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

он не попадает под обратное напряжение. В свою очередь и диоды за­ щищены от возможных перенапряжений, поскольку при возникнове­ нии таковых тиристоры переходят в проводящее состояние. Так как тиристоры и диоды выбираются из расчета наибольшего тока, возмож­ ного при пуске, они избавлены от перегрузок и не требуют соответ­ ствующей защиты. Скорость нарастания тока через полупроводнико­ вые приборы ограничивается индуктивным сопротивлением двигате­ ля, а скорость нарастания напряжения—параллельным включением

Р— С цепочек.

Защита двигателя от перегрузки осуществляется релейной си­

грузового реле РГ и вспомогательного реле времени ВРВ. Если при

заедании лебедки ток электродвигателя достигнет 200% номиналь­ ного, сработает реле РГ и своими контактами подключит катушку реле ВРВ. Если через 5 с перегрузка не прекратится, то разомкнув­ шийся контакт ВРВ разорвет цепь питания катушки реле РВУ. По­

следнее размыкает свои контакты и отключает всю систему управле­ ния. При возврате рукоятки командоконтроллера в нулевое положен ние включить лебедку можно только по истечении выдержки времени реле РВУ, равной 30 с. За это время с помощью вентилятора В2

происходит интенсивное охлаждение элементов схемы. Для защиты электропривода от разноса используется реле скорости PC, которое через ценер-диод (ЦД) подключено к зажимам тахогенератора. При достижении определенных максимальных частот вращения PC сраба­ тывает и отключает реле РВУ. Срабатывание тепловой защиты вен­ тилятора В1 также отключает РВУ и делает невозможной работу

электропривода лебедки. Защита обмотки статора от тепловой переррузки осуществляется термодатчиками ТР2, заложенными в пазы статора. Срабатывание ТР2 вызывает отключение схемы управления.

Экспериментальные исследования показали: привод обладает более высоким быстродействием по сравнению с приводом многоскоростного электродвигателя; регулирование частоты вращения двигателя и его переход из двигательного режима в тормозной и обратно протекают достаточно плавно; режим электрического торможения длится до весьма низких скоростей, что способствует малому износу механи­ ческого тормоза; к. п. д. установки не хуже, чем у системы Г—Д при одинаковых условиях эксплуатации.

Недостаток данной системы управления — тяжелый тепловой ре­ жим асинхронных электродвигателей при работе в области больших скольжений и статических моментов сопротивлений. Для асинхрон­ ных двигателей, длительно работающих в этой области, целесооб­

точную надежность отдельных узлов управления.

370

§ 72. Электроприводы лифтов

Лифты служат для транспортировки грузов и пассажиров между палубами судна и особенно распространены на многопалубных пассажирских судах. Устройство лифта показано на рис. 213. Кабина 2 перемещается по направляющим в вертикальной шахте 4. Подъем и спуск осуществляются электроприводной лебедкой 5. Трос 6 прикреплен к ловителю 3,

установленному на крышке кабины, пе­ реброшен через барабан лебедки й на­ правляющий блок. Ко второму концу троса прикреплен противовес 1, также

перемещающийся по направляющим. Он уравновешивает массу кабины со сред­ ним грузом. Лифт можно отправить с любой палубы вверх или вниз. Ка­ бина останавливается так, чтобы ее

новкой управляют палубные переключа­ тели 8, установленные в шахте на уров­

не каждой палубы. В береговых лифтах они называются этажными. Кабина лиф­ та, проходя мимо переключателя, заде­ вает за его рычаг специальным высту­ пом — линейкой, а контакты аппарата дают при этом нужный командный им­ пульс в схему управления электропри­ водом лебедки. Особые конечные выклю­ чатели ограничивают перемещение каби­ ны вверх и вниз за крайние положения.

Ловители предназначены для оста­ новки кабины при обрыве троса. Элек­ тропривод лебедки снабжен механиче­ ским тормозом с тормозным электромагнитом или другим растормаживающим

устройством. Для безопасности пассажиров и обслуживающего пер­ сонала в схемах управления лифтами применяют блокировки, не допускающие движения кабины, если ее дверь или одна из дверей шахты открыта. Кроме того,'двери шахты обычно снабжают замком с электромагнитным приводом, запирающим дверь шахты изнутри, — открыть дверь снаружи невозможно до тех пор, пока против нее не остановится кабина лифта. Это сделано, чтобы человек не провалился в шахту, шагнув за порог открытой по ошибке двери.

Электропривод лифтовой лебедки работает в повторно-кратковре­ менном режиме с частыми пусками, остановками и реверсами. Нагруз­ ка электропривода колеблется в широких пределах в зависимости от

371

массы груза или пассажиров. Возможна также перегрузка, вызванная превышением массы поднимаемого груза над номинальной грузоподъем­ ностью лифта. Несмотря на эти условия, скорость движения лифта в обоих направлениях должна быть практически неизменной при лю­ бой нагрузке. Это нужно для обеспечения точной остановки. Если бы скорость зависела от нагрузки, то кабина останавливалась бы при разных грузах на разных уровнях, —• длина пути от палубного пере­ ключателя до уровня, где требуется остановка, неизменна, а тормозной путь зависит от начальной скорости торможения. В связи с этим для привода лифтовых лебедок применяют электродвигатели с жесткими механическими характеристиками — асинхронные короткозамкнутые или шунтовые. Вторые более желательны, так как, работая на искус­ ственных характеристиках, они могут лучше обеспечить необходимую для лифтов плавность трогания с места и торможения, а также замед­ ление движения при подходе к месту остановки..

Управление электроприводами современных лифтов осуществляет­ ся по контакторной системе. Для вызова лифта на нужную палубу и отправки его на палубу назначения, а также для аварийной остановки применяются многокнопочные посты управления. У грузовых лифтов они устанавливаются в местах погрузки н разгрузки снаружи шахты, а у пассажирских— внутри кабины. Снаружи, у дверей шахты, во вто­ ром случае помещают только кнопку вызова свободного лифта. Во время движения кабины ни одна из кнопок, кроме аварийной, не должна влиять на работу схемы. Вызов занятого лифта поэтому не­ возможен. У постов управления лифтом помещают табло ламповой сигнализации, показывающее, свободен лифт или занят, а в ряде слу­ чаев указывающее, на какой палубе находится в данный момент ка­ бина лифта. Предусматривают также световую и звуковую сигнали­ зацию, срабатывающую при аварийной остановке лифта, застревании кабины между палубами, заклинивании кабины ловителями и т. д. Все электрооборудование, находящееся внутри движущейся кабины (кнопки, лампы сигнализации и т. д.), соединено с аппаратами управ­ ления гибким кабелем, свободно провисающим в шахте.

Рассмотрим схему управления электроприводом грузового лифта, изображенную на рис. 214. Лифт предназначен для транспортировки груза массой до 0,5 т между пятью палубами. Для привода лифтовой лебедки применен короткозамкнутый электродвигатель. Растормажи­ вающим устройством служит небольшой электродвигатель ТД, воз­

действующий на механический тормоз колодочного типа через спе­ циальную пружинно-рычажную систему. Пока этот электродвигатель вращается, вал лебедки расторможен; когда он останавливается, вал лебедки затормаживается. Второй вспомогательный электродвигатель Д З Д установлен на крыше кабины и предназначен для закрывания

дверей шахты лифта с внутренней стороны.

Кнопочные посты управления электроприводом расположены на каждой из пяти палуб и состоят из пяти кнопок Кн1— Кн5 каждый.

На рисунке показаны кнопки только одного из постов. Одноименные кнопки остальных четырех постов подключены к соответствующим кнопкам данного поста параллельно. Чтобы направить лифт с одной па-

372

лубы на любую другую, нужно нажать на одной из палуб кнопку, соот­ ветствующую палубе, на которую надо его послать. Палубные пере­

денет за рычаги палубных переключателей, встречающихся на ее пути, и переведет их контакты в положение В. При спуске кабины кон­

такты оказываются в положении Я. В момент прохождения кабиной уровня какой-либо палубы контакт соответствующего переключателя

шахты на третьей палубе.

Предположим, что надо опустить кабину с третьей палубы на пер­ вую. Сначала захлопывают двери кабины и шахты — контакты ВДК и ВДШЗ замыкаются. Затем нажимают кнопку Кн1. При этом сраба­ тывает палубное реле первой палубы ПР1 и подает своим контактом питание контактору Д, который включает электродвигатель ДЗД.

Повернувшись на полоборота, этот электродвигатель приводит в дей­ ствие систему тяг и рычагов, запирающих дверь шахты изнутри,

ивращается в дальнейшем вхолостую. Пока происходит запирание дверей, кнопка должна быть нажата. После закрывания задвижка дверей замыкает контакт ВЗДШЗ, вследствие чего получает питание через контакты ПР1 и ПП1 контактор Я. Электродвигатель лебедки

итормозной электродвигатель включаются, и начинается' спуск кабины. Кнопку Кн1 можно отпустить — реле ПР1 и контактор Д

продолжают получать питание через замкнувшийся блок-контакт Я. При прохождении кабиной второй палубы контакт ПП2 занимает

373

положение Я, но это, так же как и переход в такое же положение контакта ППЗ, на работу электропривода не влияет. Спуск же кабины на первую палубу приводит к размыканию контакта ПП1. Он обесто­

чивает контактор Я, электродвигатель останавливается и затормажи­ вается. Блок-контакт Я, размыкаясь, обеспечивает реле ПР1 и кон­ тактор Д. Остановка электродвигателя Д З Д приводит к тому, что пру­

жинно-рычажное устройство отпирает изнутри задвижку двери шах­ ты. Теперь можно открывать двери и выгружать из кабины груз.

Предположим теперь, что нужно поднять лифт на любую палубу. При нажатии на соответствующую кнопку срабатывает реле ПР па­

лубы назначения. Так как у всех палубных переключателей контакты находятся в положении Я, срабатывание любого из этих реле приведет к включению контактора В. Электропривод начнет поднимать кабину.

Это будет продолжаться до тех пор, пока не оборвется цепь питания контактора В контактом того палубного переключателя, который

включен последовательно с контактом сработавшего палубного реле, т. е. пока кабина не зацепит рычаг палубного переключателя палубы назначения.

В случае неисправности переключателей верхней или нижней палуб остановка лифта в крайних положениях происходит из-за сраба­ тывания главного конечного выключателя КВГ, контакты которого

включены в главную цепь. Он находится вблизи лебедки, но соединен с кабиной тросиково-рычажной передачей. Элементы ламповой сигна­ лизации о месте нахождения кабины и об открытых дверях на рассмот­ ренной схеме не показаны. Включение сигнальных ламп осуществляет­ ся вторыми контактами палубных переключателей, замыкающимися в момент прохождения кабиной соответствующей палубы.

§ 73. Электроприводы автоматических буксирных лебедок

Буксирные лебедки устанавливаются на буксир­ ных судах, судах-спасателях, ледоколах. Они предназначены для опе­ раций с буксирным тросом — для травления и выбирания свободного троса, удлинения и укорочения при ходе с возом и т. д. Изменять длину троса, связывающего буксирующее судно с возом, приходится при изменении условий плавания, например при входе на акваторию порта, в устье реки и др., а также при изменении погоды и видимости. Эти операции приходится выполнять не часто, причем заранее извест­ но, что нужно сделать. Условия работы электропривода буксирной лебедки в этих условиях мало отличаются от условий работы электро­ привода швартовного шпиля. Поэтому для осуществления указанных операций управлять электроприводом буксирной лебедки можно вручную.

Наряду с постоянным тяговым усилием, возникающим в буксир­ ном тросе из-за сопротивления воды и ветра буксируемому судну, в тросе возникают и переменные усилия: гармонические колебания на­ грузки из-за действия волн и апериодические рывки, появляющиеся

374

по ряду причин динамического происхождения. К ним относятся: порывы шквального ветра; рыскание на волне одного пз судов; неод­ новременное вхождение судов на волну; изменение скорости хода буксира; изменение его курса; изменение сопротивления воды движе­ нию воза при входе его на мелководье или в ледяную шугу; резкое изменение скорости выбирания или травления буксирного троса ле­ бедкой. Кроме того, сильные рывки возникают в тросе при стаскива­ нии судна с мели буксиром-спасателем. Большие и быстро нарастающие динамические нагрузки могут привести к обрыву троса. Поэтому при увеличении натяжения троса его нужно быстро стравливать, аморти­ зируя этим рывок, а после ослабления столь же быстро выбирать, не давая образоваться слабине. Справиться с этой задачей при ручном управлении электроприводом лебедки трудно. Поэтому буксирные ле­ бедки делают в основном автоматическими — это облегчает эксплуа­ тацию буксирных судов, делает ее более надежной.

Буксирный трос закрепляют на барабане лебедки, находящемся при нормальном тяговом усилии в заторможенном состоянии. Меха­ низм управления лебедкой настраивается на определенную величину тягового усилия в тросе в зависимости от конкретных условий букси­ ровки. При возникновении в тросе усилий, превышающих уставку механизма управления, лебедка начинает быстро травить трос, смягчая этим опасные рывки. Далее лебедка переходит в тормозной режим, постепенно уменьшая скорость травления. При снижении тягового усилия в тросе до величины уставки лебедка переходит в двигательный режим и- выбирает трос. Когда вытравленная перед тем часть троса выбрана, лебедка останавливается и затормаживается. Новый рывок вызывает новый цикл работы лебедки.

Среди существующих автоматических буксирных лебедок можно различить две основные системы: 1) со взвешивающим устройством для контроля тягового усилия или с прерывистым включением ИД; 2) без взвешивающего устройства или с непрерывным включением ИД, на который в данном случае непосредственно возлагаются функции контроля тягового усилия.

Рассмотрим основные принципы автоматизации, положенные в ос­ нову указанных систем.

А. Система со взвешивающим устройством'

Взвешивающее устройство буксирной лебедки реагирует на силу тяги в буксирном тросе и представляет собой осо­ бый конструктивный узел, включающий динамометр. С буксирным барабаном динамометр связан посредством планетарной передачи.

Принцип действия системы заключается в следующем (рис. 215). При нормальном установленном натяжении в буксирном тросе ИД и шестерня 4 выключены и заторможены. Венечная шестерня 6, ко­ торая сцеплена с сателлитами 1 и имеет возможность свободного вра­

щения, также заторможена. Система амортизирована пружинами ди­ намометра 7. Увеличение натяжения в тросе вызывает через водило 3

375

и сателлиты 1 некоторое угловое смещение венечного колеса вместе

с ленточным тормозом 5, связанным с динамометром 7 и указателем тягового усилия 2, что приводит к дополнительному растяжению пружин динамометра. Это фиксируется стрелкой указателя 2. В слу­

чае, если усилие в тросе достигает значения уставки, на которую система отрегулирована, срабатывает датчик тягового усилия ДТУ и включает ИД для работы в направлении «травить». Благодаря этому

снимаются броски и гармонические составляющие силы натяжения. При уменьшении натяжения в тросе Д Т У выключает электродвигатель

и система застопоривается. Это происходит систематически. Выданная

буксировочная длина троса постепенно нарастает. Однако нарастание ограничено: устанавливается так называемая буферная длина, опреде­ ляющая возможную игру троса. В схеме управления ИД для этого

предусматривается датчик вытравленной длины буксирного троса Д В Т (командоаппарат). Датчик'представляет собой счетчик, имеющий

две указательные шкалы: наружную — общей вытравленной длины и внутреннюю — изменений буферной длины. После выдачи буферной длины в пределах 10— 15 м регулятор длины включает ИД на выбира­

ние троса и затем выключает его при установлении прежней длины. Таким образом, вытравленная буксировочная длина троса и расстоя­ ние между судами поддерживаются неизменными. Если в период выби­ рания троса происходит значительное увеличение усилий, то благо­ даря действию ДТУ двигатель переводится с режима «травить», а счет­ чик длины фиксирует промежуточную выдачу троса. После спадения усилия процесс выбирания троса возобновляется.

Величина уставки тягового усилия регулируется путем изменения свободного хода между динамометром и штоком ДТУ. Это изменение

может производиться, например, с помощью эксцентрикового устрой­ ства 8.

376

Б. Система без взвешивающего устройства

Принципиальная кинематическая схема (рис. 216) является очень простой. В этой системе функции взвеши­ вающего устройства выполняет сам электродвигатель, оставаясь постоянно включенным. Для этого ИД имеет постоянную и жесткую

связь с буксирным барабаном. Кроме того, буксирный барабан ме­ ханически связан с контроллером поста управления ПУ. При этом

прокручивания буксирного барабана в ту или другую сторону вызы­ вают переключения в электрической схеме привода и переводят дви­ гатель для работы с одной мехенической характеристики на другую.

нитного контроллера ПБ-33, командоконтроллера КВ-0205 и трех командоаппаратов: путевого КП, усилий КУ и предельных усилий КП У (КУП). В комплект электрооборудования входят ящики с сопро­

тивлениями и четырехламповое сигнальное табло, установленное в рулевой рубке. Схема предусматривает ручное и автоматическое управление.

Ручное управление. Ручное управление осуществляют командо-

контроллеры. В нулевом положении при подаче напряжения на зажи­ мы цепи управления получает питание независимая обмотка воз­ буждения электродвигателя НОИД (.ШД) через экономическое сопро­ тивление СЭ. Вследствие этого срабатывает реле обрыва поля РОП (РП). После замыкания контакта выключателя управления ВУ сраба­ тывают реле напряжения PH (если замкнут контакт Л линейного кон­ тактора приводного электродвигателя), реле ускорения РУ (РВ) и реле экономического сопротивления тормозного электромагнита РЭ,

подготавливая схему к действию. Об этом свидетельствует загорание желтой лампы ЛЖ на сигнальном табло и лампы ЛС в командоконт-

. роллере.

В первом положении «выбирать» через контакт Кб получают пита­ ние контакторы В и Т (1Л), а через контакт К7 — контактор КТ. Последний включает тормозной электромагнит ТМ, обесточивает реле РЭ, которое с выдержкой времени вводит в цепь ТМ экономическое сопротивление, и шунтирует сопротивление СЭв цепи НОИД. Контактор В подает питание независимой обмотки возбуждения генератора НОГ (НГ), а контактор Т выводит из цепи якоря ступень сопротивления

377

PI—P2 и обесточивает реле РУ. В главной цепи остаетсй сопротив­ ление Р2—РЗ, а в цепи НОГ — сопротивление Р5—Р8 (R » 70 Ом). Этому соответствует характеристика 1 на рис. 218. Электродвигатель

при малом моменте сопротивления выбирает буксирный трос с не­ большой скоростью.

Во втором положении замыкаются контакты К9 и КП. Первый из них по истечении выдержки времени реле РУ выключает контактор У

(2Л), вследствие чего в главной цепи оказывается зашунтированной ступень сопротивления Р2— РЗ и электродвигатель переходит на ха­ рактеристику 2. Затем после срабатывания У через контакт К И по­ дается питание контактору возбуждения генератора 1ВГ (1У). Из-за этого в цепи обмотки НОГ шунтируется ступень Р6—Р7,

а остаются включенными со­ противления Р5—Р6 и Р7— Р8 (R & 4 0 Ом). Вследствие

этого электродвигатель пере­ ходит на работу по характе­ ристике 3.

В третьем положении кон­ такт К12 включает контактор 2ВГ (2У), благодаря чему со­ противления Р5—Р6 и Р7— Р9 включаются параллельно

и ток возбуждения генератора

рой, электропривод выбирает трос с номинальной скоростью. При пе­ реводе рукоятки командоконтроллера в нулевое положение цепь воз­ буждения генератора прерывается, контакторы Т и В обесточиваются

и электродвигатель работает в режиме динамического торможения. Одновременно действует механический тормоз.

Впервом положении «травить» замыкается контакт К4. При малом усилии в тросе контакт КУ2 разомкнут и электродвигатель не вклю­

чается. Если усилие больше уставки взвешивающего устройства, этот контакт замыкается и подает питание контактору КТ. Электро­

двигатель растормаживается и, поскольку поток его полный, а к якорю подключено сопротивление Р1—РЗ, начинает работу в режиме динами­ ческого торможения по характеристике 1Т. Во втором положении за­ мыкается контакт /<7 и контактор КТ получает питание независимо от

величины усилия в тросе. При малом усилии работа электропривода начинается не с первого, а с этого положения.

Втретьем положении замыкаются контакты К8 и К9. Первый из

в главной цепи шунтируется сопротивление Р1—РЗ, а в цепи НОГ

изменяется направление тока возбуждения. Он ограничен большим сопротивлением Р5—Р10 (122 Ом). В результате электропривод пере­

379