3. Диаметры канатов определяют исходя из нормированного разрывного усилия

F? а(N- в),

причём коэффициенты аи в имеют следующие значения:

Таблица 1 Значения коэффициентов аи в

Однако максимальное значение разрывного усилия каната не следует выбирать более 50 000 даН.

10. Требования Правил Регистра к якорным и швартовным электроприводам

1. Мощность электропривода якорного механизма должна обеспечивать номинальное тяговое усилие на звёздочке (Н)

F= 11 (рh + Q),

где: р - масса одного метра цепи, кг;

h - глубина стоянки на якоре, м;

Q - масса одного якоря, кг.

2. Указанную мощность электродвигатель якорного механизма должен развивать в течение 30 мин непрерывной работы с последующей стоянкой под током в течение 30 с;

3. Скорость выбирания якорной цепи при номинальном тяговом усилии на звёздочке F должна быть не менее 0,17 м/с (10,2 м/мин);

4. Пусковой момент электродвигателя должен обеспечить двойное значение номинального тягового усилия на звёздочке 2 F;

5. Если пусковой момент электродвигателя создаёт усилие, превышающее номинальное тяговое усилие в 4 раза, между электродвигателем и механизмом должна устанавливаться предохранительная фрикционная муфта;

6. Тормоз механизма должен развивать момент, препятствующий развороту механизма при тяговом усилии на звёздочке не менее 1,3 F;

7. Электропривод якорно-швартовного механизма должен обеспечивать одновременное выбирание двух свободно висящих якорей с половины номинальной глубины стоянки;

8. При подходе якоря к клюзу электропривод должен развивать скорость не более 0,17 м/с (10,2 м/мин); предпочтительной является скорость 0,12 м/с (7,2 м/мин);

9. На ступенях скоростей, предназначенных только для швартовных операций, должна быть предусмотрена защита от перегрузки, при срабатывании которой электродвигатель переходит на ступень, предназначенную для подъёма якоря;

10. Привод якорного устройства должен обеспечивать непрерывную работу с номинальным тяговым усилием в течение 30 мин, а затем, без перерыва, стоянку под током в заторможенном состоянии в течение 30 с - для якорных механизмов и 15 с - для швартовных механизмов;

11. При этом допускается превышение температуры на 30% по отношению к предельной температуре обмоток, определённых классом изоляции обмоток (электрические машины морского исполнения выпускают с изоляцией обмоток классов В - 130°С, F - 155°С и Н - 180°С);

1. При стоянке под током асинхронные двигатели с фазным ротором и двигатели постоянного тока должны развивать момент стоянки не менее двойного номинального момента;

2. Питание электроприводов якорно-швартовных механизмов должно производиться непосредственно от ГРЩ.

11. Системы управления ЯШУ

11.1 Рекомендации по выбору систем электроприводов якорно-швартовных устройств

Процесс съёмки с якоря включает в себя:

1. вспомогательные операции, связанные с освобождением цепных стопоров и подготовкой механизма;

2. выбирание цепи;

3. ввод якоря в клюз и крепление его в походном положении, и др.

Несмотря на многочисленные попытки автоматизировать весь процесс работы якорно-швартовных устройств, многие операции остаются ручными и не поддаются автоматизации.

В настоящее время автоматизирована отдача якоря при помощи управления ленточным тормозом с мостика (рубки). Длина вытравленной якорь-цепи контролируется при помощи счётчика в 2-х местах- на мостике и непосредственно у привода якорно-швартовного устройства на полубаке.

Процесс выбирания цепи также может быть автоматизирован, однако перед вводом якоря в клюз рекомендуется перейти на местное управление для визуального контроля за движением цепи и якоря.

Швартовные операции в силу специфики должны находиться под непрерывным визуальным контролем (кроме операций по контролю натяжения троса, который может быть автоматизирован при помощи автоматических швартовных лебёдок - АШЛ).

Для всех типов шпилей и брашпилей морского и речного флота в пределах калибров цепей 100 мм (водоизмещение судов до 100 000 Т включительно) целесообразно применение асинхронных короткозамкнутых полюсопереключаемых электродвигателей серии МАП с 2-мя и 3-мя обмотками на статоре. Степень защиты - IP56.

Системы генератор - двигатель применяют в случае, если мощность электропривода более 20% мощности судовой электростанции.

11.2 Система управления ЯШУ с 3-скоростным асинхронным двигателем

Схема предназначена для управления электроприводом якорно-швартовного устройства с 3-скоростным асинхронным двигателем.

Основные сведения.

Якорно-швартовные устройства предназначены для перемещения якоря и швартовных канатов.

Число скоростей ЯШУ - 3 или 6. Для получения 3-х скоростей применяют асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, 6-ти скоростей - асинхронный двигатель с фазным ротором.

В данной схеме применяется асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором и тремя обмотками на статоре. Способ регулирования скорости - изменением числа пар полюсов. Мощность электродвигателя - 20...25 кВт.

При подъёме (спуске) якоря используются только 1-я и 2-я скорости, при швартовных операциях - все 3.

Контроллерная схема управления 3-скоростным якорно-швартовным электроприводом изображена на Рисунок 6.

Рисунок 6 Контроллерная схема управления 3-скоростным якорно-швартовным электроприводом

Основные элементы схемы

К основным элементам схемы относятся (Рисунок 12.6):

1. QF - автоматический выключатель электродвигателя;

2. YB - тормозной электромагнит;

3. F1…F5 - нагревательные элементы тепловых реле;

4. ML1, ML2, ML3 - обмотки статора 1-й, 2-й и 3-й скоростей;

5. Т - понижающий трансформатор для питания цепей управления;

6. VD1, VD2 - диоды схемы выпрямления;

7. S3 - аварийная кнопка блокировки тепловой защиты обмоток 1-й и 2-й скоростей;

8. QF - катушка минимального расцепителя автоматического выключателя QF;

9. КМ1, КМ2 - контакторы 3-й скорости.

Особенность силовой части схемы состоит в том, что обмотки 1-й и 2-й скорости соединены последовательно, но при работе включаются поочерёдно. Такое соединение обеспечивает безобрывное переключение этих обмоток и защиту контактов Q10, Q11 и Q12 от обгорания.

Таблица переключения контактов контроллера - в нижнем правом углу Рисунок 1. Как видно из таблицы, контроллер имеет 3 фиксированных положения в каждую сторону («травить» и «выбирать»).

В промежуточном состоянии между положениями 2 и 3 рукоятка контроллера не фиксируется.

Контроллер имеет 10 главных контактов - Q3…Q12 и 2 вспомогательных - S1 и S2.

Подготовка схемы к работе

Для подготовки схемы к работе включают автоматический выключатель QF.

При этом получает питание первичная обмотка трансформатора, Напряжение вторичной обмотки выпрямляется диодами VD1, VD2. образуется цепь тока катушки минимального расцепителя автомата: плюс - катушка QF - размыкающие контакты тепловых реле F4-F1 - минус (на средней точке вторичной обмотки трансформатора).

Схема готова к работе.

Работа схемы

Схема управления симметрична, поэтому рассмотрим работу схемы в направлении «Выбирать».

При переводе рукоятки контроллера в положение «1» замыкаются контакты Q3, Q5, Q7, Q10, Q11 и Q12.

При замыкании контактов Q10, Q11 и Q12 шунтируется обмотка 2-й скорости ML2, Q3, Q5 и Q7 - подаётся питание на катушку электромагнитного тормоза YB и обмотку 1-й скорости ML1. Обмотка ML1 соединена «звездой».

Двигатель растормаживается и работает на первой скорости.

При переводе рукоятки контроллера в положение «2» размыкаются контакты Q10, Q11 и Q12 (снимается шунтирование обмотки ML2) и замыкаются Q8 и Q9, соединяющие нижние выводы обмотки ML2 в общую точку. В результате обмотка ML2 соединяется в «звезду».

Двигатель переходит на 2-ю скорость.

При переводе рукоятки в 3-е положение в промежуточном положении замкнутся вспомогательные контакты S1 и S2.

Через эти контакты образуется цепь тока последовательно соединённых катушек КМ1 и КМ2 контакторов 3-й скорости: плюс - S1 - S2 - F5 - RV1 - RM2 - F4 - F3 - F2 - F1 - минус (на средней точке вторичной обмотки трансформатора).

Контакторы КМ1 и КМ2 размыкают контакты в цепи обмоток 1-й и 2-й скоростей и замыкают контакты в цепи обмотки 3 -й скорости.

Одновременно замыкается вспомогательный контакт КМ1 и шунтирует контакт S1контроллера.

Двигатель переходит на 3-ю скорость.

При переводе рукоятки контроллера в 3-е фиксированное положение контакт S1 размыкается, но цепь катушек контакторов КМ1 и КМ2 сохраняется через вспомогательный контакт КМ1.

Защиты

Защита от токов короткого замыкания

При коротком замыкании в обмотке статора отключается автомат QF. Двигатель отключается от сети и затормаживается.

При коротком замыкании в цепи катушки QF или контакторов КМ1, КМ2 сгорает предохранитель в цепи первичной обмотки трансформатора. При этом теряет питание катушка QF, отключается автомат QF. Двигатель отключается от сети и затормаживается.

Защита от токов перегрузки

Для защиты от токов перегрузки обмотки 1-й скорости служит тепловое реле F1, обмотки 2-й скорости - реле F2, F3, обмотки 3-й скорости - реле F4, F5.

Токи срабатывания (уставки) реле F4 и F5 разные, у реле F5 меньше, у реле F4 - больше.

При перегрузке 3-й скорости быстрее (при меньшем токе перегрузки) срабатывает реле F5, оно размыкает свой контакт в цепи катушек контакторов 3-й скорости КМ1, КМ2.

Контакторы отключаются, размыкают свои контакты в цепи обмотки 3-й скорости

ML3 и замыкают в цепи обмотки 2-й скорости ML2. Одновременно размыкается вспомогательный контакт КМ1 (параллельно контакту S1).

Двигатель переходит с 3-й скорости на вторую.

После отключения обмотки ML3 нагревательный элемент F5 остывает и контакт F5

повторно замыкается. Однако контакторы КМ1 и КМ2 самопроизвольно включиться не смогут, т.к. разомкнут вспомогательный контакт КМ1.

Для возврата на 3-ю скорость надо сначала замкнуть контакт S1, а для этого рукоятку контроллера перевести из 3-го положения в промежуточное (см. таблицу).

При перегрузке обмоток 2-й или 1-й скорости размыкаются контакты F2 или F3 (2-скорость) или F1 (1-я скорость). Катушка QF обесточивается, автомат QF отключается.

При необходимости, нажатием кнопки S3 шунтируют контакты F1…F4, тем самым оставляя без защиты от перегрузки обмотки 1-й и 2-й скорости. Такая необходимость может возникнуть, если надо быстро сняться с якоря, а тепловые реле F1…F4 постоянно срабатывают.

В этом случае надо доложить о срабатывании защиты на мостик и только после получения команды с мостика нажать кнопку S3.

Защита по снижению напряжения (минимальная и нулевая)

Минимальная защита

При снижении напряжения до 60% и менее якорь минимального расцепителя автомата QF отпадает, автомат отключается.

После восстановления напряжения автомат надо включить повторно и продолжить работу.

Нулевая защита

При обесточивании якорь минимального расцепителя автомата QF отпадает, автомат отключается.

После восстановления напряжения автомат надо включить повторно и продолжить работу.

Таким образом, минимальная и нулевая защиты предотвращают самопроизвольное повторное включение двигателя после провала напряжения (минимальная защита) или его исчезновении (нулевая защита).

Такое самопроизвольное включение может привести к аварии.

Особенности схемы:

1. обмотки 1-й и 2-й скорости соединены последовательно, но при работе включаются поочерёдно. Такое соединение обеспечивает безобрывное переключение этих обмоток и защиту контактов Q10, Q11 и Q12 от обгорания;

2. все 3 обмотки связаны гальванически через средний провод (фаза В), что небезопасно при обслуживании;

3. в схеме для переключения 3-х скоростей использованы 2 контактора - КМ1 и КМ2, что упрощает и удешевляет её.

11.3 Система управления электроприводом брашпиля по системе генератор-двигатель

Основные сведения

Системой генератор-двигатель (Г-Д) называют систему, в которой исполнительный двигатель, приводящий в движение механизм, питается от отдельного генератора, а не от судовой сети.

Сам генератор приводится в движение дизелем (на электроходах) или асинхронным электродвигателем ПД (в данной схеме).

Система Г-Д имеет низкий коэффициент полезного действия - 30 - 40%, что объясняется трёхкратным преобразование энергии. В данной схеме такое преобразование происходит:

1. в приводном асинхронном двигателе ПД, в котором электроэнергия судовой сети преобразуется в механическую на валу двигателя;

2. в генераторе Г, в котором механическая энергия приводного двигателя ПД преобразуется в электрическую самого генератора;

3. в исполнительных двигателях 1ИД, 2ИД, в которых электрическая энергия, получаемая от генератора Г, преобразуется в механическую на их валах.

Однако система Г-Д позволяет плавно и в широких пределах регулировать скорость исполнительного двигателя, чего нельзя достигнуть иными способами регулирования скорости.

Поэтому она до сих пор широко применяется на судах. В этой системе обмотки якорей генератора Г и исполнительных двигателей 1ИД и 2ИД соединены последовательно (они обтекаются одинаковым током), что позволило создать простую и эффективную защиту от токов перегрузки при помощи последовательной противокомпаундной обмотки (ПКО) генератора (см. ниже).

Описание принципиальной схемы

К основным элементам схемы относятся (Рисунок 7):

Рисунок 7 Схема электропривода брашпиля по системе Г - Д: ПД - приводной асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором; Г - генератор постоянного тока смешанного возбуждения напряжением 220 В и мощностью 45 кВт; В - генератор постоянного тока смешанного возбуждения напряжением 220 В и мощностью 4,5 кВт; 1ИД, 2ИД - исполнительные двигатели постоянного тока независимого возбуждения напряжением 110 В и мощностью 17 кВт каждый

Приводной двигатель (ПД) предназначен для вращения якорей генератора Г и возбудителя В.

Ротор ПД и якоря генератора и возбудителя сидят на одном валу. Скорость ПД - 1500 об / мин, значит, скорость якорей генератора и возбудителя такая же.

Генератор Г на главных полюсах имеет три обмотки возбуждения:

1. параллельную ОГ;

2. последовательную ПКО;

3. независимую НОГ.

Магнитные потоки параллельной и независимой обмоток направлены согласно и намагничивают генератор. Последовательная обмотка включена так, что её магнитный поток направлен встречно магнитным потокам параллельной и независимой обмоток, т.е. эта обмотка размагничивает генератор.

Таким образом, результирующий магнитный поток генератора

Ф= Ф + Ф - Ф .

Рисунок 8 Внешняя характеристика генератора с ПКО (а) и механическая характеристика исполнительного двигателя в системе Г-Д (б)

Встречное включение ПКО позволяет получить крутопадающие характеристики генератора и обоих двигателей и тем самым ограничить ток стоянки двигателей до допустимых значений

I? 2,5 I

Последовательно с параллельной обмоткой ОГ включено установочное сопротивление СУ. Это сопротивление регулируется только при настройке. Оно предназначено для того, чтобы исключить самовозбуждение генератора Г при нулевом положении штурвала.

Такое самовозбуждение может вызвать аварию, т.к. при самовозбуждении появляется напряжение на зажимах генератора и приводные двигатели 1ИД и 2ИД начинают вращаться (хотя рукоятка командоконтроллера находится в положении «0»)..

Возбудитель В имеет на главных полюсах последовательную ПОВ и параллельную ОВВ обмотки возбуждения. Магнитные потоки обмоток направлены согласно, что обеспечивает стабильное напряжение на зажимах В без применения автоматического регулятора напряжения.

Возбудитель служит для питания независимых обмоток возбуждения 1НОИД и 2НОИД обоих двигателей, независимой обмотки возбуждения генератора НОГ и двух катушек 1ТМ, 2ТМ электромагнитных тормозов обоих двигателей.

Каждый из двигателей 1ИД и 2ИД имеет на главных полюсах независимые обмотки возбуждения 1НОИД и 2НОИД.

Последовательно с обмотками включены экономические сопротивления 1СЭ и 2СЭ, уменьшающие нагрев этих обмоток в нерабочем состоянии брашпиля.

Параллельно обмоткам включены разрядные резисторы 1СР и 2СР, защищающие обмотки от перенапряжений при размыкании контактов 1П-4, 1П-5 и 2П-4, 2П-5.

Кроме того, последовательно с обмотками 1НОИД и 2НОИД включены токовые катушки 1РОП, а параллельно этим обмоткам - катушки напряжения 1РОП и 2РОП реле обрыва поля. Магнитные потоки обеих катушек направлены согласно. Назначение РОП объясняется ниже (см. «Защита от обрыва поля»).

Способ регулирования скорости обоих двигателей 1ИД, 2ИД - изменением напряжения на каждом якоре. Для такого регулирования служит регулировочный резистор Р0-Р7 в цепи независимой обмотки генератора НОГ.

Этот резистор имеет 7 ступеней:

1. нерегулируемые при работе ступени Р0-Р1 и Р6-Р7;

2. регулируемые ступени Р1-Р2, Р2-Р3, Р3-Р4, Р4-Р5 и Р5-Р6.

Ступени Р0-Р1 и Р6-Р7 регулируются только при настройке, остальные ступени выводятся (вводятся) замыканием (размыканием) контактов КК16…КК20 командоконтроллера КК.

Таблица переключений контактов КК показана в нижней левой части Рисунок 1. Из таблицы следует, что рукоятка командоконтроллера имеет 13 положений: нерабочее положение «0» и по 6 рабочих положений в направлениях «Выбирать» и «Травить».

Схема управления предусматривает 3 режима работы электропривода брашпиля:

1. в работе оба двигателя, 1ИД и 2ИД; этот режим - основной;

2. в работе двигатель 1ИД;

3. в работе двигатель 2ИД.

Второй и третий режим применяют при выходе из действия любого двигателя, что повышает живучесть электропривода.

Для получения необходимого режима работы служат 7-полюсные переключатели

1П и 2П. Каждый переключатель имеет 2 положения:

1. двигатель в работе;

2. двигатель не работает.

На схеме контакты обоих переключателей находятся в положении, соответствующем основному режиму работы, т.е. в работе оба двигателя.

Подготовка схемы к работе

Основной режим работы

Для подготовки схемы к работе электромеханик должен выполнить следующие действия:

1. включить автоматический выключатель АВ на ГРЩ (на схеме не показан);

2. включить выключатель цепей управления ВЦУ (аварийный выключатель) на тумбе командоконтроллера;

3. проверить положение обоих переключателей режимов работы 1П и 2П, оба переключателя должны находиться в положении «Двигатель в работе»;

4. проверить положение рукоятки командоконтроллера и при необходимости установить её в положение «0». В этом положении замкнут контакт КК22;

5. нажать кнопку КнП «Пуск».

При этом образуется цепь катушки линейного (промежуточного) реле ЛР: левый вывод вторичной обмотки трансформатора Тр - левый предохранитель - ВЦУ - 1ТР - КнС - КнС - КнП - КК22 - катушка ЛР - 2ТР - ВЦУ - правый предохранитель - правый вывод вторичной обмотки трансформатора Тр .

Реле ЛР включается и замыкает 2 контакта: верхний, шунтирующий кнопку КнП (её можно отпустить) и нижний, через который включается линейный контактор Л.

Линейный контактор включается, замыкает три главных контакта, подключая приводной двигатель ПД к судовой сети, и вспомогательный в цепи катушки контактора возбуждения КВ.

При этом происходит пуск ПД, начинают вращаться якоря генератора Г и возбудителя В.

Генератор Г не возбуждается, т.к. в цепи его параллельной обмотки включено установочное сопротивление СУ. Сопротивление (в омах) СУ при настройке отрегулировано так, чтобы суммарное сопротивление его и обмотки ОГ было больше т.н. «критического», при котором генератор не самовозбуждается.

Возбудитель В самовозбуждается за счёт параллельной обмотки ОВВ до напряжения 220 В. Если напряжение возбудителя отличается от 220 В, его можно подрегулировать при помощи реостата возбуждения РВ.

От возбудителя питаются такие цепи:

1. цепь сигнальной лампочки ЛС:

«плюс» на левой щётке В - предохранитель 10 А - предохранитель 0,5 А - ЛС -предохранитель 0,5 А - предохранитель 10 А - параллельно включённые контакты 1П-3, 2П-3 переключателей режима двигателей 1ИД, 2ИД - «минус» на правой щётке. Надо обратить внимание на то, что цепь лампочки защищена предохранителями 0,5 А. Это сделано для того, чтобы при коротком замыкании внутри лампочки перегорали именно эти предохранители. Если бы их не было, то при коротком замыкании внутри лампочки перегорали бы предохранители 10 А, что привело бы к остановке брашпиля;

2. цепь независимой обмотки 1НОИД:

«плюс» на левой щётке В - предохранитель 10 А - 1П4 - 1СЭ - 1НОИД - токовая катушка 1РОП - 1П5 - предохранитель 10 А - параллельно включённые контакты 1П-3, 2П-3 переключателей режима двигателей 1ИД, 2ИД - «минус» на правой щётке. Ток в этой обмотке ограничен до 80% за счёт экономического резистора 1СЭ, но двигатель уже возбуждён на 80%;

3. цепь катушки напряжения реле 1РОП:

«плюс» на левой щётке В - предохранитель 10 А - 1П4 - катушка напряжения 1РОП - 1П5 - предохранитель 10 А - параллельно включённые контакты 1П-3, 2П-3 переключателей режима двигателей 1ИД, 2ИД - «минус» на правой щётке;

4. аналогичные две цепи (см. пп. 2 и 3) образуются для двигателя 2ИД.

Оба реле 1РОП и 2РОП включаются и замыкают последовательно соединённые контакты в цепи катушки контактора возбуждения КВ.

Контактор КВ включается и замыкает контакт КВ.

Схема готова к работе.

Работа схемы

Схема управления симметрична, поэтому рассмотрим работу схемы в направлении «Выбирать».

При переводе рукоятки командоконтроллера из положения «0» в положение «1» размыкается контакт КК22 и замыкаются контакты КК1, КК3, КК5, КК9 и КК13.

Размыкание контакта КК22 не приводит к отключению линейного реле ЛР, потому что его катушка продолжает питаться через контакт ЛР (параллельно кнопке КнП).

При замыкании контакта КК1 включаются катушки 1ТМ и 2ТМ электромагнитныхтормозов обоих двигателей, двигатели 1ИД и 2ИД растормаживаются.

При замыкании контактов КК3 и КК5 шунтируются экономические сопротивления 1СЭ и 2 СЭ, в результате магнитный поток обоих двигателей увеличивается от 80% до 100%.

При замыкании контактов КК9 и КК13 образуется цепь тока обмотки возбуждения генератора Г: плюс» на левой щётке В - предохранитель 10 А - КК9 - НОГ (параллельно - разрядный резистор 4СР) - Р0-Р6 - 1П6 - 2П6 - предохранитель 10 А - параллельно включённые контакты 1П-3, 2П-3 переключателей режима двигателей 1ИД, 2ИД - «минус» на правой щётке.

Ток возбуждения генератора ограничен резисторами Р0-Р6. На зажимах генератора Г появляется напряжение 40 В, исполнительные двигатели 1ИД и 2ИД начинают вращаться с малой скоростью.

При переводе рукоятки командоконтроллера из положения «1» в положение «2»

Замыкается контакт КК16, шунтирующий ступень Р1-Р2. Ток возбуждения генератора, а значит, скорость исполнительных двигателей 1ИД и 2ИД также увеличивается.

При дальнейшем переводе рукоятки командоконтроллера из положения «2» в последующие «3», «4», «5» и «6» последовательно замыкаются контакты КК17, КК18, КК19 и КК20. Ток возбуждения генератора и скорость исполнительных двигателей увеличиваются.

В положении «6» напряжение генератора - 220 В, двигатели развивают максимальную скорость. Напряжение на якоре каждого двигателя - 110 В.

Реверс электропривода

Для реверса электропривода рукоятку переводят в положение «Травить». При этом замыкаются контакты КК7 и КК11, что приводит к изменению направления тока в обмотке НОГ генератора.

Полярность напряжения генератора, а значит, направление тока в обмотках якорей генератора и обоих исполнительных двигателей 1ИД и 2ИД изменяются на обратное, двигатели 1ИД и 2ИД реверсируют.

В остальном схема работает так же, как в направлении «Выбирать».

Работа схемы с одним исполнительным двигателем

Подготовка схемы к работе

Предположим, что надо исключить из работы исполнительный двигатель 1ИД.

Для этого переключатель 1П переводят из положения «двигатель в работе» в положение «двигатель не работает».

Контакты 1П-1…1П-7 переключаются следующим образом:

1. контакты 1П-1, 1П-2 переключаются в нижнее положение, при этом обмотка якоря 1ИД исключается из цепи главного тока, но вместо неё вводится перемычка;

2. контакт 1П-3 размыкается, но это не влияет на работу схемы, т.к. остаётся замкнутым контакт 2П-3;

3. размыкаются контакты 1П-4, 1П-5, отключая обмотку возбуждения 1НОИД;

при этом отключается реле обрыва поля 1РОП, которое размыкает контакт 1РОП в цепи катушки контактора возбуждения КВ, контактор отключается;

4. размыкается контакт 1П-6, в цепь НОГ дополнительно вводится нерегулируемая ступень Р6-Р7.

При этом ток возбуждения генератора Г уменьшается в 2 раза, поэтому при работе в положении «6» напряжение генератора составляет не 220 В, а 110 В. Это напряжение генератора Г как раз равно номинальному напряжению 110 В якоря 2ИД;

5. замыкается контакт 1П-7 (параллельно разомкнувшемуся контакту 1РОП), контактор возбуждения КВ повторно включается.

Схема готова к работе.

Работа схемы

Схема с одним исполнительным двигателем работает так же, как с двумя. При переводе рукоятки командоконтроллера из положения «0» в положения «1»…«6» последовательно замыкаются контакты КК16…КК20, при этом увеличивается ток возбуждения генератора Г, его напряжение и скорость двигателя 2ИД.

Однако при этом в каждом положении ток возбуждения генератора Г и его напряжение в 2 раза меньше, чем в схеме с двумя исполнительными двигателями. Необходимость в снижении напряжения объясняется тем, что теперь в цепи главного тока находится только одна обмотка якоря, а не две. Номинальное напряжение каждого якоря - 110 В.

Защиты

Защита от токов короткого замыкания

Для защиты от токов короткого замыкания в обмотке статора приводного двигателя ПД служит автоматический выключатель на ГРЩ (на схеме не показан).

Для от токов короткого замыкания в катушках линейного реле ЛР и линейного контактора Л служат предохранители Пр 2 А.

Для защиты от токов короткого замыкания в цепях, питающихся от возбудителя В, служат предохранители 10 А.

Для от токов короткого замыкания в цепи сигнальной лампочки служат предохранители 0,5 А.

Защита от токов перегрузки

Для защиты от токов перегрузки приводного двигателя ПД служат тепловые реле 1ТР и 2ТР. При перегрузке ПД эти реле размыкают контакты 1Тр, 2ТР в цепи катушек реле ЛР и контактора Л, что приводит к отключению ПД от судовой сети. Электропривод брашпиля останавливается и затормаживается.

Для защиты от токов перегрузки генератора Г и приводных двигателей 1ИД и 2ИД служит противо командная обмотка ПКО генератора Г.

Перегрузка может возникнуть, например, если невозможно оторвать якоря от грунта. При этом оба двигателя переходят в режим стоянки под током, ток главной цепи увеличивается.

Этот ток, протекая через ПКО, усиливает её размагничивающее действие генератора. Напряжение генератора уменьшается (Рисунок 12.8, а, внешняя характеристика «1» генератора) что, по закону Ома, приводит к уменьшению тока главной цепи до безопасного для якорей генератора Г и двигателей 1ИД и 2ИД значения.

Для генераторов этот ток называют током короткого замыкания I , а для двигателей - током стоянки I .

Обычно это значение

I = I ? 2,5 I

При большем токе на коллекторе электрических машин (генератора и двигателя) возникает круговой огонь, коллектор нагревается, выплавляется олово из петушков коллекторных пластин, обмотка якоря сгорает.

На Рисунок 8, а внешняя характеристика «2» соответствует согласному включению

независимой обмотки НОВГ и ПКО. При таком включении последовательная обмотка возбуждения (в данном случае, ПКО не размагничивает, а намагничивает железо генератора, в результате ток короткого замыкания во много раз превышает номинальный - точка «В» на внешней характеристике генератора).

Аналогично, равный этому току генератора ток стоянки двигателя также во много раз превышает номинальный - точка «В» на механической характеристике двигателя).

В системе Г-Д перегрузка исполнительного двигателя ИД приводит к перегрузке не только генератора Г, но и приводного двигателя ПД, в данной схеме - 3-фазного асинхронного двигателя ПД.

На электроходах в качестве приводного двигателя ПД используется двигатель внутреннего сгорания (дизель). Дизели выдерживают перегрузку в 10% номинальной мощности в течение только 1 часа. Поэтому на электроходах применение ПКО в системах Г-Д

ограничивает перегрузку дизелей до допустимых значений.

Защита от обрыва поля

Под обрывом магнитного поля (обрывом поля) понимают уменьшение до нуля магнитного потока параллельной обмотки возбуждения.

Например, в данной схеме обрыв поля может произойти, если какой-либо из контактов 1П-4, 1П-5, 2П-4, 2П-5 перестанет пропускать ток.

Пусть перестал пропускать ток контакт 1П-4. В этом случае магнитный поток Ф обмотки 1НОИД уменьшится до нуля. Против ЭДС обмотки якоря двигателя

Е = с*щ*Ф = с*щ*0 = 0,

что приведёт к резкому увеличению тока якоря двигателя

I= (U - E) / R= (U - 0) / R= U / R= I

Обмотка якоря двигателя сгорает.

В данной схеме защита от обрыва поля работает так.

При обрыве поля перестаёт протекать ток в цепи 1НОИД (2НОИД) и токовой катушке 1РОП (2РОП). Реле 1РОП (2РОП) размыкает контакт 1РОП (2РОП) в цепи катушки контактора возбуждения КВ. Контактор КВ отключается и размыкает контакт КВ в цепях катушек тормозов 1ТМ, 2ТМ и цепи независимой обмотки генератора НОГ.

При этом напряжение генератора уменьшается до нуля, а оба двигателя затормаживаются. При снижении напряжения до 60% и менее реле ЛР отпускает свой якорь и размыкает оба контакта - в цепях катушек ЛР и линейного контактора Л. Последний размыкает контакты Л в цепи обмотки статора приводного двигателя ПД, двигатель останавливается. Это приводит к остановке электропривода брашпиля. Для повторного пуска надо вначале установить рукоятку командоконтроллера в положение «0», после чего нажать кнопку КнП «Пуск». Далее работа схемы повторяется (см. «Подготовка схемы к работе»).

11.4. Система управления ЯШУ на переменном токе

Основные сведения

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 (12.9).

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. 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.

Рисунок 9 Схема типовой контакторной системы управления электроприводом якорно-швартовного устройства на переменном токе

Подготовка схемы к работе

Для подготовки схемы к работе электромеханик должен:

1. на ГРЩ включить автоматический выключатель брашпиля (на схеме не показан);

2. на тумбе командоконтроллера включить аварийный выключатель 2SA;

3. установить рукоятку командоконтроллера в нулевое положение.

В этом положении замкнуты контакты 1SA1, 1SA8 и 1SA2.

Через контакт 1SA1 линейное напряжение с проводов А и С поступает на вход выпрямительного мостика UZ по цепи:

4. линейный провод С - FU - 2SA - КТ1 - 1SA1- КТ1 - левый вывод UZ - правый вывод UZ - FU- линейный провод А.

На выходе мостика возникает выпрямленное напряжение, при этом образуются цепи тока катушек реле КV1, КТ2 и КТ1:

1. «плюс» - 1SA8 - КК6 - КV2 - КV1 - «минус». Параллельно катушке включается делитель напряжения на 2-х резисторах, напряжение с левого резистора снимается на сигнальную лампочку HL «Питание подано», подсвечивающую шкалу амперметра;

2. «плюс» - 1SA2 - КТ2 - «минус»;

3. «плюс» - КМ6 - КК1…КК5 - КТ1 - «минус».

Реле КV1 включается и переключает 3 своих контакта:

верхний контакт в цепи катушки контактора КМ4 размыкается; средний контакт в цепи катушки контактора КМ5 замыкается; нижний контакт в цепи катушки реле КV1 замыкается, шунтируя контакт 1SA8 во всех положениях рукоятки, кроме 3-го.

Реле КТ2 включается и переключает 2 своих контакта:

верхний контакт в цепи катушки контактора КМ4 замыкается; нижний контакт в цепи катушки контактора КМ5 размыкается, не давая контактору включиться без выдержки времени.

Реле КТ1 включается и переключает 4 своих контакта: верхняя пара контактов замыкается, нижняя пара размыкается. С этого момента времени питание на вход мостика UZ поступает через верхнюю пару контактов КТ1.

Таким образом, в исходном состоянии включены реле КV1, КТ2 и КТ1, горит сигнальная лампочка HL.

Схема готова к работе.

Работа схемы

Схема управления симметрична, рассмотрим работу схемы в направлении «Выбирать».

1-я скорость

При переводе рукоятки КК в первое положение размыкаются контакты 1SA1, 1SA2 и замыкаются 1SA3, 1SA5.

Размыкание контакта 1SA1 не влияет на схему, т.к. ещё в нулевом положении разомкнулись нижние контакты КТ1.

При замыкании контакта 1SA3 образуется цепь тока катушки контактора КМ1 «Выбирать»: правый линейный провод - FU - 2SA - КТ1 - КТ1 - 1SA3 - КМ2 - катушка КМ1 - левый линейный провод.

Контактор КМ1 включается, замыкает 2 главных контакта в силовой части схемы и вспомогательный, через который параллельно катушке КМ1 включается катушка тормозного контактора КМ6.

Контактор КМ6 включается, замыкает 2 главных контакта в цепи катушки электромагнитного тормоза YB (двигатель растормаживается) и вспомогательный (последовательно с контактом 1SA5). При этом образуется цепь тока катушки контактора 1-й скорости КМ3: правый линейный провод - FU - 2SA - КТ1 - КТ1 - 1SA3 - КМ1 - КМ6 - 1SA5 - КМ4 - катушка КМ3 - КМ5 - левый линейный провод.

Контактор КМ3 КМ1 включается, замыкает 3 главных контакта в силовой части схемы, двигатель начинает работать на 1-й скорости.

Кроме того, замыкается вспомогательный контакт КМ3 параллельно контакту 1SA2, поэтому реле времени КТ2 не отключается.