книги из ГПНТБ / Головин Ю.К. Судовые электрические приводы. Устройство и эксплуатация учебник

управления располагаются в помещениях под палубой. Во всех пере­ численных случаях электроприводы согласно правилам Регистра снаб­ жаются тормозами с тормозными электромагнитами.

Полная автоматизация управления электроприводами якорно­ швартовных устройств осуществляется в настоящее время в применяе­ мых автоматических швартовных лебедках. Они служат для швартовки судов п поддерживают автоматически постоянным тяговое усилие в швартовах.

Рассмотрим несколько характерных современных схем управления электроприводами якорно-швартовных устройств. Ввиду того что приводы на постоянном токе имеют применение лишь на судах старой постройки, ограничимся рассмотрением системы генератор—двига­ тель.

Схема управления электроприводом брашпиля по системе генера­ тор—двигатель. На рис. 174 изображена схема двухдвигательного электропривода брашпиля, широко применяемая на ряде серий судов отечественной и иностранной постройки.

Привод выполнен при помощи двух электродвигателей 1ИД и 2ИД

мощностью по 17 кВт при напряжении 110 В и частоте вращения 980 об/мин, работающих через редуктор на общий вал. Они получают питание от трехобмоточного генератора Г напряжением 220 В, приво­

димого во вращение асинхронным короткозамкнутым электродвигате­ лем ПД. В нормальном режиме работают оба электродвигателя, и кон­ такты двух переключателей режимов 1П и 2П находятся в положении,

показанном на схеме. В случае аварии одного из электродвигателей соответствующий переключатель отключает его контактами П-1 и П-2

от генератора и вместо него включает в главную цепь перемычку. Одно­ временно остальные пять контактов переключателя исключают из це­ пей управления участки, относящиеся к неработающему электродви­ гателю. Управление осуществляется при помощи командоконтроллера КК, установленного под палубой. Снаружи находится лишь тумба

с маховичком, вращающим через систему валиков и конических шесте­ рен вал командоконтроллера.

Перед пуском приводного электродвигателя включают выключа­ тель цепей управления ВЦУ магнитной станции. Пуск возможен толь­ ко в нулевом положении командоконтроллера, когда его контакт КК22

замкнут (нулевая блокировка). При нажатии пусковой кнопки сначала включается реле-защелка линейного контактора ЛР, а затем контак­ тор Л. Остановить приводной электродвигатель можно не только мест­ ной кнопкой КнС, но и второй — дистанционной, смонтированной на тумбе командоконтроллера. Возбудитель В, установленный на общем

валу с приводным электродвигателем и генератором, подает напряжение на цепи возбуждения и управления. Назависимые обмотки возбуждения электродвигателей 1НОИД и 2НОИД получают питание через экономи­ ческие сопротивления 1СЭ и 2СЭ. При этом срабатывают два двухка­ тушечных реле обрыва поля 1РОП и 2РОП. Их замкнувшиеся контак­ ты включают контактор возбуждения КВ, который подготавливает

своим контактом цепи катушек тормозных электромагнитов электро­ двигателей 1ТМ и 2ТМ и цепь независимой обмотки возбуждения гене-

290

Л! Л2 ЛЗ ~ 380'В

Рис. 174. Схема управления двухдвигательного электропривода брашпиля по системе Г—Д

ратора НОГ. Схема готова к действию. Об этом сигнализирует загорев­ шаяся лампа ЛС, установленная в тумбе командоконтроллера.

В первом положении командоконтроллера в сторону «выбирать» контакты ККЗ и КК5 шунтируют экономические сопротивления и обес­

печивают полный поток возбуждения электродвигателей, контакт КК1 включает тормозные электромагниты, а контакты КК9 и КК13 подают напряжение на обмотку НОГ. Генератор возбуждается, и отторможенные электродвигатели начинают работать по характеристике 1

(рис. 175). В последующих положениях командоконтроллера со вто­ рого по шестое последовательно замыкающиеся контакты КК16, КК17, K K J 8 , КК19 и КК20 шунтируют ступени пуско-регулировочного со­ противления Р1—Р6 и переводят

ний СУ в цепи шунтовой обмотки генератора ШОГ и РО—Р1 в цепи НОГ. В случае обрыва цепи обмот­

ки возбуждения одного из работающих электродвигателей э. д. с. этого электродвигателя снижается практически до нуля и на якорную об­ мотку второго электродвигателя поступает все напряжение генерато­ ра. Для защиты от последствий этого недопустимого явления слу­ жат двухкатушечные реле обрыва поля 1Р0П и 2Р0П, отключа­ ющие в указанном случае при помощи контактора КВ независи­

мую обмотку генератора и обесточивающие тормозные электромаг­ ниты.

При исключении одного электродвигателя из работы контакты 1П-6 или 2П-6 вводят в цепь независимой обмотки генератора незашунтированную часть сопротивления Р6—Р7. Напряжение генератора

вследствие этого снижается почти вдвое. Невыключенный электродви­ гатель работает по характеристике 6, развивая при номинальном мо­

менте почти вдвое меньшую частоту вращения и не обеспечивая, есте­ ственно, заданной скорости выбирания якоря. Работа одним электро­ двигателем используется только, если второй вышел из строя. Приме­ нение двух электродвигателей дает возможность обходиться без гро­ моздкого аварийного ручного привода.

292

ления двухскоростным фазно-короткозамкнутым электродвигателем, широко применяющимся фирмой «Сименс-Шуккерт Верке» для приво­ да палубных механизмов. Аналогичные схемы применены для брашпи­ лей на теплоходах «Андижан», «Наманган» и др.

При подаче напряжения на схему срабатывает реле напряжения PH,

обеспечивающее совместно с контактом /<7 контроллера нулевую бло­ кировку. В первом положении контроллера в сторону «выбирать»

Рис. 176. Контроллерная схема управления (а) и механические характеристики (б) электропривода брашпиля на переменном токе

293

контакт KlO включает контактор первой скорости 1C, а контакты КП, К13 и К14 подготавливают цепь тихоходной обмотки статора электро­ двигателя. Контактор 1C подает на нее питание своими главными кон­

тактами, а блок-контактом включает контактор тормозного электро­ магнита КТ. В цепи ротора все контакты разомкнуты. Расторможен­ ный тормозом ТМ электродвигатель работает по механической харак­ теристике 1 (рис. 176, б), обусловленной включенными в цепь ротора сопротивлениями Р0— Ри , Р0~ Р 24 и Р0— Р 34. Это характеристика

ползучей скорости, используется при подтягивании якоря к клюзу. Во втором, третьем и четвертом положениях контроллера контакты 1\2, КЗ и К4 поочередно выводят по одной ступени сопротивления из трех

фаз ротора. Электродвигатель работает соответственно на характери­ стиках 2, 3 и 4 с мало отличающимися скоростями, что обусловлено не­

симметричным выведением сопротивлений.

В пятом и шестом положениях контакты К5 и Кб, К7 и К8 выводят

по три ступени сопротивления из цепи ротора. Этим положениям соот­ ветствуют характеристики 5 и 6. Последняя характеристика смягчена

по сравнению с естественной невыключаемыми сопротивлениями в цепи ротора Р13 — Ри \ Р 23 — Р 24 и Р зз — Р з4. Для выбирания слабины

швартовного троса при работе в шестом положении нажимают на кноп­ ку КнШ и удерживают ее в этом положении. Она включает через зам­ кнутые только в шестом положении контакты К9 катушку контактора второй скорости 2С. Последний сначала обесточивает своим блокконтактом катушку 1C, вследствие чего тихоходная обмотка отклю­

чается от сети, а затем своими главными контактами включает быстро­ ходную обмотку электродвигателя. Последний удваивает частоту вра­ щения, работая по характеристике 66. В этом режиме вращающий мо­

мент создает короткозамкнутая обмотка ротора, а фазная, намотанная на другое число пар полюсов, в работе не участвует. Контактор КТ получает питание через блок-контакт 2С.

При травлении схема работает иначе — она несимметрична. В пер­ вом положении «травить» контакты К12, К13 и К15 соединяют тихо­

ходную обмотку статора по схеме однофазного торможения. Контакты К2, КЗ и К4 выводят при этом по одной ступени сопротивления из

каждой фазы ротора. Электродвигатель, в случае если опускающийся якорь создает на его валу положительный статический момент, осу­ ществляет тормозное травление якорной цепи со сравнительно неболь­ шой скоростью по характеристике 1Т. Во втором положении контакты Kl, К2 и КЗ снова размыкаются, вследствие чего скорость электродви­

гателя при тормозном спуске увеличивается. Этому соответствует ха­ рактеристика 2Т. Если на валу электродвигателя статический момент

в этих положениях отрицательный, травления не происходит. Разгон начинается с третьего положения, соответствующего первому при вы­ бирании цепи, с той разницей, что напряжение на обмотку электродви­ гателя подают контакты К12 и К14 вместо К И и К13. Это приводит к реверсу электродвигателя, и он работает по характеристике ЗТ,

которая дает возможность подавать швартовые в режиме силового травления и травить якорь в режиме рекуперативного торможения (в III и IV квадрантах соответственно).

294

В последующих положениях контроллера электродвигатель пере­ ходит на характеристики 4Т—6Т, которые соответствуют характери­ стикам 4—6 в режиме выбирания. Травление швартовного троса с боль­ шой скоростью осуществляется при нажатии на кнопку Ш. Схема ра­

ботает так же, как при выбирании. В схеме предусмотрена максималь­ ная токовая защита при помощи реле РМ и защита от перегрузки при работе на быстроходной обмотке, осуществленная тепловым реле РГ

с тремя нагревательными элементами и одним контактом. Оно служит здесь как грузовое реле, переводя электродвигатель иа работу по ха­ рактеристике 6.

Схема управления автоматической швартовной лебедки с трехско­ ростным электродвигателем. Рассматриваемая схема применяется на ряде судов морского флота постройки ГДР. Автоматическое швар­ товное устройство позволяет поддерживать заданное тяговое усилие в швартовном тросе судна, стоящего у причала, до 8 т с точностью ± 1 т.

Для привода лебедки предусмотрен трехскоростной электродвигатель мощностью 4,6/19/38 кВт с магнитным тормозом и вентилятором (рис. 177). Электродвигатель имеет три статорные обмотки, которые со­ единены в звезду и подключаются к сети трехфазного тока напряжением 380 В, частотой 50 Гц. Обмотки имеют следующее число полюсов: тихоходная — 24; средней скорости — 8 ; быстроходная — 4.

Отдельный электродвигатель вентилятора находится в герметичном ящике, расположенном под электродвигателем лебедки. При открытой вентиляционной заслонке вентилятор вдувает воздух на ребристый корпус электродвигателя лебедки, который закрыт кожухом из листо­ вой стали.

Электродвигатель лебедки имеет контакторное управление и пре­ дусматривает два режима работы: ручное и автоматическое. Ручное осуществляется с помощью командоконтроллера кулачкового типа, а автоматическое — с помощью выключателя. Ручной или автомати­ ческий режим работы включается по выбору пакетным выключателем, установленным у командоконтроллера.

Рассмотрим работу схемы при ручном управлении, соответствую­ щей положению переключателя «ручное». При подаче напряжения на схему в нулевом положении командоконтроллера при открытой вен­ тиляционной заслонке (контакты заслонки Б КВ замкнуты) подается напряжение на катушку реле напряжения PH, которое срабатывает

и обеспечивает подключение схемы управления и нулевую блокиров­ ку. Также срабатывает контактор малой скорости М, подготавливая

к включению статорную тихоходную обмотку, и включается контактор электродвигателя вентилятора КВ. В нулевом положении командо­ контроллера получают питание катушки реле времени 1РУ и 2РУ,

которые срабатывают и размыкают свои нормально закрытые контакты, предотвращая преждевременное включение контакторов большой и средней скорости Б и С.

Нормально открытый контакт 1РУ шунтирует экономическое сопро­ тивление в цепи катушки тормозного магнита ТМ. Схема симметричная,

а поэтому рассматривается только положение «выбирать». В первом положении командоконтроллера замыкаются контакты К2 и подается

295

напряжение на вспомогательное реле РВВ реверсивного контактора В.

Это реле срабатывает и своими замкнувшимися контактами подключает катушку реверсивного контактора В и катушку контактора тормоза КТ, который при срабатывании подключает катушку тормозного магни­ та ТМ, и двигатель растормаживается. Замкнувшимися контактами В тихоходная обмотка статора оказывается подключенной к сети,

двигатель начинает работать на малой скорости.

Рис. 177. Схема управления электроприводом лебедки на переменном токе

296

Так же подается напряжение на реле времени РТ, которое своими

нормально открытыми контактами создает дополнительную цепь пита­ ния для катушки реверсивного контактора.

Во втором положении командоконтроллера замыкаются контакты К4 и подготавливается к включению вспомогательное реле ВРС и кон­ тактор средней скорости С. По истечении выдержки времени реле 1РУ,

которое обесточивается в первом положении разомкнувшимися контак­ тами КТ, подается напряжение на катушку реле ВРС. Последнее сра­ батывает и разомкнувшимися контактами обесточивает контактор М и подключает контактор С. Двигатель увеличивает скорость соответ­

ственно средней обмотки. Необходимая последовательность отключения тихоходной и включения быстроходной обмотки, выполняемая с по­ мощью реле ВРС, предохраняет двигатель от работы в генераторном

режиме и уменьшает тем самым его тепловую перегрузку. В этом поло­ жении разомкнувшимися контактами реле 1РУ в цепь катушки электро­

магнитного тормоза вводится экономическое сопротивление, ограничи­ вающее ток и тем уменьшающее тепловую перегрузку тормозного устройства. Реле ВРС при переводе рукоятки командоконтроллера из

третьего в нулевое или первое положение исключает работу двигателя

вгенераторном режиме на второй скорости.

Втретьем положении командоконтроллера замыкаются контакты К5 и подготавливается к включению цепь вспомогательного реле ВРБ и контактора большой скорости Б. Если выдержка времени реле 2РУ

не закончилась, то двигатель продолжает работать на средней ско­

рости с помощью контакторов и реле, включенных во втором положе­ нии. По истечении выдержки времени реле 2РУ, обесточиваемого при включении контактора средней скорости, включается реле ВРБ. Сра­ батывание реле ВРБ вызывает отключение контактора средней ско­

рости и подключение быстроходной обмотки, которое осуществляется при срабатывании контактора Б. При быстром переводе рукоятки

командоконтроллера из нулевого в третье положение двигатель начина­ ет работать на малой скорости и по истечении выдержки времени реле 1РУ и 2РУ автоматически переходит на среднюю и большую скорости,

и наоборот; при переводе рукоятки из третьего положения в нулевое контакторы большой и средней скорости размыкаются, а контакторы малой скорости М оказываются замкнутыми. Катушка реверсивного контактора В до истечения выдержки времени реле РТ, равной 0,5 с,

получает питание через замкнутые контакты этого реле, и тем самым тихоходная обмотка статора оказывается подключенной к сети. Ввиду инерции частота ротора оказывается больше частоты вращения поля статора, и двигатель работает в режиме генераторного торможения, резко уменьшая обороты. По окончании выдержки времени реле РТ

происходит отключение электродвигателя от сети и на его вал наклады­ вается механическое усилие тормозного устройства. Применение электрического торможения в значительной мере облегчает работу электромагнитному тормозу и уменьшает его износ.

Автоматический режим работы лебедки включается при положении переключателя «автоматическое» и осуществляется с помощью автома­ тического выключателя, смонтированного на лебедке. На лицевой пла­

297

те выключателя имеется шкала, являющаяся частью круга с углом О-—300°. На шкале нанесено натяжение троса начиная с Он до величины допустимого натяжения. В средней точке шкалы имеется вращающая­ ся рукоятка, с помощью которой можно поворачивать коммутационный вал с закрепленной на нем стрелкой на угол до 300°. Каждому установ­ ленному значению угла в диапазоне от 0 до 300° соответствует задан­ ное значение силы натяжения троса.

На коммутационном валике установлены регулируемые кулачко­ вые диски, приводящие в действие микротолкатели M l —М7, обеспе­

чивающие автоматический режим работы. Фактическое значение натя­ жение троса лебедки передается на сегмент шестерни автоматического выключателя. Сегмент связан со второй стрелкой, показывающей фак­ тическое натяжение троса, и с коммутационным валом. Первоначаль­ но рукояткой устанавливается заданное натяжение троса, и коммута­ ционный вал поворачивается, приводя в движение соответствующие кулачковые диски. Если нет соответствия заданного усилия с факти­ ческим, то сегмент от действия имеющегося натяжения в тросе меняет положение и поворачивает коммутационный валик на угол, при котором заданное и фактическое усилия совпадают, т. е. положение стрелок ста­ новится одинаковым. При данном положении кулачковых дисков кон­ такты микротолкателя M l замыкаются и получает питание катушка вспомогательного реле автоматического режима РА. Срабатывание

реле подготавливает схему замкнувшимся контактом к автоматиче­ скому режиму, а н. з. контактом РА ручное управление отключается.

Если фактическое усилие в тросе превысит заданное на 1 т, то за­ мыкаются контакты микротолкателей М2 и М3 и получает питание вспомогательное реле Р А Н , что приводит к подаче напряжения на ка­ тушку реле реверса РНН и соответственно контактора Н. Двигатель

оказывается подключенным к сети и на малой скорости производит стравливание троса. Как только усилие в тросе при стравливании при­ близится к заданному значению, микротолкатель М3 размыкается и ка­ тушка РАН теряет питание (М2 размыкается раньше, при усилии в тро­

се несколько меньшем 1 т). Соответственно размыкаются реверсивные контакторы Н, и двигатель, работающий в режиме «травить», отклю­

чается от сети. Электродвигатель автоматически на время 0,5 с подклю­ чается в положение «выбирать». Автоматизация достигается с помощью реле РВ, катушка которого при работе двигателя в режиме «травить»

получает питание и нормально открытые контакты замкнуты.

При размыкании контактов реле РАН также теряет питание катуш­ ка реле РВ, но благодаря выдержке времени его нормально открытые

контакты в течение 0,5 с остаются замкнутыми и подают напряжение на катушку реверсивного контактора В. Двигатель на указанную вы­

держку времени включается на положение «выбирать», и стравливание троса прекращается. Если фактическое усилие в тросе превысит задан­ ное свыше 1,5 т, то, кроме контактов М2 и М3, замкнутся контакты микротолкателя М7. Это вызовет срабатывание реле РУН, которое своими нормально открытыми контактами подключит контактор С,

и двигатель переходит на работу со средней скоростью. На указанной скорости из-за стравливания троса усилие уменьшается, и когда раз-

298

ность станет равной 1,5 т, то контакты М7 разомкнутся и двигатель

автоматически перейдет на малую скорость. Окончательное отключение электродвигателя осуществляется микротолкателем М3. При умень­

шении усилия на соответствующие значения соответственно замыкают­ ся контакты М4, М5 и Мб, и двигатель работает в режиме «выбирать».

В схеме предусмотрена защита. Оперативный ток подается от трех фаз сети, что обеспечивает защиту против обрыва одной из фаз.

Нулевая защита осуществляется с помощью реле напряжения PH.

Тепловая защита при работе двигателя на большой и средней скоростях обеспечивается термореле 2ТР и блок-контактом контактора вентиля­ тора КВ. Чувствительный элемент термореле 2ТР — термосопротивле­

ние, встроенное в обмотку большой скорости. При достижении предель­ но допустимого значения температуры параметры термосопротивления изменяются настолько, что срабатывает релейное устройство и кон­ такты 2ТР размыкаются. Это вызывает при ручном управлении от­

ключение контактора большой скорости, а при автоматическом режи­ ме — контактора средней скорости.

Отключение электродвигателя вентилятора во время работы лебед­ ки вызывает отключение контакторов Б, С, и работа осуществляется на

тихоходной обмотке. Для контроля предельной температуры в цепь тихоходной обмотки включено биметаллическое термореле 1ТР. При

достижении предельной температуры это реле срабатывает и размы­ канием своих контактов обесточивает реле PC. Последнее своими нор­

мально закрытыми контактами подает импульс для оптической и аку­ стической сигнализации. Срабатывание 2ТР при замыкании своих нор­

мально открытых контактов также подает импульс на указанную сиг­ нализацию.

Опыт эксплуатации автоматической швартовной лебедки показы­ вает большую надежность действия всех ее элементов. Схема проста в обслуживании, но наиболее трудоемкой операцией является регули­ рование микротолкателей M l —М7, которая производится при помощи

контрольной лампы. Для этого первоначально производят регулирова­ ние микротолкателя M l, срабатывание которого должно произойти

при совпадении стрелок фактического и заданного значений натяжения

в направлении возрастающей силы натяжения и обращать внимание на то, загорится ли лампочка при разности показаний в 1 т на шкале

фактического и заданного усилия. Если этого не произойдет, то коль­ цо кулачка надо переставить таким образом, чтобы произошло его за­ мыкание при соответствующем положении стрелок. Подобным же обра­ зом производится регулировка остальных микротолкателей.

Схема управления автоматической швартовной лебедкой судов типа «Новгород». Автоматические шваРтовные лебедки имеют номинальное тяговое усилие в режиме ручной швартовки 8 т. Лебедки позволяют

проводить швартовные операции при подходе к причалу или отходе судна от причала со скоростью 2—3 уз без обрыва швартовного троса или намотки его на винт. Наличие швартовных турачек позволяет ис­ пользовать лебедки в режиме обычного шпиля для заводки и выбира-

299