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

пусковое сопротивление полностью. Электродвигатель выходит на ес­ тественную характеристику 4. Таким образом, процесс пуска электро­ двигателя — переход с характеристики 3 на характеристику 4 — авто­

матизирован. Пуск происходит в функции времени при помощи реле

1РУ и 2РУ.

В пятом положении, предназначенном для подъема пустого гака, размыкается контакт К4 и обесточивает реле 1РУП, которое размыка­ ет свои контакты и вводит в цепь ШОВ сопротивление Ш1—Ш7. Ам-

ШЗ Ш7

L < > ^

t

Рис. 198. Развертки цепей главного тока и возбуждения электропривода грузовой лебедки (к схеме на рис. 197)

вместо 0,5 в предыдущих положениях), и электродвигатель увеличи­ вает скорость, работая по характеристике 5. Она мягче предыдущей

из-за преобладающего влияния н. с. сериесной обмотки.

Второе реле управления полем 2РУП играет в пятом положении

роль ограничителя, разрешая поднимать с ослабленным потоком лег­ кие грузы. Это необходимо в связи с тем, что при массе груза примерно более половины нормального ток нагрузки из-за уменьшения магнит­

груз при подъеме создает на­ грузку меньшую, чем уставка реле 2РУП на отпускание. В случае

ошибочной попытки поднять тяжелый груз на большой скорости реле 2РУП замкнет свои контакты и вернет электродвигатель на характе­ ристику 4. На рис. 199 это отражено вертикальной линией между ха­ рактеристиками 5 и 4.

При быстром переводе рукоятки командоконтроллера в нулевое положение происходит интенсивное торможение электропривода. Управляет процессом реле торможения 1РТ. Оно срабатывает одно­ временно с реле 2РУ в четвертом положении и обесточивается контак­ тами ЗУ или Кб при возврате командоконтроллера в нулевое положе­

ние. Контакты реле размыкаются с выдержкой менее 1 с. На протя­ жении этого времени продолжается питание катушки В через контакт 1РТ и, кроме того, включается контактор ЗТ, шунтирующий своим главным контактом сериесную обмотку СОВ. Другой контакт ЗТ блокирует контакт Л, вследствие чего электродвигатель и тормозной

электромагнит продолжают получать питание, несмотря на отключе­ ние линейного контактора. Блок-контакты ЗТ в цепи шунтовой обмотки шунтируют сопротивление Ш1—Ш7. Электродвигатель оказывается

включенным по схеме шунтирования якоря шунтового электродвига­ теля с ослабленным полем (развертка Оа на рис. 198). Последователь-

341

нов сопротивление очень велико по сравнению с шунтирующим:

750 и 50%. Поэтому получается механическая характеристика, близ­ кая к характеристике О динамического торможения (см. рис. 199). Электродвигатель переходит на нее и быстро снижает скорость. После истечения выдержки времени реле 1РТ контактор ЗТ обесточивается,

и электродвигатель оказывается включенным по схеме динамического торможения (развертка О) с включенной сериесной обмоткой. Одно­

и электродвигатель включается по схеме динамического торможения, минуя положение Оа. Рассматриваемый вариант схемы отличается от более ранних именно наличием реле 1РТ и контактора ЗТ.

В первом положении спуска контакт К5 включает контактор IT,

контакт К9 и блок-контакт 1Т реле 2РУП, замыкающее свои контакты в цепи ШОВ. Контакты Л и 1Т подают напряжение на тормозной элект­ ромагнит, а цепь якоря оказывается соединенной по схеме 1C на

рис. 198, т. е. параллельно якорю и сериесной обмотке подключены ступени сопротивлений Р5—Р6, РЗ—Р5 и Р2—РЗ. Эта схема динами­

ческого торможения с включенной сериесной обмоткой. При легких грузах работа в этом положении невозможна. Тяжелые грузы можно спускать с малой скоростью по характеристике 1C (рис. 199).

Во втором положении контакт К7 подает питание контактору Я, контакт К11 обесточивает катушку 2У, а контакт К 10 включает кон­ тактор формировки поля КФ. Последний шунтирует своим контактом

цепь якоря к положительному полюсу сети, а контакт 2У рассоеди­ няет зажимы Р5—Р2. Создается искусственная схема с параллельным

играют ступени Р1—РЗ (39,5%), роль шунтирующего сопротивления

ристика безопасного спуска 2С более жесткая, так как, кроме сериесной

обмотки, здесь действует шунтовая. Электропривод, работая по этой характеристике, опускает как тяжелые, так и легкие грузы.

В третьем положении замыкаются контакты К8 и 1(12. Первый из них включает через блок-контакты Л и Я контактор 2Т, отсоеди­ няющий от схемы сопротивление Р5—Р6, а второй подготавливает цепь питания катушки ЗУ. Шунтирующее сопротивление в цепи се­

риесной обмотки увеличивается (711%), и электродвигатель переходит на работу по промежуточной характеристике ЗСа. Блок-коитакт 2Т обрывает цепь питания катушки 1РУ, и реле начинает отсчет выдержки времени. После истечения выдержки времени уставки реле 1РУ оно замыкает свой контакт и включает контактор ЗУ. Замыкание его

342

главного контакта приводит к схеме ЗС на рис. 198. В этой схеме шун­

тирующее сопротивление уменьшалось до 700%, последовательное оказалось равным нулю, а в цепи якоря появилось сопротивление из параллельно соединенных ступеней Р1— РЗ и РЗ—Р4 (8,6%).

Данной схеме соответствует вторая характеристика безопасного спус­ ка ЗС, обеспечивающая спуск груза со скоростью, близкой к номи­

нальной.

В четвертом положении размыкается контакт 1(10 и обесточивает контактор КФ. Намагничивающая сила шунтовой обмотки снова умень­

шается до 0,5 Л ЦРДП. и. В главной цепи изменений не наступает. Этому соответствует характеристика 4С, при работе на которой осу­

ществляется спуск номинального груза с повышенной скоростью. В пятом положении размыкающийся контакт 1(9 обесточивает шунтовую катушку реле 2РУП, оно размыкает свои контакты и, вводя в цепь ШОВ сопротивление Ш5—Ш7, снижает и. с. шунтовой обмотки до 0,35 A W nB. IV Эта н. с. больше, чем в пятом положении подъема,

из-за того, что здесь, начиная со второго положения, контакт Я шун­ тирует ступень Ш1—Ш5. Электродвигатель переходит на характе­ ристику 5С, предназначенную для спуска легких грузов.

При спуске большого груза по этой характеристике получаются недопустимо большие скорости, практически груз падает почти сво­ бодно. Роль ограничителя при спуске играет реле 1РУП — это реле и реле 2РУП как бы поменялись своими назначениями. Реле 1РУП

тоже имеет две катушки — сериесную и шунтовую, которые при реку­ перации действуют согласно. При малом рекуперативном токе, теку­ щем от контакта Я к катушке 1РМ, якорь реле не притянут, контакты 1РУП разомкнуты и не мешают контактам 2РУП уменьшать поток

шунтовой обмотки. Если же ток рекуперации возрастает до 0,5/„, что может быть при ошибочной попытке быстрого спуска тяжелого груза, реле срабатывает, замыкает свои контакты 1РУП и, несмотря на разомкнутые контакты 2РУП, возвращает электродвигатель с ха­ рактеристики 5С на характеристику 4С. На рис. 199 этот вынужден­

ный переход показан вертикальной линией. При силовом спуске ток по сериесной катушке 2РУП течет от катушки 2РМ к контакту Я,

это реле из-за встречного действия н. с. своих обмоток не может замк­ нуть контакты, каков бы ни был по величине ток. В этом режиме влия­ ния на работу схемы реле не оказывает.

При быстром возврате командоконтроллера в первое положение спуска процесс уменьшения скорости контролируется реле торможе­ ния 2РТ. Его катушка отключается контактом Д7 при переходе из второго положения в первое. Контактор 2У, который должен срабо­

тать в первом положении, не замыкает своих контактов до тех пор, пока не окончится выдержка времени реле 2РТ (до 1 с) и не замкнет­ ся его контакт в цепи контакта 1(11. На протяжении этого времени элек­

тродвигатель, отключенный от сети, работает в режиме динамического торможения с подключенными параллельно сопротивлениями Р5—Р6 и РЗ—Р5. Поскольку второе из них весьма велико, эквивалентное

343

дающей с характеристкой Ос, соответствующей нулевому положению командоконтроллера. По истечении выдержки реле 2РТ включается контактор 2У п электродвигатель переходит иа характеристику 1C. Постепенный переход с характеристики 2С на Оси потом на 1C препят­

ствует возникновению недопустимо больших тормозных токов, которые могли бы получиться при непосредственном переходе с характеристики 2С на 1C. В нулевом положении командоконтроллера электродвига­

тель останавливается под действием механического тормоза.

Схемой предусмотрен автоматический контроль за течением про­ цесса реверса. При быстром переводе рукоятки командоконтроллера из рабочих положений спуска через нулевое положение в положение подъема электродвигатель не реверсируется до тех пор, пока он не остановится. Это необходимо для ограничения толчков тока. Конт­ роль осуществляется реле 2РТ — пока не замкнется его контакт, ка­ тушка В не сможет получить питания, а уставка реле немного больше

времени, достаточного для полного затормаживания электродвигате­ ля. В случае быстрого перехода из режима подъема в режим спуска работу электропривода с аналогичной целью контролирует реле 2РУ. Катушка контактора 1Т не получает питания до тех пор, пока не замкнутся с выдержкой времени (до 1 с) контакты реле 2РУ в цепи

тропривода до начала реверса.

В схеме предусмотрена максимальная токовая защита, осуществля­ емая реле 1РМ и 2РМ, и защита от падения тяжелого груза, выполнен­ ная при помощи реле максимального напряжения РМН. В случае

отключения питающего фидера во время работы в рекуперативном режиме тормозной момент электропривода резко уменьшается, а ско­ рость спуска возрастает почти до свободного падения. Из-за внезап­ ности лебедчик может не успеть повернуть выключатель управления, и груз может разбиться или нанести увечье людям. Реле РМ Н настрое­

но на напряжение, равное 130%. Если из-за падения груза напряже­ ние на зажимах реле возрастет до этой величины, контакты РМ Н обе­ сточат катушку реле напряжения PH, а оно своими контактами прер­ вет цепь питания катушки 1Т. Контактор выключится и отключит

тормозной электромагнит от питающего его якоря электродвигателя. В результате электропривод будет заторможен механическим тормозом.

Нулевая блокировка обеспечивается реле PH совместно с кон­ тактом КЗ. В схеме предусмотрены различные блокировки, обеспе­

чивающие нужную последовательность работы аппаратов и защи­ щающие электропривод от опасных ситуаций. Кроме того, имеется механическая блокировка между контакторами В и 1Т, а такжеЯ и/У ,

не дающая им возможности включаться одновременно. Рассмотренная схема — одна из самых сложных схем управления

судовыми электроприводами. Вместе с тем она достаточно надежная и простая в эксплуатации, обеспечивает высокую производитель­ ность электролебедки и предотвращает аварии.

344

Б. Схемы управления электроприводами переменного тока

Ввиду того, что электропривод грузовых уст­ ройств на переменном токе является основным, рассмотрим ряд схем управления указанных электроприводов, имеющих широкое приме­ нение на судах морского флота.

Схема управления электроприводом крана КЭ-31. Грузовые краны КЭ-31 установлены на судах типа «Вытегралес». Электропривод крана разработан заводом «Динамо» и имеет следующие особенности:

а) магнитные станции установлены не на кране, а в специальных помещениях;

б) управление производится с двух постов, расположенных на обоих бортах. Каждый пост управления состоит из двух командоконтроллеров, один из которых служит для управления электропри­ водом механизма подъема, а второй — для управления механизма­ ми поворота и изменения вылета стрелы. Схемой исключается одновре­ менная работа двигателя при управлении с двух постов управления;

в) электродвигатель механизма подъема, частота включений кото­ рого велика, и электродвигатель поворота, предназначенный преодо­ левать значительную инерцию массы привода, оборудованы электрогидравлическими толкателями (ЭГТ), которые в указанных условиях работают надежнее тормозных электромагнитов;

г) исключается возможность подготовки схемы к работе, если рукоятка какого-либо из командоконтроллеров будет находиться в рабочем положении. Схемы управления электродвигателями меха­ низмов изменения вылета стрелы и поворота крана идентичны, а поэ­ тому ниже рассматриваются только схемы управления механизмов подъема и изменения вылета стрелы.

Ввиду того что каждая схема управления механизмом рассматри­ вается индивидуально и с одного поста управления, то в приводимых схемах исключены блокировочные устройства между постами управ­ ления правого и левого бортов и между командоконтроллерами одно­ го и того же поста управления. Краны КЭ-31 имеют трехскоростные электродвигатели типа МАП-612-6/12/24 для подъема груза и двух­ скоростные электродвигатели типа МАП-411-6/16 механизма поворота и вылета стрелы.

Механизм подъема. Схема управления представлена на рис. 200. После включения автоматического выключателя 1АВ и выключателя цепей управления ВУ напряжение через выпрямитель, контакты КЗ командоконтроллера подается на реле времени РУ, которое своими н. о. контактами подключает реле времени РУВ и РУН, а н. з. кон­ тактами разрывает цепь питания контакторов третьей скорости 3-1С и 3-2С и реле 2РП. Реле РУВ и РУН своими и. о. контактами шунти­ руют контакты КЗ, а размыкающими н. з. контактами предотвращают

преждевременное получение питания контакторами второй скорости 2-1С и 2-2С и реле времени 1РП. Схема симметричная, поэтому рас­

смотрим ее работу только при подъеме.

345

Впервом положении подъема включаются реверсивный контактор

Ви линейный контактор Л, что обеспечивает растормаживание элект­

родвигателя и включение его тихоходной обмотки; одновременно от­ ключается РУВ и происходит отсчет выдержки времени этого реле. Катушка РУН получает питание через контакты К9 и выключатель ог­ раничения подъема груза КОР.

Рис. 200. Схема управления электроприводом механизма подъема крана КЭ-31

Во втором положении замыкаются контакты командоконтроллера К И и по истечении выдержки времени РУВ включаются контакторы 2—1C и 2—2С и реле времени 1РП. Это приводит к отключению тихо­

ходной обмотки и подключению обмотки средней скорости. Катушка РУН вместо разомкнувшихся н. з. контактов 1РП и 2-1С получает питание через замкнувшиеся н. о. контакты 1РП, 2—1C и 2—2С. Реле времени РУ обесточивается, и начинается его отсчет выдержки

времени.

В третьем положении замыкаются контакты К13 и по истечении выдержки времени РУ включаются контакторы 3—1C и 3—2С и реле времени 2РП. Это приводит к включению третьей и отключению второй

скорости. Если электродвигатель включить сразу на большую (третью) скорость, то вследствие значительных ускорений появляются дина-

346

мические нагрузки, которые могут вызвать обрыв шкентеля или по­ ломку механизма. Поэтому схемой предусматривается постепенное ускорение электродвигателя с первой скорости па вторую п затем на третью. Это осуществляется с помощью реле РУВ или РУН и РУ, благодаря чему двигатель в течение выдержки времени РУВ или РУН ускоряется на первой скорости, а в течение выдержки времени РУ —

на второй.

Если электродвигатель, не успевший полностью остановиться, включить иа вращение в обратном направлении, то это также может привести к возникновению динамических нагрузок, способных выз-

Списк 0 Подъем

Рис. 201. Схема управления электроприводом механизма поворота крана КЭ-31

вать обрыв шкентеля или другие поломки. Значительные динамиче­ ские нагрузки испытывают элетродвигатель и электрогидравлический толкатель и при резком переводе рукоятки командоконтроллера из третьего положения в нулевое. Во избежание подобного явления в схе­ ме предусмотрены тормозные реле времени 1РП и 2РП. В третьем

положении катушки этих реле получают питание и их н.о. контакты 1РП и 2РП замкнуты. При резком переводе рукоятки командоконт­

роллера в нулевое положение или противоположное (соответствующее реверсу) двигатель благодаря замкнутым контактам 2РП подключа­ ется в прежнем направлении (2—1C, 2—2С, В я Л замкнуты) и рабо­

347

после этого затормаживается, а в случае реверса происходит постепен­ ное ускорение его в новом направлении. Работа двигателя в режиме генераторного торможения способствует значительному снижению его частоты вращения и обеспечивает плавную остановку и реверс. Схема снабжена конечными выключателями КВВ и КВН, ограничи­ вающими подъем и опускание гака, а также выключателем КОГ, ко­

торый отключает двигатель, если поднимаемый груз превышает номи­ нальное значение. Схемой предусматривается и защита от неисправ­ ности. Если по чему-либо не срабатывает один из контакторов ско­ рости (2—1C, 2—2С, 3—1C и 3—2С) или тормозные реле 1РП или 2РП, то реле управления РУВ и РУН обесточиваются и электродви­ гатель отключается от сети. Выдержка времени РУН и РУВ обеспечи­

вает работу схемы при переключениях, а также в период кратковре­ менных отключений КОГ при рывках.

Схема имеет также нулевую защиту, тепловую защиту от перегру­ зок и защиту-от коротких замыканий.

Механизм изменения вылета стрелы. Схема управления электро­

приводом механизма изменения вылета стрелы (рис. 201) и механиз­ мом поворота получает питание от отдельного выпрямителя (на ри­ сунке не показан).

При подаче напряжения на схему включаются реле управления РУВ и РУН, которые своими н. о. контактами шунтируют контакт командоконтроллера КЗ, а размыканием н. з. контактов предотвраща­

ют преждевременное включение контакторов второй скорости. В пер­ вом положении командоконтроллера в направлении вращения «подъем» включаются контакторы В и Л, которые подключают тихоходную обмотку и тормозной магнит ТМ. Во втором положении по истечении выдержки времени реле РУВ получают питание контакторы 2—1C и 2—2С и тормозное реле времени РП.

Двигатель контакторами скорости 2—1C и 2—2С подключается

на быстроходную обмотку, а тихоходная обмотка отключается. Реле РУН получает питание по новой цепи, образованной замкнувшимися блок-контактами 2—1C, 2—2С и РП. При переводе рукоятки командо­

контроллера из второго положения в нулевое или положение, соот­ ветствующее реверсу, двигатель постепенно переходит на первую ско­ рость (генераторный режим), затем отключается и затормаживается. Для случая реверса происходит постепенное ускорение в новом нап­ равлении с первой скорости на вторую. Режим генераторного тормо­ жения обеспечивается выдержкой времени реле РП, а плавное уско­ рение достигается реле времени РУН или РУВ. Ограничение подъема

и опускание стрелы обеспечиваются конечным выключателем с кон­

Для ограничения подъема и опускания стрелы при недостаточной длине вытравленного шкентеля катушки РУН и РУВ включают че­ рез конечный выключатель механизма подъема КВВ. Схема, как

и у механизма подъема, имеет защиту от собственных неисправностей, а также обеспечивает защиту электродвигателя от перегрузок и корот­ ких замыканий.

348

Опыт эксплуатации кранов КЭ-31 на судах типа «Вытегралес» показывает, что основные аварийные ситуации возникают:

вследствие подгорания и приваривания главных контактов, ре­ версивных контакторов и контакторов первой и второй скорости из-за плохой коммутации;

при поломке силовых контакторов вследствие недостаточной меха­ нической прочности механических деталей;

из-за ненадежной работы гидротолкателей при высокой и низкой температуре. Электродвигатели гидротолкателей перегревались и вы­ ходили из строя в результате понижения сопротивления изоляции вследствие отпотевания и скапливания влаги;

из-за замерзания масла в редукторах электродвигателей. При пуске без предварительного прогрева это приводит к срабатыванию защиты от перегрузок;

при недостаточно четкой работе конечных выключателей. Из-за механических заеданий или нарушения контактных соединений были случаи несрабатывания конечных выключателей механизма подъема, что приводило к затягиванию гака в нок стрелы. В связи с отсутст­ вием тросоукладчнка механизма подъема груза необходимо следить, чтобы на тросе было постоянное натяжение. При появлении слабины трос слетает с канавок барабана, накладывается на другие шлаги, запутывается, и это приводит к срабатыванию защиты двигателя.

Схема управления электроприводом грузового крана теплохода «Владимир Ильич». В качестве электропривода крана используются трехфазные короткозамкнутые электродвигатели с пристроенными электромагнитными тормозами. Электродвигатель подъемного меха­ низма—трехскоростной, а электродвигатели механизма изменения вы­ лета стрелы и поворотного механизма — двухскоростные.

Электрооборудование, находящееся на поворотной платформе, по­ лучает питание через контактные кольца.

Механизм подъема. Схема управления электроприводом механизма

подъема грузового крана представлена на рис. 202. Трехскоростной электродвигатель развивает при напряжении 380 В номинальную мощность 4,6/19/38 кВт при 175/685/1380 об/мин соответственно. Для охлаждения электродвигателя применена независимая система вентиляции. Вентилятор приводится во вращение отдельным короткозамкнутым двигателем ДВ, который включается контактором КВ.

При открытии вентиляционного люка блокировочный контакт вентиля­ ционного люка Б К замыкается и получает питание катушка реле нап­ ряжения PH, что приводит к срабатыванию контактора КВ и работе электродвигателя вентилятора. Срабатывание реле PH в нулевом

положении командоконтроллера приводит также к получению пи­ тания катушек реле времени 1РУ, 2РУ и 1РБ и контактора М , под­

готавливая схему к рабочему положению. Схема цепи электродвига­ теля симметричная, поэтому рассмотрим ее работу только при подъеме.

В первом положении сначала срабатывает вспомогательный контак­ тор ВВ, а затем основной В, подключая тихоходную обмотку статора к сети. Один из блок-контактов ВВ подает напряжение на контактор КТ, который подключает тормозной магнит ТМ, и тем самым проис­

349