2. Принципи автоматизації пуску, реверса й захисту аеп.

2.1. Принципи автоматизації пуску двигунів постійного струму.

Дії, що проводяться з електроприводом для зміни або підтримки режиму його роботи, носять загальну назву управління електроприводом. Управління електроприводом проводять як з метою зміни швидкості обертання в процесі пуску, реверсу, гальмування, захисту, регулювання, так і з метою підтримки (стабілізації) швидкості.

Розрізнюють неавтоматизоване (ручне), автоматизоване (напівавтоматичне) і автоматичне управління електроприводом.

Неавтоматизоване (ручне) управління передбачає безпосередній вплив оператора на керуючий пристрій у процесі управління при виконанні всіх згаданих операцій, воно вимагає підвищеної уваги, а тому може бути причиною помилкових дій, що приводяться до аварії. Таке управління в цей година на кораблях практично не застосовується.

Автоматизоване (напівавтоматичне) управління здійснюється комплектними керуючими пристроями (тиристорними й магнітними пускачами, станціями, автоматичними перемикачами, командо контролерами), до складу яких входять керуючі апарати. При цьому оператор задає тільки загальний керуючий вплив, а операції пуску, реверсу, гальмування, захисту, регулювання, стабілізації швидкості виконуються автоматично. Система управління при цьому не передбачає зворотних зв'язків, тобто є розімкненою. Даний вигляд управління знайшов найбільш широке застосування на сучасних кораблях.

Автоматичне управління здійснюється без безпосередньої участі оператора по сигналах спеціальних датчиків або по заздалегідь заданих програмах за допомогою замкненої системи взаємопов'язаних автоматичних пристроїв. На особистий склад при цьому покладається налагодження й періодичний контроль системи управління, що усуває можливість помилок і знижує імовірність аварій. Таке управління є найбільш перспективним й отримує всі більше впровадження в сучасному корабельному приводі.

У залежності від характеру елементів, що забезпечують автоматизоване й автоматичне управління приводом, розрізнюють системи релейно-контактної автоматики (виконані на електромагнітних контакторах і реле) і безконтактні системи (виконані на тиристорах, транзисторах, магнітних підсилювачах). Системи релейно-контактної автоматики традиційно є найбільш поширеними на кораблях.

Пуском називають динамічний процес розгону двигуна до заданої частоти обертання. Цей процес су проводиться зміною моментів на валу, ЭРС і струму в якорі. Основною проблемою пуску електричних двигунів є проблема великих пускових струмів. Розрізнюють прямий пуск при безпосередньому включення в мережу обмотки якоря двигуна й пуск з обмеженням пускового струму.

Максимальна потужність електродвигуна постійного струму, що допускає безпосереднє включення в мережу, залежить від моменту інерції приводу, параметрів ланцюга й двигуна й інших чинників. Орієнтовно вважають, що можна допускати прямий пуск двигуна постійного струму потужністю не більше за 0,5 квт при швидкості обертання 3000 про/хв. Недоліками прямий пуску є великою кидок пускового струму, підвищений нагрів обмоток і круговий вогонь на колекторі.

Розглянемо пуск двигуна паралельного збудження. При роботі двигуна напруження мережі згідно з іншому законом Кирхгофа урівноважене ЕРС двигуна й падінням напруження в ланцюгу якора:

. (6-1)

ЭРС машини постійного струму визначають згідно з законом електромагнітної індукції у функції машинній постійній, магнітного потоку й частоти обертання:

. (6-2)

При прямому пуску опір ланцюга якоря мінімальний, воно дорівнює опору якоря . У початковий момент пуску двигун стоїть, частота обертання й ЭРС рівні нулю, а пусковий струм має найбільше значення, яку в 4-5 разів перевищує номінальне:

. (6-3)

Для зниження пускового струму в ланцюг якорю двигуна вводять пусковий опір. У цьому випадку опір ланцюга якоря збільшується на величину пускового опору , що приводити до зниження пускового струму. Звідси видно, що для зниження пускового струму у два рази необхідно вибрати пусковий опір, величина якого рівна опору якоря двигуна.

Електромагнітний момент при пуску згідно з законом ЕМИ визначається струмом якоря й магнітним потоком машини:

. (6-4)

Зниження пускового струму приводити до зниження пускового моменту. Для забезпечення надійного й швидкого пуску необхідний підвищений пусковий момент, тому пуск проводять при найбільшому магнітному потоку, який забезпечує збільшення електромагнітного моменту.

У процесі пуску електромагнітний момент урівноважується динамічним моментом і моментом опору на валу, що визначається рівнянням рухові приводу:

. (6-5)

Звідси інтенсивність розгону двигуна, що визначається вираженням

, (6-6)

збільшується йз зростанням електромагнітного моменту й зниженням моменту інерції й моменту опору на валу.

Інтенсивність наростання частоти обертання й ЭРС приводити до ефективного зниження струму при пуску двигуна, з (16-1) маємо:

. (6-7)

Зниження струму досягають за допомогою пускових опорів, яки тимчасово, на годину пуску, вмикають у ланцюг якір у двигуна. Число ступенів пускових опорів визначається вимогами до плавності пуску, а так саме потужністю, моментом інерції приводу і номінальною частотою обертання двигуна. Двигуни малої потужності мають 1-2, середньої потужності 2-3, великої потужності 3-4 ступенів пускових опорів. Виходячи з практики, ступні пускового опору підбирають таким чином, що б пусковий струм знаходився в межах , а струм перемикання - .

Розглянуті фізичні величини при пуску - частота обертання (або пропорційна частоті ЕРС) і струм якоря двигуна змінюються в часі, тому можливі три основних способи пуски двигунів: 1) у функції швидкості (або ЕРС); 2) у функції струму; 3) у функції швидкості й струму; 4) у функції годині.