Лабораторные работы (не мои) / 2_

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В. И. Ульянова (Ленина)

Кафедра САУ

отчет

по лабораторной работе №2

по дисциплине «Гребные электрические установки»

Тема: Подруливающее устройство с асинхронным электродвигателем и преобразователем частоты по типу неуправляемый выпрямитель - автономный инвертор.

Студентка гр. 7408
Преподаватель		Малышев С. М.

Санкт-Петербург

2020

Цель работы:

При выполнении данной лабораторной работы необходимо изучить принцип действия подруливающего устройства с асинхронным электродвигателем и преобразователем частоты по типу неуправляемый выпрямитель - автономный инвертор.

Основные теоретические положения.

Типовая структурная электрическая схема электропривода туннельного подруливающего устройства приведена на рис. 1.

Рис. 1. Структурная электрическая схема электропривода туннельного подруливающего устройства

РЩ – распределительный щит; Тр – трансформатор; ПЧ – преобразователь частоты;

ЭД ПУ – электродвигатель подруливающего устройства; ПУ – подруливающее устройство; ГВ – гребной винт; Р – редуктор.

Пример схемы расположения носового туннельного подруливающего устройства представлен на рис. 2.

Рис. 2. Схема расположения носового туннельного подруливающего устройства.

Особенности.

Механическая передача вращающего момента на винт через понижающий редуктор.

Рис. 3. Механическая характеристика гребного винта ПУ.

Винт работает по швартовной реверсивной характеристике. Рекуперация электрической энергии в сеть – отсутствует, так как практически нет выбега судна и работа винта в режиме гидротурбины отсутствует при торможении.

Момент гребного винта подруливающего устройства равен моменту электродвигателя подруливающего устройства (М_ГВ = М _{ЭД ПУ}).

n_гэд = 60 * f / p

где f – частота тока, Гц;

p – число пар полюсов ГЭД.

Диапазон изменения частоты вращения.

-n_ном < n_{ЭД ПУ} < + n_ном,

Номинальное значение частоты вращения ЭД ПУ в зависимости от типа ЭД может составлять:

n_{ном.ЭД ПУ} =~ 750 … 1500 об/мин;

Номинальное значение частоты вращения винта в зависимости от диаметра винта может составлять:

n_{ном.винта} =~ 300 … 750 об/мин

Законы управления.

Поддержание постоянства заданной частоты вращения.

Поскольку скорость разгона электродвигателя подруливающего устройства (ЭД ПУ) незначительное, а инерционность судна велика, отсутствует необходимость увеличения тока выше номинального для сокращения времени разгона ПУ. То есть, разгон происходит при номинальном токе или токе, не превышающем 110% от номинальной величины. Следовательно, для уменьшения износа оборудования рационально системой управления ПЧ ограничивать пусковой ток и момент ЭД ПУ.

Порядок выполнения работы.

1. Снять в четырнадцати точках в диапазоне частоты вращения от -70 % до 100 % показания установившихся значений момента, частоты вращения, мощности, тока, напряжения и частоты тока электропривода ПУ.

Результаты данного эксперимента занесены в таблицу 1.

Таблица 1. Результаты эксперимента.

№	nГЭД , мин-1	UЭД ПУ, В	f ПЧ, Гц	I ЭД ПУ, А	PЭД ПУ, Вт	МЭД ПУ, Н*м
1	800	290	41	2,27	390	4,8
2	600	217	31	2,1	200	3,3
3	400	146	20	2,01	85	2,05
4	200	75	10	1,96	30	1,38
5	0	20	0	1,93	0	0,09
6	-200	76	10	1,97	28	-1,35
7	-400	145	20	2,01	90	-2,06
8	-600	217	31	2,09	196	-3,1
9	-800	291	41	2,27	399	-4,77

Далее приведены соответствующие статические характеристики.

Рис. 4. Статическая характеристика M = f (n).

Рис. 5. Статическая характеристика U = f (f).

Рис. 6. Статическая характеристика n = f (P).

Рис. 7. Статическая характеристика n = f (f).

2. Снять 3-5 переходных характеристик пуска и останова ЭД ПУ до разной частоты вращения. Определить время разгона ГЭД и постоянную времени по полученным графикам. Построить графики n = f (t).

Переходные характеристики пуска и останова ЭД ПУ.

1. От 0 до 650 об/мин.

Рис. 8. ПХ при частоте вращения 0 – 650 об/мин.

Время разгона ГЭД: 6 с.

Постоянная времени: ≈ 6 c.

2. От 0 до -700 об/мин.

Рис. 9. ПХ при частоте вращения 0 – 700 об/мин.

Время разгона ГЭД: 10 с.

Постоянная времени: ≈ 10 с.

3. Снять 3-5 реверсивных характеристик ЭП. То есть при работе ПУ с заданной частотой вращения с реверсировать рукоятку управления ПУ.

1. От 700 до -800 об/мин.

Рис. 10. Реверсивная характеристика при частоте вращения от 700 до – 800 об/мин.

2. От -650 до 600 об/мин.

Рис. 11. Реверсивная характеристика при частоте вращения от -650 до 600 об/мин.

Вывод:

В ходе выполнения данной лабораторной работы был изучен принцип действия подруливающего устройства с асинхронным электродвигателем и преобразователем частоты по типу неуправляемый выпрямитель - автономный инвертор. Были построены статические характеристики M = f (n); U = f (f); n = f (P); n = f (f). Так же были приведены графики n = f (t) переходных характеристик пуска и останова ЭД ПУ до разной частоты вращения и графики n = f (t) переходных характеристик реверса ЭД ПУ до разных значений частоты вращения.