книги из ГПНТБ / Хайдуков, О. П. Электрооборудование судов учебник

ральной плоскости судна, а положительные— от диаметральной плоскости на борт.

Момейт на валу двигателя при этом зависит от типа передачи и для секторных приводов может быть найден по формулам:

Обратный к. п. д. самотормозящих передач равен нулю, и поэтому работа двигателя при перекладке руля с борта к диамет­ ральной плоскости затрачивается только на преодоление потерь в передаче, т. е. двигатель работает практически на холостом ходу. При балансирных рулях двигатель работает на холостом ходу до угла си. Далее приближенно можно принять прямую зависимость момента сопротивления на валу двигателя от утла перекладки

(рис. 174).

Зависимость M — f( а) используется для построения нагрузоч­ ной диаграммы рулевого электропривода, необходимой для пра­ вильного выбора мощности электродвигателя.

§ 67. Управление рулевыми электроприводами

Сложность управления рулевым электроприводом во мно­ гом зависит от типа передачи. При секторной передаче система управления должна обеспечивать частые пуски, реверсирование и регулирование частоты вращения электродвигателя. В этом слу­ чае двигатель, как уже отмечалось, должен выдерживать режим

270

стоянки под током в течение 1 мин. Такая ситуация возникает, например, при работе судна во льдах.

При гидравлической передаче с насосами переменной произ­ водительности двигатель, вращающий насосы, работает непре­ рывно с постоянной скоростью вращения и не реверсируется. Система управления обеспечивает пуск и остановку двигателя. Пе­ рекладка же руля осуществляется изменением производительно­ сти насоса и направления подачи жидкости (масла) самим на­ сосом.

Режим работы двигателя при секторной передаче значительно тяжелее, чем при гидравлической передаче с насосами перемен­ ной производительности.

Рис. 175. Схема управления электроприводом насосов гидравличе-. ской рулевой машины

271

На рис. 175 показана для примера одна из возможных схем управления электродвигателями насосов переменной производи­ тельности электрогидравлической рулевой машины.

Питание на схему подается по двум кабельным линиям, причем одна из линий подключена непосредственно на шины ГРЩ, а другая — на шины АРЩ. Контакторы 1КП и 2КП обеспечивают автоматическое переключение с одной линии на другую в случае исчезновения напряжения на одном из питающих кабелей.

Пуск любого из двигателей можно осуществлять из румпельного помещения, установив для этого переключатель пуска 1ПП или 2ПП в положение М (местный пуск), или из рулевой рубки, установив переключатель 1ПП и 2ПП в положение Д (дистанци­ онный пуск).

При дистанционном включении схема предусматривает работу любого двигателя и обоих вместе. Если переключатель насосов ПН перевести в положение 1ЛБ, то через контакт К1 получит питание катушка контактора 1Л1, который, сработав, подключает к сети двигатель Д1 насоса левого борта. То же происходит и при установке переключателя ПН в положение 2ЛБ, однако в этом случае при отключении по какой-либо причине контактора 1Л автоматически включится в работу двигатель Д2 насоса правого борта. Отключение койтактора 1Л вызовет замыкание его блокконтакта в цепи катушки контактора 2Л, которая получит пита­ ние через контакт переключателя ПН.

При установке переключателя ПН в положения 1 и 2 ПБ схе­ ма работает аналогично, но двигатели Д1 и Д2 меняются ролями.

В положениях ЗЛБ и ЗПБ включаются оба двигателя.

При перегрузке любого из двигателей срабатывают тепловые реле 1РТ или 2РТ, которые своими контактами размыкают цепь катушек ЗР или 4Р. Реле ЗР или 4Р отключается и замыкает ■свой контакт в цепи катушки реле времени 1РВ или 2РВ. Реле времени, цепь питания которого проходит через собственный раз­ мыкающий контакт, будет работать в прерывистом режиме, что приведет к миганию сигнальной лампы 1ЛС или 2ЛС. Кроме того, реле ЗР или 4Р замкнет своим контактом цепь звонка Зв. Звуковой сигнал можно прекратить нажатием кнопки КБ, но световой сиг­ нал останется до тех пор, пока не исчезнет перегрузка двигателя.

Световой и звуковой сигналы подаются и в том случае, когДа один из двигателей отключился, а другой включился автомати­ чески, т. е. когда переключатель ПН находится в положении 2ЛБ или 2ПБ. Например, переключатель ПН находился в положении 2ПБ, работал двигатель Д2 и контактор 2Л по какой-либо причи­ не отключился. Срабатывает контактор 1Л и реле IP. В работу включается двигатель Д1. Блок-контакты 1Л и IP замыкают цепь сигнальной лампы ЗЛС и звонка Зв. В этом случае звонок также можно'выключить при помощи кнопки КБ и реле 5Р.

Электропривод по системе Г—Д наиболее полно отвечает тре­ бованиям, предъявляемым к рулевым электроприводам с сектор­ ной передачей. Он и нашел широкое распространение на практике.

272

Рис. 176. Схема включения обмотки возбуждения гене­ ратора системы Г—Д для создания следящего рулево­ го электропривода

Принцип получения рулевого электропривода следящего дей­ ствия поясняется на рис. 176 дополнительно к рис. 135. Обмотка возбуждения генератора ОВГ подключается к источнику постоян­ ного тока через два потенциометра Rn-3 и /?п0>соединенных меж­ ду собой параллельно.

Пост управления П У (обычно штурвал) перемещает подвижной контакт задающего потенциометра /?п.3. Подвижной контакт потенцио­ метра обратной связи R a.о связан с ротором сельсина-приемника об­ ратной связи СП. Ротор сельсина-датчика С Д жестко соединен с баллером руля. Когда подвижные контакты обоих потенциометров

управления рулевым электроприводом, однако для практического применения он почти непригоден. Дело в том, что по мере прихо­ да руля на заданный угол перекладки происходит согласование потенциометров и ток в обмотке возбуждения генератора умень­ шается, а значит, уменьшается и скорость вращения ИД. Другими словами, скорость перекладки пера руля зависит от степени рас­ согласования потенциометров и установленная мощность системы Г—Д не используется.

На рис. 177 показан другой способ получения следящей схемы

273

полукольцо. Контактный ролик поворачивается выходной осью механического дифференциала Д. Одна входная ось дифферен­ циала поворачивается штурвалом поста управления, а другая — ротором сельсина-приемника СП обратной связи.

Исходное положение схемы: штурвал ПУ в нейтральном поло­ жении, руль в диаметральной плоскости, ролик на изоляционном промежутке, контакторы П и Л отключены, генератор не возбуж­ ден, ИД не вращается.

При переводе поста управления, например, на 10° вправо за­ мыкается цепь катушки контактора II, который, сработав, под­ ключает обмотку возбуждения генератора ОВГ, генератор воз­ буждается, и исполнительный двигатель начинает перекладывать руль вправо. По мере перекладки руля поворачиваются и роторы СД и СП на такой же угол, а контактный ролик через дифферен­

лучает полное возбуждение.

В рулевых электроприводах с гидравлической передачей си­ стема Г—Д применяется для изменения производительности на­ сосов и направления движения жидкости. Однако в этом случае система Г—Д маломощная. Обычно мощность исполнительного двигателя менее одного кВт, а в качестве генератора часто ис­ пользуются электромашинные усилители (ЭМУ).

На современных судах получили широкое распространение си­ стемы автоматического управления курсом судна — авторулевые. Большинство судов морского флота СССР оборудовано авторуле­ выми типа АБР, АР, АТР отечественного производства. Эти авто­ рулевые выпускаются в виде самостоятельных устройств, а затем при монтаже электропривода рулевой машины происходит сопря­ жение схем авторулевого и электропривода руля с возможностью переключения на ручное управление курсом судна.

Система автоматического управления курсом судна выраба­ тывает управляющий сигнал и воздействует на электропривод

274

рулевого устройства в зависимости от утла отклонения судна от заданного курса, от скорости ухода судна с курса и от асиммет­ рии рыскания, вызванного воздействием на судно внешних сил.

Отечественные авторулевые, несмотря на большую сложность,- показывают хорошую надежность в работе и обеспечивают вы­ сокую точность удержания судна па курсе. Среднее значение уг­ лов рыскания не превышает: при тихой погоде— 1°, при 4—5 бал­ лах— 2°, при 7—9 баллах —4°.

§ 68. Электропривод якорно-швартовных устройств

Электропривод якорно-швартовных устройств обеспечивает

Вконструкции брашпиля якорные звездочки, осуществляю­ щие зацепление звеньев якорной цепи, и швартовные барабаны (турачки) располагаются горизонтально. Механизм и электро­ привод брашпиля позволяют отдавать и выбирать два якоря од­ новременно и отдельно.

Вконструкции шпиля швартовный барабан и якорная звез­ дочка (если она предусмотрена) располагаются вертикально.

Механизм шпиля обслуживает только один якорь. Преимущество шпиля заключается в том, что весь его механизм с электроприво­ дом, кроме барабана и поста управления, располагаются под па­ лубой, благодаря чему якорно-швартовные шпили нашли широ­ кое распространение на военных кораблях.

На судах транспортного флота обычно на баке устанавлива­ ется якорно-швартовный брашпиль, а на корме — швартовный шпиль (иногда два шпиля).

По Правилам Регистра СССР электропривод брашпиля должен

При подходе якоря к клюзу скорость выбирания должна быть не более 10 м/мин.

Электропривод должен обеспечивать и одновременное выби­ рание свободно висящих якорей с половины номинальной глуби­ ны для данного судна, устанавливаемой в зависимости от диа­ метра якорной цепи.

Скорость выбирания швартовного троса при номинальном тяговом усилии не должна превышать 18 м/мин.

Во время швартовных операций электропривод должен быть способен развивать в течение 15 с усилие в швартовном тросе, в 2 раза превышающее номинальное значение.

275

Электродвигатели переменного тока с короткозамкнутым ро­ тором должны после 30-минутного режима работы с номинальной нагрузкой выдерживать стоянку под током в течение 30 с для якорных механизмов и 15 с-—для швартовных

Электродвигатели с фазным ротором и электродвигатели пос­ тоянного тока должны выдерживать режим стоянки под током при моменте, в 2 раза превышающем номинальный момент дви­ гателя.

После этого перегрев должен составлять не более 130% до­ пустимого перегрева двигателя, зависящего от класса его изо­ ляции.

Электропривод якорно-швартовных устройств оборудуется тор­ мозным устройством, автоматически затормаживающим привод при его выключении или при исчезновении напряжения питания.

Электродвигатель якорного устройства в процессе съемки суд­ на с якоря работает в кратковременном режиме с переменной на­ грузкой.

Это основной режим электропривода.

Для построения нагрузочной диаграммы электропривода якор­ ного устройства весь процесс съемки с якоря разбивают на четыре стадии.

В п е р в о й с т а д и и судно под действием электропривода якорного устройства движется с небольшой постоянной скоростью к .месту заложения якоря. При этом количество звеньев цепи, втя­ гиваемых в клюз, равно количеству звеньев, поднятых с грунта. Характер провисания цепи не меняется, а следовательно, усилие натяжения цепи у входа в клюз FKi и момент на валу двигателя М\ остаются постоянными и могут быть найдены по формулам:

закон изменения натяжения цепи достаточно сложный и аналити­ ческое выражение его отсутствует. В приближенных расчетах можно считать, что усилие натяжения цепи во второй стадии из­ меняется во времени по прямолинейному закону от FKl до ^'к2тах.

276

Момент на валу двигателя во всех стадиях можно определить по формуле (115), подставляя соответствующие значения FK.

Таким образом, строится нагрузочная диаграмма якорного ус­ тройства (рис. 178), необходимая для проверки выбранного элект­ родвигателя по условиям нагрева. Время .каждой стадии может быть найдено при учете длины вытравленной цепи и глубины стоянки судна. Предварительный выбор мощности электродвига­ теля можно произвести на основании следующего требования Регистра СССР: мощность электропривода якорного механизма должна обеспечивать выбирание любой из якорных цепей со ско­ ростью 10 м/мин при тяговом усилии

в течение 30 мин.

Исходя из этого, по формуле (115) можно найти момент, раз­ виваемый двигателем, а по формуле (83) — его мощность. Часто­ та вращения двигателя находится по формуле

vi

п

Г.Язв

где v = 10 м/мин.

Далее двигатель выбирается из каталога для кратковременного 30-мннутного режима работы.

277

§ 69. Управление электроприводами якорно­ швартовных устройств

Система управления электроприводом якорно-швартовного устройства должна осуществлять пуск двигателя с расчетным пус­ ковым моментом, регулирование частоты вращения его, реверси­ рование и остановку с одновременным наложением механического тормоза. Механический тормоз должен накладываться на привод и в случае исчезновения напряжения в сети. Электропривод браш­ пиля и якорного шпиля должен, кроме того, обеспечивать спуск якорей и якорных цепей в тормозном режиме.

Из перечисленных требований видно, что электропривод якор­ но-швартовного устройства достаточно сложен. Наиболее полно всем этим требованиям отвечает электропривод по системе Г—Д. С другой стороны, система Г—Д излишне громоздка, требуются дополнительные помещения для преобразовательных агрегатов, наличие машин постоянного тока повышает эксплуатационные расходы и снижает надежность ответственного электропривода.

На современных судах широко распространены электроприво­ ды якорно-швартовных устройств с многоскоростными асинхрон­ ными короткозамкнутыми двигателями. На отечественных судах, построенных в ПНР, ГДР, Югославии и Финляндии, установлены электроприводы якорно-швартовных устройств с трехскоростны­ ми асинхронными короткозамкнутыми двигателями, у которых первая и вторая скорости получаются путем переключения обмот­ ки статора с треугольника на двойную звезду, а для получения

щита), а другим контактом подает питание на остальную часть схемы управления. Срабатывает вспомогательный контактор ВКТ и своими контактами шунтирует добавочное сопротивление (эко­ номическое) Rr в цепи обмотки тормозного электромагнита ТЭМ.

Через контакт К2 получает питание катушка реверсивного контак­ тора В. Он срабатывает и замыкает главные контакты в цепи об­ моток статора двигателя, а блок-контакт — в цепи катушек 1C, 2С, 2СВ и т. д. Через этот блок-контакт и контакт К4 получает пи­ тание катушка контактора первой скорости 1C. Контактор 1C, сра­ ботав, подключает к сети обмотку первой скорости, а блок-кон­ тактом включает цепь катушки контактора КТ через полупроводни­ ковый выпрямитель ПВ2. Контактор КТ йключает через полупро-

278

водниковый выпрямитель ПВ1 обмотку тормозного электромагнита ТЭМ, двигатель растормаживается и начинает вращаться на пер­ вой скорости. При растормаживании двигателя дисковый тормоз механически размыкает контакт ТЭМ в цепи катушки ВКТ. Контак­ тор ВКТ отключается и вводит последовательно с обмоткой тор­ мозного электромагнита добавочное сопротивление Тем самым уменьшается ток в обмотке электромагнита, а следовательно, и его нагрев. Напомним, что у электромагнитов постоянного тока, как и

контажтор 1C, а срабатывают контакторы 2С и 2СВ, которые своими главными контактами присоединяют обмотку статора двигателя в двойную звезду. Скорость двигателя увеличивается вдвое.

Одновременно с контакторами 2С и 2СВ получает питание мо­ торное реле времени 1РВ. Это реле с выдержкой времени подготав­ ливает цепь катушки контактора третьей скорости ЗС, предотвра­ щая тем самым включение двигателя на третью скорость, минуя вторую при очень быстром переводе командоконтроллера из

279