2. Судовые электроприводы

Судовые электроприводы являются основными потребителями электроэнергии, вырабатываемой судовой ЭЭС.

История развития судового электропривода, начатая в 1838 г. академиком Б.С. Якоби, продолжилась внедрением на ряде крейсеров российского флота – в 1886 г. корабли были оборудованы электровентиляторами.

Первый электропривод рулевого устройства был использован на крейсере «Двенадцать апостолов» в 1892 г., а первая отечественная грузовая электролебедка была установлена на транспортере «Европа» в 1897 г. На протяжении следующих 6–8 лет электрифицируются якорные устройства, насосы, воздуходувки, компрессоры, установки вооружения.

В 1904 г. на Сормовском заводе были спущены на воду дизель-электроходы «Вандам» и «Сармат».

Первые судовые электроприводы выполнялись исключительно на постоянном токе напряжением, не превышающем, как правило, 110 В.

С 1908 г. начинается внедрение судовых электроприводов переменного тока. На минном загородителе «Амур» устанавливаются трехфазные электродвигатели вентиляторов и водоотливных насосов. В 1914 г. на линкорах «Императрица Екатерина Великая» и «Императрица Мария» полностью электрифицируются вспомогательные механизмы с применением электроприводов переменного трехфазного тока.

В период с 1960-го по 1970-е гг. осуществляется переход к использованию на судах электроэнергии преимущественно переменного тока. Важную роль в этом сыграло внедрение многоскоростных асинхронных электродвигателей (серия МАП).

В настоящее время обеспечивается автоматическое управление электроприводами с использованием современной полупроводниковой техники. По мере развития судовых электроприводов наблюдается переход от автоматизации отдельных операций к комплексной автоматизации судовых энергетических систем. В системы управления электроприводом все чаще включаются вычислительные машины, микропроцессоры, с большой точностью осуществляющие операции управления, ранее выполняемые человеком.

2.1. Определение и классификация электроприводов

Электропривод – это управляемая электромеханическая система, осуществляющая преобразование электрической энергии в механическую и наоборот.

Электропривод состоит из преобразовательного устройства, электродвигателя, механической передачи и управляющего устройства, а его функциональная схема может быть представлена в следующем виде (рис. 2.1).

Рис. 2.1. Функциональная схема электропривода

Преобразовательное устройство предназначено для преобразования вида электроэнергии (переменного тока в постоянный или наоборот) и ее регулирования (электромашинные, тиристорные, частотные и другие преобразователи). Электродвигатель выполняет роль электромеханического преобразователя, преобразуя подводимую к нему электрическую энергию в механическую. Электродвигатели делятся на машины постоянного и переменного тока.

Механическая передача предназначена для преобразования параметров движения (уменьшения, увеличения частоты вращения, преобразование вращательного движения в поступательное и т.д.). К этим устройствам относятся: редукторы, коробки передач, цепные, ременные, винтовые передачи, барабан с тросом, передача винт-гайка, кривошипно-шатунный механизм и т.д.

Управляющее устройство представляет собой систему управления электроприводом, обеспечивающую ему достаточную степень управляемости и регулирования основных параметров движения.

В составе электропривода могут отсутствовать преобразовательное устройство (двигатель питается непосредственно от сети), или механическая передача (у вентилятора крыльчатка насажена на вал двигателя).

Электроприводы можно разделить на одиночные и многокоординатные.

Одиночным называется электропривод, в котором рабочий орган машины приводится в действие одним электродвигателем (электропривод шпиля).

Многокоординатным или многодвигательным называют электропривод, в котором каждый из рабочих органов машины приводится в движение отдельным электродвигателем. Так в электроприводе грузоподъемного крана механизмы поворота платформы, вылета стрелы и подъема груза приводятся в движение своим электродвигателем. Применение многокоординатного электропривода упрощает кинематическую схему и конструкцию электромеханической системы.

По способу управления электроприводы делят на неавтоматизированные, автоматизированные и автоматические.

Неавтоматизированный электропривод предусматривает участие человека в выработке управляющих воздействий и компенсации последующих возмущений.

Автоматизированный электропривод требует участия человека только в выработке начального управляющего воздействия.

Автоматическим считается электропривод, где роль человека сводится лишь к наблюдению за работой электромеханической системы.

По роду тока различают электроприводы постоянного и переменного тока.

Судовые электроприводы, приводящие в действие судовые механизмы, делятся на рулевые, якорно-швартовные, грузоподъемные, вспомогательные (электроприводы, обслуживающие механизмы главной силовой установки судна).