- •Термины и определения
- •1.2. Классификация электроприводов
- •1.3. Краткий очерк развития отечественных судовых электроприводов
- •1.4. Особенности работы судового электромеханика
- •1.5. Значение предмета
- •1.6. Международные и национальные морские классификационные общества.
- •1.7. Условия работы судового электрооборудования. Требования Правил Реги-
- •1.8. Требования морских нормативных документов к конструкции судового
- •1.8.1. Классификация судового оборудования в зависимости от климатических условий района плавания
- •1.8.2. Классификация электрооборудования в зависимости от места расположе
- •1.8.3. Классификация электрооборудования в зависимости от степени защи
- •1.8.4. Классификация судового оборудования в зависимости от особых условий работы эксплуатации
- •1.9. Классификация судового электрооборудования в зависимости от способа монтажа электрических машин
- •1.10. Классификация судового электрооборудования в зависимости от режи
- •1.11. Условия выбора электродвигателей для судовых электроприводов
- •1.12. Системы буквенно-цифровых обозначений электрооборудования Промышленность выпускает различные виды электрооборудования сериями.
- •1.13. Международная система обозначения выводов электрических машин, цветовое обозначение выводов
- •1.14. Международная система единиц физических величин
- •1.15. Единицы, часто применяемые в судовой электротехнике
- •1.16. Рекомендации по изучению дисциплины
- •Глава 1. Типовые узлы и схемы управления судовыми электроприводами
- •§ 1.1. Аппаратура управления электроприводами
- •1. Электрические аппараты
- •Классификация электрических аппаратов
- •7. По режиму работы
- •2. Рубильники, выключатели и переключатели
- •3. Автоматические выключатели
- •2. По роду тока :
- •3. По числу полюсов:
- •5. По типу расцепителей:
- •По типу привода:
- •Исходное состояние выключателя
- •Включение выключателя
- •Расцепители Основные сведения
- •Промышленные типы автоматических выключателей
- •Технические характеристики автоматических выключателей типа ак-50
- •Номинальные токи расцепителей и уставки тока срабатывания в зоне токов короткого замыкания электромагнитных расцепителей выключателей серии а3100р
- •Пределы регулирования и калибруемые значения параметров полупроводниковых расцепителей выключателей серии а3700р
- •Расчет параметров выключателя
- •Выбор выключателя
- •1.1.4. Командоаппараты
- •Кнопочные посты управления
- •Универсальные переключатели
- •Рычажные выключатели
- •1.1.5. Контроллеры
- •Силовые контроллеры
- •1.1.6. Контакторы постоянного и переменного тока
- •Контакты предназначены для непосредственной коммутации электрических цепей.
- •Изображение контактов При изображении контактов применяют следующие правила:
- •Электромагнитная система
- •1.1.7. Реле тока и напряжения
- •Расчет и выбор реле максимального тока
- •Грузовые реле
- •1.1.8. Реле промежуточные
- •1.1.9. Реле времени
- •Электродвигательные реле времени
- •Электромеханические реле времени
- •Технические характеристики реле времени серий рэм20 и рэм200
- •9. Реле с герметизированными магнитоуправляемыми контактами
- •Промышленные типы реле на магнитоуправляемых контактах
- •Герсиконы
- •10. Электротепловые реле Основные сведения
- •Токовые тепловые реле
- •Регулирование уставки ( тока срабатывания реле )
- •11 Реле контроля неэлектрических величин
- •12. Резисторы
- •Классификация резисторов
- •Схемы включения резисторов
- •Материалы, применяемые при производстве резисторов
- •Номинальные параметры резисторов
- •13 Тормозные устройства
- •Основные сведения
- •Ленточные тормозные устройства
- •Дисковые тормозные устройства Дисковые тормозные устройства широко применяются в электроприводах судовых
- •14. Предохранители
- •Устройство и принцип действия предохранителей
- •Технические характеристики предохранителей типа пр2
- •Технические характеристики предохранителей серии пк
- •Расчёт и выбор предохранителей
- •§ 1.2. Условные изображения и обозначения элементов электрических схем
- •1. Единая система конструкторской документации Основные сведения
- •Единая система конструкторской документации
- •Система обозначений стандартов
- •2. Условные графические изображения и буквенно-цифровые обозначения элементов электрических схем Основные сведения
- •3. Виды и правила чтения электрических схем
- •§ 1.3. Типовые узлы и схемы управления электроприводами
- •1. Управление электроприводами
- •Виды управления электроприводами
- •2. Типовые узлы схем автоматического управления электродвигателями
- •Почного поста, состоящего из кнопок «Пуск» и «Стоп». Эта схема применяется для управ- ления наиболее простых судовых электроприводов – насосов, вентиляторов, шлюпочных и траповых лебедок и т.П.
- •Подготовка схемы к работе
- •Остановка
- •Причины и последствия снижения напряжения
- •Схемы защит по снижению напряжения
- •3. Типовые схемы автоматического управления электродвигателями Автоматизация пуска двигателей постоянного и переменного тока Основные сведения
- •Подготовка схемы к работе
- •Работа схемы
- •Подготовка схемы к работе
- •Подготовка схемы к работе
- •Работа схемы
- •Подготовка схемы к работе
- •Подготовка схемы к работе
- •Остановка
- •4. Типовые комплектные устройства управления судовыми электроприво-
- •Основные сведения
- •Пусковые реостаты
- •Подготовка схемы к работе
- •Защиты Защита от токов короткого замыкания
- •Устройство пускового реостата типа рзп
- •Пускорегулировочные реостаты
- •Подготовка схемы к работе
- •Работа схемы Пуск
- •Остановка
- •§ 1.4. Техническая эксплуатация судового электроооборудования
- •2.3. Системы управления саэп
- •Глава 2. Электроприводы судовых нагнетателей
- •§2.1. Классификация и параметры судовых нагнетателей
- •1. Общая характеристика судовых нагнетателей
- •2. Классификация судовых нагнетателей
- •3. Основные параметры нагнетателей
- •2.2. Центробежные нагнетатели
- •1. Основные сведения
- •2. Рабочие характеристики центробежных нагнетателей
- •3. Характеристика сопротивления нагнетательной системы
- •4. Совместная работа нагнетателей
- •§2.2. Устройство, принцип действия, эксплуатация судовых нагнетателей
- •1. Центробежные насосы
- •2. Поршневые насосы
- •3. Осевые ( пропеллерные ) насосы
- •4. Ротационные насосы
- •5. Вентиляторы
- •6. Компрессоры
- •7. Выбор электродвигателей для судовых нагнетателей
- •Решение
- •Решение
- •8. Требования Правил Регистра к электроприводам насосов и ветиляторов
- •§ 2.3. Системы управления электроприводами судовых нагнетателей и холо-
- •4.3. Принципиальная схема управления электроприводом осушительного насоса
- •Основные сведения
- •Подготовка схемы к работе
- •Ходовой режим
- •Режим манёвров
- •Силовая часть схемы
- •Автоматическое управление
- •Защита по снижению напряжения сети
- •Защита от повышения и понижения давления фреона в трубопроводе
- •§ 2.4. Техническое использование электроприводов судовых нагнетателей
- •Глава 3. Электроприводы якорно-швартовных устройств
- •§ 3.1. Общая характеристика якорных устройств
- •1. Назначение якорных устройств
- •2. Классификация якорно-швартовных и швартовных устройств
- •Кинематические схемы якорно-швартовных устройств
- •Нагрузочные диаграммы якорно-швартовных устройств Нагрузочной диаграммой электропривода называют зависимость мощности, тока или момента электродвигателя от времени.
- •5. Нормы якорного снабжения судов
- •Необходимые тяговые силы
- •6. Характеристика швартовного снабжения судов
- •7. Требования Правил Регистра к якорным и швартовным электроприводам
- •8. Рекомендации по выбору систем электроприводов якорно-швартовных устройств
- •§ 3.2. Системы управления электроприводами якорно-швартовных устройств
- •Подготовка схемы к работе
- •Работа схемы
- •Описание принципиальной схемы
- •Типовая система управления яшу на переменном токе Основные сведения
- •На современных транспортных судах применяют 2 вида управления отдачей якоря:
- •Подготовка схемы к работе
- •Работа схемы Предварительный этап
- •Основные сведения
- •Основные элементы схемы
- •Подготовка схемы к работе
- •Работа схемы
- •1 Скорость
- •2 Скорость
- •3 Скорость
- •§ 3.3. Техническая эсплуатация якорно-швартовных устройств
- •1. Подготовка к действию, отдача и подъем якоря
- •Глава 4 . Электроприводы грузоподъемных механизмов
- •§ 4.1. Общая характеристика гпм
- •1. Классификация гпм
- •2. Устройство гпм
- •3. Условия работы гпм
- •4. Нагрузочные диаграммы электроприводов гпм
- •5. Требования Правил Регистра к электроприводам грузоподъемных механизмов
- •6. Технико-экономические характеристики электроприводов гпм переменного тока
- •§ 4.2. Системы управления электрическими палубными кранами
- •Подготовка схемы к работе
- •Работа схемы Алгоритм работы схемы Алгоритм работы схемы крайне прост:
- •1 Скорость
- •2 Скорость
- •3 Скорость
- •Рекуперативное торможение электродвигателя
- •Защита от обрыва фазы
- •Блокировка по положению воздушной заслонки
- •Блокировка по длине троса на грузовом барабане
- •На рис. 174 показана схема включения электромагнитных тормозов, общая для всх трех механизмов крана. Подготовка схемы к работе
- •Работа схемы
- •Остановка
- •Защита от токов короткого замыкания
- •Защита от токов перегрузки
- •Защита от токов перегрузки при динамическом торможении
- •Защита по снижению напряжения
- •Защита от обрыва фазы
- •Алгоритм работы схемы Алгоритм работы схемы крайне прост:
- •2 Скорость
- •Защита от обрыва фазы
- •Блокировка по положению гака относительно нока стрелы
- •2. Системы управления электрогидравлическими палубными кранами
- •Радиально-поршневые насосы переменной подачи
- •3. Системы программируемого логического управления ( системы plc )
- •§ 4.3. Бесконтактные системы управления электроприводами гпм
- •§ 4.4. Техническая эксплуатация электроприводов гпм
- •1. Механизмы гпм, подготовка и ввод в действие, вывод из действия
- •2. Электроприводы гпм, подготовка и ввод в действие, вывод из действия
- •3. Техническое обслуживание гидравлических кранов
- •4. Технология заполнения гидропривода маслом
- •5. Мероприятия по поддержанию качества масла
- •Глава 5. Схемы управления электроприводами на логиче-
- •§ 5.1. Общая характеристика логических элементов
- •Логический элемент «да»
- •Логический элемент «не»
- •Логический элемент «и»
- •Логический элемент «или»
- •Логический элемент «и-не»
- •Логический элемент «или-не»
- •§ 5.2. Триггеры Основные сведения
- •Триггер Шмидта
- •Асинхронный симметричный триггер
- •§ 5.3. Схемы управления электроприводами на логических элементах
- •1. Схемы управления линейным контактором в контактном ( а ) и бесконтакт
- •Тактном ( б ) вариантах
- •2. Схема управления реверсивными контакторами
- •3. Схема управления асинхронным двигателем
- •Исходное состояние схемы
- •Работа схемы
- •Остановка двигателя
- •4. Схема управления охлаждающим насосом рефрижераторной установки
- •Алгоритм пуска насоса
- •Работа схемы
- •5. Схема управления осушительным насосом Основные элементы схемы
- •Подготовка схемы управления к работе
- •Работа схемы
- •Остановка насоса
- •Основные элементы схемы
- •Подготовка схемы управления к работе
- •Работа схемы
- •6. Схема блока защиты компрессоров пускового воздуха Основные сведения
- •Элементы схемы блока защиты и их исходное состояние
- •Подготовка блока к работе
- •Работа блока защиты
- •§ 5.4. Бесконтактные защитные устройства
- •1. Бесконтактное реле перегрузки
- •Исходное состояние схемы
- •2. Бесконтактное реле напряжения
- •Исходное состояние схемы
- •Работа схемы при снижении напряжения
- •§ 5.5. Техническая эксплуатация полупроводниковых приборов
- •Глава 6. Бесконтактные схемы судовых электроприводов на тиристорах
- •§ 6.1 Общая характеристика тиристоров
- •1. Основные сведения
- •2. Несимметричные триодные тиристоры
- •3. Симметричные тиристоры
- •4. Способы управления тиристорами
- •§ 6.2. Типовые узлы тиристорных устройств
- •1. Основные сведения
- •2. Тиристорные коммутаторы постоянного тока
- •3. Тиристорные коммутаторы переменного тока
- •Тиристорные контакторы переменного тока
- •5. Схема бестоковой коммутации в одной фазе электромагнитного контактора
- •§ 6.3. Преобразовательные устройства на тиристорах
- •1. Основные сведения
- •2. Тиристорные преобразователи постоянного тока
- •3. Тиристорные преобразователи переменного тока
- •§ 6.4. Типовые схемы тиристорных электроприводов
- •1. Основные сведения
- •2. Схема управления 2-скоростным асинхронным двигателем при помощи кулачкового контроллера
- •§ 6.5. Тиристорные электроприводы гпм
- •§ 6.6. Микропроцессорные системы управления тиристорными электроприводами
- •§ 6.7. Техническая эксплуатация полупроводниковых преобразователей
- •Глава 7. Электроприводы рулевых устройств
- •§ 7.1. Общая характеристика рулевых устройств
- •1. Назначение и конструкция рулевых устройств
- •2. Типы рулей
- •3. Основные определения
- •В состав системы управления рулевым приводом входят:
- •Датчики и приёмники положения пера руля;
- •Электродвигатели с насосами;
- •4. Принцип действия руля
- •5. Нагрузочные диаграммы рулеых электроприводов
- •6. Виды управления рулевыми электроприводами
- •6. Требования Конвенции solas-74 и Правил Регистра к рулевым электро-
- •1. Повреждение любого рулевого привода – главного или вспомогательного, не должно выводить из строя другой;
- •7. Срок службы рулевых электроприводов
- •§ 7.2. Передаточные устройства рулевых электроприводов
- •1. Механические передаточные устройства
- •Устройство секторной рулевой машины Устройство секторной рулевой машины показано на рис. 256.
- •Принцип действия
- •2. Гидравлические передаточные устройства
- •§ 7.3. Насосы гидравлических рулевых машин
- •1. Насосы постоянной подачи
- •2. Насосы переменной подачи
- •Радиально-поршневые насосы регулируемой подачи
- •§ 7.4. Механизмы управления насосами гидравлических рулевых машин
- •1. Механизмы управления насосами постоянной подачи
- •2. Механизмы управления насосами переменной подачи
- •3. Гидравлические и комбинированные механизмы управления насосами переменной подачи
- •§ 7.5. Исполнительные устройства систем управления гидравлических руле-
- •1. Серводвигатели
- •2. Электромагнитные муфты
- •3. Пружинные нулевые установители
- •§ 7.6. Системы управления рулевыми электроприводами
- •В состав системы управления рулевым приводом входят:
- •1. Системы управления электромеханическими ( секторными ) рулевыми электроприводами
- •Ся на транспортных судах типов «Волго-балт» и «Волго-Дон».
- •Основные элементы схемы ( рис.273 )
- •Работа схемы
- •Ется на судах типа «Повенец» постройки бывшей гдр ( рис. 275 ).
- •Описание схемы управления Основные элементы схемы ( рис. 275 )
- •2. Системы управления электрогидравлическими рулевыми приводами
- •§ 7.7. Автоматические системы управления рулевыми электроприводами
- •1. Общая характеристика автоматических систем управления рулевыми электроприводами
- •В состав системы управления рулевым приводом входят:
- •2. Авторулевой типа атр2-10
- •Пульт управления ( пу )
- •3. Цепь суммирования сигналов Цепью суммирования сигналов ( рис. 286 ) называют цепь, образованную последо вательно соединёнными выходными обмотками 5 электрических машин:
- •4. Режимы работы авторулевого
- •4.1. Автоматический режим
- •4.1.1. Подготовка схемы к работе
- •Принцип удержания судна на курсе
- •Характер движения барабана насоса Холла.
- •Характер движения барабана насоса Холла
- •Работа авторулевого в автоматическом режиме
- •Часть 1.
- •Часть 2.
- •Коэффициент обратной связи ( кос ) Определение коэффициента
- •4.2. Следящее управление
- •4.3. Простое управление
- •3. Авторулевой типа аист
- •1. Подготовка схемы к работе
- •2. Работа схемы при автоматическом управлении
- •Закон регулирования напряжения управления при автоматическом управле
- •1. Подготовка схемы к работе
- •2. Работа схемы при следящем управлении
- •1. Подготовка схемы к работе
- •2. Работа схемы при простом управлении
- •§ 7.8. Техническая эксплуатация рулевых электроприводов
- •1. Подготовка рулевого электропривода к выходу в рейс
- •2. Обслуживание рулевого электропривода на ходу судна
- •3. Правила технической эксплуатации авторулевых
- •4. Настройка и регулировка авторулевых
- •5. Правила техники безопасности при обслуживании рулевых электро-
- •Глава 8. Электроприводы механизмов специального назначения
- •§ 8.1. Общая характеристика механизмов специального назначения
- •§ 8.2. Подруливающие устройства
- •Работа системы управления
- •3.1. Подготовка системы управления к работе
- •3.2. Работа системы управления
- •§ 8.3. Успокоители ( стабилизаторы ) качки
- •2. Система управления успокоителями качки
- •2.1. Состав системы управления
- •§ 8.4. Системы кренования и дифферента
- •1. Схема управления электроприводом насоса креновой системы
- •1.1. Силовая часть схемы
- •1.2. Схема управления
- •1.2.1. Подготовка к работе
- •1.2.2. Ручное управление
- •1.2.3. Дистанционное управление
- •1.2.4. Автоматическое управление
- •2. Наладочные работы
- •§ 8.5. Системы откренивания
- •1. Система откренивания судна с перекачивающим насосом
- •1.1. Принцип действия системы
- •1.2. Исходное состояние
- •1.3. Выравнивание крена
- •1.4. Заполнение танков водой
- •1.5. Слив воды из танков
- •2. Системы откренивания с электрокомпрессором
- •2.1. Принцип действия системы
- •2.2. Исходное состояние
- •2.3. Выравнивание крена
- •3. Автоматизация откренивания
- •1. Основные элементы схемы
- •2. Подготовка схемы к работе
- •3. Работа схемы
- •2. Схемы автоматических швартовных лебедок без взвешивающего устройст
- •Кинематическая схема ашл без взвешивающего устройства Элементы кинематической схемы На рис. 301, а показаны:
- •Автоматический режим работы ашл
- •Кинематическая схема ашл со взвешивающим устройством
- •3. Взвешивающие устройства ашл - датчики натяжения каната
- •Кинематическая схема лебедки Кинематическая схема лебедки приведена на рис. 304.
- •Управляющая часть схемы управления
- •1 Скорость
- •2 Скорость
- •3 Скорость
- •§ 8.7. Техническая эксплуатация электроприводов механизмов специального назначения
Схемы защит по снижению напряжения
Минимальная защита
Вначале, как более простую, рассмотрим минимальную защиту, применяемую только в рулевых электроприводах ( рис. 106, в ).
Рис. 106. Защиты по снижению напряжения: а, б – нулевая; в – минимальная.
Катушка контактора КМ питается от линейных проводов В и С. При номинальном напряжении сети контактор включен, через его главные контакты КМ1…КМ3 подается питание на обмотку статора двигателя М.
При снижении напряжения до недопустимого якорь контактора отпадает, контак-
ты КМ1…КМ3 размыкаются, двигатель отключается от сети.
При восстановлении напряжения до номинального ток в катушке КМ становится номинальным, контактор включается, происходит повторный пуск двигателя.
Таким образом, данная схема обеспечивает автоматическое повторное включе-
ние электродвигателя после восстановления напряжения.
Нулевая защита, вариант №1
Схема защиты на рис. 106, а, применяется в случае, если в ней только один или два ( реверсивных ) контактора.
Для включения двигателя в сеть нажимают кнопку SB1 «Пуск», вследствие чего
включается линейный контактор КМ, который замыкает главные контакты КМ1...КМ3 и вспомогательный КМ4.
Если после этого кнопку SB1 отпустить, ток в катушке КМ контактора поддержива
ется через вспомогательный контакт КМ4.
При снижении напряжения до недопустимого якорь контактора отпадает, контакты КМ1…КМ3 размыкаются, двигатель отключается от сети и останавливается.
Кроме того, размыкается контакт КМ4, поэтому ток в катушке КМ контактора исче
зает.
При восстановлении напряжения до номинального ток в катушке КМ появится только после нажатия кнопки SB1 «Пуск».
Таким образом, данная схема исключает автоматическое повторное включение электродвигателя после восстановления напряжения. Пуск возможен только при участии человека.
Нулевая защита, вариант №2
Схема на рис. 106, б применяется как часть более сложной схемы управления в эле
ктроприводах, с числом контакторов более двух.
К таким электроприводам относятся грузовые лебедки и краны, якорно-швартов-
ные устройства и другие, управляемые при помощи командоконтроллера.
Как следует из схемы, рукоятка командоконтроллера имеет 5 положений: нерабо-
чее «0» и по два рабочих «I» и «II» в обе стороны ( «Вперед» - «Назад» ).
В исходном положении «0» контакт SA командоконтроллера замкнут. Поэтому при подаче напряжения на зажимы А и В ( род тока не играет роли ) через этот контакт образу
ется цепь тока катушки реле напряжения KV.
Реле KV включается и замыкает три своих контакта: KV1, KV2 и KV3. Контакт KV1 шунтирует контакт SA ( но только в нулевом положении ), через контакты KV2 и KV3 поступает питание на остальную часть схемы управления.
Схема готова к работе.
При работе, например, в направлении «Вперед», рукоятку командоконтроллера вы
водят из положения «0» и устанавливают в положение «I». При этом контакт SA размыка-
ется, но остается замкнутым контакт KV1. Через него катушка KV продолжает получать питание из сети.
При переводе рукоятки в положение «II» схема не изменяется.
При снижении напряжения ниже допустимого якорь реле KV отпадает, все три его контакта размыкаются.
При размыкании контакта KV1 ток в катушке реле KV пропадает, а при размыка-
нии контактов KV2 и KV3 снимается питание с остальной части схемы управления.
Двигатель отключается от сети и останавливается.
При восстановлении напряжения до номинального ток в катушке КМ появится только после возврата рукоятки командоконтроллера в нулевое положение. Только тогда замкнется контакт SA, через который снова получит питание катушка реле KV и повторно замкнутся контакты KV1, KV2 и KV3.
. Таким образом, и эта схема исключает автоматическое повторное включение электродвигателя после восстановления напряжения. Пуск возможен только при участии человека ( надо нажать кнопку SB1 «Пуск» ).
Особенности защит по напряжению в автоматизированных электроприводах
Большинство судовых электроприводов может работать как в ручном, так и автома
тическом режиме. При ручном управлении в качестве органов управления используются кнопочные посты с кнопками «Пуск» и «Стоп», при автоматическом – контакты датчиков
давления, уровня, скорости и др.
Как следует из схем на рис. 106 а и б, при ручном управлении схема управления обеспечивает нулевую защиту, которая после восстановления напряжения не позволяет электроприводу включиться повторно без участия человека – для повторного пуска надо нажать кнопку «Пуск».
При работе в автоматическом режиме включение и выключение электродвигателя зависит от состояния контактов датчиков – если контакт замкнут, двигатель включен, если разомкнут – двигатель не работает.
Отсюда понятно, что при работе на «автомате» схема управления обеспечивает только минимальную защту – при снижении напряжения якорь контактора отпадет, двига-
тель остановится, при восстановлении напряжения – якорь притянется, произойдет повтор
ное, без участия человека, включение электродвигателя при условии, что контакт реле управления ( давления, уровня, скорости ) замкнут.
Из этого вытекает необходимость крайне осторожного отношения к обслуживанию
электропривода при его работе на «автомате» - он может включиться в любой момент времени, как только замкнется контакт реле управления.
Поэтому при выполнении профилактических работ, не связанных со снятием напря
жения, надо перейти с автоматического управления на ручное и только потом приступать к выполнению этих работ.
Схема нулевой защиты с аварийным выключателем
У электроприводов, управляемых при помощи командоконтроллера, заедание руко
ятки в промежуточном положении может привести к аварии, т.к. электродвигатель не оста
навливается.
Чтобы избежать аварии, в цепь катушки реле напряжения KV включают пакетный выключатель S1 ( рис. 107 ). Этот выключатель называют аварийным или выключателем управления. Выключатели устанавливают на тумбе командоконтроллера сбоку или свер-
ху тумбы.
Рис. 107. Схема включения аварийного выключателя S1
При работе этот выключатель постоянно включен, поэтому включено реле напря-
жения KV. Через контакт KV:2 этого реле питание подается на основную часть схемы управления.
В случае возникновения аварийной ситуации оператор ( лебедчик ) выключает S1.
Реле KV теряет питание и размыкает контакты KV:2 и KV:1.
При размыкании контакта KV:2 снимается питание с основной части схемы управ-
ления, двигатель отключается от сети и затормаживается.
Размыкание контакта KV:1 делает невозможным включение реле KV до тех пор, пока не замкнется контакт SM1 командоконтроллера, т.е. пока не рукоятка командоконт-
роллера не будет возвращена в нулевое положение.
После этого реле KV получит питание и можно продолжить работу.
Выключатели управления могут быть одно- или двухполюсными.
Защита 3-фазных асинхронных двигателей от обрыва фазы
Основные сведения
Под обрывом фазы понимают обрыв одного из трех линейных проводов, питающих приемник трехфазного переменного тока.
Чаще всего причиной обрыва фазы является перегорание предохранителя, включен
ного в линейный провод.
Особенно опасен обрыв провода для трехфазных асинхронных электродвигателей.
Рис.108. Схема обмотки статора асинхронного двигателя при обрыве фазы:
а – обмотка статора соединена звездой; б, в - обмотка статора соединена треугольником
( схем на рис. в – это изображенная несколько иначе схема на рис. б )
При таком обрыве и соединении обмотки звездой фазные обмотки 2 и 3 оказывают-
ся соединенными последовательно ( рис. 108, а ), а при соединении треугольником – по схеме, в которой фазные обмотки 1 и 2 включены последовательно, а параллельно этому участку включена фазная обмотка 3 ( рис. 108, б и в ).
В каждом из этих двух случаев двигатель переходит в однофазный режим, при кото
ром магнитный поток обмотки статора становится пульсирующим..
Это вызывает уменьшение вращающегося момента электродвигателя примерно на одну треть. Такое уменьшение может привести либо к остановке электропривода ( если это – насос, вентилятор или компрессор ), либо к реверсу ( если это – грузовая лебедка или
кран, или брашпиль ).В последнем случае это может привести к аварии.
Поэтому на практике этот вид защиты применяют в электроприводах лебедок ( кра
нов ) и брашпилей и не применяют в электроприводах насосов, вентиляторов и компрес-
соров.
Схема защиты от обрыва фазы
Схема защиты построена так, что для питания аппаратов схемы управления используются все три линейных провода : А, В и С ( рис. 109 ).
Тогда перегорание любого предохранителя приведёт к снятию питания части или
всей схемы управления.
Рис. 109. Схема узла защиты асинхронного двигателя от работы на двух фазах:
FU1…FU3 – предохранители; KV – реле напряжения; SA – контакт командоконтроллера; М – обмотка статора двигателя
Как следует из схемы, основная часть аппаратов питается от линейных проводов А
и С через предохранители FU1, FU3 и контакт KV:2 реле напряжения.
В свою очередь, катушка реле напряжения питается от линейных проводов В и С
через предохранители FU2, FU3 и контакт SA ( в нулевом положении ) или собственный контакт KV:1 в рабочем.
При перегорании предохранителя FU1 теряет питание основная часть аппаратов схемы управления, питающихся от фазы А через контакт KV:2.
При перегорании предохранителя FU2 теряет питание катушка реле напряжения
KV, вследствие чего размыкаются его контакты KV:1 и KV:2, что приводит к такому же результату.
При перегорании предохранителя FU3 теряют питание катушка реле напряжения
KV, а также все остальные аппараты схемы управления, т.к. их правые выводы подключе-
ны именно к фазе С, что приводит к аналогичному результату.
В любом из этих трех случаев двигатель отключается от сети и затормаживается.
Защита двигателей постоянного тока от обрыва поля
Основные сведения
Этот вид защиты применяется только в схемах управления электродвигателями по-
стоянного тока.
Под полем понимают магнитное поле, созданное током, протекающим через парал-
лельную или независимую обмотку возбуждения.
Под обрывом поля понимают его исчезновение вследствие обрыва цепи обмотки
возбуждения.
При обрыве поля магнитный поток Ф=0, значит, противоэ.д.с. обмотки якоря Е =
= сωФ =0, а ток якоря I = ( U – E ) / R = ( U – 0 ) / R = U / R = I .
Иначе говоря, при обрыве поля двигатель переходит в режим короткого замыкания,
т.к. ток якоря превышает номинальный в 20…25 раз.
Поэтому при обрыве поля двигатель постоянного тока надо мгновенно отключать.
Схема защиты от обрыва поля
В состав узла входит реле минимального тока , которое называют реле обрыва поля
РОП ( рис.110 ).
Рис. 110. Схема включения реле обрыва поля РОП
При подаче питания на схему через параллельную обмотку возбуждения и катушку
реле РОП протекает ток возбуждения. Реле включается и замыкает свой контакт РОП в це
пи катушки контактора КМ.
После этого двигатель можно включить нажатием кнопки «Пуск». Контактор КМ включается и замыкает свои главные контакты КМ:1, КМ:2 , подключая обмотку якоря к сети. Вспомогательный контакт КМ:3 шунтирует кнопку «Пуск», после чего её можно от-
пустить.
Если при работе двигателя оборвётся цепь параллельной обмотки возбуждения
( оборвано магнитное поле ), реле РОП отключается и размыкает контакт РОП в цепи ка-
тушки контактора КМ. Контактор отключается и размыкает контакты КМ:1 и КМ:2, вслед
ствие чего обмотка якоря двигателя отключается от сети.
Реверс электродвигателей постоянного и переменного тока
Реверс двигателей постоянного тока
Основные сведения
Формула электромагнитного момента электродвигателя постоянного тока имеет такой вид:
М = с I Ф,
где: с – конструктивный коэффициент (для каждого типа двигателя - постоянная
величина ); I - ток якоря двигателя; Ф – магнитный поток обмотки ( обмоток ) возбуж-
дения.
Для реверса двигателя надо изменить знак электромагнитного момента дви
гателя.
Из формулы следует, что это можно сделать двумя способами:
изменить знак тока в обмотке якоря I , не изменяя знака магнитного потока Ф,
при этом М' = с ( - I ) Ф = - М;
2. наоборот, изменить знак магнитного потока Ф, не изменяя знака тока в обмотке якоря I , при этом М' = с ( - I ) Ф = - М.
Первому способу реверса соответствует схема на рис. 104, а , а, второму – на рис. 104, б.
Рис. 111. Схема реверса двигателя постоянного тока изменением направления тока
: в обмотке якоря ( а ) и параллельной обмотке возбуждения ( б )
Элементы схемы на рис. 111:
L1, L2 – провода питающей сети;
М – обмотка якоря двигателя;
L – параллельная обмотка возбуждения;
SB1 – кнопка «Вперед»;
SB2 - кнопка «Назад»;
SB3 – кнопка «Стоп»;
КМ1 – контактор «Вперед»;
КМ2 – контактор «Назад».
В обеих схемах есть одинаковый узел – реверсивный мостик.
В состав мостика входят 4 плеча в виде контактов КМ1.1, КМ1.2 , КМ2.1, КМ2.2, и
две диагонали – питающая АВ и выходная СD.
К точкам А и В подводится напряжение питающей сети, к точкам С и D подключен выход мостика – обмотка якоря М на рис. 111, а и обмотка возбуждения L на рис. 111, б.
Рассмотрим работу схем.
Схема на рис. 111, а.
В схеме на рис. 111, а, для подготовки схемы к работе подают питание на выводы L1 и L2. При этом образуется цепь тока параллельной обмотки возбуждения :
«+» на L1 – обмотка возбуждения L – «-« на L2.
Двигатель возбуждается и тем самым подготовлен к работе.
Для включения двигателя в направлении «Вперед» нажимают кнопку SB1 «Впе-
ред». Через ее контакты образуется цепь тока катушки реверсивного контактора:
«+» на L1 – кнопка SB1 – размыкающие контакты КМ2.4 контактора «Назад» - ка-
тушка контактора КМ1 «Вперед» - кнопка SB3 - «-« на L2.
Контактор КМ1 включается, замыкает главные контакты КМ1.1 и КМ1.2, тем са-
мым подключая обмотку якоря к питающей сети. Через обмотку якоря потечет ток по це-
пи:
«+» на L1 – КМ1.1 – обмотка якоря М – КМ1.2 - «-« на L2.
Кроме того, замыкается вспомогательный контакт КМ1.3 и размыкается вспомога-
тельный контакт КМ1.4.
После замыкания контакта КМ1.3 кнопку SB1 «Вперед» можно отпустить.
Размыкание контакта КМ1.4 обрывает в этом месте цепь катушки реверсивного кон
тактора КМ2 «Назад». Это делает невозможным случайное включение контактора КМ2 после включения контактора КМ1 «Вперед», например, при ошибочном нажатии кнопки
SB2 «Назад».
Такое одновременное включение двух реверсивных контакторов приводит к корот-
кому замыканию в питающей линии через контакты КМ1.1 + КМ2.2 и параллельно – через КМ2.1 + КМ1.2.
Для реверса двигателя надо сначала нажать кнопку SB3 «Стоп», дождаться останов
ки якоря, а уже потом нажать кнопку SB2 «Назад».
После включения контактора КМ2 его главные контакты КМ2.1 и КМ2.2 замыкают
ся, вследствие чего изменяется направление тока в обмотке якоря двигателя, двигатель реверсирует.
Контакт КМ2.3 шунтирует кнопку SB2, после чего ее можно отпустить, а контакт КМ2.4 размыкается, препятствуя случайному включению контактора КМ1 «Вперед», что привело бы к короткому замыканию в линии.
Следует обратить внимание, что в данной схеме изменялось направление тока только в обмотке якоря двигателя М, а направление тока в параллельной обмотке L не изменялось.
Схема на рис. 111, б.
В схеме на рис. 111, б обмотки якоря М и возбуждения L «поменялись» местами ( по сравнению с рисунком 111, а ).
Схема на рис. 111, б работает точно также, как и схема на рис.111, а, но изменяется направление тока только в обмотке возбуждения L и не меняется направление тока в обмотке якоря М.
Эта схема на практике не применяется.
Это объясняется тем, что при переключении контактов реверсивных контакторов КМ1 и КМ2 всегда бывает момент времени, когда, например, контакты КМ1.1 и КМ1.2 уже разомкнулись, а контакты КМ2.1 и КМ2.2 еще не успели замкнуться, т.е. тока в в обмотке возбуждения нет.
В этот момент времени магнитный поток Ф = 0, противоэ.д.с. обмотки якоря Е = с*ω*Ф = 0, поэтому ток якоря двигателя увеличивается в десятки раз по сравнению с номи
нальным, обмотка якоря сгорает. Это видно из следующего примера.
Пример.
Двигатель постоянного тока рассчитан на напряжение U = 220 В. Противоэ.д.с
двигателя в номинальном режиме Е = 210 В, сопротивление обмотки якоря R = 0,5 Ом.
Найти токи якоря: а ) номинальный; б ) при обрыве параллельной обмотки возбуж-
дения.
Решение:
номинальный ток якоря
I = ( U - Е ) / R = ( 220 – 210 ) / 0,5 = 20 А
2. ток якоря при обрыве обмотки возбуждения ( Е = 0 )
I = ( U - Е ) / R = ( U - 0 ) / R = 220 / ).5 = 440 А.
Таким образом, при обрыве обмотки возбуждения ток якоря увеличился от 20 А до 440 А, что недопустимо.
Примечание: на судах с электродвижением все же применяют этот способ реверса гребного электродвигателя по схеме на рис. 111, б, но переключение контактов в схеме на выполняют при полностью снятом напряжении питающей сети.
Невозможность реверса изменением полярности питающей сети
При изменении полярности напряжения питающей сети двигатель постоянного тока не реверсирует. Иначе говоря, при переброске концов кабеля реверс не происходит.
Это объясняется тем, что при переброске концов одновременно изменяется направ
ление тока как в обмотке двигателя, так и в параллельной обмотке возбуждения, а знак электромагнитного момента не изменяется:
М' = с ( - I )( - Ф ) = М
Рис. 112. Схема включения двигателя постоянного тока при прямой ( а ) и обрат
ной ( б ) полярности напряжения питающей сети
На рис. 112, а ток якоря I и ток возбуждения I протекают в направлении слева на
право, а при изменении полярности – в направлении справа налево ( рис. 112, б ).
Реверс при этом не происходит.
Сказанное подтверждается на рис. 112, в и 112, г .
На рис. 112, в произвольно выбрана полярность полюсов N и S и направление тока в верхнем проводнике ( крестик ) и нижнем ( точка ). Направление электромагнитных сил
F и F найдено по правилу левой руки. Якорь вращается в направлении против ча-
совой стрелки.
Если изменить полярность питающей сети, то одновременно изменится полярность полюсов ( на рис. 112, г верхний полюс – S, а нижний – N ) и направление тока в обмотке якоря ( в верхнем проводнике – точка, в нижнем – крестик ).
Применяя правило левой руки, находим, что направление электромагнитных сил F и F не изменилось, реверс не произошел.
Реверс 3-фазного асинхронного двигателя
Для реверса 3-фазного асинхронного электродвигателя надо поменять местами ( пе
реключить ) два любых линейных провода.
При этом поменяется порядок чередования фаз обмотки статора, что приведет к из-
менению направления вращения ( реверсу ) магнитного потока обмотки статора.
Рис. 113. Прямое ( а ) и обратное ( б, в, г ) направление вращения ротора
3-фазного асинхронного двигателя
На рис. 113, а изображена схема, соответствующая условному прямому направле-
нию вращения ротора двигателя ( по часовой стрелке ). Из схемы следует, что выводы питающей сети и обмотки статора соединены попарно, а именно: вывод L1 соединен с выводом U1, вывод L2 - с выводом V1, вывод L3 – с выводом W1 ( L1- U1, L2 - V1, L3 – W1 ).
На рис. 113, б переброшены линейные провода L1 и L2 , на рис. 106, в – провода L2 и L3, на рис. 113, г - провода L1 и L3. В каждом из этих случаев на обмотке статора меняется порядок чередования фаз питающей сети ( по отношению к рис. 113, а ), и двигатель ревер
сирует.
Поэтому на практике не имеет значения, какие именно два линейных провода бу-
дут переброшены ( переключены ).
Для реверса асинхронного двигателя применяют 2-полюсные или 3-полюсные ре-
версивные контакторы ( рис. 114 ).
.
Рис. 114. Схема реверса 3-фазного асинхронного двигателя при помощи 2-полюс-
ных ( а ) и 3-полюсных ( б ) реверсивных контакторов
В схеме на рис.114, а использованы 2-полюсные реверсивные контакторы КМ1 и КМ2, на рис. 114, б – треполюсные. В обеих схемах для реверса переключаются линейные провода L1 и L2. В схеме на рис. 114, б, правый контакт контактора КМ1 и левый контакт контактора КМ2 включены параллельно друг другу, т.е. поочередно подключают к выво-
ду W1 обмотки статора один и тот же провод L3 как при прямом, так и обратном направ-
лении вращения ротора двигателя.
Схема на рис. 114, а позволяет использовать менее дорогие 2-полюсные контакто-
ры, но имеет повышенную опасность для обслуживающего персонала, т.к. линейный про-
вод L3 постоянно подключен к обмотке статора двигателя.
Реверс 2-фазных и 1-фазных асинхронных двигателей
Двухфазные и однофазные асинхронные двигатели устроены одинаково, а именно:
на статоре каждого из них расположены две обмотки, сдвинутые в пространстве на 90º.
В цепь одной из обмоток включен кондесатор С, при помощи которого ток в ней сдвинут на 90 электрических градусов ( т.е. по времени на четверть периода переменного тока ) по отношению к току в другой обмотке.
Такой двойной сдвиг ( на 90º в пространстве и на 90º во времени ) позволяет полу-
чить вращающееся магнитное поле при питании обмоток однофазным током.
Рис. 115. Схемы включения 2-фазного ( а ) и 1-фазного ( б ) асинхронных двигате-
лей
У двухфазных двигателей ( рис. 115, а ) одна из обмоток называется обмоткой воз-
буждения ОВ. Эта обмотка включается через конденсатор С в судовую сеть переменного тока со стабильным по величине и фазе напряжением. При реверсе схема включения этой обмотки не изменяется.
Вторая обмотка называется обмоткой управления ОУ. Она в системах судовой авто
матики питается от отдельного бесконтактного устройства, напряжение которого может изменяться как по величине, так и по фазе.
Для реверса двухфазного двигателя надо изменить фазу напряжения на обмотке уп-
равления ОУ, что в контактных схемах равнозначно переброске её выводов 3 и 4.
На судах двухфазные асинхронные ( ьдвигатели Феррариса ) применяются в систе
мах автоматики, например, в авторулевых, котельных установках и т.п. Их мощность – от нескольких десятков до нескольких сотт ватт.
У однофазных двигателей ( рис. 115, б ) одна из обмоток называется пусковой. В её цепь включают пусковой кондесатор С . Вторая обмотка называется рабочей РО. Обе обмотки включены параллельно на напряжение сети U . При пуске включены обе обмот-
ки, в конце пуска пусковая обмотка отключается, двигатель остается работать на одной рабочей обмотке.
Для реверса однофазного двигателя надо переключить концы любой из обмоток – либо пусковой, либо рабочей.
На судах однофазные асинхронные двигатели встречаются в бытовых электропри-
борах – в стиральных машинах и холодильниках. Их мощность – несколько сотт ватт.