Міністерство освіти і науки України
Херсонський державний морський інститут
Херсонський морський коледж
Шифр № __________ Реєстр. № __________ |
«Затверджено» Зам. начальника ХМК з навчальної роботи ___________________ Сокол І.В.. «____» _______________ 200___ р. |
КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ
з предмету «Теорія електроприводу»
з напряму 0922 «Електромеханіка»
за спеціальністю 5.092219 «Експлуатація електрообладнання та автоматики суден»
Конспект лекцій предмету “Теорія електроприводи” розробив у від-
повідності з навчальним планом стандарту вищої освіти підготовки молодшо
го спеціаліста освітньо-професійного напряму 0922 «Електромеханіка» за спеціальністю 5.092219 «Експлуатація електрообладнання та автоматики суден» викладач Миронов В.В.
Рецензенти:
д.т.н., професор кафедри «Електрообладнання суден» МНМУ Шевчен
ко В.В.
судновий електромеханік 1-го розряду Драгомарецький Г.Г.
Конспект розглянутий і ухвалений на засіданні ПМК електромеханіч-
них дисциплін
« » __________ _____р. протокол № _____
Завідуючий електромеханічним відділенням ХМК
« » __________ _____р. Клевцов В.П.
Голова ПМК електромеханічних дисциплін
« » __________ _____р. Буряк Т.С.
Конспект ухвалений Радою факультету «Судноводіння і енергетика суден»
«____» _____________ 20__р. протокол № ____
Голова Ради факультету
«Судноводіння і енергетика суден» ___________ Тригуб С.М.
Начальник навчально-методичного відділу ____________
«____» _____________ 20__р.
Миронов В.В. Теория электропривода: конспект лекций для высших морских учебных заведений. Херсон. 2007. – 180 с.
Приведены основные сведения об электромеханических свойствах электродвигате
лей постоянного и переменного тока, используемых в судовых электроприводах.
. Особое внимание уделяется рассмотрению процессов, происходящих при пуске, регулировании частоты вращения, а также электрическом торможении упомянутых элект
родвигателей.
Также рассмотрены вопросы практического приложения теории электропривода.
такие как расчет мощности и выбор электродвигателей для разных режимов работы элект
роприводов, типовые узлы и схемы управления електроприводами и др.
Конспект содержит большое количество примеров с расчетами.
Для курсантов высших морских учебных заведений. Может бать полезен судовым электрикам и электромеханикам.
Рецензенты:
Шевченко В.В. – д.т.н., профессор, заведующий секцией судового машиностроения и энергетики Херсонского филиала Украинского государственного морского университета
Драгомарецкий Г.Г. – судовой электромеханик 1-го разряда
ПРЕДИСЛОВИЕ
Конспект лекций составлен в соответствии с учебной программой предмета „Тео-
рия электропривода” для специальности 5.092219 «Эксплуатация электрооборудования и
автоматики суден» высших морских учебных заведений.
В конспекте рассмотрены вопросы теории электропривода и практического приме
нения этих вопросов, знание которых имеет конечной целью эффективные использование и техническое обслуживание систем электроприводов, широко распостраненных на совре-
менных судах транспортного флота.
Необходимое внимание уделено рассмотрению электромеханических свойств эле-
ктродвигателей постоянного и переменного тока, физической сущности явлений, происхо
дящих при работе электродвигателей в разных режимах.
Порядок изложения учебного материала облегчает усвоение курса и наиболее пол-
но отвечает современному состоянию и тенденциям развития электрооборудования судов.
Значительное место в конспекте лекций отведено практическим вопросам, связан-
ным со специфическими условиями работы судового электрооборудования, его техниче-
ского использования и обслуживания.
При составлении конспекта лекций были использованы международные и нацио-
нальные морские нормативные документы, в том числе:
1. Международная конвенция по подготовке моряков и несению вахты (STCW-78);
2. Международный кодекс по подготовке моряков и несению вахты ( CODE-95 );
3. Международная Конвенция по охране человеческой жизни на море ( SOLAS-74);
4. Правила предотвращения загрязнения с судов ( МАРПОЛ-73/78 );
5. Правила классификации и постройки морских судов ( Правила Регистра );
6. Правила технической эксплуатации морских и речных судов Украины. Раздел
«Электрооборудование», КНДЗ 31.2.002.07-96;
. 7. Правила техники безопасности на судах морского флота
В конспекте использован справочный материал, который должен помочь студентам при расчете и выборе различных видов судового электрооборудования из справочников и каталогов.
В конспект включены контрольные вопросы, имеющие целью сосредоточить вни-
мание студентов на наиболее важных особенностях изучаемой темы.
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
АБЛ – автоматическая буксирная лебедка
АД – асинхронный двигатель
АТр – автотрансформатор
АУ – установочный автомат
АШЛ – автоматическая швартовная лебедка
БУ – блок управления
В – возбудитель
ВД – выключатель дистанционного управления
ВМ – выключатель местного управления
Вп – выпрямитель
ВУ – выключатель цепей управления
Г – генератор
ДП – обмотка дополнительных полюсов
Др – дроссель насыщения
ИД – исполнительный двигатель
ИМ – исполнительный механизм
КВ, КН – контакторы направления ( вперед, назад )
КЛ – контактор линейный
КО – компенсационная обмотка
КС – контактор скорости
КТ – контактор тормозной
КУ – контактор ускорения
ЛС – лампа сигнальная
МУ – магнитный усилитель
ОВ – обмотка возбуждения машины постоянного тока
ОВВ - обмотка возбуждения возбудителя
ОВГ - обмотка возбуждения генератора
ОВД - обмотка возбуждения двигателя
ОВН – обмотка независимого возбуждения
ОВС - обмотка последовательного возбуждения ( сериесная )
ОВШ - обмотка параллельного возбуждения ( шунтовая )
ОУ – обмотка управления
П – переключатель, потенциометр
ПД – приводной двигатель
Пр – плавкий предохранитель
ПУ – посту управления
Р1…Р2 – клеммы ( зажимы ) резисторов
РБ – реле блокировки
РВ – реле времени
РГ – реле грузовое
РД – реле давления
РМ – реле максимального тока
РН – реле нулевое
РП – реле промежуточное ( поля )
РТ – реле тепловое
РУ – реле ускорения
РЦ – реле центробежное
СД – синхронный двигатель
Тр – трансформатор
ТрС – трансформатор стабилизирующий
ЭМУ – электромашинный усилитель
Я – якорь машины постоянного тока
ВВЕДЕНИЕ
§ 1. Основные понятия
В науке, технике и производстве в области электропривода применяют следующие
термины и определения понятий ( ГОСТ 16593-79 ).
Электрическим приводом называется электромеханическая система, предназначен-
ная для приведения в движение исполнительных органов рабочей машины и управления этим движением.
В общем случае электропривод состоит из 4-х устройств ( рис.В.1 ):
преобразовательное;
электродвигательное;
передаточное;
управляющее.
Рис. В.1. Структурная схема электропривода
Преобразовательное устройство – это электротехническое устройство, включае-
мое между питающей сетью и электрической частью электропривода и предназначенное для преобразования рода тока, напряжения и частоты тока.
В качестве преобразовательных устройств используются:
для преобразования рода тока – выпрямители, преобразующие переменный ток в постоянный;
для преобразования напряжения – трансформаторы, преобразующие перемен-
ное напряжение одного значения в переменное напряжение другого значения той же часто
ты;
для преобразования частоты тока – преобразователи частоты, преобразующие переменный ток одной частоты в переменный ток другой частоты.
Рассмотрим поочередно преобразовательные устройства.
Выпрямители
На судах выпрямители применяют в электроприводах, использующих в качестве
источника механической энергии двигатель постоянного тока. К таким электроприводам относятся:
якорно-швартовные – брашпили;
грузоподъёмные – грузовые лебёдки и краны;
гребные электрические установки, предназначенные для движения судна.
Мощность этих электродвигателей составляет десятки и сотни кВт.
Трансформаторы
В судовых электроприводах трансформаторы применяются:
1. в цепях управления;
2. в установках двойного рода тока;
3. в тиристорных преобразователях частоты;
4. в гребных электрических установках;
5. с специализированных ЭП большой мощности ( плавучие буровые вышки и т.п. )
Мощность трансформаторов цепей управления составляет от нескольких сот В*А
до нескольких кВ*А .
В установках двойного рода тока переменное напряжение напряжение судовой се-
ти преобразуется при помощи трансформаторно-выпрямительного блока в напряжение по
стоянного тока и далее подается на исполнительный электродвигатель постоянного тока, например, электродвигатель якорно-швартовного устройства.
В этих установках мощность трансформаторов составляет от десятков до сотен кВ*А .
В тиристорных преобразователях частоты мощность согласующих трансформато-
ров составляет от десятков до сотен кВ*А .
Наиболее мощные судовые трансформаторы применяются в гребных электриче-
ских установках и на специализированных судах. Их мощность составляет от тысяч до десятков тысяч кВ*А.
Преобразователи частоты
На судах статические тиристорные преобразователи частоты применяются в элек-
троприводах переменного тока. К таким электроприводам относятся:
1. грузоподъёмные тяжеловесные устройства на специализированных судах – контейнеро- и лихтеровозах;
2. гребные электрические установки на судах с электродвижением.
Электродвигательное устройство предназначено для преобразования электриче-
ской энергии в механическую или, в некоторых системах судовых электроприводов
( система генератор – двигатель ), механической энергии в электрическую.
К электродвигательным устройствам относят электродвигатели постоянного и пере
менного тока, а также универсальные ( переменно-постоянного тока ). Последние нашли на судах ограниченное применение, в основном, в электроприводах небольшой мощности ( до 250…300 Вт ).
На современных судах основным типом электродвигателей являются асинхронные.
Передаточное устройство предназначено для передачи механической энергии от электродвигателя к исполнительному органу механизма.
К передаточным устройствам относят механические, гидравлические и другие передачи.
Передаточные устройства применяют в грузоподъёмных, якорно-швартовных и ру-
левых и др. механизмах
Например, в электроприводе грузовой лебёдки передаточным устройством являет
ся редуктор, расположенный между электродвигателем и грузовым барабаном лебёдки.
В электрогидравлическом рулевом электроприводе передаточным устройством яв-
ляется гидравлическая рулевая машина, расположенная между электродвигателем, враща
ющим гидронасос, и баллером руля.
В электроприводе поршневого компрессора передаточным устройством является кривошипно-шатунная передача, расположенная между электродвигателем и поршнем компрессора. С ее помощью вращательное движение вала электродвигателя преобразуется в поступательное движение поршня внутри цилиндра.
Простейшие по устройству электроприводы, например, вентиляторы и центро-
бежные насосы, не имеют передаточного устройства, т.к. у них крыльчатка насажена непосредственно на вал электродвигателя.
Управляющее устройство предназначено для управления преобразовательным
электродвигательным и передаточным устройствами.
При помощи управляющего устройства задают необходимый режим работы всего электропривода, например, пуск, остановку, реверс, изменение скорости и др.
Например, в электроприводе грузовой лебёдки управляющее устройство состоит из командоконтроллера ( с рукояткой управления ) и станции управления, внутри корпуса которой находятся коммутационные и защитные электрические аппараты – контакторы, реле, предохранители и др.
В сложных современных судовых электроприводах составной частью управляю-
щего устройства являются бортовые компьютеры, которые получают информацию от задатчиков и датчиков обратной связи и вырабатывают сигналы управления в соответ-
ствии с заданными алгоритмами ( программами ).
При этом, в качестве задатчиков используются потенциометры, связанные с рукоят
ками управления тремя механизмами крана ( подъём, поворот, стрела ), в качестве дат-
чиков – большое количество чувствительных элементов, измеряющих вес груза, давление в системе гидравлики, силу тока, определяющих положение рабочих органов перечислен-
ных механизмов и многое другое.