Навигация

 

 Меню раздела

Электрооборудование земснарядов
Условия эксплуатации судового электрооборудования
Конструктивное исполнение электрооборудования
Основные параметры судовых электроэнергетических систем
Общая характеристика земснарядов
Классификация судовых электростанций и источники электроэнергии
Выбор числа и мощности генераторов электростанции
Параллельная работа генераторов
Автоматическое регулирование напряжения генераторов
Структурные схемы электростанций
Распределительные устройства
Распределение электрической энергии
Расчет электрических сетей
Монтаж электрических сетей
Сопротивление изоляции электрооборудования
Электрические источники света
Судовые светильники и прожекторы
Виды судового электрического освещения и расчет освещенности
Сигнально-отличительные огни
Электронагревательные приборы
Классификация и основные характеристики судовых электрических аппаратов
Аппараты ручного управления
Командные аппараты
Контакторы
Реле управления и защиты
Реле и датчики контроля неэлектрических параметров
Плавкие предохранители
Автоматические выключатели
Электромагнитные тормоза и муфты
Магнитные усилители
Полупроводниковые приборы
Классификация электроприводов
Характеристики электродвигателей
Схемы управления двигателями постоянного и переменного тока
Электропривод системы генератор—двигатель
Электропривод системы магнитный усилитель—двигатель
Вентильный электропривод
Электропривод с электромагнитной муфтой
Классификация, условия работы электроприводов механизмов земснарядов
Системы электроприводов механизмов земснарядов
Электроприводы механизмов дноуглубления
Электроприводы механизмов рабочих перемещений
Электроприводы механизмов, обслуживающих устройства отвода грунта
Электроприводы общесудовых механизмов
Приборы технологического контроля и системы ориентации
Автоматизация технологического процесса земснарядов
Системы и аппаратура судовой телефонной связи
Судовая сигнализация
Организация технической эксплуатации и ремонта электрооборудования
Использование и техническое обслуживание электрооборудования
Консервация, хранение и расконсервация электрооборудования
Неисправности электрооборудования
Электро-травматизм
Технические мероприятия по обеспечению электробезопасности
Организационные мероприятия по обеспечению электробезопасности


Электроприводы механизмов рабочих перемещений

Для становых лебедок земснарядов, работающих траншейным способом, и папильонажных лебедок земснарядов, работающих папильонажным способом, применяют регулируемый электропривод. Схема управления электроприводом должна предусматривать возможность ввода, управляющего сигнала от системы автоматизации грунтозабора. Поэтому использование, 'например, системы Г—Д с реостатным управлением возбуждением электрических машин нежелательно, так как для автоматического управления в таком случае необходимо устанавливать сервоприводы реостатов, что не только усложняет систему управления, но и значительно ухудшает ее динамические свойства.
На вновь строящихся земснарядах для становых и папильонажных лебедок, требующих плавного изменения скорости выбирания каната, применяют вентильный электропривод или систему магнитный усилитель-двигатель. Использование электромагнитных муфт скольжения также обеспечивает плавность регулирования скорости исполнительного механизма и возможность автоматизации процесса ее регулирования.
Система управления регулируемых приводов должна стабилизировать заданную скорость движения исполнительного механизма в пределах нормальных нагрузок и ограничивать вращающий момент (и потребляемую силу тока) предельно допустимым значением, т. е. механическая характеристика электропривода должна быть жесткой в рабочей части и экскаваторной при перегрузке. Частота вращения вниз от номинальной (режим дноуглубления) регулируется при номинальном вращающемся моменте. Частота вращения выше номинальной (уход'с прорези) достигается ослаблением поля возбуждения.
Для привода генератора в системе Г—Д лебедок рабочих перемещений используют асинхронные двигатели с короткозамкнутым или фазным ротором.
Становые лебедки земснарядов, работающих па-пильонажным способом, и папильонажные лебедки земснарядов, работающих траншейным способом, а также свайные устройства могут выполняться с односкоростным электроприводом.
В электроприводах механизмов рабочих перемещений (кроме движителей) предусматриваются тормозные устройства с электромагнитным, электрогидравлическим или электропневматическим приводом. Папнльонажные и становые лебедки оборудуются муфтами свободного вращения барабана.
Электропривод системы АД—ЭМС. На рис, 99 показаны электрическая и кинематическая схемы электропривода становой лебедки земснаряда проекта 246Б. Барабану 3 вращение передается от одного из двигателей {М3 или М5) через дифференциальный редуктор 4 и шестеренчатую передачу 2. Лебедка оборудована двумя гидравлическими тормозами 5 и 6, приводимыми в действии электродвигателями М2 и М4. Свободный ход барабана обеспечивается кулачковой муфтой / с приводом от двигателя М1. При уходе земснаряда с прорези и установке его на место работы привод барабана осуществляется от двигателя М3.
В режиме дноуглубления приводом барабана является система АД—ЭМС, состоящая из агрегата двигатель М5—электромагнитная муфта скольжения УС, устройства автоматического регулирования частоты вращения А, тахогенератора ВК, осуществляющего обратную связь по частоте вращения исполнительного механизма ИМ, и регулятора возбуждения /?/ .(потенциометра), задающего силу тока возбуждения муфты, а следовательно, и частоту вращения ее выходного вала. Переключателем 5А2 муфта включается или на автоматическое управление от А или на ручное с помощью регулятора возбуждения К2 (при этом питание осуществляется от сети постоянного тока).
Двигатели управляются кнопками В и контакторами К. У кнопок 5В1 и 8В2 управления двигателем М1 муфты свободного хода нет самоблокирования вспомогательными контакторами контакторов К1 и К2, поэтому кнопки должны быть нажаты до отключения схемы выключателями 8С}1, 8($2 конечных положений муфты. Защита двигателей от перегрузок осуществляется тепловыми реле КК.
Электропривод с асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором (системы АД). Становые лебедки земснарядов проекта 23-75 выполнены двухскоростными за счет двух независимых механических передач от исполнительного двигателя к барабану. В электроприводе носовой становой лебедки (рис. 100) УС1 и УС2 — электромагнитные муфты сцепления соответственно для малой и большой скоростей выбирания каната. Переключатель ЗА1 обеспечивает реверсирование привода, 5Л5 — аварийное отключение, а 5Л2 — выбор режима работы: 1 — заторможено, 2 — отторможено, 3 — малая скорость, 4 — большая скорость.
В положении 2 переключателя ЗА2 срабатывает контактор КЗ, своими контактами КЗ-1 подключающий к питанию двигатель М2 гидравлического тормоза. Электрогидравлическое устройство растормаживает лебедку, и, поскольку муфты не включены, барабан имеет свободный ход. Втягивание катушки контактора происходит при полном напряжении; затем при размыкании контакта КЗ-4 в цепь катушки включается резистор К4, ограничивающий ток потребления катушки.
В положении 3 переключателя 5Д2 получает питание контактор К4, который контактами К4-4 и К4-5 включает муфту УС1, контактом К4-1 — контактор КЗТ а контактом К4-2 блокирует включение Ко. Контактор КЗ подключает электрогидравлический тормоз М2 и в зависимости от положения 5Л/ замыкает цепь К1 или К2, включающих двигатель М1 лебедки.
В положении 4 переключателя 5А2 контакты К5-4 и К5-5 контактора Ко получает питание муфта УС2 большой скорости. Дальнейшая работа схемы аналогична работе в положении 3 переключателя ЗА2.
Защита от перегрузок осуществляется тепловыми реле: при срабатывании КК1 или КК2 привод полностью отключается, реле ККЗ и КК4 отключают только свою муфту.
Электропривод системы Г—Д. Система Г—Д с реостатным управлением возбуждением применена для привода становых и папильонажных лебедок земснарядов проекта 23*110 (рис! 101). Перед началом работы электропривода пускает М2, вращающий генератор О с постоянной частотой.
Для регулирования возбуждения в схеме применен регулятор возбуждения ЯР, состоящий из двух реостатов ЯР1, ЯР2 - и двух конечных выключателей 5(3/, 302.
Переключателем 8А1 производится переключение в цепи обмотки возбуждения ЬС генератора для получения нужного направления вращения электродвигателя М1 и подготавливается к работе цепь контактора К1.
Конечными выключателями 5<3/ и 5($2 регулятора возбуждения и контактором К1 обеспечивается нулевая защита. При передвижении рукоятки регулятора возбуждения ЯР из нулевого положения конечный выключатель замыкается, а С1 размыкается через некоторое время, достаточное для включения контактора К1. В случае исчезновения питания привод может быть включен вновь лишь после перевода рукоятки регулятора ЯР в нулевое положение. При включении контактор К1 шунтирует конечный выключатель и подключает к сети питания обмотки возбуждения ЬО генератора и ЬМ1 двигателя.
Частота вращения вала исполнительного двигателя М1 регулируется изменением возбуждения генератора С и двигателя М1. Для этого сначала из цепи обмотки возбуждения Ю генератора выводится сопротивление реостата ЯР1, а затем в цепь обмотки возбуждения ЬМ1 электродвигателя вводится сопротивление реостата ЯР2.
Лебедка оборудована специальным тормозом с приводом от двигателя М3. Двигатель через редуктор перемещает груз тормоза, который в зависимости от направления вращения вала двигателя затормаживает или растормаживает привод. Предельные положения груз (расторможено, заторможено) ограничиваются конечными выключателями 5С}3 и 5С}4. Свободный ход барабана лебедки обеспечивается электромагнитной муфтой УС. Муфта может быть включена выключателем 5ЛЗ только при расторможенном состоянии, лебедки, когда конечный выключатель 8С}3 замкнут.
От перегрузок привод защищает реле максимального тока КА. Непосредственно у лебедки расположен «аварийный» выключатель ЗА2. Разрядные резисторы Я1, Я2, ЯЗ служат для защиты обмоток УС, ИЛ1 и Ю от перенапряжения при отключении.
Электропривод системы МУ Г—Д. Электропривод папильонажных и становых лебедок системы Г—Д с возбуждением генераторов и двигателей от магнитных усилителей применяют на многих земснарядах. Рассмотрим схему электропривода папильонажных лебедок земснаряда проекта 23-75 (рис. 102). Аналогичная схема с небольшими изменениями использована для становых и папильонажных лебедок земснаряда проекта 23-112. Обмотки возбуждения Ю1 генератора (рис.
102, а) и/ЬМ1 двигателя питаются от сети переменного тока через магнитные усилители А1, А2 и статические выпрямители 1)21, 1)2.2. В электроприводе используется гидравлический тормоз с приводом от двигателя М3. Для получения различных напряжений в схеме служат трансформаторы ТУ1, ТУ2 и автотрансформаторы ТУЗ, ТУ4.
Переключатель 5.4/ (рис. 102, б) режимов работы имеет четыре положения: 1 — выбирать, 2 — затормаживать, 3 — травить, 4 — оттормаживать. Реверсирование электродвигателя М1 производится изменением направления тока в обмотке возбуждения 101 генератора. В режиме «оттормаживать» переключатель ЗА1 включает контактор КЗ, подключающий замыкающими контактами к сети питания электрогидравлический тормоз М3. Электромагнитная муфта УС не включена, и барабан имеет свободный ход. В режимах «Травить» («Выбирать») переключатель ЗА1 подготавливает к работе цепи реле Кб и контактора К2 (К1).
Нулевая защита выполняется конечным выключателем 5(? и реле К5. В нулевом положении регулятора возбуждения ЯР выключатель 5(2 замкнут и реле К5 включено. Его контакты К5-2 и К5-3 размыкают цепи контакторов КЗ, К4, К1, К2. Контакт К5-1 включает реле Кб, которое контактом Кб-1 шунтирует контакт К5-1 (самоблокирование), а контактами Кб-2 и Кб 3 подготавливает к работе цепи контакторов. При выведении регулятора возбуждения ЯР из нулевого положения конечный выключатель 5(5 выключает реле К5, и его контакты К5-2 и К5-3 замыкаются, включая соответственно контакторы КЗ и К4 и один из контакторов К1 или К2 в зависимости от положения переключателя 5Л/. Контактором КЗ включается двигатель М3 тормоза, а контакторами К4 — муфта сцепления УС.
Контакторы К1 и К2 подключают обмотки возбуждения генератора ^0/ и реверсируют двигатель М1 путем изменения направления тока в обмотке 1.01. Одновременно в связи с изменением полярности потенциала, снимаемого с резистора Я7, контакторами К1 и К2 изменяется схема подключения резистора Я7 в цепь обратной связи магнитного усилителя Л/ по напряжению.
Защита привода обеспечивается: тепловым реле КК при перегрузке двигателя М3 тормоза и реле максимального тока КА при перегрузке исполнительного электродвигателя М1. Реле КА отключает привод через реле времени КТ с выдержкой времени.
Экстренная остановка привода осуществляется переключателем ЗА1 на пульте управления или «аварийным» выключателем 8А2 у лебедки.
Возбуждение генератора 01 и двигателя М1 регулируется соответственно магнитными усилителями А1 и А2 с помощью обмоток управления ЬА. При настройке МУ для создания токов управления используют подстроечные резисторы Я1—Я7. Задающие обмотки управления ЬА1-1 и ЬА2-1 магнитных усилителей А1 и А2 получают питание через регулятор возбуждения (потенциометр) ЯР, на который подается выпрямленное мостом ШЗ и отфильтрованное конденсатором С1 напряжение с магнитного усилителя АЗ.
Магнитные усилители с самонасыщением А1—АЗ имеют характеристику управления, показанную на рис. 102, в штриховыми линиями (см. также рис. 56). Необходимый для работы сдвиг характеристик управления по горизонтальной оси достигается использованием намагничивающего или размагничивающего действия обмоток смещения. Отрицательное смещение обмотки ЬА1-2, размагничивая усилитель Л/, сдвигает его характеристику управления вправо, что определяет минимальное значение силы тока /Р на выходе усилителя А1 при отсутствии сигнала /у в задающей обмотке управления. Положительное смешение обмотки 1.А2-2, намагничивая усилитель А2, сдвигает его характеристику управления влево. Это увеличивает силу тока /р на выходе усилителя А2, создавая номинальное возбуждение электродвигателя М1 при отсутствии размагничивающего сигнала в задающей обмотке управления 1Л2-/. Положительное смещение обмотки ЬАЗ-2 сдвигает характеристику управления усилителя АЗ влево так, что нулевая точка находится в зоне насыщения далеко за верхним изгибом характеристики. Обмотка управления включена в силовую цепь системы Г—Д черпакового привода (02, М2 — черпаковые генератор и электродвигатель), а действие ее встречно по отношению к обмотке 1Л<?-2. Размагничивающее действие обмотки 1ЛЗ/ при возрастании силы тока нагрузки черпакового двигателя М2 вплоть до номинального значения практически не сказывается из-за сильного намагничивающего действия обмотки 1АЗ-2. При достижении определенной силы тока в цепи Г—Д черпакового привода (при его перегрузке) обмотка 1Л5-/ размагничивает усилитель АЗ, снижая напряжение на потенциометре возбуждения ЯР и уменьшая в конечном итоге частоту вращения двигателя М1. Механическая характеристика электропривода, таким образом, приобретает
крутопадающие ветви. Передвижение земснаряда по папильонажной ленте замедляется и перегрузка черпакового привода устраняется.
В цепь задающей обмотки ЬА1-1 введена жесткая отрицательная обратная связь по напряжению генератора 61 (потенциометр Я7). Полярность напряжения, снимаемого с Я7, противоположна полярности напряжения управления, снимаемого с ЯР. Применение обратной связи по напряжению обеспечивает форсирование переходных режимов и стабилизацию частоты вращения в каждом положении ЯР. Задающая обмотка управления 1Л2-У магнитного усилителя А2 получает питание вследствие разности потенциалов, снимаемых с потенциометров ЯР и Я4. В пределах 2/з пути движения ползунка потенциометра ЯР положительный потенциал потенциометра Я4 превышает потенциал, снимаемый с потенциометра' ЯР, и в результате запирающего действия диода Уй обмотка управления ЬА2-1 питания не получает. При дальнейшем движении ползунка потенциометра ЯР потенциалы, снимаемые с ЯР и Я4, сравниваются, а затем начинает преобладать положительный потенциал потенциометра. ЯР. Диод пропускает ток и обмотка ^Л2-/, получая питание, размагничивает усилитель А2, снижая силу тока возбуждения в обмотке возбуждения ЬМ1 двигателя и увеличивая частоту вращения электродвигателя М1.
В схемах управления электроприводами обычно предусматривается световая сигнализация, информирующая оператора о работе привода и отдельных его узлов (см. рис. 102, б): НИ — наличие питания; НЬ2— работа привода; НЬЗ — расторможено; НЬ4 — муфта включена; НЬ5 — работа приводного двигателя генератора системы Г—Д (контактор К7 на рис. 102 не показан). Световая сигнализация также облегчает поиск «неисправностей.
Электропривод постоянного тока системы МУ—Д. Магнитные усилители большей мощности используют не только для регулирования напряжения возбуждения, но непосредственно и напряжения, подводимого к двигателю. В электроприводе системы МУ—Д по отношению к системе Г—Д отсутствует генератор, вследствие чего уменьшаются габаритные размеры электропривода и увеличивается быстродействие его системы управления.
На рис. 103 приведена схема электропривода носовой становой лебедки земснаряда проекта 324А. Схема аналогична и для носовых папильонажных лебедок земснаряда. Якорь исполнительного двигателя М1 (рис. 103, а) постоянного тока получает питание через выпрямитель (72/ и нереверсивный магнитный усилитель А с самонасыщением от сети переменного тока. Обмотка возбуждения ЬМ1-1 включена через выпрямитель И2.2 в сеть переменного тока.
Привод оборудован гидравлическим тормозом с двигателем переменного тока М2. Частота вращения вала исполнительного двигателя М1 в пределах до номинальной регулируется изменением подводимого к его якорю напряжения. Частота вращения выше номинальной достигается уменьшением силы тока возбуждения двигателя.
Реверсирование привода производится изменением полярности подводимого к обмотке возбуждения ЬМ1-1 напряжения. Управляющим органом является регулятор ЯР, представляющий собой потенциометр. Включение контактора К1 (рис. 103, б) кнопкой 5В1 возможно только в нулевом положении регулятора ЯР, когда его размыкающий контакт 5(?/ замкнут, что обеспечивает нулевую защиту. Включившись, блокирует 5С1 и 8В1, подготавливает к работе остальные контакторы и подает питание к магнитному усилителю А.
Начальная точка характеристики управления усилителя устанавливается с помощью обмотки смещения ЬА-2 так, что при отсутствии тока в задающей обмотке управления 1.А-1 напряжение на выводах усилителя, вызванное остаточным намагничиванием, невелико, и развиваемый при этом двигателем момент не в состоянии привести в движение механизм лебедки. Обмотка смещения ЬА-2 получает питание через выпрямитель 1)2,3 и понижающие трансформаторы ТУ1, ТУ2 от сети переменного тока. При повороте рукоятки регулятора ЯР, например, влево, его замыкающий контакт 5(?2 включает контактор К4, который своими контактами подключает к сети питания обмотку возбуждения 1-М 1-1 двигателя и (с помощью контактора К2) двигатель М2 электрогидравлического тормоза. Снимаемое с потенциометра ЯР напряжение через выпрямитель 1)24 подается на задающую обмотку управления ЬА-1. Выпрямитель 1)24 обеспечивает протекание тока в обмотке ЬА-1 только в одном направлении независимо от направления поворота рукоятки ЯР.
Жесткая механическая характеристика с крутопадающей ветвью (стабилизация заданной частоты вращения на рабочем участке и ограничение момента кратковременно допустимым значением силы тока стоянки) обеспечивается обратными жесткими отрицательными связями по напряжению через обмотку ЬА-4 и по току (с отсечкой) — через обмотку ЬА-3. Действие этих обмоток на магнитный усилитель противоположно действию задающей обмотки управления. Следовательно, результирующий магнитный поток возбуждения усилителя равен разности магнитного потока задающей обмотки и магнитных потоков обмоток 1-А-З и 1~А-4. Обмотка ЬА-4 включена параллельно якорю двигателя М1 через потенциометр КЗ и действует постоянно. При увеличении нагрузки на двигатель с возрастанием силы потребляемого тока напряжение на якоре и частота вращения двигателя М1 снижаются. Это приводит к уменьшению действия обмотки 1~А-4. В результате суммарный магнитный поток возрастает и соответственно увеличиваются напряжение на якоре двигателя и его частота вращения.
Обратная жесткая отрицательная связь по току с отсечкой обеспечивается обмоткой 1.А-3, питаемой разностью потенциалов, снимаемых с потенциометра Р5 (с независимым питанием) и с участка силовой цепи шунт /?5 — дополнительные полюсы 1.М1-2. Полярность потенциалов противоположна. Вследствие запирающего действия диода Уй ток под действием потенциала, снимаемого с потенциометра /?5. по обмотке 1.А-3 не протекает. При повышенной нагрузки потребляемого двигателем тока и соответственно падение напряжения на участке /?5—1.М1-2 увеличиваются. Потенциалы, снимаемые. сравниваются, а затем начинает преобладать потенциал, снимаемый с #5—ЬМ1-2. По обмотке 1-Л-З протекает ток. размагничивающий магнитный усилитель. Подводимое к якорю двигателя М1 напряжение снижается и потребляемая мощность уменьшается.
Для увеличения частоты вращения вала М1 выше номинальной кнопкой 5В2 включается контактор КЗ и в цепь возбуждения М1 вводится резистор Р10. Защита привода осуществляется, помимо реле максимального тока КА, реле максимального напряжения КУ — от увеличения напряжения на якоре двигателя /.Л1/-7 выше допустимого, и тепловыми реле КК1. КК2 — от перегрузки электро-гидравлического тормоза М2.
Привод останавливается регулятором РР, кнопкой 5ВЗ на пульте управления и «аварийным» выключателем 5Л у лебедки.
Вентильный электропривод постоянного тока. Применение вентильного электропривода постоянного тока позволяет создать компактные и быстродействующие системы управления лебедками рабочих перемещении, обеспечивающие плавное регулирование в широком диапазоне частоты вращения.
Электропривод папильонажных лебедок земснаряда проекта Р36. Папильонажные лебедки, установленные на земснаряде, работают в следующих режимах: раздельно, при уходе с прорези и в режиме папнльониро-вания при извлечении грунта.

Похожие статьи