principal de

  • Girocompase

    54 Aparate Electrice de Navigaie Curs i aplicaii

    rotaie a unui giroscop, care era orientat iniial ( 0=t ) pe direcia N-S,

    a) descrie o evolvent b) descrie un plan perpendicular pe axa polilor c) nu efectueaz nici o micare aparent d) descrie o exponenial

    pe durata a 24 de ore.

    G041. Activarea elementelor sistemului de termoreglare giro depinde de

    a) tensiunea de alimentare a elementului termosensibil b) temperatura mediului dintre elementul sensibil i

    elementul de urmrire

    c) temperatura mediului ambiant

    G 4211. Ce turaie atinge un giromotor asincron (neglijnd alunecarea electric) avnd o pereche de poli statorici, n cazul n care tensiunea alternativ de alimentare are frecvena de 200 Hz

    a) 12000 rot/min b) 6000 rot/min c) 18000 rot/min

    TESTUL nr. 42

    G012. Un observator aflat la Polul Nord constat c axa principal de rotaie a unui giroscop, care era iniial ( 0=t ) perpendicular pe direcia N-S,

    a) descrie o evolvent b) descrie un plan perpendicular pe axa polilor c) nu efectueaz nici o micare aparent d) descrie o exponenial

    pe durata a 24 de ore.

    G942. Diagrama din fig.1.43 reprezentnd tensiunile de alimentare ale

  • Girocompase

    55 Aparate Electrice de Navigaie Curs i aplicaii

    motorului pas cu pas din repetitorul giro arat c

    a) defazajul dintre cele dou tensiuni sintetice este

    4pi

    b) defazajul dintre cele dou tensiuni sintetice este

    3pi

    c) defazajul dintre cele dou tensiuni sintetice este

    2pi

    d) defazajul dintre cele dou tensiuni sintetice este pi

    U1

    U2

    fig.1.43 ensiunile de alimentare ale

    motorului pas cu pas din repetitorul giro

    G 4212. Ce turaie atinge un giromotor asincron (neglijnd alunecarea electric) avnd o pereche de poli statorici, n cazul n care tensiunea alternativ de alimentare are frecvena de 250 Hz

    a) 12000 rot/min b) 15000 rot/min c) 18000 rot/min

    G042. Ce turaie atinge un giromotor asincron avnd dou perechi de

  • Girocompase

    56 Aparate Electrice de Navigaie Curs i aplicaii

    poli statorici (neglijnd alunecarea electric), n cazul n care tensiunea alternativ de alimentare are frecvena de 600 Hz

    a) 12000 rot/min b) 24000 rot/min c) 18000 rot/min

    TESTUL nr. 43

    G943. Utilizarea unei perechi de giromotoare asincrone cuplate mecanic ntr-un dispozitiv antiparalelogram (fig.1.20) reduce

    a) Eroarea de vitez b) Eroarea de balans c) Erorile balistice

    fig.1.20 Dispozitiv antiparalelogram

    G043. Ce turaie atinge un giromotor asincron avnd trei perechi de poli

  • Girocompase

    57 Aparate Electrice de Navigaie Curs i aplicaii

    statorici (neglijnd alunecarea electric) i tensiunea de alimentare are frecvena de 600 Hz

    a) 12000 rot/min b) 24000 rot/min c) 18000 rot/min

    G 4213. Ce turaie atinge un giromotor asincron (neglijnd alunecarea electric) avnd o pereche de poli statorici, n cazul n care tensiunea alternativ de alimentare are frecvena de 300 Hz

    a) 12000 rot/min b) 15000 rot/min c) 18000 rot/min

    G013. Un observator aflat la Ecuator constat c axa principal de rotaie a unui giroscop, care era iniial ( 0=t ) n planul orizontului i pe direcia N-S,

    a) descrie o evolvent b) descrie un plan perpendicular pe

    axa polilor

    c) nu efectueaz nici o micare aparent

    d) descrie o exponenial

    pe durata a 24 de ore.

    TESTUL nr. 44

    G 4214. Ce turaie atinge un giromotor asincron (neglijnd alunecarea electric) avnd o pereche de poli statorici, n cazul n care tensiunea alternativ de alimentare are frecvena de 350 Hz

    a) 21000 rot/min b) 15000 rot/min c) 18000 rot/min

    G944. Seciunea de putere T1...T4 din schema artat n fig. 1.44

  • Girocompase

    58 Aparate Electrice de Navigaie Curs i aplicaii

    reprezentnd o acionare cu und sintetic a motorului pas cu pas din repetitorul giro, asigur

    a) alimentarea bipolar monofazat a motorului pas cu pas

    b) alimentarea monopolar bifazat a motorului pas cu pas

    c) alimentarea monopolar monofazat a motorului pas cu pas

    d) alimentarea bipolar bifazat a motorului pas cu pas

    +Ucc

    T1 T3

    T2

    MUX

    T4

    MPP

    actioMPPTU2USD2005

    B-E

    4

    TRAFO

    SEPAR

    INTERF

    SEC

    INT

    PRIM

    A D

    CTRL

    C-F

    8

    -Ucc

    Ucc

    Ucc

    fig.1.44

    G014. Un observator aflat la Ecuator constat c axa principal de rotaie a unui giroscop, care era iniial ( 0=t ) n planul orizontului i perpendicular pe direcia N-S,

    a) descrie o suprafa conic b) descrie o suprafa cilindric c) nu efectueaz nici o micare d) descrie un plan perpendicular pe

    axa polilor

    pe durata a 24 de ore.

    G044. Care este numrul de perechi de poli statorici ai unui giromotor

  • Girocompase

    59 Aparate Electrice de Navigaie Curs i aplicaii

    asincron (neglijnd alunecarea electric) alimentat la frecvena de 400 Hz, la o turaie de 24000 rot/min

    a) p = 2 b) p = 1 c) p = 6

    TESTUL nr. 45

    G945. Semnalul livrat de transmitorul T (din fig.1.45) distribuitorului este

    a) o mrime electric reprezentnd cursul giro

    b) un set de tensiuni reprezentnd drumul actual al navei

    c) o mrime electric reprezentnd deviaia unghiular dintre vechiul i actualul drum giro

    G.SUSD2001

    semnal alterare curs

    distribuitor

    Repetitoaregiro

    Inregistratorde curs

    Receptoarein

    aparate de navigatie

    T

    De la mecanismul demultiplicator al sistemului de urmarire

    GIROCOMPAS - Sistemul de transmitere si distributie a semnalului alterare curs

    fig.1.45 Sistem de distribuie giro

    G 4215. Ce turaie atinge un giromotor asincron (neglijnd alunecarea electric) avnd o pereche de poli statorici, n cazul n care tensiunea

  • Girocompase

    60 Aparate Electrice de Navigaie Curs i aplicaii

    alternativ de alimentare are frecvena de 400 Hz

    a) 12000 rot/min b) 24000 rot/min c) 18000 rot/min

    G015. Un observator aflat la o latitudine oarecare constat c axa principal de rotaie a unui giroscop, care era iniial ( 0=t ) n planul orizontului i perpendicular pe direcia N-S,

    a) descrie un unghi solid cu deschiderea 2 b) descrie o suprafa cilindric c) nu efectueaz nici o micare d) descrie un plan perpendicular pe axa polilor e) descrie un unghi solid cu deschiderea

    22 pi +

    G045. Care este frecvena convertorului care alimenteaz un giromotor asincron (neglijnd alunecarea electric) dac numrul perechilor de poli statorici este 2, iar turaia giromotorului este de 12000 rot/min

    a) 240 Hz b) 200 Hz c) 400 Hz

    TESTUL nr. 46

    G046. n cazul oscilaiilor neamortizate ale girocompasului, proiecia unui capt al axei principale descrie o

    a) elips b) spiral eliptic c) evolvent

    G946. Invertorul care alimenteaz giromotoarele asincrone din elementul sensibil (schema bloc din fig.1.46) este alimentat cu

  • Girocompase

    61 Aparate Electrice de Navigaie Curs i aplicaii

    a) tensiune alternativ stabilizat b) tensiune continu stabilizat c) tensiune alternativ cu frecven

    mrit

    elementsensibil

    Gbloc SD2001 GIROCOMPAS - Sistemul de alimentare

    Sistem reglare

    temperaturaSistem

    urmarire

    Sistem distributie

    datacurs

    redresorinvertorstabilizator Selectorautomat

    Tensiune alternativaf=50/60Hz

    Tensiune continua24V

    fig.1.46

    G016. Un observator aflat la o latitudine oarecare constat c axa principal de rotaie a unui giroscop, care era iniial ( 0=t ) pe direcia N-S,

    a) descrie un unghi solid cu deschiderea 2 b) descrie o suprafa cilindric c) nu efectueaz nici o micare d) descrie un plan perpendicular pe axa polilor e) descrie un unghi solid cu deschiderea

    22 pi +

    G 4216. Ce turaie atinge un giromotor asincron (neglijnd alunecarea electric) avnd o pereche de poli statorici, n cazul n care tensiunea alternativ de alimentare are frecvena de 450 Hz

  • Girocompase

    62 Aparate Electrice de Navigaie Curs i aplicaii

    a) 18000 rot/min b) 9000 rot/min c) 27000 rot/min

    TESTUL nr. 47

    G947. Comanda acionrii motorului pas cu pas din fig.1.47 asigur:

    a) cuplarea direct cu puntea de putere

    b) protecia la supracureni c) memorarea strilor

    tranzistoarelor de putere

    d) protecia la supratensiuni

    +Ucc

    U

    T1 T3 T5

    T2

    3 TRAFO

    SEPAR

    3 TRAFO

    SEPAR

    CTRL+DMA

    T4 T6

    INVSTAT3f+DMASD2005

    1 3 5

    2 4 6

    INT

    SEC

    V

    W

    INT

    SEC

    INT

    PR6

    fig.1.47 Acionarea motorului trifazat pas cu pas

    D repetitorul giro

    G 4217. Ce turaie atinge un giromotor asincron (neglijnd alunecarea electric) avnd o pereche de poli statorici, n cazul n care tensiunea alternativ de alimentare are frecvena de 500 Hz

  • Girocompase

    63 Aparate Electrice de Navigaie Curs i aplicaii

    a) 15000 rot/min b) 30000 rot/min c) 18000 rot/min

    G017. Definii micarea de precesie ca fiind

    a) o caracteristic constructiv b) o consecin a variaiei

    momentului cinetic

    c) o consecin a micrii diurne a Pmntului

    G047. n cazul oscilaiilor amortizate ale girocompasului, proiecia unui capt al axei sale principale descrie o:

    a) elips b) spiral eliptic c) evolvent

    TESTUL nr. 48

    G018. Precesia giroscopului cu trei grade de libertate este

    a) o constant constructiv b) o proprietate dinamic c) o consecin a atraciei gravitaionale d) o consecin a micrii unghiulare a Pmntului

    G 4218. Ce turaie atinge un giromotor asincron (neglijnd alunecarea electric) avnd o pereche de poli statorici, n cazul n care tensiunea alternativ de alimentare are frecvena de 550 Hz

    a) 33000 rot/min b) 22000 rot/min c) 11000 rot/min

    G948. Care este valoarea deplasrii unghiulare elementare (incrementul unghiular) pentru motorul pas cu pas al unui repetitor giro ca cel din fig.1.48, dac raportul dintre numrul de poli rotorici i

  • Girocompase

    64 Aparate Electrice de Navigaie Curs i aplicaii

    numrul de perechi de poli statorici este 2/2:

    a)

    2pi

    b)

    4pi

    c) pi

    N

    S

    A B

    D

    E

    fig.1.48 Motorul pas cu pas al unui repetitor giro

    TESTUL nr. 49

    G 4219. Ce turaie atinge un giromotor asincron (neglijnd alunecarea electric) avnd o pereche de poli statorici, n cazul n care tensiunea alternativ de alimentare are frecvena de 600 Hz

    a) 12000 rot/min b) 36000 rot/min c) 18000 rot/min

    G949. Diodele semiconductoare D1...D6 din schema punii de putere a invertorului echipamentului giro (fig.1.49) asigur

  • Girocompase

    65 Aparate Electrice de Navigaie Curs i aplicaii

    a) Protecia tranzistoarelor de putere la scurtcircuit b) Protecia tranzistoarelor de putere la supracureni c) Protecia tranzistoarelor de putere la supratensiuni

    tranzitorii

    d) Protecia tranzistoarelor de putere la tensiuni inverse

    UccUVW

    CSU1

    CSU2

    CSV1

    CSV2

    CSW1

    CSW2

    D1 D3 D5

    D2 D4 D6

    fig.1.49 Puntea de putere a invertorului echipamentului giro

    G019. Avnd n vedere egalitatea produselor vectoriale FrHprrrr

    = ,

    putei stabili c sensul micrii de precesie este

    a) dat de regula burghiului drept b) imprecis c) dat de regula minii drepte d) legea evolventei

    G049. n cazul oscilaiilor amortizate ale girocompasului, un capt al axei sale principale descrie o:

    a) elips sferic b) spiral eliptic cilindric c) evolvent ovoidal d) involvent sferic

    TESTUL nr. 50

    G950. Schema coninut n seciunea din dreapta a fig. 1.26 prezint

  • Girocompase

    66 Aparate Electrice de Navigaie Curs i aplicaii

    a) configuraia sistemului de alimentare al amplificatorului de urmrire

    b) configuraia serie a interfeei de prelevare a semnalului

    c) configuraia paralel a interfeei de prelevare a semnalului

    d) configuraia simetric a interfeei de prelevare a semnalului

    e) configuraia dezechilibrat a interfeei simetrice de prelevare a semnalului

    f) configuraia echilibrat a interfeei asimetrice de prelevare a semnalului

    Ualim Uamp

    Rsup

    Rinf

    RW1 RW2

    R1

    R2

    L1

    L2

    fig.1.26 Prelevarea semnalului

    G 4220. Ce turaie atinge un giromotor asincron (neglijnd alunecarea electric) avnd o pereche de poli statorici, n cazul n care tensiunea alternativ de alimentare are frecvena de 700 Hz

    a) 42000 rot/min b) 36000 rot/min c) 18000 rot/min

    G020. Avnd n vedere egalitatea produselor vectoriale FrHprrrr

    = ,

    putei stabili c vectorul p

    r este

  • Girocompase

    67 Aparate Electrice de Navigaie Curs i aplicaii

    a) perpendicular pe planul format de vectorii moment cinetic i momentul forei exterioare

    b) n planul format de vectorii vitez unghiular i moment cinetic

    c) perpendicular pe planul format de vectorii vitez unghiular i momenul forei exterioare

    d) n planul format de vectorii for exterioar i moment cinetic

    TESTUL nr. 51

    G951. Schema prezentat n fig.1.42, pentru motorul pas cu pas din repetitorul giro, trebuie s asigure:

    a) un set de trei tensiuni sintetice n faz

    b) un set de trei tensiuni sintetice defazate cu jumtate de perioad

    c) alimentarea unui unui motor pas cu pas trifazat cu punct neutru

    d) alimentarea unui unui motor pas cu pas trifazat cu nfurri separate

    e) alimentarea unui unui motor pas cu pas trifazat tripolar

  • Girocompase

    68 Aparate Electrice de Navigaie Curs i aplicaii

    +Ucc

    B

    T1 T3 T5

    T2

    3 TRAFO

    SEPAR

    3 TRAFO

    SEPAR

    CTRL

    T4 T6

    actioMPPTcomCTRLSD2005

    1 3 5

    2 4 6

    IS

    IS

    A

    IP

    IP

    MPPTC

    B com

    -Ucc

    Ucc

    Ucc

    fig.1.42

    G021. Transformarea unui giroscop cu trei grade de libertate n girocompas

    a) se face prin redistribuirea masei giroscopului

    b) se face prin modificarea poziiei centrului de mas al giroscopului

    c) se face prin exploatarea gravitaiei terestre

    d) se face prin mrirea greutii giroscopului

    TESTUL nr. 52

    G952. n schema echivalent din fig.1.43, deviaia unghiular a elementului de urmrire giro fa de elementul sensibil orientat se manifest prin modificarea valorii

    a) reactanelor L1, L2, L3 b) tensiunii livrate de invertor c) frecvenei tensiunii livrate de

    invertor

  • Girocompase

    69 Aparate Electrice de Navigaie Curs i aplicaii

    d) rezistenelor RW1, RW2

    RW1

    RW2

    L1

    R1

    L2

    R2

    U1 U2

    TR

    L3

    fig.1.43

    G022. Metoda pendular de transformare a unui giroscop cu trei grade de libertate n girocompas presupune

    a) mutarea centrului de greutate al giroscopului

    b) mutarea centrului de mas al giroscopului

    c) mutarea centrului geometric al giroscopului

    d) ataarea unei mase suplimentare e) mrirea vitezei unghiulare a

    giroscopului

    TESTUL nr. 53

    G953. Tranzistoarele bipolare NPN montate n grilele comutatoarelor statice din schema punii de putere a invertorului echipamentului giro (fig.1.44) asigur

    a) Protecia tranzistoarelor de

  • Girocompase

    70 Aparate Electrice de Navigaie Curs i aplicaii

    putere la supracureni b) Protecia tranzistoarelor de

    putere la supratensiuni tranzitorii

    c) Protecia tranzistoarelor de putere la supraputere disipat

    Ucc

    UVW

    CSU1

    CSU2

    CSV1

    CSV2

    CSW1

    CSW2

    D1 D3 D5

    D2 D4 D6

    fig.1.44

    TESTUL nr. 58

    G958. Defectarea giromotorului asincron 1, cuplat mecanic ntr-un dispozitiv antiparalelogram cu giromotorul asincron 2 (din fig.1.45) produce

    a) eroare de vitez b) eroare constant de 450 spre tribord c) eroare constant de 450 spre

    babord

  • Girocompase

    71 Aparate Electrice de Navigaie Curs i aplicaii

    fig.1.45

    G028. Eroarea de vitez a girocompasului depinde de

    a) latitudinea punctului msurrii b) longitudinea punctului msurrii c) longevitatea observatorului n

    punctul msurrii

    TESTUL nr. 42

  • Girocompase

    72 Aparate Electrice de Navigaie Curs i aplicaii

    G942. Diagrama din fig.1.46 reprezentnd tensiunile de alimentare ale motorului pas cu pas din repetitorul giro arat c

    a) defazajul dintre cele dou tensiuni sintetice este

    4pi

    b) defazajul dintre cele dou tensiuni sintetice este

    3pi

    c) defazajul dintre cele dou tensiuni sintetice este

    2pi

    d) defazajul dintre cele dou tensiuni sintetice este pi

    U1

    U2

    fig.1.46

    Lucrri de verificare la Unitatea de nvare nr. 1

    S se calculeze G 4202. Ce turaie atinge un giromotor asincron (neglijnd alunecarea electric) avnd dou perechi de poli statorici, n cazul n care tensiunea alternativ de alimentare are frecvena de 250 Hz?

    a) 7500 rot/min b) 15000 rot/min c) 18000 rot/min

  • Girocompase

    73 Aparate Electrice de Navigaie Curs i aplicaii

    G034. Pentru a obine o turaie de aproximativ 18000 rot/min (neglijnd alunecarea electric) n cazul unui giromotor asincron avnd dou perechi de poli statorici, este necesar o tensiune alternativ de alimentare cu frecvena de

    a) 600 Hz b) 300 Hz c) 900 Hz

    G 4206. Ce turaie atinge un giromotor asincron (neglijnd alunecarea electric) avnd dou perechi de poli statorici, n cazul n care tensiunea alternativ de alimentare are frecvena de 450 Hz

    a) 12000 rot/min b) 13500 rot/min c) 27000 rot/min

    G042. Care este numrul de perechi de poli statorici ai unui giromotor asincron (neglijnd alunecarea electric) alimentat la frecvena de 450 Hz, la o turaie de 27000 rot/min

    a) p = 2 b) p = 1 c) p = 6

    Rspunsuri i comentarii la ntrebrile din testele de autoevaluare

    Testul 31 G 931 b

    G 4201 b

    G 001 c

    G 031 e

    Testul 32 G 932 c

    G 4202 a

    G 002 d

    G 032 d

    Testul 33 G 933 c

    G 4203 c

    G 003 d

  • Girocompase

    74 Aparate Electrice de Navigaie Curs i aplicaii

    G 033 b

    Testul 34 G 934 c

    G 4204 c

    G 004 a

    G 034 a

    Testul 35 G 935 c

    G 4205 a

    G 005 b

    G 035 c

    Testul 36 G 936 c

    G 4206 b

    G 006 c

    G 036 a

    Testul 37 G 937 a

    G 4207 a

    G 007 c

    Testul 38 G 938 b

    G 4208 b

    G 008 b

    G 038 c

    Testul 39 G 939 c

    G 4209 c

    G 009 c

    G 039 d

    Testul 40 G 940 c

    G 4310 c

    G 010 d

    G 040 c

    Testul 41 G 941 a

    G 4211 a

    G 011 c

    G 041 b

    Testul 42 G 942 c

    G 4212 a

    G 012 b

    G 042 c

    Testul 43 G 943 b

    G 4213 c

    G 013 c

    G 043 a

    Testul 44 G 944 d

    G 4214 a

    G 014 d

    G 044 b

    Testul 45 G 945 c

    G 4215 b

    G 015 a

    G 045 b

    Testul 46 G 946 b

    G 4216 c

    G 016 a

    G 046 a

    Testul 47 G 947 c

    G 4217 b

    G 017 b

    G 047 b

    Testul 48 G 948 a

    G 4218 a

    G 018 b

    G 048 b

    Testul 49 G 949 d

    G 4219 b

    G 019 a

    G 049 b

    Testul 50 G 950 a

    G 4220 a

    G 020 a

    G 049 b

    Testul 51 G 951 e

    G 4221 b

    G 021 b

    G 051 b

    Testul 52 G 952 d

    G 4222 a

    G 022 d

    G 052 b

    Testul 53 G 953 a

  • Girocompase

    75 Aparate Electrice de Navigaie Curs i aplicaii

    G 4223 b

    G 023 e

    Testul 54 G 954 a

    G 4224 c

    G 024 b

    G 054 b

    Testul 55 G 932 c

    G 4225 c

    G 025 a

    G 051 b

    Testul 56 G 956 b

    G 4226 a

    G 026 b

    G 054 b

    Testul 57 G 957 b

    G 4227 c

    G 027 a

    G 047 b

    Testul 58 G 958 c

    G 4228 a

    G 028 a

    G 058 a

    Testul 59 G 948 e

    G 4229 a

    G 029 c

    G 040 c

    Testul 60 G 960 c

    G 4230 a

    G 030 d

    G 060 b

    Recapitulare Mai citii nc o dat materialul.

    Concluzii Dai mult atenie enunurilor problemelor. Unele dintre ele seamn, dar nu sunt la fel.

  • Girocompase

    76 Aparate Electrice de Navigaie Curs i aplicaii

    Referinele bibliografice ale unitii de nvare

    [1] Ahrendts, Joachim & CO, HUTTE Manualul Inginerului, Editura Tehnic, Bucureti, 1995 [2] Calueanu, D., Stan, St. .a., Instalaii Electrice la Bordul Navelor, Editura Tehnic, Bucureti, 1981

    [3] Calugaria, Ghe. s.a., Tabele i Formule de Matematic, Fizic i Chimie, Editura Didactic i Pedagogic, Bucureti, 1964

    [4] Chiri, M., Pavic, V., Navigaie, Editura Militar, Bucureti, 1959 [5] DORDEA, T., Aparate electrice de navigatie, autor unic, Ed. Muntenia, ISBN (10) 973-

    692-154-9, ISBN (13) 978-973-692-154-4, 105 pag, Constanta, 2006 [6] DORDEA, T., Acionri electrice cu und sintetic, autor unic, Ed. Muntenia, ISBN (10)

    973-692-153-0, ISBN (13) 978-973-692-153-7, 155 pag, Constanta, 2006 [7] Dordea, , Stadiul actual n domeniul sistemelor de guvernare navale Referat doctorat, U