4 Курс / СЭП / Судовые электроприводы учебное пособие

где b ≈ 0,6 ÷ 0,9 – зависит от скорости течения, глубины стоянки и т.д. Для двигателей постоянного тока:

где L – длина вытравленной якорной цепи. Обычно время равно 20 ÷ 30 мин.

nном с nср ,

где с = 1,0 ÷ 1,25.

Нормы Морского Регистра устанавливают, что: vср = 10м/мин = 0,167м/с,

Рн М н nн .

9550

Электродвигатель выбирают по Рн, Мн, nн для получасового и часового режима. Затем определяют продолжительность работы на каждой стадии.

Продолжительность в минутах на первой стадии:

n1 10м / мин .

На второй стадии:

n2ср n21 ,

где l1 – длина цепи наклонная.

На третьей стадии t3 равно 1 мин.

61

Для ДПТ смешанного возбуждения и АД применяют метод среднеквадратичного тока.

При подъеме двух якорей с 1/2 глубины (по Морскому Регистру) проверку на нагрев производят с учетом того, что:

62

По этим формулам строится нагрузочная характеристика и производится проверка на нагрев.

где кв = 0,22Н с2/м4; Sв – парусность судна; vв = 5÷12 м/с ветер.

2.4. Схемы управления электроприводами якорно-швартовых устройств

На судах наибольшее распространение получили контроллерное управление, где все задачи решает оператор и командоконтроллерное, где автоматически обеспечивается ограничение момента двигателя с ростом нагрузки, ограничение скорости травления цепи, защиту и т.д.

В качестве исполнительных двигателей на переменном токе применяется серия МАП, а на постоянном – ДПМ. При подаче питания на контроллер (рис. 2.3, 2.4) в «0» положении замкнут 10К. Получает питание КЛ, своим контактом шунтирует 10К и замыкает контакт в цепи питания «Д». В первом положении выбирать замкнуты 1К, 2К,

63

3К. Двигатель получает питание через все сопротивления. Во втором положении дополнительно замыкает 6К, в 3 – 7К, в 4 – 8К и в 5 – 9К постепенно отключая сопротивления R1, R2, R3, R4 и двигатель выходит на естественную характеристику. Аналогично происходит при травлении.

2К 4К

Рис. 2.4. Таблица замыканий контроллера

На современных судах чаще применяют трехскоростные электродвигатели переменного тока с командоконтроллерной схемой управления.

64

65

Вположении 1 выбирать: 2р = 16. Замыкаются К7, К4, К5, К10, размыкается КЗ. Через К5 запитывается В, замыкая свои контакты в силовой цепи и размыкая цепь Н. Через К7 запитывается 1С (малая скорость), эамыкая контакты 1С в силовой цепи (обмотки соединены треугольником) и в цепи 3РП, контакт 3РП запитывает «T»

ион своим контактом замыкает цепь ТМ и растормаживает двигатель. Кроме того, контакты 1С размыкают цепь 2С и 3С.

Вположении 2: 2р = 8. Размыкается К7, обрывая цепь 1С, контакты которого подготавливают цепь 2С и 21С. Остаются замкнутыми К5, К4 и К10. Замыкаются К8 и К9. К8 замыкают цепь 21С, которое своим контактом замыкает цепь 2С и они своими контактами размыкают цепь 1С и 3С. В силовой цепи 2С подключают двигатель по схеме двойная звезда. При повороте маховика контроллера вначале замыкается К8, а затем размыкается К7.

Вположении 3: 2р = 4. К8 размыкается; К4, К5, К9, К10 остаются замкнутыми. Дополнительно замыкается К11 и запитывается 3С и подключается быстроходная обмотка двигателя, соединенная звездой. При перегрузке в положении 3 срабатывает РГ и обесточивается 1РП. Тогда через К9 и контакт 1РП получают питание 21С и 2С, и двигатель переключается на меньшую скорость.

При необходимости, невзирая на перегрузку, включают ВУ2 – срабатывает 2РП и шунтирует РТ и РГ.

2.4.2. Схема тиристорного управления электроприводом шпиля

Компаундный двигатель ДИ подключен к сети переменного тока через выпрямитель (рис. 2.6).

Для управления ДИ используется пост управления и блок управления тиристорами силового выпрямителя, который выполнен как импульсная схема с жесткой обратной связью по току якоря ДИ. Обратную связь обеспечивает катодный реактор Rк. Двигатель ДВ для вентиляции. Пост управления ПУ снабжен переключателем для замыкания цепей контакторов и бесконтактным сельсином БС, который работает в режиме вращающегося трансформатора.

БС через В3, тороидный трехфазный магнитный усилитель ТУМ и трансформатор питания ТП управляет работой релаксационными генераторами ГР (ГР – это генераторы периодического напряжения несинусоидальной формы, в которых происходит пери-

66

Рис. 2.6. Схема тиристорного управления электроприводом шпиля

ГР питают первичные обмотки импульсных трансформаторов ИТ. Напряжение тиристора Т1 выравнивается корректирующим сме-

67

щением в цепи управляющего перехода резистором R2. Д2 отсекает отрицательную полуволну напряжения ИТ, уменьшая нагрев Т2.

Фазы ТУМ включаются в цепь первичных обмоток ТП. ТУМ имеет обмотки: рабочую ОУр; задающую ОУз и обратной связи по току – ОУт. Их результирующая МДС равна разности МДС отдельных обмоток.

Работа схемы: включают 1АУ и 2АУ – запускается ДВ и запитывается НОВ.

Пост управления ставим в положение 1 «Травить». Замыкается ПУ1 и ПУ3. ПУ1 замыкает цепь БС. ПУЗ запитывает КТ, который включит цепь электромагнитного тормоза МТ. Двигатель расторможен и может работать в режиме динамического торможения на Rт.

Во 2-ом положении ПУ дополнительно замыкается ПУ5 и запитает Т, отключится Rт, двигатель работает с минимальной частотой вращения.

В положенииях ПУЗ-10 изменений в переключениях не будет. Ротор БС поворачивается рукояткой, увеличивая ток в задающих обмотках ОУз. При увеличении тока в ОУз и уменьшении индуктивного сопротивления появится сдвиг фазы напряжения в первичных обмотках ТП. В результате будет и сдвиг фазы вторичного напряжения, питающего ГР. Изменяется амплитуда приложенного напряжения и время зарядки С1. Таким образом, импульсы от ИТ сдвигаются по фазе вправо относительно положительной полуволны напряжения с частотой 50Гц, прикладываемого к анодам Т2. Это уменьшает угол регулирования α и обеспечивает плавное изменение от 0 до определенного максимума выпрямленного напряжения.

Пропорционально увеличится частота вращения ИД. При работе «Выбирать» вместо «Т» замыкается «В» и двигатель вращается в другую сторону.

При перегрузке до 1,3–1,5 Iн падение напряжения на Rк превысит пробивное напряжение стабилитрона СК. Через ОУт пройдет ток, размагничивающий дроссели, что вызовет обратный сдвиг по фазе на ТП, увеличение , уменьшение напряжения в цепи нагрузки и соответственно уменьшение оборотов двигателя и потребляемого тока.

68

2.5. Эксплуатация якорно-швартовных механизмов

Условия эксплуатации якорно-швартовных электроприводов весьма специфичны. Кратковременные рабочие периоды чередуются достаточно длительными стоянками. Общая суммарная наработка за полный ресурс в среднем не превышает 1500 ч. Электрооборудование частично или полностью устанавливается на открытой палубе, на корме и баке в местах, подверженных заливанию морской водой, где в наибольшей мере проявляются сотрясения и вибрации. Значительные перепады температур окружающей среды, влажность, доходящая до 100 %. Действие биологических организмов в тропической зоне приводят к снижению сопротивления изоляции и коррозии контактных соединений. Длительное пребывание электрооборудования в нерабочем состоянии усиливает влияние климатических и механических воздействий, что способствует появлению значительного числа отказов в период стоянки. В тропической зоне интенсивность нерабочих отказов становится преобладающей над рабочими в 3–4 раза. Анализ показывает, что около 75 % всех отказов связано с нарушением работы магнитной станции приводов и управляющих командоконтроллеров, до 10–15 % – составляют отказы тормозных устройств.

Работоспособность якорно-швартовных электроприводов обеспечивает сохранность судна и экипажа. Момент, когда возникает необходимость использования электропривода, не всегда наперед задан. В этих условиях оборудование должно иметь повышенную повседневную готовность к использованию. Коэффициент готовности характеризует собой вероятность в случайный момент времени застать электропривод в работоспособном состоянии. Для механизмов высшей категории, обеспечивающих безопасность судна, значение этого коэффициента Кт должно быть не ниже 0,998. Поддержание высокой степени готовности в сложных кратковременно используемых системах возможно посредством проверок оборудования, которые способствуют существенному повышению эксплуатационных характеристик безотказности якорно-швартовных электроприводов.

Проверка состояния работоспособности не заменяет технического обслуживания, проводимого независимо в надлежащие сроки и в соответствующем объеме.

69

Поиск неисправности. Необходимость в поиске возникает при отказе одного из элементов электропривода. Для этой цели наиболее целесообразен эвристический метод. Составление рабочих гипотез здесь существенно облегчается, если описание работы схемы выполнено посредством построения ключа срабатываний. Во многих практических случаях симптоматическое проявление неисправности сразу определит место нарушения связи или отказавший элемент, независимо от типа отказа «обрыв» или «короткое замыкание». Следует помнить, что при выдвижении предположений о возможных причинах нарушения работы привода или при составлении программы дополнительных проверок необходимо убедиться в том, что возникшая неисправность не является следствием исчезновения питания, ухудшения качества питающего напряжения в цепях управления, срабатывания элементов защиты.

Регулировка дисковых тормозов занимает значительное время в обслуживании привода. Она должна осуществляться весьма тщательно и добротно. Некачественная работа тормоза может привести к тяжелым последствиям. Действие тормозов и тормозных магнитов проверяется путем пробных пусков и торможений ИД обязательно каждый раз при подходе к месту швартовки или якорной стоянки. Техническое обслуживание электротормозов с полной разборкой производится раз в год, а с частичной разборкой – не реже одного раза в три месяца. Работа путевых выключателей, которые могут быть на тормозе, проверяется не менее трех раз в промежутках между плановыми ТО.

70