Судовые автоматизированные электроприводы

 

График  нагрузочной диаграммы изображён  на рис.2

На  этом графике промежутки времени  t , t , t и t - рабочие, когда двигатель включен, а промежутки времени t ', t ', t ' и t ' – нерабочие, двигатель отключён. При этом :

t = t + t =  0,44 + 15,5 = 15,94 ≈ 16 с

t ' = t + t =  0,45 + 20 = 20,45 ≈ 20 с

t = t + t =  0,27 + 14,5 = 14,77 ≈ 15 с

t ' = t + t =   0,77 + 60 ≈ 61 с

t = t + t =  0,27 + 14,7 ≈ 15 с

t ' = t + t = 0,5 + 20 = 20,5 ≈ 20 с

t = t + t =  0,58 + 14,9 = 15,48 ≈ 15,5 с

t ' = t + t =  0,51 + 60 = 60,5 с

 

Рис.2. Нагрузочная диаграмма электропривода лебедки

 

Примечание: даграмма строится на отдельном листе  обычной бумаги или на

«миллиметровке» со штампом ( ХМК.5.092219.КП.САЭП.345-А.019 )

 

6. Проверка выбранного электродвигателя  по эквивалентному току и числу  циклов в час

. 1. Эквивалентный ток – это такой фиктивный неизменный по величине ток, рабо-

тая с которым в течение цикла, двигатель нагреется так же,  как при работе в реаль

ных условиях.

Иначе говоря, в двигателе за время, равное продолжительности цикла,

  выделяется одинаковое количество  тепла как при работе с переменной  нагрузкой

( в реальных условиях ) , так и со статической нагрузкой ( с фиктивным неизмен-

ным по величине током ).

.1. Эквивалентный ток I =

= 51,6 А,

где: I = 340 А – пусковой ток двигателя;

        I = 62,6 А – ток двигателя при подъеме номинального груза;

        t = 0,44 c – время пуска двигателя   при подъеме номинального груза;

       t = 15,6 с – время работы двигателя в установившемся режиме при подъеме номинального груза;

        I = 28 А - ток двигателя при спуске номинального груза;

                 t = 0,25 с - время пуска двигателя   при спуске номинального груза;

t = 14,6 с - время работы двигателя в установившемся режиме при спуске номинального груза;

                    I = 5 А - ток двигателя при подъеме холостого гака;

                    t = 0,3 с - время пуска двигателя   при подъеме холостого гака;

        t = 14 с - время работы двигателя в установившемся режиме при подъеме холостого гака;

                    I₄ = 2 А - ток двигателя при спуске холостого гака;

                    t = 0,26 с - время пуска двигателя   при спуске холостого гака;

        t = 14,7 с - время работы двигателя в установившемся режиме при спуске холостого гака;

α = 0,5 – коэффициент, учитывающий ухудшение  условий охлаждения электродвигателя при пуске двигателя из-за неполной скорости вращения ротора;

.2. Продолжительность  цикла

Т = t + t = ( t + t + t + t ) + (t ' + t ' + t ' + t ' ) =  (  16 + 15 +

+ 14 + 15 ) + ( 20 + 61 + 21 + 61 ) = 222 с                                                        

  .3. расчётное число циклов в час

Z = 3600 / Т =  3600 / 222 = 16,2 ≈ 16,

что больше заданного по условию Z = 15

. .4. расчётная продолжительность включения

                 ПВ = t / Т =  ( t + t + t + t ) / Т = 60 / 222 = 0,27,

или ( в процентах ) ПВ% = 27 %

. .5. эквивалентный ток, пересчитанный на стандартную продолжительность включения 3-й обмотки двигателя типа МАП622-6/12/24ОМ1 ПВ = 40 %

( см. таблицу 1. )

             I = I = 51,6 = 42,39 ≈ 42 А.                                  

              Выводы:

выбранный двигатель типа МАП622-6/12/24ОМ1 удовлетворяет  заданию, т.к.

проверки  двигателя 

1. на устойчивость к опрокидыванию;
2. на перегрузку по току;
3. на нагрев по эквивалентному току;
4. на производительность  по числу циклов в час дали положительные результаты.

Действительно,

1. при провале напряжения на 15% двигатель не опрокинется, т.к. пониженный при провале напряжения максимальный  момент электродвигателя М' =

= 614 Н*м   остаётся больше статического  М = 303,2 Н*м;

2. при подъеме номинального груза двигатель не перегрузится по току, т.к. расчет

ный ток обмотки 3-й скорости I = 62,6 А < I = 70 А;

3. при работе двигатель не перегреется, т.к. эквивалентный ток двигателя I =  = 42 А < I = 70 А;

4.   при работе двигатель обеспечит заданную производительность, т.к. расчёт-

ное   число циклов в час Z = 16 > Z = 15.   

.6. выводы:

7. Описание принципиальной схемы  управления электроприводом лебедки

     ( составляется  каждым курсантом отдельно на основании индивидуального задания )

Методические указания по разработке схемы управления электроприводом  лебедки

 

1. рекомендуется взять из одного нижеперечисленных учебников  готовую схему и преобразовать  ее в соответствие с пунктом “Параметры схемы управления” вашего индивидуального  задания:

Литература:

1. Головин Ю.К. Судовые электрические приводы, М., Транспорт, 1991 г.,

рис. 145, Схема  системы управления электроприводом  грузовой лебедки с 3-скоростным асинхронным  двигателем типа МАП 622;

2. там же, рис. 142, Схема системы управления электроприводом механизма

подъема грузового  крана;

3. там же, рис. 131, Схема типовой контакторной системы управления

электроприводом якорно-швартовного устройства на переменном токе;

4. там же, рис. 132, Схема контакторной системы управления электроприводом

шпиля фирмы  “Сименс”;

5. Бабаев А.М., Ягодкин В.Я., Автоматизированные судовые электроприводы, М.,

Транспорт, 1986 г., рис. 4.22, Схема электропривода грузовой лнбедки ЛЭ-92;

6. та же, рис. 4.24, Схема электропривода грузовой лнбедки фирмы “Сименс”;
7. там же, рис. 4.27, Схема электропривода механизма подъема крана К-26М;
8. там же, рис. 4.31, Схема электропривода механизма подъема крана ССВ ;
9. там же, рис. 4.32, Схема электропривода механизма подъема грузового крана СВК;
10. там же, рис. 4.33, принципиальная схема электропривода механизма подъема козлового крана

2.   для  преобразования ( подгонки ) выбранной  вами из учебника схемы следует использовать Приложение 8 “Схемы узлов автоматизации пуска и торможения электропривода лебедки” , рис. 1-6 – см. ниже );

2. бесконтактные схемы ( на тиристорах ) имеют такое же точно построение, как и контактные, только в схеме управления вместо катушек контакторов изображены катушки реле, еонтакты которых управляют тиристорными блоками в силовой части схемы ( т.е. открывают блок или закрывают, что равнозначно замыканию или размыканию обычного медного контакта ). Более подробно см. Приложение 9, “Бесконтактные схемы электроприводов на тиристорах”, рис. 1-3.

 

Внимание! Ниже приводится расчет и выбор коммутационно-защитной аппаратуры для контактной схемы  управления

 

При расчете  и выборе коммутационно-защитной аппаратуры для бесконтакт

ной схемы  управления ( на тиристорах ) порядок  тот же, только вместо электро-

магнитных контакторов ( двух реверсивных, трех скоростных и тормозного ) надо выбирать тиристоры  – см. Приложения 9 “Бесконтактные схемы электро

приводов  на тиристорах “ и 14 “Расчет и выбор параметров схем с тиристора-

ми”)

 

8. Расчёт и выбор коммутационно-защитной  аппаратуры

 

8.1. Основные сведения

Электрическими  аппаратами называют устройства, предназначенные  для непосред

ственного управления электроприводами.

Различают следующие  виды электрических аппаратов:

1. контроллеры, для коммутации силових цепей;
2. командоконтроллеры, для коммутации цепей управления, контроля и сигнализации;
3. пусковые реостаты, для пуска электродвигателей постоянного и переменного тока;
4. контакторы, для коммутации силовых цепей и цепей управления;
5. электромагнитные реле тока и напряжения, для защиты электрических цепей при отклонении тока или напряжения от заданных значений;
6. электротепловые реле ( токовые с биметаллической пластиной и температурные с терморезисторами );
7. автоматические выключатели;
8. плавкие предохранители.

 

8.2. Общие требования при расчёте и выборе аппаратов:

1. номинальное напряжение аппарата  и напряжение питающей сети  должны быть одинаковыми;

2. номинальный ток главных контактов  апарата должен быть равным  или большим расчётного тока;

3.номинальная  продолжительность включения   ПВ% аппарата должна быть равной  или большей расчётной;

4. частота включения апарата должна  быть равной или большей расчётной;

должна  быть равной или большей расчётной.

 

В дальнейшем, в зависимости от типа аппарата, эти требования могут быть дополнены или изменены..

В курсовом проекте надо рассчитать и выбрать такие коммутационно-защитные аппараты:

1.   автоматический выключатель  силовой части схемы;

2.   предохранители силовой части  схемы;

3.   контакторы для каждой обмотки  статора;

5. реверсивные контакторы;
6. тормозной контактор;
7. тепловые реле ( по два для каждой скорости );
8. конечные выключатели.

 

8.3 Расчёт и выбор  автоматического выключателя силовой  части схемы

 

8.3.1. Основные сведения

Автоматические  выключатели предназначены:

1. для автоматического отключения электрических цепей в аварийных случаях;
2. для нечастых включений и отключений электрических цепей при нормальних

условиях  работы.

К аварийным  случаям относят:

1.короткое  замыкание в электрической цепи;

2. перегрузку ( по току ) электрической цепи.

В зависимости  от времени срабатывания при коротком замыкании, автоматические выключатели  делят на два вида:

1. неселективные, срабатывающие без видержки времени;
2. селективные, срабатывающие с выдержкой времени.

 

Неселективные автоматические выключатели применяют  для защиты приёмников

электроэнергии  – электродвигателей, нагревательных и осветительных приборов.

Неселективные автоматические выключатели в пластмассовом  защитном корпусе 

называют установочными.

Селективные автоматические выключатели  применяют  для защиты генераторов постоянного  и переменного тока. Задержка отключения выключателя генератора ( не бо-

лее 1 с )  необходима для того, чтобы генератор не отключался пусковыми токами мощ-

ных электродвигателей.

Одной из основных частей автомата является так называемый расцепитель.

Расцепитель – часть автомата, воздействующая непосредственно на механизм его  отключения при критических значениях  тока или другой физической величины, напри-

мер, напряжения.

Автоматические  выключатели имеют три вида токовых  расцепителей:

1.  электромагнитные, срабатывающие мгновенно при  токах короткого замыкания в  2...20 раз больше номинального;

2.  тепловые,  срабатывающие с выдержкой 2...4 мин при токах перегрузки в  1,25...1,8 раз больше номинального;

3. комбинированные, имеющие в одном корпусе оба вида расцепителей.

 

Электромагнитный расцепитель представляет собой миниатюрное реле максималь-

ного тока, смонтированное непосредственно в корпусе автомата. При коротком замыка-

нии подвижная  часть расцепителя – якорь, мгновенно  втягивается в катушку реле, воздей-

ствуя на механиз  свободного расцепления, автомат отключается.

Тепловой  расцепитель представляет собой  миниатюрное тепловое реле с биметалличе-

ской пластиной. При перегрузке по току пластина изгибается и воздействует на механизм свободного расцепления, автомат отключается.

 

Условия выбора автомата такие:

1. номинальное напряжение аппарата и напряжение питающей сети должны быть одинаковыми;

2. номинальный ток главных контактов  апарата должен быть равным  или большим расчётного тока;

3. ток  срабатывания электромагнитного  расцепителя должен быть равен  расчётно

му  току срабатывания расцепителя.

Значения последнего рассчитываются по-разному, в зависимости от вида приёмника электроэнергии.