§ 20. Рулевые электроприводы

Общие сведения

Рулевое устройство предназначено для удержания судна на заданном курсе, управления судном и является наиболее ответственным судовым электроприво­дом. От его надежности зависит живучесть и безопасность плавания судна.

Основные элементы рулевого устройства:

1. Руль или поворотная насадка.

2. Передаточный механизм.

3. Исполнительный электродвигатель.

4. Система управления.

Классификация рулевых устройств:

I. По виду передачи:

1. С механической передачей: а) штуртросовые; б) винтовые; в) секторные.

2. С гидравлической передачей (электрогидравлические – РЭГ).

II. По виду управления:

1. Простое управление – задающий орган (кнопки, рукоятка, штурвал) не связаны с положением руля. Перекладка происходит до тех пор, пока есть ко­манда на перекладку руля. Угол поворота штурвала (рукоятки) не согласуется с углом кладки руля, а определяет лишь направление перекладки.

2. Следящее управление характеризуется состоянием, при котором перо ру­ля стремится занять положение, соответствующее положению задающего органа – штурвала. Рулевая машина перекладывает руль на угол, заданный поворотом штурвала.

3. Автоматическое управление заключается в том, что судно удерживается на заданном курсе автоматически, с помощью авторулевого. Задание на пере­кладку по определенной программе, автоматически разрабатывается авторулевым. Авторулевой обеспечивает автоматическую стабилизацию судна на прямо­линейном заданном курсе.

III. По системе электропривода:

1. Контактная система.

2. Система Г – Д (генератор – двигатель).

3. Система управление гидравлическими рулевыми машинами.

IV. По роду тока: постоянного, переменного тока.

Учитывая значения рулевого электропривода к нему предъявляться техни­ческие требования, которые регламентируются Регистром и правилами техниче­ской эксплуатации (ПТЭ).

Требования правил Регистра судоходства Украины к рулевым электроприводам

Учитывая, большое значение рулевого электропривода и исходя из харак­терных для него режимов работы, к нему предъявляются следующие техниче­ские требования, установленные и контролируемые Регистром судоходства Ук­раины:

1. Рулевой электропривод должен быть надежным, безопасным в работе, иметь достаточный резерв в случае аварии. С этой целью на судне должны быть предусмотрены основной и запасной электроприводы.

2. Исполнительные двигатели рулевых электроприводов должны допускать 1,5 – кратную перегрузку в течении 1 минуты.

3. Основной привод должен обеспечивать перекладку руля с борта на борт ( – 35 до + 35°) за 28 секунд.

4. Обеспечивать 350 перекладок в час на полном ходу судна.

5. В режиме маневрирования обеспечить непрерывную перекладку руля с борта на борт в течении 0,5 часа.

6. Питание рулевого электропривода должно обеспечиваться по двум фиде­рам, один рекомендуется от АРЩ.

7. Защита рулевого электропривода осуществляется по току короткого замыкания, нулевая защита при перегрузке включается только сигнализация.

8. Пусковые устройства должны обеспечить повторный автоматический за­пуск электродвигателя рулевой машины при восстановлении напряжения после обесточивания.

9. У поста управления в рулевой рубке или в самом пульте должны быть установлены сигнальные устройства о наличии питания в схеме.

10. Сигнал о перегрузке и отключении должен быть световым и звуковым.

11. Пуск и остановка электропривода должны быть предусмотрены с двух постов – из рулевой рубки и румпельного отделения. При этом должен обеспечи­ваться автоматический запуск при восстановлении после перерыва в питании.

Релейно-контакторная схема управления рулевым электроприводом

теплохода проекта 559

Состав схемы:

а) Камандо-контроллер КП1210 на 6 цепей. Установлен на пульте управле­ния в рулевой рубке.

б) Универсальный переключатель УП5314 – С141. Установлен на пульте управления в рулевой рубке (ПУ).

в) Магнитная станция постоянного тока СМЭ212 – 21Б, 110 В, 50 A. Установлена в румпельном отделении.

г) Электродвигатель постоянного тока П41М 4,1 кВт; 110 В, 1500 об/мин.

д) Выключатель конечный ВПК212 (ограничение перекладки руля правый борт и левый борт.) ~ 2 шт.

е) Пуско-тормозное сопротивление СД210-2 (пусковое Р1 – Р2 – РЗ; тормозное Р4 – Р5)

ж) Разрядное сопротивление СДЗ – 02А (СР).

з) Контактор реверсивный (направления) – Н, В.

и) Контактор линейный – Л.

к) Контактор ускорения – 1У, 2У.

л) Реле тормозное – РТ.

м) Реле максимального тока – РМ.

н) Предохранители – Пр1, Пр2.

о) Конденсатор защитный – С.

Рис. 2.41. Релейно-котакторная схема управления рулевым электроприводом

Работа схемы. Перекладка руля на правый борт.

Рукоятка командо-контроллера устанавливается в положение «Вперед» (В). При этом замыкаются контакты КК3, КК5. Порядок срабатывания аппаратов станции.

В первую очередь срабатывают контакторы ускорения 1У, 2У (по цепям 1 – 27 – 19 – 21 – 2, 1 – 23 – 2). Главные контакты (размыкающие) 1У, 2У разрывают цепи, шунтирующие пусковые резисторы. Вспомогательные контакты 2У готовят к работе цепи контакторов направления В и Н. Схема готова к работе.

Поучает питание катушка контактора В, контактор срабатывает и стано­вится на самопитание через свой вспомогательный замыкающий контакт (конт. 5 – 9). Своими главными замыкающими контактами (конт. Л11 – Д1 – Д2 – C1) контактор В набирает направление вращения электродвигателя. Размыкающим глав­ным контактом отключается тормозной резистор.

Вспомогательный замыкающий контакт В (конт. 1 – 25) подает питание на катушку тормозного реле РТ. Реле срабатывает и замыкает свой контакт (1 – 17) е цепи катушки линейного контактора Л. Контактор срабатывает, замыкает свой контакт в силовой цепи (Контакт Л12 – Л2). Двигатель начинает работать на по­ниженных оборотах с включенными в цепь якоря двигателя 2-мя пусковыми резисторами.

После срабатывания контактора В обрывается цепь питания катушки контактора ускорения 1У (размыкающий контакт 27 – 19). При этом, с выдержкой времени, шунтируется первая ступень пусковых резисторов (Р1 – Р2).

После обесточивания катушки контактора ускорения 1У с выдержкой вре­мени (конт. 1 – 23) теряет питание катушка контактора ускорения 2У. При этом, с выдержкой времени, шунтируется 2-я ступень пусковых резисторов (Р2 – Р3).

Электродвигатель работает в номинальном режиме. Осуществляется пере­кладка руля.

Перекладка руля на левый борт.

Схема работает аналогично перекладке руля на правый борт. Отличие за­ключается в том, что при помощи контакта КК7 подается питание на катушку контактора направления Н. Двигатель меняет направление вращения.

Остановка электропривода.

Рукоятка командо-контроллера устанавливается в нулевое положение. При этом контактор направления (В или Н) теряет питание, отключает электродвига­тель и подключает к его якорю тормозной резистор. Осуществляется динамическое торможение.

Для более эффективного торможения шунтовая обмотка электродвигателя, работающего в режиме генератора при торможении, получает питание до тех пор, пока не оборвется цепь питания катушки линейного контактора Л. Цепь питания катушки линейного контактора обрывается с выдержкой времени, регламенти­руемой реле времени РТ.

Защита электропривода.

Реле максимального тока РМ осуществляет защиту привода по максимальному току (току к. з.) Предохранители Пр1 и Пр2 осуществляют защиту це­пи управления от токов короткого замыкания в цепи управления.

Техническое обслуживание предусматривает:

- автоматизированный пуск электродвигателя постоянного тока смешанного возбуждения в функции времени;

- реверсирование электродвигателя осуществляется за счет изменения на­ правления тока в якоре электродвигателя;

- динамическое торможение электродвигателя и его остановку.

Тяжелый режим работы рулевого электропривода, частые пуски и реверсы в сочетании с требованиями высокой надежности обусловили ограниченное при­менение подобных контакторных (или релейно-контакторных) схем. Их приме­няют при небольшой мощности электропривода (4 – 15 кВт).