1.6 Расчет и построение нагрузочной диаграммы электродвигателя при выбирании двух якорей

Момент на валу электродвигателя:

- в начале подъема:

- в конце подъема:

По расчетным значениям определяем и I_i на основных характеристиках, и .

Полученные данные заносим в табл. 1.4.

Таблица 1.4 – Полученные результаты

, Нм	, р/с	I, А
1015,46	80	150
174,48	155	48

Время подъема двух якорей

где - средняя угловая скорость.

Построим диаграмму

Рисунок 1.4 - График

1.7 Расчет и построение нагрузочной диаграммы при аварийном режиме работы

Построение нагрузочной диаграммы электродвигателя при выбирании якоря и цепи, вытравленной на 85% ее полной длины (аварийный режим).

Усилие на звездочке в начале подъема

Усилие на звездочке в конце подъема

Моменты на валу электродвигателя в начале и конце подъема, Нм,

По расчетным значениям определяем и I_i на основных характеристиках и .

Полученные данные заносим в табл. 1.5.

Таблица 1.5 – Полученные результаты

, Нм	, р/с	I, А
1015,46	80	150
174,48	155	48

Время подъема якоря

Построим диаграмму

Рисунок 1.5 - График

1.8 Проверка электродвигателя на нагрев

Для асинхронных электродвигателей проверка на нагрев производится методом эквивалентного тока.

Нормальный режим (табл.1.3)

А (1.39)

Выбирание двух якорей (табл. 1.4)

А. (1.40)

Аварийный режим (табл. 1.5)

А. (1.41)

Для всех трех режимов съемки с якоря должны выполняться условия:

где:

А – нормальный режим работы;

А – выборка двух якорей;

А – аварийный режим работы.

2 Разработка принципиальной схемы электропривода якорно-швартовного устройства

Якорно-швартовные устройства предназначены для работы с якорными и швартовными канатами.

Данная схема служит для управления 3-скоростным асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором.

Способ регулирования скорости двигателя: изменением числа пар полюсов. Для этого на статоре уложены 3 обмотки с разным числом пар полюсов, которые при работе включаются поочерёдно.

Каждая обмотка рассчитана на определённую мощность, а именно:

1. обмотка 1-й скорости – 60 кВт;

2. обмотка 2-й скорости –55 кВт;

3. обмотка 3-й скорости – 18 кВт.

Из сравнения мощностей следует, что обмотка 3-й скорости не предназначена для работы с тяжёлыми якорными канатами, она используется только для работы со швартовными канатами.

Иначе говоря, якорные канаты можно выбирать и травить только на 1-й и 2-й скоростях, а швартовные – на всех 3-х скоростях.

Аппаратом управления служит командоконтроллер, имеющий 7 положений: однонерабочее (нулевое) и 6 рабочих, по три в стороны «Выбирать» и «Травить».

Диаграмма переключений контактов командоконтроллера показана непосредственно на схеме (рис.2.1.).

Элементы схемы. Элементы силовой части схемы.

К основным элементам силовой части относятся:

1. линейные провода А, В, С;

2. КМ1, КМ2 – главные контакты реверсивных контакторов «Выбирать» и «Травить»;

3. ТА – трансформатор тока, во вторичную обмотку которого включён малогабарит амперметр. Сам амперметр встроен в верхнюю часть тумбы командоконтроллера и позволяет боцману следить за нагрузкой двигателя;

4. YB – (читается «вай-би») – катушка электромагнитного тормоза;

5. КК1…КК6 – нагревательные элементы тепловых реле;

6. КМ4, КМ5, КМ6 – главные контакты контакторов 1-й, 2-й и 3-й скоростей.

Элементы схемы управления:

1. FU – предохранители с плавкой вставкой, для защиты от токов короткого замыкания в любой цепи схемы управления;

2. SA – аварийный выключатель на тумбе командоконтроллера; предназначен для остановки электропривода в случае, если рукоятку командоконтроллера не удаётся вернуть в нулевое положение;

3. КМ1 – катушка контактора «Выбирать»;

4. КМ2 – катушка контактора «Травить»;

5. КМ6 – катушка тормозного контактора, через главные контакты которого подаётся питание на катушку электромагнитного тормоза YB;

6. КМ3 – катушка контактора 1-й скорости;

7. КМ4 – катушка контактора 2-й скорости;

8. КМ5 – катушка контактора 3-й скорости;

9. КV1 – блокировочное реле, служит для предотвращения самовозврата двигателя на 3-ю скорость после того, как в результате перегрузки схема перевела двигатель с 3-й скорости на 2-ю;

10. HL – сигнальная лампочка «Можно работать»;

11. КТ2 – электромагнитное реле времени, для задержки перехода со 2-й скорости на 3-ю;

12. КТ1 – реле напряжения, для отключения электродвигателя при снижении напряжения до 60% и менее;

13. KV2 – реле блокировки тепловых защит, для отключения тепловых реле при необходимости быстро выбрать якоря;

14. UZ – выпрямительный мостик, для питания катушек реле KV1, KV2 и КТ1, КТ2.

Подготовка схемы к работе. Для подготовки схемы к работе электромеханик должен:

Электроприводы средней и большой мощностей имеют, как правило, схему управления с магнитным контроллером и в этом случае состоят из двигателя с дисковым или колодочным тормозом, магнитного контроллера, командоконтроллера и ящиков сопротивлений (в схемах на постоянном токе). Схемы этого типа обеспечивают плавный пуск и быстрое торможение, ограничение пусковых и тормозных токов с заранее установленными значениями, широкую регулировку скорости при подъеме якоря и ограничение скорости при отдаче его на больших глубинах.

Приведенную на рис схему используют для управления трехскоростным асинхронным короткозамкнутым двигателем мощностью 2290 кВт. Схема укомплектована асинхронным двигателем типа МАП с пристроенным дисковым тормозом типа ТМТ, магнитным контроллером и командоконтроллером с одним нулевым и тремя рабочими положениями для вращения в двух направлениях

Подготовка схемы к действию сводится к включению питающего фидера и замыканию контакта ВУ1 выключателя цепей управления.

Если маховичок командоконтроллера при этом находится в нулевом положении, то через контакт командоконтроллера КЗ и размыкающие контакты нулевого реле РН напряжение будет подано на выпрямитель Вп. Выпрямленное напряжение через размыкающие контакты контактора КТ и тепловых реле РТ1—РТ5 в этом случае поступает на нулевое реле РН, которое сработав, шунтирует контакт К3, обеспечивая питание своей катушки и остальных цепей управления в рабочих положениях командоконтроллера.

Одновременно через закрытый контакт К13 и размыкающие контакты грузового реле РГ и промежуточное реле РП2 питание получает катушка промежуточного реле РП1, которое при этом своими замыкающими контактами шунтирует К13 и подготавливает к работе контактор скорости КС3. Размыкающий контакт РП1 размыкается. Через контакт К4 получает питание реле ускорения РУ и изменяет положение своих контактов в цепях контакторов скорости.

При замыкании контакта ВУ1 получает питание сигнальная лампа ЛС, сигнализирующая о подаче напряжения на цепи управления. Будучи симметричной, эта схема работает на положениях командоконтроллера в направлении «Травить»

так же, как и в направлении «Выбирать». Поэтому рассмотрим лишь ее работу при подъеме якоря. С поворотом маховичка командоконтроллера в первое рабочее положение «Выбирать» замыкаются контакты К5 и К7, остается замкнутым контакт К13 и размыкаются контакты К3 и К4.

Замкнувшийся контакт К5 обеспечивает срабатывание контакторов направления KB и тормозного КТ, что снимает механическое торможение и подготавливает двигатель к работе. Через замыкающий контакт контактора КТ подается напряжение на цепи всех контакторов скорости.

Замыкание контакта К7 вызывает срабатывание контактора малой скорости КС1, который обеспечивает подключение к сети тихоходной (16-полюсной) обмотки статора. Замыкание контактов КС1 в цепях катушек реле РУ и РН предупреждает их обесточивание. Между контакторами направления KB и КН, а также контакторами скорости КС1—КСЗ осуществляется электрическая блокировка от одновременного включения.

При переводе маховичка командоконтроллера во второе положение замыкается контакт К8, остаются замкнутыми контакты К5, К13, размыкается контакт К7. С размыканием контакта К7 теряет питание контактор КС1, который отключает тихоходную обмотку статора от сети. Замыкание контакта К8 приведет к срабатыванию контактора скорости КС2, подключающего к питающей сети обмотку средней скорости (8-полосную). Обесточивание катушки контактора КС1 вызывает размыкание его замыкающих контактов в цепи катушки реле РН (уже зашунтированного контактом КС2) и в цепи катушки реле РУ, которое, потеряв питание, обусловливает замыкание с выдержкой времени контакта РУ

в цепи контактора КСЗ и размыкание РУ в цепи контактора КС2. Выдержка времени обеспечивает плавный перевод двигателя с малой скорости на большую при случайном резком переводе командоконтроллера в третье (крайнее) положение.

При переводе командоконтроллера в третье положение замыкается контакт К10, остается замкнутым контакт К5 и размыкаются контакты К8 и К13. Через замкнувшийся контакт К10, размыкающий РУ и замыкающий РП1 контакты получает питание контактор большой скорости КС3, после срабатывания которого напряжение сети подается на зажимы быстроходной обмотки статора (4-полюсной). Замыкающий блок — контакт КСЗ сохраняет замкнутой цепь нулевого реле РН.

Командоконтроллер устроен так, что при переводе маховичка из одного положения в другое сначала замыкается цепь контактора большей скорости, а затем уже отключается контактор меньшей скорости. Благодаря этому обмотки двигателя остаются обесточенными только в течение времени срабатывания контактора (0,05—0,07с), вследствие чего почти постоянно сохраняется электромагнитный момент и не допускается наложение механического тормоза.

Для остановки двигателя маховичок командоконтроллера переводится в нулевое положение. При этом размыкаются контакты командоконтроллера, разрывая цепи питания катушек контакторов скорости, направления и тормозного.

Двигатель отключается от сети и затормаживается механическим тормозом.

Схемой предусмотрена защита от коротких замыканий и перегрузок, а также минимальная, нулевая и грузовая защиты двигателя.

Цепи главного тока защищаются от коротких замыканий автоматом на щите питания, а вспомогательные цепи — предохранителями Пр1 и Пр2.

Минимальную и нулевую защиты осуществляет нулевое реле РН, которое, срабатывая, обесточивает все цепи управления, вызывая тем самым остановку двигателя.

Защиту от перегрузок выполняют тепловые реле РТ1—РТ5, контакты которых при срабатывании реле размыкают цепь нулевого реле РН. Повторный пуск производится из нулевого положения командоконтроллера после самовозврата тепловых реле в исходное положение. В экстренных случаях двигатель можно пустить, не ожидая остывания нагревательных элементов тепловых реле. Для этого необходимо вернуть маховичок в нулевое положение, замкнуть контакт ВУ2, переводя рукоятку выключателя цепей управления в нефиксированное второе положение. Тогда получает питание и срабатывает промежуточное реле РП2, шунтируя контакты тепловых реле РТ1—РТ5 в цепи РН и контакт PГ в цепи РП1. Размыкающий контакт КС3 в цепи катушки РН не позволяет при этом двигателю включиться на большую скорость.

Грузовую защиту от перегрузок при работе на быстроходной обмотке осуществляет реле РГ, которое в результате срабатывания размыкает цепь катушки промежуточного реле РП1.

Потеряв питание, реле РП1 отключает контактор большой скорости КС3 и включает контактор средней скорости КС2. Двигатель переводится на работу со средней скоростью, и сигнальная лампа ЛС гаснет. После спадания нагрузки перевод двигателя на большую скорость осуществляется возвратом маховичка командоконтроллера во второе положение, так как в третьем положении контакт К13 разомкнут. С увеличением мощности установки (свыше 100 кВт) релейно-контакторные схемы становятся громоздкими и малонадежными. Поэтому в специальных установках большой мощности все еще находит применение система Г—Д, а также используют другие специальные схемы.

Рисунок 2.1 - Схема типовой контакторной системы управления электроприводом якорно-швартовного устройства на переменном токе