2. Системы управления электрогидравлическими рулевыми приводами

Схема управления электроприводами насосов рулевой машины РЭГ-4

Данная схема применяется на судах с электрогидравлическими рулевыми машина-

ми.

Схема предназначена для пуска и остановки электродвигателей насосов перемен-

ной производительности ( насосов Холла ) и звуковой и световой сигнализации о режимах работы этих электродвигателей ( рис. 277 ).

Элементы схемы

Силовая часть схемы

Силовая часть схемы включает в себя:

1. Д1, Д2 – приводные асинхронные электродвигатели насосов №1, №2;

2. А1, А2 – автоматические выключатели на ГЭРЩ, для защиты от токов коротко

го замыкания в обмотках статора двигателей Д1, Д2;

3. 1РТ1…1РТ3, 2РТ1…2РТ3 – тепловые реле внутри станции управления в рум-

пельном отделении, для включения звуковой и световой сигнализации о перегрузке двига

телей Д1, Д2 по току ( нагревательные элементы реле находятся в силовой части схемы, а размыкающие контакты – в цепях сигнальных реле 1Р, 2Р )

Рис. 277. Схема системы управления электроприводами насосов рулевой машины РЭГ-4

Схема управления

Схема управления включает в себя:

1. 1П ( 2 П ) – переключатель видов управления «местное – дистанционное», нахо-

дится в румпельном отделении;

2. ВУ1 ( ВУ2 ) – выключатель «Дистанционное управление», находится в рулевой

рубке;

3. 1ЛР ( 2ЛР ) – реле-защелка, для включения линейного контактора 1Л ( 2Л );

4. 1Л ( 2Л ) – катушка линейного контактора;

5. Тр – трансформатор 380 / 127 В, для питания цепей сигнализации;

6. 1ЛС – лампочка сигнальная «питание на схему подано»;

7. 1Р…4Р – реле сигнальные, для коммутации цепей сигнализации в нормальном

и аварийном режимах работы насосов;

8. 1РВ, 2РВ – реле времени с таймером, для перевода сигнальных лампочек 2ЛС,

3ЛС из режима постоянного свечения в мигающий режим;

9. Рв – ревун, включается при перегрузке по току двигателя Д1 ( Д2 );

10. Кн – кнопка снятия сигнала ревуна;

11. РС – реле сигнальное, для снятия сигнала ревуна.

Подготовка схемы к работе

В обычных условиях на ходу судна в работе находится только один насос.

Второй насос находится в резерве, его включают в сложных условиях плавания

( проходы проливов, вход в порт или выход из него и т.п. ).

Рассмотрим подготовку схемы к работе в случае включения насоса №1.

Для подготовки схемы к работе:

1. подают питание на первичную обмотку трансформатора Тр. На вторичной об-

мотке Тр появляется напряжение и образуются такие цепи:

а ) цепь сигнальной лампочки 1ЛС ««питание на схему подано»;

б ) цепь сигнальных реле 1Р и 2Р через размыкающие контакты 1РТ1…1РТ3

и 2РТ1…2РТ3.

Реле 1Р и 2Р включаются и переключают каждое три своих контакта.

Реле 1Р:

1. размыкает контакт 1Р в цепи катушек реле времени 1РВ и 2РВ, а также ( ниже

по схеме ) в цепи катушки ревуна Рв;

2. замыкает контакт 1Р в цепи сигнальной лампы 2ЛС и катушки реле 3Р, но лам-

почка 2ЛС и реле 3Р не включаются, т.к. в их цепи разомкнут вспомогательный контакт 1Л линейного контактора 1Л;

3. размыкается контакт 1Р, включенный последовательно с размыкающим контак

том реле времени 1РВ во вторую цепь питания лампочки 2ЛС и реле 3Р.

Реле 2Р производит аналогичные переключения контактов:

1. размыкает контакт 2Р в цепи катушек реле времени 1РВ и 2РВ, а также ( ниже по схеме ) в цепи катушки ревуна Рв;

2. замыкает контакт 2Р в цепи сигнальной лампы 3ЛС и катушки реле 4Р, но лам-

почка 3ЛС и реле 4Р не включаются, т.к. в их цепи разомкнут вспомогательный контакт 2Л линейного контактора 2Л;

3. размыкается контакт 2Р, включенный последовательно с размыкающим контак-

том реле времени 1РВ во вторую цепь питания лампочки 3ЛС и реле 4Р.

Поскольку реле 3Р и 4Р отключены, через их последовательно включенные и замк-

нутые контакты 3Р и 4Р включается ревун Рв по цепи:

левый вывод вторичной обмотки трансформатора Тр – левый предохранитель –

замкнутый контакт реле 3Р – замкнутый контакт 4Р – размыкающий контакт реле снятия сигнала ревуна РС – катушка Рв – правый предохранитель – правый вывод вторичной обмотки Тр.

Ревун включается.

Его можно отключить нажатием кнопки сброса сигнала ревуна Кн. При нажатии кнопки Кн образуется цепь катушки реле снятия сигнала ревуна РС:

левый вывод вторичной обмотки трансформатора Тр – левый предохранитель –

амкнутый контакт реле 3Р – замкнутый контакт 4Р – контакты кнопки Кн- катушка РС – правый предохранитель – правый вывод вторичной обмотки Тр.

Реле РС включается и размыкает свой контакт РС в цепи катушки ревуна. Второй

контакт РС, включенный параллельно кнопке Кн, замыкается, после чего кнопку Кн мож-

но отпустить ( реле становится на самоблокировку ).

Одновременно с включением ревуна через вторую пару контактов 3Р и 4Р включа

ется сигнальная лампочка 4 ЛС «оба насоса не работают».

2. на ГРЩ включают автоматический выключатель А1 «Фидер левого борта»;

3. включают двигатель М1 с одного из двух постов управления:

а ) с поста местного управления в румпельном отделении переводом переключателя

1П в положение «местное», при этом подвижный контакт переключателя опускается вниз;

б ) с поста дистанционного управления в рулевой рубке, для этого переключатель 1П в румпельном отделении переводят в положение «дистанционное», после чего в руле

вой рубке дополнительно включают выключатель ВУ1.

В обоих случаях включается реле-защелка 1ЛР которое замыкает свой контакт в цепи катушки линейного контактора 1Л.

Линейный контактор 1Л включается и замыкает три главных контакта в силовой части схемы и один вспомогательный в цепи сигнальной лампы 2 ЛС и сигнального реле 3Р.

При замыкании главных контактов происходит пуск двигателя Д1, при замыкании вспомогательного контакта 1Л загорается сигнальная лампочка 2ЛС « в работе насос №1» и включается реле 3Р.

Реле 3Р переключает три своих контакта:

1. замыкает контакт 3Р в цепи катушки ревуна Рв и катушки реле РС, но выше ( по схеме ) этого контакта находятся разомкнутые параллельно включенные контакты реле 1Р и 2Р;

2. размыкает контакт 3Р в цепи катушки реле РС, последнее отключается и замыка

ет контакт РС в цепи катушки ревуна Рв, тем самым подготавливая эту цепь к последую-

щему включению в случае перегрузк двигателя М1;

4. размыкает контакт 3Р в цепи сигнальной лампочки 4ЛС «оба насоса не работа

ют».

Лампочка 4ЛС гаснет.

Работа схемы при перегрузке двигателя Д1

При перегрузке двигателя Д1 тепловое реле 1РТ1 ( или 1РТ2, 1РТ3 ) размыкает контакт в цепи катушки реле 1Р. Последнее отключается и переключает три контакта:

1. замыкается контакт 1Р в цепи реле времени 1РВ и 2РВ и, ниже по схеме, в цепи катушки ревуна Рв. Ревун включается, сигнал ревуна можно снять нажатием кнопки Кн

( см. выше );

2. размыкается контакт 1Р в цепи сигнальной лампочки 2ЛС и реле 3Р;

3. замыкается контакт 1Р, включенный последовательно с размыкающим контак-

том 1 РВ в цепи сигнальной лампочки 2ЛС и реле 3Р.

Таким образом, теперь в цепь сигнальной лампочки 2ЛС и реле 3Р введен контакт реле времени 1РВ.

Реле времени 1РВ имеет два контакта:

1. размыкающий в только что упомянутой цепи сигнальной лампочки 2ЛС и реле 3Р;

2. замыкающий в цепи катушки реле времени РВ2.

Пока выдержка времени реле 1РВ не закончилась, его контакт в цепи сигнальной лампочки 2ЛС и реле 3Р остается замкнутым, лампочка 2ЛС горит, реле 3Р включено.

По истечении выдержки времени реле 1РВ размыкает контакт в цепи сигнальной лампочки 2ЛС и реле 3Р, лампочка гаснет. Через замкнувшиеся контакты 3Р и замкнутые контакты 4Р восстанавливается цепь питания ревуна Рв и ( ниже по схеме ), сигнальной лампочки 4ЛС «оба насоса не работают».

Второй контакт реле 1РВ замыкается в цепи катушки реле 2РВ.

Реле 2РВ имеет один контакт – в цепи катушки реле времени 1РВ. Как только вы-

держка времени реле 2РВ закончится, контакт 2РВ в цепи катушки реле 1РВ разомкнется.

Реле 1РВ отключится и разомкнет один свой контакт в цепи сигнальной лампочки 2ЛС и реле 3Р, а также замкнет контакт в цепи катушки реле времени 2РВ.

Лампочка 2ЛС погаснет.

Далее работа схемы повторяется. Оба реле времени – 1РВ и 2РВ, начинают рабо-

тать в прерывистом режиме – реле 1РВ включает реле 2РВ, а реле 2РВ отключает реле 1РВ. Оба реле работают в так называемом режиме «пульс-пара».

В этом режиме лампочка 2ЛС начинает мигать, что привлекает внимание вахты на мостике.

Аналогично работает схемы при включении двигателя Д2.

Если в работе были два двигателя, и оба отключились, включается ревун Рв и заго-

рается сигнальная лампочка 4ЛС «оба насоса не работают».

Выполнение требований Правил Регистра в данной схеме

В данной схеме выполнены такие требования Регистра:

1. рулевой электропривод, состоящий из одного и более силовых агрегатов ( в дан-

ной схеме их два ) должен получать питание по двум отдельным фидерам, проложенным непосредственно от ГРЩ разными трассами – один по левому борту судна, другой – по правому – в данной схеме через автоматические выключатели А1 и А2;

3. включение электродвигателей привода руля должно осуществляться из румпель

ного отделения и из рулевой рубки – в данной схеме при помощи переключателя 1П ( 2П ) и выключателя ВУ1 ( ВУ2 );

3. пусковые устройства должны обеспечивать повторный автоматический пуск элек

трических двигателей при восстановлении напряжения после перерыва в подаче питания – в данной схеме при помощи реле-защелки 1ЛР ( 2ЛР ) и линейного контактора 1Л ( 2Л );

4. в рулевой рубке и у поста управления главными механизмами должна быть пре

дусмотрена световая и звуковая сигнализация:

а ) об исчезновении напряжения в цепи питания системы управления – при помощи лампочки 1ЛС;

б ) о перегрузке в цепи питания каждого агрегата – переводом лампочки 2ЛС ( 3 ЛС ) из режима постоянного накала в режим мигания, а также включением ревуна Рв.

в ) о работе электродвигателей силовых агрегатов – горением лампочки 2ЛС ( 3 ЛС ) постоянным накалом, а при отключении обоих агрегатов сразу – загоранием лампочки 4ЛС «оба насоса не работают».

Комбинированная схема управления гидравлическим рулевым приводом на судах типа «Красноград»

Основные сведения

Комбинированная схема управления гидравлическим рулевым приводом применяя

ется на транспортных судах типа «Красноград» ( рис. 278 )

Рис. 278. Комбинированная схема управления гидравлическим рулевым электроприводом на судах типа Красноград»

Схема называется комбинированной, потому что она предусматривает два вида управления:

1. простое, при помощи кнопок КнП «Право руля» и КнЛ «Лево руля»;

2. следящее при помощи штурвала.

Описание схемы управления

Силовая часть схемы

Силовая часть схемы включает в себя:

1. К1, К2 – линейные контакторы левого и правого борта, для подачи напряжения

на схему;

2. КЛ – линейный контактор, для включения приводного двигателя ИД1;

3. ИД1 – приводной двигатель, вращающий насос переменной производительно-

сти ( насос Холла ).

Схема управления

Схема управления включает в себя:

1. П1 – переключатель «Местное управление» в румпельном отделении, для вклю

чения насоса Холла;

2. П2 – переключатель «Дистанционное управление» на мостике, для включения

насоса Холла;

3. СР1 – серводвигатель руля, для перемещения барабана насоса Холла в режиме

«Следящее управление»;

4. СР2 – серводвигатель руля, для перемещения барабана насоса Холла в режиме

«Простое управление»;

5. К7 – линейный контактор, для подачи напряжения на серводвигатель СР1 при

следящем управлении;

6. К4 и К6 – реверсивные контакторы для простого управления;

7. К3 и К5 - реверсивные контакторы для следящего управления;

8. ПСР – двухполюсный переключатель «Следящее – простое управление»;

9. R1, R2 – пусковые неотключаемые резисторы в цепах обмоток статора серводви

гателей СР1 и СР2, для уменьшения пусковых токов серводвигателей;

10. резистор R, диод В1, конденсатор С1 – узел динамического торможения серво-

двигателя СР1 ( следящее управление );

11. резистор R, диод В2, конденсатор С2 – узел динамического торможения серво-

двигателя СР2 ( простое управление );

12. Тр – четырехобмоточный трансформатор, имеет первичную обмотку, получаю-

щую питание через главные контакты контактора К7, и три вторичных

а ) левую – для питания катушки контактора К3 «Лево руля»;

б ) среднюю - для питания катушки контактора К5 «Право руля»;

в ) правую – для питания обмоток управления усилителей МУ1 и МУ2.

13. ПУ – сельсин-трансформатор поста управления, его ротор механически связан

со штурвалом;

14. ДОС ( датчик обратной связи ) - сельсин-трансформатор руля, его ротор механи

чески связан с баллером руля;

15. КВ1, КВ3 – контакты конечных выключателей «Лево руля» и «Право

руля», настроены на угол 32-33º, используются в режиме «Следящее управление»;

16. КВ2, КВ4 – то же, используются в режиме «Простое управление»;

17. МУ1, МУ2 – магнитные усилители, используются в режиме «Следящее управле-

ние».

Магнитные усилители МУ1, МУ2

Предназначены для питания катушек контакторов К3 и К5.

Устройство и принцип действия МУ1 и МУ2 такой же, как у таких же усилителей

в схеме следящего управления секторным рулевым электроприводом на рис. 275, за един-

ственным исключением – на сердечники МУ1 и МУ2 дополнительно намотана обмотка внешней положительной обратной связи по току ОС.

Эта обмотка предназначена для обеспечения скачкообразного включения контак-

тора К3 ( К5 ) даже при малом угле поворота штурвала.

Объясним принцип действия этой обмотки на примере усилителя МУ1.

Эта обмотка включена последовательно с нагрузкой МУ1 – катушкой контактора

К3 «Лево руля». Направление тока в обмотке ОС – слева направо ( это направление про-

следите самостоятельно, используя объяснение работы МУ1 и МУ2 в предыдущей схеме ), т.е. от вывода, обозначенного точкой, к выводу без точки.

Таким образом, эта обмотка дополнительно подмагничивает сердечник МУ1 и тем самым резко увеличивает его коэффициент усиления по току.

В результате характеристика магнитного усилителя I_ро ( I_оу ) становится прямо-

угольной ( рис.279 ). Такая характеристика называется «релейной».

Рис. 279. Статическая релейная характеристика магнитного усилителя МУ1

( МУ2 )

Основные особенность статической характеристики:

1. в исходном состоянии ( штурвал – в нуле, перо руля в - диаметрали ) токи в на-

магничивающей и размагничивающей обмотках одинаковы ( Δ i = 0 ). При этом через катушку контактора К5 протекает небольшой ток холостого хода, выражаемый отрезком 01 , недостаточный для включения контактора К5 ;

2. при повороте штурвала на небольшой угол ( 0,5 – 1 º ) на правый борт, ток в на-

магничивающей обмотке увеличивается, а в размагничивающей обмотке – уменьшается, поэтому даже при небольшой разнице токов Δ i' ( отрезок 1-2 ) ток в катушке контакто-

ра К5 резко ( скачкообразно ) увеличивается ( переход из точки 2 в точку 3 ), контактор К5 включается.

Аналогично работает схема при повороте штурвала на левый борт.

Такое резкое увеличение тока необходимо для того, чтобы в данной схеме контак

тор К5 ( К3 ) уверенно включался даже при малых углах поворота штурвала, при которых разность токов в намагничивающей и размагничивающей обмотках управления мала.

Сельсины-трансформаторы ПУ и ДОС

Устройство трансформаторов ПУ и ДОС такое же, что и сельсинов-трансформато-

ров ВС1 и ВС2 в схеме следящего управления секторным рулевым электроприводом на рис. 275. за исключением следующего:

1. обмотки роторов сельсинов ПУ и ДОС соединены «треугольником» ( у ВС1 и

ВС2 на рис. 275 – «звездой»);

2. у сельсина ВС1 обмотка 6 – это обмотка возбуждения, на нее подается напряже-

ние с правой вторичной обмотки трансформатора Тр;

3. у сельсина ДОС обмотка 3 – это выходная обмотка, на нее не подается напряже-

ние, а наоборот, снимается выходное напряжение ( ЭДС е₃ ).

Эта пара сельсинов ПУ и ДОС работает так.

В исходном положении ( штурвал – в нуле, перо руля – в диаметрали ) роторы обо-

их сельсинов занимают нулевые положения, при этом выходная ЭДС е₃ = 0.

При повороте ротора сельсина ПУ на выходной обмотке 3 появляется ЭДС

е₃ = Е_3макс*sinα, величина которой, как видно из формулы, прямо пропорциональна синусу угла поворота ротора α, а фаза зависит от направления поворота ротора относительного исходного положения.

График зависимости е₃ ( α ) такой же, как и на рис.276.

Подготовка схемы к работе

Для подготовки схемы к работе на ГРЩ включают автоматический выключатель фидера питания, например, левого борта ( на рис. 278 не показан ).

При этом на левых линейных проводах Л1, Л2, Л3 появляется напряжение, вследст

вие чего протекает ток катушки контактора К1 по цепи:

линейный провод Л3 – размыкающий контакт К2 ( он замкнут, т.к. контактор К2 не

включен ) – катушка К1 – линейный провод Л2.

Контактор К1 включается, замыкает три главных контакта, подавая питание на схе

му, и размыкает вспомогательный контакт К1 в цепи катушки К2.

После включения автоматического выключателя правого борта ( на рис. 278 не по-

казан ) появляется напряжение на правых линейных проводах Л1, Л2, Л3.

Однако контактор К2 включиться после этого не может, т.к. в цепи его катушки уже разомкнут контакт К1.

Если при работе рулевого устройства отключится автомат левого борта, катушка

К1 обесточится, контактор К1 разомкнет главные контакты и замкнет вспомогательный в цепи тока катушки контактора К2.

Последний включится, замкнет главные контакты, восстанавливая питание на схеме, и одновременно разомкнет вспомогательный в цепи катушки К1.

Поэтому после повторного включения автоматического выключателя левого борта

контактор К1 не включится, в работе останется контактор К2.

Аналогично работает схема, если при подготовке ее к работе первым ( по времени )

будет включен автоматический выключатель правого борта.

Таким образом, данная схема включения контакторов К1 и К2 обеспечивает беспе-

ребойное питание рулевого устройства при отключении любого автоматического выключа

теля.

После включения на ГРЩ автоматических выключателей включают двигатель ИД1

насоса Холла с одного из двух мест:

1. из рулевой рубки переключателем П2 ( дистанционное включение );

2. непосредственно из румпельного отделения переключателем П1 ( местное вклю-

чение ).

Затем устанавливают переключатель видов управления ПСР в положение «Следя-

щее управление» или «Простое управление».

На схеме переключатель ПСР находится в положении «Следящее управление».

Работа схемы

Следящее управление

Подготовка схемы к работе в следящем режиме

Для получения следящего управления переключатель ПСР устанавливают в поло

жение «Следящее управление» ( рис. 278 ).

Через левый контакт ПСР получает питание катушка контактора К7, который вклю

чается и замыкает главные контакты, через эти контакты питание поступает на первичную обмотку трансформатора Тр, в его трех вторичных обмотках появляются ЭДС.

Кроме того, замыкается вспомогательный контакт К7 в цепи узла динамического

торможения ( R, В1, С1 ) серводвигателя СР1. Одновременно размыкается контакт К7 в цепи такого же узла серводвигателя СР2.

Напряжение правой вторичной обмотки трансформатора Тр поступает на обмотку

возбуждения 6 сельсина-трансформатора ПУ. Поскольку в исходном состоянии штурвал в нуле, а перо руля в диаметрали, ЭДС е₃ = 0.

Кроме того, с полуобмоток правой вторичной обмотки трансформатора Тр одина-

ковые по величине напряжения U₁ и U₂ поступают на входы мостиков 4 и 5. При этом че-

рез обмотки управления ОУ протекают одинаковые токи.

На каждом усилителе одна обмотка управления намагничивает сердечник, вторая -

размагничивает. Например, в усилителе МУ1 верхняя обмотка намагничивает сердечник, нижняя – размагничивает, у МУ2 – наоборот (см. объяснение в описании схемы следящее

го управления секторным рулевым электроприводом на рис. 275 ).

Магнитные потоки намагничивающей и размагничивающей обмоток управления

каждого усилителя одинаковы и компенсируют друг друга, их результирующий магнит-

ный поток равен нулю.

Ток холостого хода, протекающий через последовательно включенные рабочие

обмотки ( включаются поочередно, в разные половины периода) , обмотку обратной связи ОС и катушку контактора К3 ( К5 ), недостаточен для включения последнего.

Работа схемы при следящем управлении

При повороте штурвала, например, вправо, ротор сельсина ПУ поворачивается.

При этом на выходной обмотке 3 появляется ЭДС е₃ определенной величины и фазы. Величина этой ЭДС прямо пропорциональна синусу угла поворота ротора сельсина ПУ

( т.е. штурвала ), а фаза зависит от направления поворота ротора сельсина ( штурвала ).

Мгновенное направление этой ЭДС условно на рис. 278 обозначено стрелкой ( в

направлении сверху вниз ).

Как видно из схемы, ЭДС е₃ совпадает по фазе с напряжением U₁ и противополож-

на по фазе напряжению U₂. Поэтому напряжение на входе мостика 4 увеличится, мостика 5 – уменьшится.

При этом увеличится ток в нижней намагничивающей обмотке МУ2 и в нижней

размагничивающей обмотке МУ1.

Одновременно уменьшится ток в верхней размагничивающей обмотке МУ2 и верх-

ней намагничивающей обмотке МУ1.

В результате сердечник МУ2 перейдет в режим насыщения, сердечник МУ1 – в ре-

жим глубокого размагничивания. Скачком увеличится ток в катушке контактора К5, одно

временно уменьшится и без того небольшой ток в катушке контактора К3.

Контактор К5 включается, замыкает главные контакты в цепи обмотки статора сер

водвигателя СР1, последний включается и выводит барабан насоса Холла из нулевого положения, начинается перекладка пера руля.

Как только начнется перекладка руля, ротор сельсина ДОС, механически связан-

ный с баллером, станет поворачиваться, а ЭДС е₃ - уменьшаться.

В момент времени, когда перо руля повернется на угол, заданный штурвалом, эта

ЭДС уменьшится до нуля. Ток катушки контактора К3 скачкообразно уменьшится до ну-

ля, контактор К3 отключится

Вращающий момент на валу СР1 уменьшится до нуля, а барабан насоса Холла вер

нется в исходное состояние при помощи возвратной пружин нулевого установителя.

Подача насоса уменьшится до нуля, перо руля остановится.

Узел динамического торможения

Оба серводвигателя – СР1 и СР2, имеют одинаковые узлы динамического тормо-

жения.

Динамическое торможение – это один из видов электрического торможения асин-

хронных двигателей и двигателей постоянного тока.

Суть любого электрического торможения одна и та же: создание на валу электро-

двигателя электромагнитного момента, направленного навстречу вращению ротора ( яко-

ря ).

В данной схеме необходимость в электрическом торможении вызвана тем, что асин

хронные серводвигатели СР1 и СР2 имеют массивные короткозамкнутые роторы.

Это приводит к тому, что ротор отключенного от сети серводвигателя по инерции продолжает некоторое время вращаться и перемещать барабан насоса Холла , что недопу-

стимо.

Применение же динамического торможения позволяет останавливать ротор асин-

хронного двигателя СР1 ( СР2 ), а значит, и барабан насоса Холла резко, практически од-

новременно с отключением катушки контактора К3 или К5.

В качестве примера рассмотрим работу узла динамического торможения серводви-

гателя СР1.

Пусть в результате поворота штурвала вправо включился контактор К5.

Этот контактор замыкает главные контакты в цепи обмотки статора серводвигате-

ля СР1 ( последний включается ) и размыкает вспомогательный контакт ( на схеме ниже резистора R и диода В1 ).

При этом в полуволну напряжения, когда на среднем линейном проводе ( ниже кон

тактов К7 ) «плюс», а на левом – «минус», образуется цепь заряда конденсатора С1:

средний линейный провод в цепи обмотки статора СР1 – замкнутый контакт К7 –

резистор R – конденсатор С1 – левый линейный провод.

После заряда полярность напряжения на пластинах С1 такая: «плюс» на левой пла-

стине, «минус» на правой.

Конденсатор С1 заряжается в первую же полуволну до амплитудного значения на-

пряжения U_макс = U_л = *380 = 537 В и далее, при работе, сохраняет полученный заряд ( т.к. не разряжается из-за диода В1 ) , а значит, и это напряжение.

Во вторую полуволну напряжения конденсатор не перезаряжается из-за диода В1.

Динамическое торможение начинается с момента отключения контактора К5.

При этом размыкаются два главных контакта К5 в цепи обмотки статора, тем самым об-

мотка отключается от сети переменного тока.

Также замыкается вспомогательный контакт К5, при этом шунтируются резистор R и диод В1. После этого образуется цепь разряда С1:

«плюс» на левой пластине С1 – замкнутые контакты К5 и К3 – замкнутый контакт

К7 – средний линейный провод - средняя фазная обмотка статора СР1 –нулевая точка ( не показана на схеме ) – левая фазная обмотка статора – «минус» на правой.

Обмотка ротора создает тормозной момент, ротор СР1 останавливается практиче-

ски мгновенно.

Простое управление

Для получения простого управления переключатель видов управления ПСР пере-

водят в положение «Простое управление».

При этом размыкается левый контакт ПСР в цепи катушки контактора К7, послед-

ний отключается. Его главные контакты размыкаются, снимая питание с первичной обмот

ки трансформатора Тр, поэтому магнитные усилители МУ1 и МУ2, а также сельсины ПУ и ДОС исключаются из работы.

Кроме того, не будет поступать питание на обмотку статора серводвигателя СР1

Правый контакт ПСР замыкается в цепи катушек контакторов К4 и К6.

Для перекладки пера руля, например, вправо, нажимают кнопку КнП «Право руля». При этом образуется цепь питания катушки контактора К4:

левый линейный провод ( ниже предохранителя ) – контакты кнопки КнП – контакт

КВ2 конечного выключателя ограничения угла кладки пера руля – размыкающий контакт К6 реверсивного контактора «Лево руля» - катушка К4 - контакт переключателя ПСР – средний линейный провод.

Контактор К4 включается и замыкает главные контакты в силовой части схемы, че-

рез которые на обмотку статора СР2 поступает напряжение сети.

Серводвигатель СР2 включается и перемещает барабан насоса Холла до тех пор,

пока остается нажатой кнопка КнП. Перо руля перекладывается на правый борт, а рулевой матрос следит за поворотом руля по рулевому указателю ( аксиометру ) на мостике.

Как только перо руля повернется на нужный угол, кнопку КнП матрос отпускает.

Контактор К4 отключается, размыкает главные контакты в цепи обмотки статора

серводвигателя СР2, который останавливается.

Ускорению остановки ротора способствует узел динамического торможения, состо-

ящий из резистора R, диода В2 и конденсатора С2. Этот узел работает точно так же, как при следящем управлении ( см. выше )..

Барабан насоса Холла вернется в нулевое положение при помощи возвратной пру-

жины нулевого установителя.

Подача насоса уменьшится до нуля, поэтому перо руля остановится.

Бесконтактная следящая схема управления гидравлическим рулевым приводом на судах типа «Александр Пушкин»

На рис. 280 показана схема только следящего управления.

Рис. 280. Бесконтактная схема управления гидравлическим рулевым электро-

приводом на судах типа «Александр Пушкин»

Описание схемы управления

Силовая часть схемы

Силовая часть схемы включает в себя:

1. ИД1 – приводной двигатель, вращающий насос переменной производительно

сти ( насос Холла ).

Схема управления

Схема управления включает в себя ( рис. 280. ):

1. Тр1 – силовой трасформатор 380 / 220 В;

2. Тр2 – трансформатор питания обмоток управления ОУ1…ОУ4 магнитных уси

лителей МУ1…МУ4;

3. сельсин-трансформатор поста управления ПУ;

4. сельсин-трансформатор насоса Холла ОС2 ( второй датчик обратной связи );

5. тахогенератор ТГ;

6. сельсин-трансформатор руля ОС1 ( первый датчик обратной связи );

7. серводвигатель руля СР;

8. магнитные усилители МУ1….МУ4;

9. выпрямительные мостики 8 и 9.

Силовой трансформатор Тр1

Первичная обмотка трансформатора подключена к фидеру напряжением 380 В,

питающему приводной двигатель ИД насоса Холла.

От вторичной обмотки Тр1 питаются 4 цепи:

1. цепи параллельно включенных обмоток возбуждения:

а ) сельсина-трансформатора поста управления ПУ – обмотка 6;

б ) сельсина-трансформатора ОС2 насоса Холла – обмотка 5;

в ) тахогенератора ТГ – обмотка 3 ( эта обмотка включена через небольшой авто-

трансформатор АТр, позволяющий регулировать напряжение на ней );

г ) сельсина-трансформатора руля ОС1 – обмотка 7;

2. первичная обмотка трансформатора ТР2;

3. обмотка возбуждения 1 серводвигателя руля СР ( последовательно с ней вклю

чены конденсатор С и резистор R );

4. цепи рабочих обмоток реверсивного магнитного усилителя, построенного на

четырех магнитных усилителях МУ1…МУ4.

Электрические машины в схеме

Сельсин-трансформатор поста управления ПУ

Состоит из статора и ротора. На статоре находится однофазная обмотка возбужде-

ния 6, на роторе – трехфазная обмотка, соединенная в звезду ( рис. 280 ).

Из трех фазных обмоток одна не используется, поэтому две другие по схеме соеди-

нены последовательно.

Ротор сельсина-трансформатора ПУ механически соединен со штурвалом.

Этот сельсин предназначен для получения напряжения, пропорционального углу

поворота штурвала.

Если штурвал, а значит, и ротор сельсина находятся в нулевом положении, выход-

ная ЭДС сельсина е₁ = 0.

Если штурвал повернуть в определенную сторону, на выходе сельсина ПУ появит-

ся ЭДС е_1, величина которой пропорциональна углу поворота штурвала, а фаза зависит от направления поворота штурвала.

Иначе говоря, если штурвал повернуть в другую сторону относительно нулевого положения, фаза ЭДС е₁ изменится на 180º.

Сельсин-трансформатор насоса Холла ОС2

Состоит из статора и ротора. На статоре находится однофазная обмотка возбужде-

ния 5, на роторе – трехфазная обмотка, соединенная в звезду ( рис. 280 ).

Из трех фазных обмоток одна не используется, поэтому две другие по схеме соеди-

нены последовательно.

Ротор сельсина-трансформатора ПУ механически соединен с ротором серводвига-

теля руля СР ( на схеме эта связь показана пунктирной линией между роторами СР и ОС2 ).

Ротор СР механически ( через тягу манипулятора насоса Холла ) связан с бараба-

ном насоса Холла, значит, ротор сельсина ОС2 также связан механически с барабаном на

соса Холла.

Этот сельсин предназначен для получения напряжения, пропорционального смеще-

нию барабана насоса Холла ( эксцентриситету насоса ).

Если барабан насоса, а значит, и ротор сельсина находятся в нулевом положении, выходная ЭДС сельсина е₂ = 0.

Если барабан насоса выведен из нулевого положения в определенную сторону, на

выходе сельсина ОС2 появится ЭДС е_2, величина которой пропорциональна эксцентриси-

тету насоса, а фаза зависит от направления смещения барабана.

Иначе говоря, если барабан сместить в другую сторону относительно нулевого по-

ложения, фаза ЭДС е₂ изменится на 180º.

Напомним, что чем больше эксцентриситет насоса, тем больше подача ( давление )

насоса и тем больше скорость перекладки пера руля.

Тахогенератор ТГ

Состоит из статора и полого ротора ( на рис. 280 заштрихован ). На статоре нахо-

дятся две обмотки, сдвинутые в пространстве по углом 90º - обмотка возбуждения 3 и вы-

ходная обмотка с ЭДС е_{3 .}

Ротор механически связан с валом серводвигателя руля СР ( эта связь показана при помощи пунктирной линии между роторами СР и ТГ ).

Тахогенератор предназначен для получения ЭДС е₃, прямо пропорциональной ско

рости вращения вала серводвигателя СР

Действительно, из формулы ЭДС е₃ = сωФ следует, что при постоянном магнитном

потоке Ф обмотки возбуждения 3 эта ЭДС е₃ ≡ ω.

При изменении направления вращения ротора тахогенератора фаза ЭДС е₃ изменя-

ется на 180 электрических градусов ( обратная фаза )..

Основной характеристикой тахогенератора является зависимость выходного напря-

жения U_вых ( в данном случае – выходной ЭДС е₃ ) от скорости вращения ротора ω ( рис. 267 ).

Рис. 281. Зависимость выходного напряжения тахогенератора от скорости вращения ротора при полном ( характеристика 1 ) и ослабленном магнитном потоке ( характеристика 2 ).

Характеристика имеет две особенности:

1. величина выходного напряжения U_вых прямо пропорциональна скорости враще-

ния ротора ω, поэтому график характеристики представляет собой прямую линию;

2. при изменении направления вращения ротора тахогенератора ( реверсе ) фаза пе

ременного выходного напряжения U_вых изменяется на 180 электрических градусов ( см. участок характеристики, расположенный в третьем квадранте ).

В данной схеме ( рис. 280 ) при помощи автотрансформатора АТр можно изменять

магнитный поток возбуждения тахогенератора.

Пусть характеристика 1 получена при полном магнитном потоке Ф тахогенератора

( ползунок АТр находится в крайнем верхнем положении ).

Если при помощи автотрансформатора АТр уменьшить магнитный поток возбужде-

ния тахогенератора ( переместить ползунок АТр вниз ), то, как следует из формулы ЭДС

е₃ = сωФ, значения этой ЭДС при тех же ( т.е. одинаковых ) скоростях вращения ротора будут меньше, чем при полном магнитном потоке.

Поэтому ослабленному магнитному потоку обмотки возбуждения 3 соответствует

характеристика 2.

Сельсин-трансформатор руля ОС1

Состоит из статора и ротора. На статоре находится однофазная обмотка возбужде

ния 6, на роторе – трехфазная обмотка, соединенная в звезду. Из трех фазных обмоток од-

на не используется, поэтому две другие по схеме соединены последовательно.

Ротор сельсина-трансформатора ОС1 механически соединен с баллером руля.

Этот сельсин предназначен для получения напряжения, пропорционального углу

поворота пера руля.

Если перо руля в диаметральной плоскости, значит, ротор сельсина находится в ну-

левом положении, выходная ЭДС сельсина е₄ = 0.

Если перо руля повернется в определенную сторону, на выходе сельсина появится

ЭДС е_4, величина которой пропорциональна углу поворота пера руля, а фаза зависит от направления поворота пера руля.

Иначе говоря, если перо руля будет повернуто в другую сторону относительно нуле

вого положения, фаза ЭДС е₄ изменится на 180º.

Серводвигатель руля СР

Состоит из статора и полого ротора, который на рис. 280 заштрихован. На статоре

находятся две обмотки - обмотка возбуждения 1 и обмотка управления 2.

Обмотка возбуждения 1 получает питание от вторичной обмотки трансформатора

Тр1, обмотка управления 2 получает питание с выхода мостовой схемы на четырех магнит

ных усилителях ( устройство и принцип действия мостовой схемы отдельно объясняется ниже ).

Основной характеристикой серводвигателя является зависимость скорости враще-

ния ротора СР ω от напряжения управления U_у на обмотке 2 ( рис. 282 ).

Рис. 282. Зависимость скорости вращения ротора серводвигателя руля СР от напряжения на обмотке управления 2

Этот серводвигатель предназначен для перемещения ( через гидроусилитель, на

рис. 280 не показан ) барабана насоса Холла.

Чем быстрее вращается ротор, тем быстрее перемещается барабан насоса Холла,

тем быстрее нарастает давление в системе гидравлики рулевой, тем больше скорость пере

кладки пера руля.

С одной стороны, это хорошо, но с другой быстрое нарастание давления в системе

гидравлики может вызвать гидравлический удар, при котором возможно повреждение клапанов и даже разрыв масляного трубопровода.

Чтобы избежать таких ударов, в схеме используется тахогенератор ТГ, который

уменьшает скорость вращения ротора СР и тем самым позволяет избежать возникновения гидравлических ударов. Более подробное объяснение действия тахогенератора в схеме приведено ниже.

Реверсивный магнитный усилитель

Устройство

Реверсивный магнитный усилитель состоит из четырех магнитных усилителей

МУ1…МУ4, включенных по так называемой мостовой схеме ( рис. 280 ).

Эта мостовая схема изображена в несколько ином виде на рис. 283.

Рис. 283. Мостовая схема реверсивного магнитного усилителя

Как известно из курса электротехники, мостовой называется схема, имеющая четы-

ре «плеча» и две диагонали.

Применительно к данной схеме, «плечами» являются четыре магнитных усилите-

ля МУ1…МУ4, а диагоналями – питающая ( с точками «А» и «В») и выходная ( с точками «С» и «D» ).

На входную диагональ ( точки «А» и «В» ) подается напряжение 127 В со вторич-

ной обмотки трансформатора Тр1, с выходной ( точки «В» и «С» ) снимается напряжение на обмотку управления 2 серводвигателя руля СР.

На рис. 283 обмотки управления ОУ не показаны.

Магнитные усилители

Устройство

На сердечнике каждого магнитного усилителя ( рис. 280 и 283 ), например, МУ1, находятся две рабочие обмотки РО1 и РО2 и обмотка управления ОУ ( только на рис. 280 ).

Рабочие обмотки при помощи диодов VD1 и VD2 включены по схеме с внутренней

положительной обратной связью.

Суть этой схемы состоит в том, что рабочие обмотки из-за диодов пропускают ток поочередно, каждая в «свою» половину периода переменного напряжения. Иначе говоря, ток в любой рабочей обмотке – выпрямленный однополупериодный.

Как известно из курса электротехники, такой ток имеет две составляющие:

1. переменную с частотой 50 Гц;

2. постоянную.

Переменная состаляющая тока позволяет рабочей обмотке сохранить индуктивное сопротивление X_l = 2πfL, где f = 50 Гц, L – индуктивность рабочей обмотки.

Постоянная же составляющая создает дополнительное ( помимо обмотки управле-

ния ОУ ) подмагничивание сердечника МУ и тем самым увеличивает коэффициент усиле-

ния МУ по току.

Обмотки управления ОУ1…ОУ4 ( рис. 280 ) включены попарно-последовательно

на выходные напряжения мостиков 8 и 9: с выхода мостика 8 питаются обмотки ОУ2 и ОУ4, с выхода мостика 9 – обмотки ОУ1 и ОУ3.

Принцип действия

В исходном состоянии ( штурвал в нулевом положении ) выпрямленные мостиками напряжения U₈ и U₉ одинаковы, т.е. U₈ = U₉ ( рис. 280 ).

В этом случае токи управления во всех четырех обмотках управления ОУ1……О4 также одинаковы. Это означает, что степень подмагничивания сердечников магнитных усилителей одинакова, т.е. одинаковы индуктивные сопротивления всех восьми рабочих обмоток РО1…РО2.

При этом мост уравновешен, выходное напряжение между точками «С» и «D» рав-

но нулю ( точка «0» на рис. 284 ).

Рис. 284. Зависимость выходного напряжения мостовой схемы

( на обмотке 2 СР ) от соотношения между напряжениями U₈ и U₉

Поскольку это напряжение снимается на обмотку управления 2 серводвигателя ру-

ля, серводвигатель не вращается.

Если в результате поворота штурвала ( см. ниже ) напряжение U₈ увеличится, а на

пряжение U₉ уменьшится, ток в обмотках управления ОУ2 и ОУ4 увеличится, а в обмотках ОУ1 и ОУ3 уменьшится.

При этом индуктивные сопротивления рабочих обмоток усилителей МУ2 и МУ4 уменьшатся, а усилителей МУ1 и МУ3 увеличатся. Мостовая схема выйдет из состояния равновесия.

В результате на выходе магнитного усилителя ( точки «С» и «D» ) появится напря-

жение определенной фазы, величина которого тем больше, чем больше отличаются напря

жения U₈ и U₉ ( на рис. 284 – это участок характеристики в первом квадранте ), т.е. чем на больший угол повернут штува поста управления.

Ротор серводвигателя станет вращаться в определенном направлении.

Если штурвал повернуть в другую сторону, наоборот, напряжение U₈ уменьшится,

а напряжение U₉ увеличится. Мост снова выйдет из уравновешенного состояния, но при этом фаза выходного напряжения на обмотке управления 2 серводвигателя изменится на 180º ( на рис. 284 – это участок характеристики в третьем квадранте ).

В результате ротор серводвигателя станет вращаться в противоположном направ-

лении.

Работа схемы

Исходное состояние

В рулевых электроприводах под исходным состоянием понимают такое,

при котором штурвал находится в нулевом положении, а перо руля – в диаметраль

ной плоскости.

В данной схеме ( рис. 280 ) в этом исходном состоянии:

1. ЭДС е₁ = о, т.к. штурвал находится в нулевом положении;

2. ЭДС е₄ = 0, т.к. перо руля находится в диаметральной плоскости;

3. ЭДС е₂ = 0, т.к. барабан насоса Холла находится в нулевом положении;

4. ЭДС е₃ = 0, т.к. ротор серводвигателя руля не вращается.

Поскольку эти четыре ЭДС отсутствуют, на вход мостика 8 поступает напряжение

U₁ с верхней вторичной полуобмотки трансформатора Тр1, на вход мостика 9 – напряже-

ние U₂ c нижней вторичной полуобмотки этого же трансформатора.

Поскольку на мостиках 8 и 9 одинаковы входные переменные напряжения, значит

одинаковы выходные выпрямленные напряжения.

Поэтому токи в парах обмоток управления ОУ2 и ОУ4 , а также в ОУ1 и ОУ3 оди-

наковы, мост на магнитных усилителях МУ1…МУ4 уравновешен, напряжение на выходе моста, снимаемое на обмотку управления 2 серводвигателя руля, отсутствует. Ротор серво

двигателя руля СР неподвижен.

Работа схемы при следящем управлении

Для упрощения объяснения рассмотрим работу схемы ( рис. 280 ) без тахогенерато

ра ТГ ( его работа объясняется отдельно ниже ).

Поскольку тахогенератор исключен, в схеме остались четыре электрические маши-

ны:

1. сельсин-трансформатор поста управления ПУ;

2. сельсин-трансформатор руля ОС1;

3. сельсин-трансформатор насоса Холла ОС2;

4. серводвигатель руля СР.

Напомним следующее:

1. ротор сельсина-трансформатор поста управления ПУ механически связан со шту

рвалом ( на посту управления на мостике );

2. ротор сельсина-трансформатора руля ОС1 механически связан с баллером руля ( румпельное отделение );

3. ротор сельсина-трансформатор насоса Холла ОС2 механически связан с ротором серводвигателя руля СР ( румпельное отделение ), или, что одно и то же, с барабаном насо

са Холла..

При этом серводвигатель руля СР и сельсин-трансформатор насоса ОС2 размеще-

ны внутри коробки блока, который называется исполнительным механизмом насоса ( ИМ ). Исполнительный механизм пристроен к корпусу насоса Холла и предназначен для пере-

мещения барабана насоса Холла.

Для упрощения объяснения работу схемы при следящем управлении разделим на

две части:

1. работа схемы при повороте штурвала;

2. работа схемы при повороте пера руля.

При этом между первой и второй частью нет перерыва во времени, т.е. обе части являются половинами единого процесса, который начинается с поворота штурвала, а за-

канчивается поворотом руля и его остановкой.

Работа схемы при повороте штурвала ( рис. 266 )

При повороте штурвала на определенный угол, например, вправо, ротор сельсина-

трансформатора поста управления ( ПУ ) поворачивается, и на его выходе появляется ЭДС е₁. Условное мгновенное направление этой ЭДС на рис.266 обозначено стрелкой ( слева направо ).

Эта ЭДС совпадает по фазе с напряжением U₂ и противоположна по фазе напряже-

нию U₁. Поэтому на входе мостика 9 напряжение увеличится от значения U₉ = U₂ ( в исход

ном состоянии ) до значения U₉ = U₂ + е₁.

Напротив, на входе мостика 8 напряжение уменьшится от значения U₈ = U₁ ( в ис-

ходном состоянии ) до значения U₈ = U₁ - е₁.

Поэтому ток в паре обмоток ОУ1 и ОУ3 увеличится, а в паре обмоток ОУ2 и ОУ4 уменьшится. В результате мостовая схема магнитного усилителя на МУ1……МУ4 выйдет из состояния равновесия, и на выходе этой схемы, т.е. на обмотке управления 2 СР, поя-

вится напряжение, величина которого прямо пропорциональна углу поворота штурвала, а фаза зависит от направления поворота штурвала ( при повороте штурвала в другую сторо-

ну фаза этого напряжения изменится на 180º ).

Серводвигатель СР начинает вращаться и при этом через гидроусилитель ( на схеме

е показан ) станет выводить барабан насоса Холла из нулевого положения и одновременно поворачивать ротор сельсина-трансформатора насоса Холла ОС2.

На выходе этого сельсина появится ЭДС е_2, фаза которой противоположна фазе

ЭДС е_1.

Как только возрастающая по мере вывода барабана ЭДС е₂ достигнет значения

ЭДС е_1, обе ЭДС скомпенсируют друг друга, и напряжения на входах мостиков 8 и 9 ста-

нут одинаковыми.

В результате токи в обмотках управления ОУ1 и ОУ3, ОУ2 и ОУ4 станут одинако-

выми, мостовая схема вернется в состояние равновесия, и напряжение на обмотке управле

ния 2 уменьшится до нуля.

Серводвигатель СР остановится, успев вывести барабан насоса Холла из нулевого положения.

Из сказанного выше становится понятным назначение сельсина-трансформатора

асоса Холла ОС2 – остановить барабан насоса в смещенном ( рабочем ) положении.

Продолжение - работа схемы при повороте пера руля ( рис. 280 )

Поскольку барабан насоса смещен относительно нулевого положения, начинается

кладка пера руля.

При повороте руля на выходе сельсина-трансформатора руля появится ЭДС е₄, фа

за которой противоположна ЭДС е₁. Поскольку перед этим две ЭДС - е₁ и е₂ ( см. Работу

схемы при повороте штурвала ) скомпенсировали друг друга, их результирующее дейст-

вие равно нулю. Условно можно считать, что эти ЭДС отсутствуют.

Поскольку ЭДС е₄ совпадает по фазе с напряжением U₁ и противоположна по фазе

напряжению U₂ ( cмотри направление стрелок при ЭДС е₄ и напряжениях U₁ и U₂ ), напря

жение U₈ увеличится до значения U₈ = U₁ + е₄ , а напряжение U₉ уменьшится до значения U₉ = U₂ – е₄ .

Поэтому ток в паре обмоток ОУ1 и ОУ3 уменьшится, а в паре обмоток ОУ2 и ОУ4 увеличится.

В результате мостовая схема магнитного усилителя на МУ1……МУ4 повторно вый

дет из состояния равновесия, и на выходе этой схемы, т.е. на обмотке управления 2 СР появится напряжение противоположной фазы ( по отношению к напряжению, возникшему сразу после поворота штурвала - см. выше ).

Серводвигатель СР реверсирует и станет возвращать в исходное положение бара-

бан насоса Холла и, одновременно, ротор сельсина-трансформатора насоса Холла ОС2.

По мере возвращения барабана насоса в исходное положение подача насоса, а зна-

чит, скорость перекладки пера руля непрерывно уменьшаются.

При движении ротора сельсина-датчика насоса Холла выходная ЭДС сельсина е₂

также непрерывно уменьшается.

Таким образом, на этой второй части работы схемы ЭДС е₄ на выходе сельсина-

трансформатора руля ОС1 увеличивается вследствие поворота пера руля ( е₄ ↑ ), а ЭДС е₂ уменьшается вследствие возврата ротора сельсина-трансформатора насоса ОС2 в нулевое положение (е₂ ↓ ).

Величина же ЭДС е₁ на выходе сельсина-трансформатора ПУ не изменяется, т.к.

штурвал после поворота удерживается в этом положении рулевым матросом.

В момент времени, когда перо руля отработает заданный штурвалом угол, барабан

насоса Холла возвращается в исходное положение. Поэтому ЭДС е₂ сельсина-трансфор-

матора наососа ОС2 равна нулю (е₂ = 0 ), а ЭДС е₄ компенсирует ЭДС е₁.

С этого момента времени на входах мостиков восстанавливаются одинаковые на-

пряжения U₈ = U₉, мост повторно возвращается в уравновешенное состояние, при котором напряжение на обмотке 2 становится равным нулю. Серводвигатель останавливается.

В результате перо руля повернуто на угол, заданный штурвалом, и остановлено. Кладка пера руля окончена.

Как видно из объяснения, барабан насоса Холла при помощи серводвигателя руля СР совершает возвратно-поступательное движение: сначала выводится из исходного состояния, останавливается, а затем реверсирует и возвращается в исходное состоя

ние.

Описанный процесс происходит при повороте штурвала на небольшие углы, до зна

чения ±5º.

Работа схемы управления при углах поворота пера руля свыше ±5º

При повороте штурвала на углы, большие ±5º, серводвигатель СР включается ( см. выше ) , смещает барабан насоса Холла до упора и останавливается ( стоянка СР под то-

ком ).

Поскольку ЭДС е₁ сельсина-трансформатора ПУ гораздо больше, чем ЭДС е₂ сель-

сина-трансформатора насоса, мост на магнитных усилителях МУ1…МУ4 остается рассо-

гласованным, поэтому на валу серводвигателя руля СР сохраняется момент стоянки под током , удерживающий барабан насоса Холла в выведенном до упора состоянии.

При этом подача насоса Холла максимальная и постоянная, и скорость поворота пе

ра руля также максимальная.

Такой режим сохраняется до тех пор, пока разность углов поворота роторов сельси

нов ПУ и ОС1 не уменьшится до 5º.

В этот момент времени сумма ЭДС ( е₂ + е₄ ) скомпенсирует ЭДС е₁. На входах вы-

прямительных мостиков 8 и 9 восстановятся одинаковые напряжения U₈ = U₉. Мост на магнитных усилителях МУ1…МУ4 вернется в состояние равновесия, а момент на валу сер

водвигателя руля СР уменьшится до нуля.

Поскольку в этот момент времени барабан насоса Холла остается смещенным, клад

ка пера руля продолжится.

Поэтому продолжающееся за счет поворота руля непрерывное увеличение ЭДС е₄

приведет к изменению соотношения между напряжениями U₈ и U₉, а значит, к изменению фазы напряжения на обмотке 2 серводвигателя руля СР.

Серводвигатель реверсирует и станет возвращать барабан насоса Холла в исходное

состояние.

Далее процесс происходит так же, как описано выше, подача насоса Холла и ско-

рость движения пера руля постепенно уменьшаются, вплоть до возврата бараба-на насоса в исходное положение, при котором перо руля останавливается.

Роль тахогенератора ТГ

Если надо резко изменить курс, например, для того, чтобы разойтись со встречным

судном, штурвал поворачивают сразу на большой угол.

При таком повороте штурвала, т.е. при задании сразу больших углов кладки, проис

ходит такое же резкое рассогласование моста на магнитных усилителях МУ1…МУ4.

При этом на обмотке 2 сразу же возникает большое напряжение, и серводвигатель

СР станет выводить барабан насоса Холла с большой скоростью. Подача насоса Холла, а значит, давление масла в системе гидравлики рулевой машины станут быстро увеличивать

ся.

В результате возможен разрыв трубопровода или повреждение прокладок клапанов

на рулевой машине ( авария ).

Чтобы замедлить скорость серводвигателя, в схеме используется тахогенератор ТГ.

Ротор тахогенератора механически связан с ротором серводвигателя СР, а фаза выходной ЭДС е₃ тахогенератора противоположна фазе ЭДС е₁ сельсина-трансформатора поста уп-

равления ПУ при выводе штурвала из нулевого положения.

Узел с тахогенератором ТГ работает следующим образом.

При резком повороте штурвала ЭДС е₁ скачкообразно увеличивается, поэтому на-

чальная скорость ротора серводвигателя руля СР будет максимальной.

Однако такой же будет и скорость вращения ротора тахогенератора. Значит, ЭДС е₃

также будет максимальной. Действуя в противофазе с ЭДС е₁, эта ЭДС е₃ снизит скорость ротора серводвигателя руля СР.

Аналогично работает тахогенератор, если резко вернуть штурвал в нулевое положе

ние.

В этом случае ЭДС сельсина-трансформатора поста управления ПУ е₁ резко умень-

шится до нуля, но остается ЭДС е₄ на выходе сельсина-трансформатора руля ОС1.

В результате эта ЭДС уже не компенсируется при помощи ЭДС е₁, мост рассогла-

суется, серводвигатель включается и перемещает барабан насоса Холла из исходного со-

стояния в противоположное тому, которое было вызвано поворотом штурвала.

При этом перо руля станет возвращаться в нулевое положение.

Поскольку серводвигатель реверсировал, ротор тахогенератора вращается в обрат-

ную сторону, и фаза ЭДС е₃ изменяется на обратную ( на рис. 280 стрелка при ЭДС е₃ на-

правлена слева направо ).

В этом случае фаза ЭДС е₃ противоположна фазе ЭДС е₄ . Поэтому действие основ

ного сигнала, в данном случае ЭДС е₄, будет ослаблено.

В результате барабан насоса Холла будет перемещаться плавно, что позволит и в этом случае избежать гидравлических ударов в рулевой машине.

При небольших углах поворота штурвала гидравлические удары не возникают. В

том случае тахогенератор способствует плавному движению руля и его мягкой остановке.