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

ння дополнительных швартовных концов. Для защиты троса от обры­ ва лебедки снабжены фрикционными тормозами, позволяющими осла­ бить передаваемое на трос усилие, если управляющий контроллер оши­ бочно установлен в нулевое положение или исчезло напряжение пи­ тающей сети.

Особенность привода этих лебедок — использование двухцепного генератора постоянного тока (Р = 40/13 кВт, U „ = 270 В, п = = 1450 об/мин), включенного по схеме Г—Д с двумя исполнительными двигателями (Р — 37 кВт, Д„ = 270 В, п — 975 об/мин) (рис. 178).

Устройство двухцепного генератора соответствует устройству обычного генератора с петлевой обмоткой, у которого отсутствуют уравнитель-

Рис. 178. Схема управления электроприводом лебедки по системе Г—Д

300

ные провода н перемычки однополярных траверс. Добавочные полюса выполняются с двумя последовательными обмотками каждый. Для соответствия магнитного потока обмоток истинной загрузке генерато­ ра одна из обмоток каждого полюса питается током цепи первого ис­ полнительного двигателя, другая — второго. Генератор имеет незави­ симую НОВГ и шунтовую ШОВГ обмотки возбуждения. В качестве ИД используется обычный шунтовой двигатель в морском исполнении

ционарного режима К.С и своими замкнувшимися контактами под­ ключает частично ШОВГ и подготавливает к включению цепь воз­

буждения генератора и двигателя. В первом положении «выбирать» замыкаются контакты командоконтроллера К4, Кб, К8 и КП- Кон­ тактами К4 и Кб включается НОВГ через сопротивления R5, R6, R7

Расторможенный ИД вращается со скоростью в соответствии с харак­ теристикой В1 (рис. 179). Во втором положении замыкаются контакты командоконтроллера К2 и КЗ и через сопротивления R1 и R3 подклю­ чается ШОВГ. Напряжение на зажимах генератора увеличивается,

и соответственно увеличивается момент электродвигателя (характери­ стика В2). В третьем положении замыкаются контакты К12, и за счет

увеличения напряжения генератора скорость и тяговое усилие лебедки увеличиваются (характеристика В 3). В четвертом положении возраста­ ние скорости и тягового усилия ИД происходит ввиду увеличения на­ пряжения генератора (замыкаются контакты К13) и уменьшения маг­ нитного потока НОИД (размыкаются контакты КП). Работе двигателя

в данном положении соответствует характеристика В4. В пятом положении за счет уменьшения магнитного потока НОИД из-за размыка-

301

ния контактов КЗ и увеличения магнитного потока НОВГ происходит

дальнейшее увеличение частоты вращения и момента на валу электро­ двигателя (характеристика В5).

В режиме стоянки электродвигателя под током, как видно из

Третье и четвертое положения «травить» создают в цепи возбужде­ ния генератора и двигателя симметричную схему с соответствующими положениями «выбирать». Разница состоит лишь в том, что при соот­ ветствующих положениях «травить» ШОВГ из-за разомкнутых контак­ тов К2 и КЗ отключена. В результате этого общая величина магнит­

ного потока генератора в этих положениях меньше, чем при выбира­ нии. Указанное обстоятельство вызвано тем фактором, что при соглас­ ном действии вращающего момента и момента сопротивления в режиме травления двигателю требуется иметь меньшую скорость, чем при выби­ рании. Характеристики Т 3 и соответствующие третьему и четвер­

тому положениям, показаны на рис. 179. Пятое положение «травить» симметрично с пятым положением «выбирать», так как при нормальной загрузке ИД1 контакты контроллера К9 и К10 на цепь_его возбуждения

никакого влияния не оказывают. В этом положении’двигателю соот­ ветствует характеристика Т&.

Управление переносным командоконтроллером соответствует поло­ жению переключателя постов, когда его контакты ППЗ и ПП4 замкну­ ты, а ПП1 и ПП2 — разомкнуты. Контактор КС в этом положении

отключен, и его функции, а также функции реверсивных контактов стационарного контроллера К4, К5, Кб и KJ выполняют реверсивные контакторы В1 и Н1. Переносный командоконтроллер, имеющий по

три положения в сторону «выбирать» и «травить», для безопасности рабо­ ты подключается к сети напряжением 24 В пятнадцатиполюсным штеп­ сельным разъемом. При управлении переносным командоконтроллером рукоятки стационарных контроллеров устанавливаются в третьем поло­ жении «выбирать», что позволяет для исполнительного двигателя в первом—третьем положениях переносного контроллера получить ха­ рактеристики, подобные третьему—пятому положениям стационарного контроллера. Соответствие второго положения переносного командоконтроллера с четвертым стационарным обеспечивается заменой контак­ тов контроллера К П и К13, контактами контактора 1У и подключением ШОВГ в режиме «выбирать» контактами контактора В1. Соответствие

третьего положения переносного командоконтроллера пятому положе­ нию стационарного обеспечивается заменой контактов контроллера К2, КЗ, КЗ, К9, KW и К14 контактами контакторов 2У, ЗУ и 4У. Система

Г-—Д при ручном управлении позволяет получить изменение скорости перемещения троса в широком диапазоне (до 90 м/мин). Режим автома­ тического удержания судна осуществляется ца втором и третьем поло­

302

жениях «выбирать», В которых рукоятка контроллера должна быть механически заблокирована, при этом усилия в тросе соответственно равны 2,5 и 4 т. Использование четвертого и пятого положений недо­ пустимо, так как электрооборудование не рассчитано на длительную работу с номинальным усилием.

Установленное электрооборудование в длительном режиме автома­ тического удержания судна может обеспечить лишь 50% номиналь­ ного тягового усилия. Автоматическое поддержание усилия в тросе и скорости выбирания и травления достигается с помощью реле управ­ ления полем РУП.

Если в режиме травления номинальное тяговое усилие лебедки бу­ дет превышено, то реле РУП сработает и включит контактор КУП, контакты которого включат через сопротивление R3 шунтовую обмот­ ку генератора ШОВГ. Одновременно с этим (в положених контроллера один—три) контакты контактора КУП подключают последовательно с обмоткой возбуждения ИД сопротивление R16. Благодаря увеличе­

нию потока возбуждения генератора и уменьшению потока возбуждения ИД скорость травления троса автоматически увеличивается и натяже­

ние троса удерживается в номинальных пределах. При уменьшении скорости судна натяжение троса уменьшится, реле РУП придет в ис­

ходное положение и лебедка автоматически затормозится до скорости, соответствующей положению контроллера. Срабатывание реле РУП

в режиме выбирания троса приведет к увеличению скорости электро­ двигателя. Однако уменьшение магнитного потока НОИД отрицатель­

но сказывается на величине вращающего момента электродвигателя. Поэтому для случая работы электропривода в наиболее напряженном режиме, что соответствует пятому положению «выбирать», срабатыва­ ние реле из-за замкнутых контактов контроллера К9 и КЮ не умень­

шает, а увеличивает магнитный поток двигателя. В результате этого вращающий момент электродвигателя увеличивается и соответствен­ но возрастает тяговое усилие автоматической швартовной лебедки.

Схемой предусматриваются следующие защитные устройства.

1.Нулевая защита, выполненная с помощью реле PH. При снятии

напряжения сети или при его резком понижении происходит отключе­ ние приводного двигателя от сети. Его повторное включение возможно лишь при нулевых положениях рукояток контроллеров.

2.Защита приводного двигателя от перегрузки при помощи реле

РТ.

3.Защита генератора и ИД от перегрузки, осуществляемая вклю­

ченным в цепь главного тока грузовым реле РГ, которое при токе 1,5 / н размыкает свои контакты и вводит в цепь НОВГ сопротивление R8. Это приводит к уменьшению напряжения на зажимах генератора,

благодаря чему ток главной цепи уменьшается до 1,25 / н.

4. Защита от перегрева осуществляется термоконтактом ТРГ на обмотке дополнительного полюса генератора и ТР Д на одном из полю­ сов ИД. Термоконтакты, соединенные последовательно с катушкой вспомогательного контактора КТЗ, размыкают цепь этой катушки при 105— 115° С. Контактор отключается, включает сопротивления R9

последовательно с независимой обмоткой генератора, намагничивание

303

генератора уменьшается, и тяговое усилие лебедки падает. В аварий­ ном случае для получения полного тягового усилия при перегретом оборудовании имеется стопорное устройство контактора КТЗ, которое

удерживает его во включенном положении. Схема обладает большой на­ дежностью действия. Обслуживание электропривода заключается в про­ филактике отдельных элементов аппаратуры в сроки, предусмотрен­ ные правилами технической эксплуатации.

7/

Рис. 180. Схема (а) и механические характеристики (б) швартовного шпиля на переменном токе

Схема управления электроприводом швартовного шпиля фирмы «Сименс». Данная схема применяется на судах большой серии типа «Красноград». В качестве приводного двигателя шпиля применен трех­ скоростной, двухобмоточный асинхронный двигатель с двухклеточным ротором.

нии аварийного выключателя АВ, расположенного на колонке коман-

доконтроллера, при нулевом положении рукоятки (контроллер имеет пружинный нулевой возврат) срабатывает реле напряжения PH и эко-

304

номический контактор тормозного магнита КЭ. При срабатывании PH

подготавливается схема управления, а при замыкании контактов кон­ тактора КЭ шунтируется экономическое сопротивление. Схема управ­

ления выполнена для вращения привода в сторону «выбирать» и «тра­ вить» симметрично, а поэтому рассматривается только положение «выбирать». В первом положении «выбирать» замыкаются контакты командоконтроллера К2 и К4 и подается напряжение на катушки кон­ тактора малой скорости М и реверсивного контактора В. Срабатыва­ нием В и М обмотка статора, соединенная в треугольник, подключается к сети и подается напряжение на катушку контактора тормоза КТ. При срабатывании КТ подключается тормозной электромагнит ТМ

и расторможенный электродвигатель начинает работу на малой ско­ рости.

При срабатывании электромагнитного тормоза размыкается меха­ нически сблокированный с ним экономический выключатель ЭВ, ко­ торый обесточивает катушку экономического контактора КЭ. В резуль­ тате этого контакты КЭ размыкаются и в цепь катушки ТМ вводится экономическое сопротивление. Первая скорость шпиля (рис. 180, б, характеристика I) предназначена для медленного подтягивания судна к причалу. Во втором положении контакты командоконтроллера К4 размыкаются, а' контакты К5 замыкаются. При этом отключается кон­ тактор М и обмотка статора, соединенная в треугольник. При замы­ кании нормально закрытого блок-контакта М в цепи катушек контак­

торов второй скорости происходит последовательное срабатывание контакторов ДЗ и С, которые переключают обмотку статора со звез­

ды на.двойную звезду и подсоединяют её к сети. Так же подключается катушка реле времени РУ. Работе двигателя на этой скорости соот­ ветствует характеристика II. Второе положение командоконтроллера

используется для работы с номинальной скоростью при подтягивании с номинальным тяговым усилием. В третьем положении замыкаются контакты Кб и по истечении выдержки времени реле РУ, равной 2 с, подается напряжение на катушку контактора большой скорости Б. Контактор Б при срабатывании подключает быстроходную обмотку статора и, обесточивая контакторы ДЗ и С, отключает среднюю ско­ рость. Третья скорость (характеристика III) служит для быстрого вы­

бирания троса при половинной нагрузке и продолжительности вклю­ чения, равной 10 мин. В зависимости от положения командоконтролле­ ра катушка контактора КТ получает питание через соответствующие блок-контакты М, ДЗ, С и Б. В период переключения происходит пер­

воначально размыкание ранее притянутых контактов и затем замыка­ ние разомкнутых. Катушка КТ оказывается на небольшой промежуток

времени обесточенной. Однако отпадание якоря от сердечника в этот период не происходит, так как катушка через контур выпрямителя ока­ зывается замкнутой на себя и спадание магнитного потока при отклю­ ченном состоянии происходит замедленно. Данной выдержки времени достаточно для переключения контактов.

В схеме предусмотрена нулевая защита, выполненная с помощью реле напряжения PH, и защита от перегрузки, осуществляемая термо­ реле 1ТР, 2ТР и грузовым реле РГ. Срабатывание термореле 1ТР пол-

305

иОстыо отключает электродвигатель, биметаллическое реле 2ТР отклю­

чает первую скорость после пятиминутной работы при полной нагруз­ ке. При этом получает питание вспомогательное реле 1РП и размы­ кается цепь контактора М. Срабатывание термореле 2ТР позволяет

производить работу электроприводу на второй и третьей скорости. Пе­ регрузка на 2 0 % в течение 2 с при работе на третьей скорости вызывает срабатывание грузового реле РГ, которое подключает вспомогательное реле ЗРПt и последнее размыканием своего нормально закрытого кон­ такта отключает контактор Б. Двигатель в этом случае автоматически

включается на вторую скорость. Включение вспомогательного реле ЗРП происходит через контакты вспомогательного реле времени 2РП,

на катушку которого напряжение подается в третьем положении конт­ роллера.

Выдержка времени реле 2РП необходима, так как при быстром пере­

воде рукоятки из нулевого в третье положение возникают броски тока и может произойти ложное срабатывание РГ. При быстром переводе

рукоятки командоконтроллера из третьего положения «выбирать» в третье положение «травить» включение третьей скорости не происхо­ дит, хотя тормоз успевает сработать. Это объясняется тем, что реле вре­ мени 2РП не успевает разомкнуть свои контакты, а реле РГ из-за

больших бросков тока срабатывает мгновенно. В этом случае катушка ЗРП оказывается подключенной и разомкнувшиеся контакты этого реле держат отключенной цепь питания катушки Б.

При эксплуатации электропривода необходимо обращать внимание на выполнение режима по продолжительности включения, ибо наруше­ ние указанного режима при разладке тепловой защиты может привести к выходу электродвигателя из строя. Так же следует проверять работу релейных устройств по выдержке времени и четкости срабатывания.

Схема тиристорного управления электроприводом шпиля. Рассмат­ риваемая схема (рис. 181) применена вместо системы Г—Д, установлен­ ной до этого на теплоходе «Волголес».

Исполнительный двигатель постоянного тока со смешанным воз­ буждением получает питание от сети трехфазного тока через тиристор­ ный преобразователь. Для регулирования величины подводимого к дви­ гателю напряжения и для управления его работой в схеме применены пост управления двигателем и блок управления тиристорами силового выпрямителя. Блок управления выполнен в виде импульсно-фазовой схемы с жесткой обратной связью, имеющей отсечку по току якоря двигателя. Силовой выпрямитель собран по несимметричной трехфаз­ ной мостовой схеме с тиристорами Т2 в катодном и вентилями В1 в

анодном плече схемы. Для обеспечения обратной связи в выпрямителе предусмотрен катодный реактор Р к. Охлаждение полупроводниковых

устройств в процессе работы выпрямителя осуществляется вентиля­ тором В, приводимым во вращение асинхронным двигателем. Пост

управления представляет собой обычный командоконтроллер, вал кото­ рого механически связан с ротором бесконтактного сельсина БС. Кон­

такты командоконтроллера служат для коммутации цепей электродви­ гателя. При повороте рукоятки контроллера БС работает в режиме по­

воротного трансформатора и через кремниевый выпрямительный мост

306

ВЗ, трехфазный тороидальный усилитель ТУМ и трансформатор пита­

ния 777 управляет работой релаксационных генераторов/"/3, которые представляют собой комплекс сопротивлений RJ, конденсаторов С1, кремниевых диодов Д1 и маломощных тиристоров 77.

Цепочка R1 и С1 является накопителем сигнала, диод Д / защищает тиристор от пробоя в обратном направлении. Нагрузкой ГР служат первичные обмотки импульсных трансформаторов ИТа , ИТв , ИТс, п о -

лучающие питание при открытии тиристоров 77, напряжение откры­ вания Т 1 выравнивается корректирующим смещением в цепи управляю­ щего электрода, осуществляемым с помощью сопротивлений R2. Дио­ ды Д2 обрезают отрицательную полуволну ИТ, уменьшая тем самым нагрев тиристоров Т2 силового выпрямителя. Фазы магнитного усили­ теля ТУМ, подобно дросселям насыщения Д Н Т, Д Н В, Д Н С,включаются в цепь первичных обмоток ТП, причем каждый дроссель имеет три об­ мотки: ОР — рабочую, ОУЗ — задающую и 0УТ — обратной связи

по току. Обмотки управления включены встречно друг другу, и их ре­ зультирующая намагничивающая сила равна разности намагничи­ вающих сил отдельных обмоток. Увеличение тока в ОУЗ вызывает сдвиг фазы напряжения, прикладываемого к первичным обмоткам 7 7 7 , а .следовательно, п сдвигфазы вторичного напряжения, питающего ГР.

307

Вместе с этим изменяется и амплитуда напряжения, приложенного к ГР, и соответственно изменяется время зарядки конденсатора С1, которое в частном случае при увеличении тока в ОУЗ уменьшается.

При достижении определенной величины напряжения на конденсаторе тиристор 77 открывается и разряжается на первичную обмотку им­ пульсного трансформатора. Увеличение тока в управляющей обмотке увеличивает частоту импульсов импульсного трансформатора, и тем самым уменьшается угол зажигания а основных силовых тиристоров

Т2.

С уменьшением угла зажигания а средняя величина выпрямлен­ ного напряжения на выходе силового тиристора увеличивается, что обеспечивает увеличение скорости ИД. Если ток нагрузки ИД окажет­ ся выше (1,3 -ь 1,5)1 п, то падение напряжения, снимаемое с катодного реактора Рк, превысит критическое напряжение стабилитрона СК', последний будет пробит, и по ОУ.тпотечет ток, размагничивающий дрос­ сели насыщения. Это вызовет уменьшение напряжения на ТП, приве­

дет к увеличению угла зажигания а,к соответствующему уменьшению напряжения на зажимах ИД, т.е.частота вращения его станет меньше.

С уменьшением тока нагрузки (а значит, и падения напряжения н а 7 к) СК возвратится в закрытое состояние, обратная связь прекратит свое

действие, и двигатель вернется в нормальный режим работы. Механическая характеристика двигателя является крутопадающей,

причем величину ее можно регулировать, изменяя величину сопротив­ ления R3. Чтобы привести схему в действие, включают установочные автоматы А У1 и А У2, в результате чего пускается в ход вентилятор В

и подается напряжение на независимую обмотку возбуждения двига­ теля 0ВШ.

При установке рукоятки контроллера в первое положение «выби­ рать» замыкаются контакты ПУ1 и ПУ2, получает питание контактор Т и двигатель растормаживается. Контакт ПУГ замыкает цепь воз­

буждения сельсина, подготавливая к работе импульсно-фазовую схему управления. При дальнейшем повороте рукоятки во второе и после­ дующие положения замыкается контакт ПУ4, обеспечивая срабаты­ вание реверсивного контактора В. Так как при первых положениях угол рассогласования в сельсине незначителен, то ток в обмотке ОУЗ

мал, угол зажигания большой, напряжение, снимаемое с выпрямителя, мало и двигатель вращается с малой скоростью. Последующий поворот рукоятки не изменяет положения контактной группы, но ротор ВС по­

ворачивается на больший угол. Это вызывает увеличение тока в задаю­ щих обмотках ДН а , ДН в , ДН с, благодаря чему увеличивается среднее значение выпрямленного напряжения и возрастает скорость ИД. При

возврате рукоятки в нулевое положение, начиная с первого, двигатель оказывается включенным по схеме динамического торможения, быстро уменьшая свои обороты, и окончательно останавливается при срабаты­ вании электромагнитного тормоза. Защита элементов схемы от коротких замыканий осуществляется комбинированными расцепителями уста­ новочных автоматов и предохранителями. Цепочка R4—С2, включен­ ная на вход вспомогательного выпрямителя В2, защищает его от пе­

ренапряжений.

308

§ 68. Эксплуатация электроприводов якорно-швартовных устройств

Якорно-швартовные механизмы обеспечивают оперативное выполнение якорно-швартовных операций, в значительной степени определяющих мореходные качества судна, а также его техни­ ко-экономические показатели. Учитывая особенности эксплуатации электрооборудования якорно-швартовных механизмов, нетрудно пред­ ставить, насколько важно обеспечить их безотказность и постоянную готовность к работе. Большинство из этих механизмов не обеспечено резервированием, а это повышает требования к безотказности в работе электрических машин, пуско-регулирующей аппаратуры и других эле­ ментов электроприводов. Характерной особенностью эксплуатации ука­ занных механизмов — годовая наработка электроприводов, которая незначительна и составляет для брашпилей 30—80 ч, а для швартовных шпилей — 30—60 ч в год. Вследствие малого времени'использования наработка элементов электрической аппаратуры и электродвигателей незначительна и износ ее меньше, чем у электроприводов грузоподъем­ ных устройств, наработка которых составляет 600— 1000 ч в год. Од­ нако длительное пребывание электрооборудования в неработающем состоянии усиливает влияние климатических факторов (повышенная влажность, температура, действие морской волны) и приводит к возник­ новению отказов, связанных со снижением сопротивления изоляции, а также к механическим заеданиям и нарушению контактных соеди­ нений из-за коррозии. Поэтому при уходе за электроприводами якор­ но-швартовных механизмов необходимо уделять особое внимание их во­ донепроницаемости.

В связи с этим необходимо постоянно следить за состоянием рези­ новых прокладок и прочих уплотнений электрооборудования. Все обжимные болты, гайки, барашки или замки, зажимные гайки сальни­ ков должны быть хорошо поджаты, а свободные сальники вводов без кабелей — закрыты резиновыми заглушками. Не реже одного раза в 3 месяца следует проверять состояние резиновых прокладок. Прокладки, имеющие трещины, а также высохшие или раскисшие необходимо свое­ временно заменять новыми. Фетровые кольца уплотнений выступающих концов вала двигателя по мере износа следует подтягивать нажимным кольцом при помощи болтов.

После окончания швартовных операций по распоряжению вахтен­ ного штурмана палубная команда должна укрыть электрооборудование чехлами. При этом электрик или электромеханик отключает питание. К управлению электроприводом брашпиля допускается только боц­ ман, а управлять электроприводом швартовного шпиля разрешается также матросу первого класса, если они сдали экзамен по соответст­ вующему техминимуму. Эти лица должны быть, кроме того, проинструк­ тированы старшим механиком или электромехаником об особенностях управления электроприводами якорно-швартовных механизмов на дан­ ном судне.

309