Раздел II. Электроприводы судовых вспомогательных

механизмов

Лекция 14

тема занятий: Условия нагрева и режимы работы электродвигателей

Вопросы:

14.1. Выбор электродвигателей для судовых насосов

14.2. Выбор электродвигателей для судовых компрессоров

Выбор электродвигателей для судовых насосов

Электрифицированные вспомогательные механизмы машинного от­деления (МО) подразделяют на механизмы, обслуживающие главные двигатели, и механизмы, обслуживающие системы общесудового на­значения. Большинство вспомогательных механизмов МО составляют насосы, имеющие различные режимы работы и условия эксплуатации.

Насосы — механизмы, предназначенные для подъема и перемеще­ния различных жидкостей по трубопроводам судовых систем.

Насосы характеризуются подачей Q, напором Н и мощностью Р. Подача насоса прямо пропорциональна частоте вращения; напор, раз­виваемый насосом, пропорционален квадрату частоты вращения; по­требляемая насосом мощность пропорциональна кубу частоты вращения.

Мощность на валу электродвигателя, кВт, необходимая для враще­ния вала насоса:

где: Q — подача насоса, м³/с;

Н_ст — статический напор, м;

∆Н — потери напора в трубопроводе, м;

ρ — плотность жидкости, кг/м³;

η — к. п. д. насоса.

При выборе электродвигателя необходимо учитывать пусковые свойства насосов.

Насосы с вращательным движением рабочих органов могут быть центробежными и осевыми. Центробежные насосы имеют большую частоту вращения, что позволяет непосредственно соединять ротор насоса с валом приводного электродвигателя. Электрифицированный центробежный насос представляет собой компактный агрегат с доста­точно высоким к. п. д. Простота обслуживания и управления, а также значительная надежность в работе обусловили широкое применение центробежных насосов в судовых установках. Ограниченная самовса­сывающая способность центробежных насосов является основным их недостатком.

Центробежные насосы имеют квадратичную зависимость момента сопротивления от частоты вращения, т. е. характеризу­ются легкими условиями пуска. Для привода этих насосов применяют электродвигатели, имеющие жесткие механические характеристики при небольшом пусковом моменте: двигатели параллельного возбуждения с легкой последовательной обмоткой и асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором.

Шестеренные, роторные и винтовые насосы близки по характеру воз­действия на электропривод к центробежным насосам. Шестеренные и винтовые насосы используют для перекачивания топлива и смазочных масел, роторные — для привода гидравлических устройств.

Поршневые насосы имеют кривошипно-шатунный механизм с возв­ратно-поступательным движением поршней в цилиндрах. Электропри­воды поршневых насосов работают в относительно тяжелых условиях, объясняемых сложным пуском и необходимостью достаточно широкого регулирования частоты вращения для изменения подачи. Нагрузка на электродвигатель поршневого насоса пульсирующая. Для сглаживания неравномерности движения ротора электродвигателя, а следователь­но, и резких изменений тока в цепи его якоря применяют маховики. Ценным качеством поршневых насосов являются значительная само­всасывающая способность и возможность получения большого напора, что и определяет область их применения. В судовых условиях поршне­вые насосы используют в осушительных и зачистных установках.

Поршневые_насосы имеют тяжелые условия пycкa. Пусковой мо­мент их составляет (1,5÷2) М_ном и остается выше номинального на весь период пуска. Такие условия требуют применения для поршне­вых насосов электродвигателей постоянного тока или асинхронных короткозамкнутых двигателей с повышенным скольжением или двойной короткозамкнутой обмоткой ротора. Электродвигатель по каталогу для конкретного насоса выбирают по значению мощности, частоте вращения и соответствия высот

осей вращения.

Выбор электродвигателей для судовых компрессоров

Компрессорные машины в зависимости от создаваемого ими полного давления разделяются на вентиляторы, обеспечивающие давление до 0,015 МПа, нагнетатели — от 0,015 до 0,3 МПа и компрессоры - выше 0,3 МПа.

Судовые компрессоры поршневые и центробежные служат для обес­печения различных судовых устройств систем воздухом.

Мощность электродвигателей, кВт, для привода компрессорных машин определяют в зависимости от условий эксплуатации:

где 1,1 — 1,15 — коэффициент запаса, учитывающий условия эксплуатации ком­прессора;

ρ — плотность газа, кг/м³;

Q — объемная подача компрессора, приведенная к условиям всасы­вания, м³/с;

Н — напор, м;

η — к. п. д. компрессорной машины.

Вентиляторы обеспечивают вентиляцию жилых и служебных по­мещений. На судах наибольшее распространение получили центробеж­ные и осевые (пропеллерные) вентиляторы. Центробежные вентилято­ры имеют корпус спиральной формы, который способствует преобразо­ванию скорости в напор. Пропеллерные применяют тогда, когда нужна очень высокая подача при малом давлении. Такие вентиляторы обыч­но помещают непосредственно в вентиляционный канал судовой систе­мы, подавая в жилые помещения судов в случае необходимости подо­гретый и увлажненный воздух. Широко применяют настольные венти­ляторы осевого типа с мягкими лопастями.

Мощность электродвигателя вентилятора, кВт,

где Q — подача вентилятора, м³/с;

Н — давление или разрежение воздуха, Па;

η — к.п.д. вентилятора.

Номинальную частоту вращения электродвигателя определяют номинальной частотой вращения вентилятора.

Лекции 15,16,17

тема занятий: Управление электроприводами судовых

вспомогательных механизмов

Вопросы:

15.1. Управление электроприводами судовых вспомогательных механизмов

15.2. Защита судовых электроприводов

16.1. Электрические аппараты, применяемые в судовых электроприводах

Управление электроприводами судовых

вспомогательных механизмов

Электроприводы насосов, компрессоров и вентиляторов составляют значительную часть судовых приемников электроэнергии. Работа электроприводов насосов, как правило, не требует регули­рование частоты вращения двигателей и их реверсирования.

На судах применяется автоматическое управление насосами санитарной, топливной и отопительной систем. В отдельных случаях на некоторых судах есть насосы и вентиляторы, пуск и остановка которых управляются из рулевой рубки.

В схемах электроприводов насосов двигатели по­стоянного тока небольшой мощности запускаются непосредственным включением в судовую электросеть. Более мощные электродвигатели при неавтоматическом управлении запускают с помощью пусковых или пускорегулирующих реостатов, а в схемах автоматизированного и автоматического управления — с помощью магнитных станций.

Пуск асинхронных трёхфазных короткозамкнутых электродвигателей небольшой мощности чаще всего выполняется с помощью магнит­ных пускателей. При мощности электродвигателя насоса, составляю­щей более

20 % мощности работающих генераторов, принимаются меры для ограничения пускового тока, чтобы провалы напряжения в судовой сети при пуске двигателя не превышали 20% номинального на­пряжения. Наиболее часто используется способ переключения статора со «звезды» на «треугольник». Этот способ применим для двигателей, у которых в нормальном режиме обмотка статора соединена «треугольником».

Защита судовых электроприводов

Электрические схемы управления электроприводами насосов и ком­прессоров предусматриваютследующие виды защит:

от токов короткого замыкания — автоматические выключатели или предохранители;

от перегрева — электротепловые реле;

от перегрузки по току — реле максимального тока;

минимальную — реле напряжения или линейный контактор;

грузовая защита – устанавливается в многоскоростных электродвигателях и переводит электродвигатель с большей скорости на меньшую при перегрузках. Выполняется также как тепловое реле, только не отключает электродвигатель.

Электрические аппараты, применяемые в судовых электроприводах

Автоматические выключатели

Автоматические воздушные выключатели (автоматы) служат для автоматического отключения электрической цепи при перегрузках, коротких замыканиях, чрезмерном понижении напряжения питания, а также для редких включений и отключений вручную номинальных токов нагрузки.

Обозначение в электрических схемах.

В силовых цепях: QS

В цепях управления: SF

Автоматические выключатели подразделяются на три основные группы:

универсальные – имеют максимальную защиту от тока и минимальную по напряжению;

установочные – имеют только максимально токовую защиту;

селективные – срабатывают с выдержкой времени по току к.з..

В судовых электроприводах применяются установочные автоматические выключатели.

Для того, чтобы автоматический выключатель сработал от токов к.з., в нем используется расцепитель.

Расцепитель – устройство, которые реагирует на изменение параметра защищаемой цепи, и воздействуя на механизм свободного расцепления, отключают автомат при ненормальном режиме.

Максимальные расцепители служат для защиты от недопустимых токов перегрузки и короткого замыкания и осуществляют максимальную токовую защиту. Они делятся на два вида: электромагнитные и тепловые.

Электромагнитный расцепитель служат для защиты от токов короткого замыкания. Он представляет собой электромагнитную катушку со штоком (якорем). При определенном токе, на который рассчитана катушка расцепителя в ней наводится МДС, достаточная, чтоб под ее воздействием якорь начал двигаться и воздействуя на механизм свободного расцепления отключил автоматический выключатель.

Тепловой расцепитель служит для защиты от токов перегрузки. Он представляет собой биметаллическую пластинку U-образной формы. Под действием электрического тока пластина изгибается и воздействует механизма свободного расцепления.

Максимальные расцепители включаются последовательно в каждую фазу или полюс.

Ток перегрузки превышает номинальный в 1,2÷4 раза.

Ток короткого замыкания больше номинального в 10 и более раз.

Выбор автоматических выключателей

Автоматические выключатели необходимо выбирать из условия:

U_ном ≥ U_раб Iном ≥ I_раб

U_ном, I_ном – номинальное напряжение и ток автомата.

U_раб, I_раб – напряжение сети и ток, протекающий по автомату.

После выбора автоматического выключателя по номинальному току, необходимо выбрать, на какие токи рассчитаны тепловой и электромагнитный расцепители.

Установку на ток срабатывания тепловых элементов выбирают по номинальному току автомата.

Ток, при котором срабатывает электромагнитный расцепитель называется током уставки автомата в зоне к.з.

При выборе установочных автоматов прежде всего необходимо определить уставку в зоне токов к.з. для того, чтобы избежать ложных срабатываний автомата мгновенного действия от пусковых токов электродвигателя.

Установка электромагнитного расцепителя должна быть больше пускового тока, т.е.:

I_{уст. к.з.} ≥ κ_зап I_П

I_{уст.к.з.} - ток уставки электромагнитного расцепителя, т.е. ток срабатывания автомата в зоне токов к.з.

κ_зап - коэффициент запаса; κ_зап = 1,2 ÷ 1,5

I_П - пусковой ток двигателя.

Расчет тока уставки электромагнитного расцепителя

1.Асинхронные двигатели с к.з. ротором:

I_{уст. к.з.} ≥ κ_зап I_П

при прямом пуске I_П= (5÷7) I_Н

при переключении обмоток со на на ∆ I_П = 3I_Н.

2.Асинхронные двигатели с фазным ротором:

I_{уст. к.з.} ≥ (2,5 ÷ 3) I_Н

I_Н – номинальный ток двигателя.

При включении сопротивления в цепь ротора пусковой ток, согласно правил регистра, ограничивается до значения: (2 ÷ 2,5) I_Н.

3.Двигатели постоянного тока:

I_{уст. к.з.} ≥ κ_зап I_П

Согласно правил Российского Регистра пусковой ток не должен превышать номинальный в (1,8÷2,5) раза. При прямом пуске ток возрастает в 10÷20 раз, это не допустимо по условиям коммутации. Пусковой ток ограничивают пусковыми сопротивлениями.

I_П = (1,8÷2,5) I_Н, κ_зап = 1,2 ÷ 1,5

Предохранители

Предохранитель служит для защиты электроустановки небольшой мощности от токов к.з. В судовых электроприводах они используются для защиты цепей управления от токов к.з.

Обозначение в электрических схемах: FU

Предохранитель – электрический аппарат, в котором при токе, большем заданной величины, плавкая вставка расплавляется и размыкает электрическую цепь.

Предохранитель состоит из корпуса, плавкой вставки, контактного и дугогасительного устройства. Плавкая вставка включается последовательно с защищаемой электрической цепью.

Выбор предохранителей

Для выбора предохранителя необходимо сначала выбрать ток, на который рассчитана плавкая вставка, исходя из условия:

I_{пл. вст.} ≥ I_раб

I_раб – рабочий ток нагрузки;

I_{пл. вст.} – ток плавкой вставки.

Затем выбирается патрон предохранителя из следующего условия:

I_{пл. вст.} ≤ I_{патр.пр.}

I_{патр.пр.} – ток, на который рассчитан патрон предохранителя.

Контакторы

Контакторы предназначены для частых пусков электродвигателей, оперативного управления приемниками электрической энергии.

Оперативным управлением называется включение и отключение потребителей во время нормальной неаварийной работы.

Контактор состоит из следующих элементов:

1. Электромагнитный механизм

2. Система главных контактов

3. Вспомогательные контакты

4. Дугогасительная система

Электромагнитная система состоит из подвижного якоря, неподвижного сердечника и втягивающей катушки.

В зависимости от конструктивного выполнения и характера движения якоря магнитные системы контакторов выполняются клапанного типа (поворотные) с якорем, поворачивающемся на оси, и прямоходовые - с прямолинейно движущемся якорем.

Главные контакторы – силовые, предназначенные для коммутации (переключения) тока в силовых цепях.

Вспомогательные контакторы – блок – контакты, предназначены для коммутации в цепях управления.

Принцип работы контактора:

При подаче питания на втягивающую катушку, создаваемый ею в сердечнике магнитный поток притягивает якорь и замыкает связанные с ним подвижные силовые контакты. Одновременно происходит замыкание н.о. и размыкание н.з. блок контактов при помощи нажимных пружин, которыми обеспечивается нужное давление.

Контакторы классифицируются по следующим признакам:

1. по роду тока – постоянного и переменного;

2. по числу полюсов – одно, двух, трех - полюсные;

3. по номинальному напряжению втягивающей катушки:

от 24 до 220 В постоянного тока и от 127 до 380 В переменного тока частотой 50 Гц и 400 Гц;

4. по номинальному току главных контактов (величина контактора):

10, 15, 25, 60, 100, 150, 300, 350, 600, 1000, 1600, 2500 А

5) по назначению:

линейные контакторы - для замыкания и размыкания силовых цепей электродвигателя;

контакторы ускорения – для шунтирования ступеней пускового реостата.

Контакторы постоянного тока

Магнитная система контакторов изготавливается из сплошной полосы и круглого сердечника. Для гашения дуги в контакторах постоянного тока последовательно с контактами включается дугогасительная катушка. Ток дуги взаимодействует с магнитным полем дугогасительной катушки. В результате возникает динамическая сила, под действием которой дуга перемещается в дугогасительную камеру, растягивается, охлаждается асбоцементной камерой и гаснет.

Главные контакты изготавливают из меди.

Катушки имеют большое сопротивление, поэтому ток, потребляемый катушкой очень мал (десятые доли ампера).

Потери мощности ∆ Р = I ² r будут постоянны, так как постоянно сопротивление.

Контакторы переменного тока

Они как правило изготавливаются трехполюсными. Магнитопровод этих контакторов состоит из Ш-образного сердечника и такого же якоря.

Сердечник и якорь выполняются не сплошными, а набираются из тонких листов трансформаторной стали, покрытых изоляционным лаком.

При изменении направления тока в сплошных массах сердечника и якоря наводится ЭДС самоиндукции, под действием которой возникают вихревые токи, которые нагревают сердечник. Для уменьшения этих токов якорь и сердечник делают шихтованными.

Общее сопротивление втягивающей катушки:

Активное сопротивление незначительно. Реактивное зависит от частоты сети, числа витков катушки, коэффициента магнитной проницаемости, сечения магнитопровода, величины воздушного зазора δ. Все величины, кроме, воздушного зазора постоянны. Чем больше воздушный зазор, тем больше линий магнитной индукции замыкаются по воздуху, тем больше будет магнитное сопротивление.

Магнитный поток прямо пропорционален магнитодвижущей силе F и обратно пропорционален магнитному сопротивлению R_м.

Индуктивность цепи, а также и индуктивное сопротивление Х_L прямо пропорционально потоку, а следовательно обратно пропорционально магнитному сопротивлению.

В момент включения катушки воздушный зазор между якорем и сердечником максимальный. Максимальное значение имеет магнитное сопротивление, следовательно, магнитный поток и индуктивность цепи минимальны и ток при пуске имеет наибольшее значение.

В процессе работы якорь притягивается к сердечнику, воздушный зазор уменьшается, уменьшается магнитное сопротивление линиям магнитной индукции, растет индуктивность цепи, а электрический ток уменьшается.

Ток при пуске превосходит номинальное значение в 4 ÷ 15 раз.

В контакторах переменного тока условия гашения дуги более благоприятны. В момент прохождения тока через нуль дуга гаснет и в следующий полупериод уже не загорается, если контакты разошлись достаточно далеко.

Особенность контакторов ~ тока наличие на магнитопроводе коротко-замкнутого витка из медной проволоки для устранения вибрации.

Условное обозначение контакторов: КМ

	- катушка контактора
	- нормально открытый (разомкнутый) контакт
	- нормально закрытый (замкнутый) контакт

Выбор контакторов

Контакторы выбирают по номинальному току главных контактов, номинальному напряжению катушки, числу и исполнению вспомогательных контактов.

Магнитные пускатели и магнитные станции

Магнитный пускатель – комплектный аппарат, состоящий из нескольких электрических аппаратов, смонтированных на общем основании. Он предназначен для дистанционного пуска, реверса, остановки и защиты электродвигателей.

Классификация:

1. по роду тока – постоянного и переменного;

2. по направлению вращения двигателя – реверсивные и нереверсивные;

3. по числу питающих сетей – одно и двухсетевые;

4. по исполнению внешней оболочки – брызгозащищенного и водозащищенного исполнения.

[ двухсетевые – имеется основная и резервная сеть]

Обозначение в электрических схемах: КМ

Магнитный пускатель отличается от контактора наличием дополнительной аппаратуры: кнопки, предохранители, пакетные выключатели и т.д. Магнитные пускатели рассчитаны на меньшие токи, чем контакторы.

Магнитные пускатели переменного тока серии ПММ предназначены для пуска, реверса, остановки и защиты асинхронных двигателей. Они выпускаются четырех величин в различных модификациях, отличающихся встроенными элементами.

Номинальный ток пускателей ПММ

I величина 22,5 А (175 А)

II величина 45 А (350 А)

III величина 90 А (600 А)

IV величина 135 А (900 А)

В скобках указан допустимый пусковой ток для напряжений 127, 220, 380 В.

Пускатели изготавливают для любых режимов работы на напряжение 127, 220 и 380В и допускают 600 включений в час при ПВ=40% (продолжительность включений).

Магнитные пускатели серии ПМЧ

~ тока частотой 400Гц, напряжением 220 и 380В. Они предназначены для защиты и управления высокочастотными к.з. асинхронными двигателями и выпускаются пяти величин на токи от 10 до 200А.

Принципиальная схема аналогична схеме пускателя ПММ.

Контроллеры

Многоступенчатый переключатель барабанного или кулачкового типа применяется для пуска, регулирования и реверсирования электродвигателей.

С помощью контроллера переключают силовые цепи.

Обозначение в электросхемах.

Контакты обозначаются Q1, Q2, Q3. В схемах обозначаются только контакты, таблица замыкания которых прикладывается дополнительно.

Контроллеры делятся на барабанные и кулачковые.

Барабанный контроллер состоит из вращающего барабана с укрепленными на нем контактами, имеющие вид сегментов и расположенного рядом с ним изолированного от корпуса вертикального стержня (стойки) с контактами в виде пальцев. Контактные пальцы неподвижной стойки прижимаются к контактным сегментам вращающегося барабана специальными пружинами, натяжение которого можно регулировать.

Барабанные контроллеры очень громоздки, поэтому чаще применяют кулачковые.

В кулачковых контроллерах замыкание и размыкание контактов в заданной последовательности осуществляется посредством кулачковых шайб, расположенных на поворотном валу контроллера.

Электрическая схема работы контроллера для реверса асинхронного двигателя и таблица замыканий контактов показана на рис.1.5

контакты	Назад 1	0	Вперед 1
Q1			Х
Q2	Х
Q3			Х
Q4	Х

Рис.16.1. Электрическая схема работы контроллера

Кулачковые контроллеры серии КВ1, КВ2 рассчитаны на постоянный ток напряжением 220В и переменный ток напряжением 220 и 380В.

Контроллеры применяются при работе брашпиля, шпиля, грузовой лебедки, грузоподъемных механизмов.

Командоаппараты

Командоаппараты служат для включений и переключений цепей управления электродвигателями. При замыкании и размыкании их контактов включаются и выключаются цепи питания катушек контакторов или реле. Воздействие на командоаппараты возможно вручную или движущейся частью работающего механизма.

К судовым командоаппаратам относятся командоконтроллеры, кнопочные посты управления, конечные и путевые выключатели.

Обозначение в электрических схемах:

Командоконтроллеры

В схеме обозначаются только контакты S1, S2, S3. Таблица замыканий прикладывается дополнительно.

Кнопочные посты управления

SВ – выключатель кнопочный:

кнопка «пуск»

кнопка «стоп»

Выключатели, срабатывающие от различных воздействий:

SL – от уровня

SP – от давления

SQ – от положения (путевой)

SR – от частоты вращения

SK – от температуры

Командоконтроллер

Это командоаппарат, предназначенный для коммутации тока в цепях управления.

В кулачковых командоконтроллерах на валу закреплены определенного профиля пластмассовые кулачковые шайбы, в которые упираются ролики контактных рычагов, связанных с подвижными контактами. При определенном повороте вала контактные рычаги замыкают подвижные контакты с неподвижными. Замыкание и размыкание контактов обеспечивается соответствующим подбором формы профиля кулачковых шайб и строго определенным их расположением на валу командоконтроллера.

Командоконтроллеры используются для управления брашпилями, шпилями, лебедками, рулевым приводом. Часто командоконтроллеры называют постами управления.

Кнопочный пост управления

Основной частью является кнопочный элемент, который обладает самовозвратом и является аппаратом кратковременного действия.

В зависимости от схемы управления электродвигателем кнопочные посты набирают из одного, двух или трех кнопочных элементов.

Кнопку, предназначенную для остановки электродвигателей, обычно окрашивают в красный цвет.

На судах применяют кнопки управления серий КУ и КЕ

КСМ2 – электромагнитные самоудерживающие кнопки.

Конечные и путевые выключатели

Конечные выключатели применяются для автоматического размыкания цепей и остановки электродвигателей, когда движущая часть механизма, приводимого в движение электродвигателем, приходит в конечное положение.

Путевые выключатели отличаются от конечных тем, что помимо главных контактов, размыкающихся в крайних положениях, они имеют еще дополнительные контакты, переключающиеся в зависимости от пути, пройденного какой-то частью механизма.

Путевой выключатель представляет собой командоаппарат, кинематически связанный с рабочей машиной и предназначенный для срабатывания в определенных точках пути ее движения.

Путевые выключатели в зависимости от устройства, осуществляющего замыкание или размыкание контактов, можно подразделить на:

кнопочные (нажимные)

рычажные

шпиндельные

вращающиеся

Переключение контактов выключателей осуществляется:

в кнопочных – нажатием рабочего механизма на шток, с которым связаны контакты выключателя;

в рычажных – воздействием рабочего органа механизма на рычаг, соединенный с контактами;

в шпиндельных – перемещением гайки по винту, связанному через передачи с валом механизма;

во вращающихся – переключающимися кулачковыми шайбами, связанными с валом механизма.

Путевые выключатели имеют по одному замыкающему и одному размыкающему контакту. Допустимый длительный ток контакторов 6А, ток включения 20А.

Реостат

Реостатом называется электрический аппарат ручного управления, состоящий из резисторов и составляющих с ним одно конструктивное целое переключающее устройство, которым можно изменять величину сопротивления.

Реостаты выполняются как с плавным, так и со ступенчатым регулированием сопротивления.

Реостаты предназначены для изменения активного сопротивления.

В зависимости от назначения различают следующие основные виды реостатов:

1) пусковые – для пуска электродвигателей постоянного и переменного тока;

2) пускорегулировочные – для пуска и регулирования частоты вращения ДПТ;

3) регулировочные – для регулирования тока и напряжения;

4) возбуждения – для регулирования напряжения генераторов постоянного и переменного тока и регулирования частоты вращения ДПТ;

5) нагрузочные – для нагрузки генераторов или их первичных двигателей.

Реле

Реле – это аппарат, в котором при плавном изменении входного (управляющего) параметра и достижения им определенного значения происходит скачкообразное изменение выходного (управляемого) параметра.

Обозначение электрических реле в схемах:

КА катушка реле тока

КV катушка реле напряжения или промежуточное реле

КК катушка теплового реле

КТ катушка реле времени

Реле максимального тока

Применяются для защиты судовых приводов постоянного тока от перегрузки. Втягивающая катушка включается последовательно с электродвигателем. Уставка на ток срабатывания осуществляется изменением натяжения противодействующей пружины при помощи гайки и изменением положения упорного винта.

Втягивающая катушка выполняется на токи до 600А.

Кратность тока срабатывания по отношению к номинальному току катушки 1,5÷4,5.

Тепловое реле

Служит для защиты электродвигателей от перегрузок.

Наиболее широкое распространение получили тепловые реле с биметаллической пластинкой.

Принцип действия биметаллических тепловых реле основан на разности линейного удлинения двух пластин, выполненных из различных материалов. При нагревании пластинка изгибается в сторону металла с меньшим коэффициентом линейного расширения. В качестве материала, обладающего низким коэффициентом линейного расширения, используется железоникелевый сплав – инвар, а в качестве материала с высоким коэффициентом линейного расширения – хромоникелевые, молибденникелевые и немагнитные стали.

Нагрев биметаллического элемента происходит либо за счет тепла, выделяемого в пластине током нагрузки, либо от специального нагревателя, охватывающего биметалл. Ток нагрузки в этом случае протекает по нагревателю.

Тепловое реле серии ТРТ – 100

Они используются в судовых установках для защиты от перегрузок электродвигателей переменного тока напряжением до 500В.

Эти реле выполняются пяти габаритов на номинальные токи тепловых элементов от 1,75 до 550А.

При токах нагрузки пластина нагревается, изгибается, поворачивает изоляционную колодку, которая, опрокидываясь, отключает размыкающий контакт реле.

Реле I-IV величин имеют одинаковый корпус и различаются конструктивными формами биметаллических пластин и размерами выводных зажимов.

Реле V габарита смонтировано на трансформаторе тока.

Тепловые реле обеспечивают защиту электродвигателей в следующих режимах:

- при длительной (свыше 20 мин) перегрузке двигателя током свыше 135% I_ном;

- при затяжном пуске;

- при обрыве одной фазы, если двигатель имеет номинальную нагрузку.

Регулятор позволяет изменять номинальный ток уставки реле в пределах ±15% I_ном теплового элемента.

Реле времени

Предназначены для получения заданной выдержки времени при включении или отключении электрической цепи.

Выдержка времени создается с помощью электромагнитного или механического замедлителя.

Электромагнитное реле времени

Выдержка времени создается с помощью электромагнитного замедлителя, который представляет собой медную гильзу, надетую на магнитопровод реле постоянного тока.

При включении катушки реле магнитный поток в магнитопроводе будет увеличиваться, это вызовет появление ЭДС, в том числе и в медной гильзе, и по гильзе потечет ток. Медная гильза выполнена толстостенной, следовательно, имеет небольшое электрическое сопротивление, поэтому даже небольшая ЭДС приведет к появлению в гильзе значительного тока и МДС, направления которых по закону Ленца будут противодействовать причине их возникновения. Такой причиной явилось увеличение тока в катушке, поэтому ток в гильзе будет направлен против тока в катушке, следовательно, будет его уменьшать, соответственно уменьшится и МДС, которая не сможет преодолеть натяжение противодействующей пружины. И якорь с подвижными контактами какое – то время останутся разомкнутыми, пока ток в катушке не перестанет возрастать и не исчезнет ЭДС взаимоиндукции.

При отключении реле, ток в катушке будет убывать, этот убывающий ток опять вызовет ЭДС взаимоиндукции и по гильзе пойдет опять ток, который теперь направлен против уменьшения тока в катушке, т.е. будет его поддерживать и контакты на какое-то время останутся замкнутыми.

Такие реле могут использоваться только на постоянном токе.

Пневматическое реле времени

Принцип действия пневматического замедлителя основан на законах истечения газов через отверстия.

В качестве замедляющего устройства используется пневматическая камера, установленная на общей металлической скобе. При подаче U на катушку якорь втягивается и перемещает вниз с помощью пружины пластмассовую колодку и диафрагму. Скорость перемещения диафрагмы зависит от количества воздуха, засасываемого в единицу времени через входное отверстие. Скоба, перемещаясь с колодкой, воздействует на штифт микропереключателя, который производит переключение контактов с выдержкой времени.

Механические реле

Реле, реагирующие на изменение неэлектрических параметров.

К ним относятся реле давления, температурные реле, поплавковые реле и т.д.

Лекция 18

тема занятий: Схемы электроприводов на постоянном токе

Вопросы:

18.1. Пуск электродвигателей постоянного тока в функции времени

18.2. Пуск электродвигателей постоянного тока в функции тока

18.3. Пуск электродвигателей постоянного тока в функции ЭДС

Схемы представлены на плакатах в лаборатории.

Лекция 19

тема занятий: Схемы электроприводов на переменном токе

Вопросы:

19.1. Прямой пуск нереверсивного АД с к.з. ротором

19.2. Прямой пуск реверсивного АД с к.з. ротором

19.3. Пуск электродвигателей переменного тока в функции времени

19.4. Пуск электродвигателей переменного тока в функции тока

Прямой пуск нереверсивного АД с к.з. ротором

Пуск электродвигателя осуществляется с помощью линейного контактора КМ, главные контакты которого замыкаются в силовой цепи эл.двигателя, а вспомогательный контакт шунтирует кнопку «пуск». Эл. схема показана на рис.19.1.

Рис. 19.1. Прямой пуск нереверсивного АД с к.з. ротором

Прямой пуск реверсивного АД с к.з. ротором

Пуск электродвигателя осуществляется с помощью линейных контакторв КМ1 и КМ2, главные контакты которых замыкаются в силовой цепи эл.двигателя, а вспомогательные контакты шунтирует соответствующие кнопки «пуск». Эл. схема показана на рис.19.2.

В схемах реверсивных электродвигателей предусматривается электрическая блокировка от одновременного включения обоих контакторов одновременно, которая осуществляется с помощью нормально замкнутого контакта, включающегося в цепь катушки другого контактора.

Также в схеме предусмотрена механическая блокировка, которая осуществляется с помощью размыкающего контакта кнопки «пуск».

Рис. 19.2. Прямой пуск реверсивного АД с к.з. ротором

Пуск электродвигателей переменного тока в функции времени

Пуск электродвигателей переменного тока в функции тока

Схемы представлены на плакатах в лаборатории.

Лекция 20

тема занятий: Электрические схемы электроприводов судовых

вспомогательных механизмов

Вопросы:

20.1. Схема электропривода насоса прокачки маслом главных двигателей

20.2. Схема электропривода пожарного насоса

20.3. Схема электропривода компрессора

Схема электропривода насоса прокачки маслом главных двигателей

В качестве примера прямого включения электродвигателя в сеть может служить схема электропривода насоса прокачки маслом главных двигателей теплохода типа «Волго-Дон» (рис.20.1). Мощность электро­двигателя составляет 4,5 кВт, напряжение — 380 В. Дистанционный пуск и выключение насоса осуществляется из ходовой рубки с помо­щью кнопочных выключателей S1 и S2, местное управление — с помощью S3 и S4, установленных у агрегатов. В схеме использован магнитный пускатель ПМ-1113, 380 В с контактором К1 и тепловыми реле К2, КЗ на 10 А.

Рис.20.1. Схема эл.привода насоса прокачки маслом главных

двигателей

Схема электропривода пожарного насоса

Электродвигатели пожарных насосов имеют мощность, соизмеримую с мощностью судовых генераторов, поэтому электрические схемы пуска двигателя предусматривают ограничение пускового тока.

Рассмотрим электрическую схему управления пожарным насосом (рис.20.2), широко применяемую на судах речного флота. Дистанционное управле­ние электродвигателем выполняют из ходовой рубки с помощью кно­почных выключателей S1 и S2, а также S3 и S4, установленных у агре­гата в машинном отделении. Обмотки электродвигателя со «звезды» на «треугольник» переключаются автоматически. При включении автомата Q1 на ГРЩ выпрямитель U в цепи управления получает питание че­рез закрытые контакты S4, S2, вспомогательный контакт К5.3 и кон­такты электротепловых реле К6.1, K7.1. Ток выпрямителя обеспечивает срабатывание двух реле времени K1 и K2. Нажатием кнопочного выключателя пуска S1 или S3 включают под напряжение катушку контактора КЗ, который срабатывает и сво­ими главными контактами включает обмотки двигателя в «звезду», а вспомогательными контактами обеспечивает: КЗ.4—шунтирование

контактов пуска S1, S3; КЗ.2 — электроблокирование контактора К4 (защиту от одновременного включения); К3.3 — включение цепи ка­тушки линейного контактора К5. Срабатывание К5 обеспечивает вклю­чение главными контактами К5.1 электродвигателя в работу, вспомога­тельными контактами: К5.2 — шунтирование вспомогательного кон­такта КЗ.З и выключение цепи питания выпрямителя; К5.4 — подго­товку к работе цепи катушки контактора

К4; К5.5 — обесточивание ка­тушки реле К1. Реле К1 с выдержкой времени своим контактом К 1.1 выключает ток выпрямителя, который в свою очередь обесточивает реле К2. Контакт К2.1 с выдержкой времени размыкает цепь питания катушки контактора КЗ. Его главные контакты К3.1 выключают соеди­нение обмоток двигателя «звездой», одновременно вспомогательный контакт К3.2 включает контактор К4, контактами которого К4.1 вклю­чают «треугольником» обмотки электродвигателя. Таким образом, электродвигатель пожарного насоса при нажатии кнопки пуска раз­гоняется с включением обмоток на «звезду», а затем автоматически при достижении частоты вращения, равной 50 % номинального значения, переключается на «треугольник».

Рис.20.2. Принципиальная схема электропривода пожарного насоса

Схема электропривода компрессора

Приводы компрессоров на судах имеют электродвигатели постоянного тока, если судовая электростанция на постоянном токе, или асинхронные электродвигатели. Мощность элект­родвигателя 8—11 кВт. Схемы электроприводов предусматривают авто­матические пуск и остановку компрессоров, а также ручное управле­ние из рулевой рубки или машинного отделения.

В схеме управления электроприводом компрессора на судах типа «Волго-Дон» (рис.20.3) применено следующее оборудование: асинхрон­ный трехфазный электродвигатель с короткозамкнутым ротором АМ62-4 мощностью 11 кВт, напряжением 380 В, с частотой вращения 1460 об/мин; магнитный пускатель ПММ-2113, 380 В; кнопочные вы­ключатели КУО-3; манометрические реле давления РД-13; термосигна­лизатор ТС-100; реле МКУ-48С переменного тока 380 В; пакетный переключатель ППМ2-10/Н2 на ток 10 А, 380 В.

Рис.20.3. Схема электропривода компрессора.

На схеме показано ручное управление: дистанционное—из ходовой рубки кнопочными выключателями S1 и S2, местное в машинном отде­лении кнопочными выключателями S3 и S4, а также автоматическое - с использованием манометрических реле Е1 минимального и Е2 макси­мального давления. Реле давления размещены на баллонах сжатого воздуха. Ручное дистанционное управление из ходовой рубки осуществляется при установке переключателя S в положение А — «Автоматиче­ский режим». Ручное местное управление выполняется в машинном от­делении независимо от положения переключателя S, установкой переключателя S в положение Р «Ручное управление» — автоматический пуск и дистанционное управление отключаются.

Ручное дистанционное управление из ходовой рубки позволяет контролировать работу компрессора в автоматическом режиме. С по­мощью

местного управления можно контролировать исправность всей системы непосредственно на самой установке. В положении переключа­теля S «Автоматический режим» вступает в работу электрическая цепь,

обеспечивающая автоматическое управление по цепи: фаза С — F1— S3 —S1 — контакт А переключателя — Е1 — Е2 — К1 — К5.1 — K4.1 — F2 — фаза В. Контакт реле минимального давления Е1 шун­тируется вспомогательным контактом K1.2, обеспечивая автоматиче­скую работу компрессора в зависимости от давления сжатого воздуха в баллонах.

При перегреве охлаждающей воды термосигнализатор замыкает контакт ЕЗ, и реле К2 размыкает свой контакт в цепи катушки контак­тора К1. Электродвигатель отключается от сети и останавливается. Сигнальные лампы H1 – H4 позволяют контролировать работу компрессора, включаясь и

выключаясь с помощью реле К3.

На электрической схеме показана защита от токов короткого замыкания автоматическим выключателем Q1 и предохранителями F1 – F7.

Для защиты от перегрузки электродвигателя установлены электротепловые реле К4, К5.

На судах современной постройки применяются электроприводы компрессоров с автоматической продувкой компрессора при включении его в работу.