17.11.14

Электропривод брашпиля и шпиля

На большинстве морских судов брашпили и шпили имеют электрический привод.

Обычно для электродвигателей брашпилей и шпилей применяются следующие системы управления: а) контроллерная, б) контакторная и в) система генератор — двигатель. Наиболее целесообразными являются контакторная и контроллерная системы управления.

При сравнительно небольших мощностях электродвигателей брашпилей или шпилей (порядка 10 кВт) часто применяются системы контроллерного управления. В комплект электропривода брашпиля или шпиля с контроллерным управлением входят: электродвигатель смешанного возбуждения, барабанный контроллер, пускорегулировочные, разрядные и другие сопротивления, тормозной электромагнит и аппараты защиты (максимальной и минимальной).

Общее представление о взаимной связи и взаимодействии всех частей электропривода с контроллерным управлением можно получить из схемы, приведенной на рис. 1.

Контроллерное управление брашпилем

Электропривод с контроллерным управлением
Рис.1. Электропривод с контроллерным управлением

На этом рисунке изображена схема управления электроприводом якорно-швартовного шпиля с электродвигателем постоянного тока типа КПДМ 2У и кулачковым контроллером серии ПБТ-500. При включении рубильника Р, расположенного на защитной панели кулачкового контроллера, ток проходит через катушку контактора Л, нормально открытые контакты последнего — главные и два блок-контакта — замыкаются.

Главные контакты контактора Л подготавливают к включению цепь якоря электродвигателя, один из блок-контактов включает шунтовую обмотку возбуждения электродвигателя, а второй шунтирует контакт I командоконтроллера для возможности дальнейшего вращения его маховика.

В положении «1 выбирать» контакт I командоконтроллера размыкается, контакт III остается замкнутым (что при замкнутом блок- контакте контактора Л обеспечивает прохождение тока по его катушке) и замыкаются контакты IV, VI и VIII. При замыкании контакта IV через катушку тормозного магнита ТМ протекает ток и тормоз растормаживается. Вследствие замыкания реверсивных контакторов VI и VIII ток проходит в цепи якоря электродвигателя, и последний начинает вращаться с ползучей скоростью, так как в цепи якоря включено последовательно все пусковое сопротивление Р1 — Р5 и параллельно — сопротивление Р6 — P7.

Если нагрузка велика, то вращающий момент, развиваемый электродвигателем при подобном положении командоконтроллера, не в состоянии преодолеть эту нагрузку, и электродвигатель только выбирает слабину в передаточном механизме шпиля, осуществляя так называемое предварение пуска.

В положении «2 выбирать» контроллера размыкается контакт IX, отключающий сопротивление Р6 — Р7, замыкается контакт X, шунтирующий первую ступень пускового сопротивления P1 — Р2. Электродвигатель при больших нагрузках приходит во вращение, а при малых — увеличивает скорость вращения.

В последующих положениях контроллера поочередно замыкаются контакты XI, XII и XIII, выводя из цепи якоря сопротивления Р2 — Р3, Р3 — P4, P4 — Р5. Электродвигатель постепенна увеличивает скорость вращения.

При повороте маховика контроллера в сторону «Травить» вместо контактов VI и VIII замыкаются контакты V и VII, направление тока в якоре изменяется, и электродвигатель реверсируется.

При установке маховика контроллера в нулевое положение якорь электродвигателя отключается от сети реверсивными контакторами и тормозится двумя способами. Во-первых, вследствие размыкания катушки электромагнитного тормоза ТМ (контактом IV контроллера) приходит в действие тормоз, а, во-вторых, в связи с замыканием контакта IX подключается параллельно якорю сопротивление Р6 — Р7, что создает цепь динамического торможения. Под влиянием этих двух факторов электродвигатель интенсивно тормозится и быстро останавливается.

Схема предусматривает максимальную и нулевую защиту электродвигателя. Максимальная защита осуществляется максимальным реле РМ и контактором Л. При перегрузке реле РМ размыкает свои контакты и лишает питания катушку контактора Л. Контактор срабатывает и отключает электродвигатель от сети. Одновременно с этим двигатель тормозится электромагнитным тормозом, так как его катушка при размыкании контакторов Л также лишается питания. Нулевая защита осуществляется контактором Л. Если в рабочем положении контроллера электропривод лишится питания, то размыкаются контакты контактора Л и подача на схему напряжения не вызовет пуска электродвигателя до тех пор, пока контроллер не будет поставлен в нулевое положение (т. е. пока не замкнется контакт I в цепи катушки контактора Л).

Сигнальная лампа JIC, вмонтированная в контроллере, свидетельствует о наличии или отсутствии напряжения в схеме управления.

Сопротивления PC, включенные параллельно шунтовой обмотке возбуждения электродвигателя и обмотке тормозного магнита защищают обмотки от повышения напряжения при их размыкании.

При электродвигателе брашпиля или шпиля мощностью в пределах от 10 до 60—70 кВт обычно применяется контакторное управление.

Комплект электропривода брашпиля или шпиля с контакторной системой управления состоит в основном из электродвигателя смешанного возбуждения, контакторной (магнитной) станции в защищенном исполнении, командоконтроллера, пускорегулировочного, разрядных и других сопротивлений и тормозного электромагнита.

Контакторное управление брашпилем

Схемы контакторного управления электродвигателями брашпиля и шпилей весьма разнообразны. Приведенная в качестве примера схема контакторного управления брашпилем (рис. 2) имеет целью дать общее представление о взаимной связи основных деталей электропривода и их взаимодействии.

Схема контакторного управления электродвигателями брашпиля и шпилей
Рис.2. Схема контакторного управления электродвигателями брашпиля и шпилей

В нулевом положении командоконтроллера при включении рубильника Р параллельная обмотка возбуждения электродвигателя ШОВ получает питание через добавочное сопротивление Ш2 — Ш6, ограничивающее ток в обмотке, а следовательно, и ее нагрев при стоящем электродвигателе.

При включении выключателя управления ВУ загорается сигнальная лампа JIC, показывающая, что на цепи управления подано напряжение. Кроме того, при этом получает питание катушка первого реле ускорения 1РУ и реле размыкает свои контакты в цепи катушки второго контактора ускорения 2У. Одновременно получает питание и катушка реле напряжения PH, так как находящийся в ее цепи нормально открытый контакт реле обрыва поля РОП  замкнется при прохождении тока через обмотку ШОВ (а следовательно, и через катушку РОП),

При прохождении тока через . катушку PH срабатывает реле и замыкает свои два последовательно включенных контакта РН, шунтирующих контакт К1 командоконтроллера.

При перестановке рукоятки командоконтроллера в положение «2 выбирать» ток проходит через катушки линейного контактора Л и реверсивных контакторов 1В и 2В. Контакторы замкнут свои главные контакты и подключат якорь электродвигателя к сети. Одновременно блок-контакты контактора 2В подадут питание на катушку контактора тормоза КТ. Контактор сработает, замкнет цепь катушки тормозного магнита ТМ и электродвигатель получит возможность начать вращение. Кроме того, в том же положении командоконтроллера блок-контакты контактора 1В зашунтируют ступень сопротивления Ш2 — Ш3 в цепи параллельной обмотки возбуждения. Магнитный поток электродвигателя увеличится, а его вращающий момент возрастет.

В положении «1 выбирать» командоконтроллера сопротивления Р6 — P7 и Р7 — Р8 включены в цепь якоря параллельно, а сопротивления P1 — Р5 — последовательно. Вследствие этого электродвигатель работает с ползучей скоростью, как рассмотрено ранее

В положении «2 выбирать» командоконтроллера замыкается контакт К5, и ток подается в катушку контактора торможения Т. В первый момент ток проходит через нормально закрытый контакт контактора Т, затем, когда контактор сработает, ток в его катушке будет ограничен добавочным сопротивлением ЭС (так называемым экономическим сопротивлением). Это объясняется тем, что для притяжения якоря магнитной системы контактора требуется больший поток, чем для удержания уже притянутого. Наличие экономического сопротивления, уменьшающего ток в катушке контактора до величины, необходимой для удержания контактора во включенном состоянии, снижает расход тока в цепях управления.

При срабатывании контактора Т от цепи якоря отключаются сопротивления Р6 — Р7 и Р7— Р8 и подается напряжение на контакт К6 командоконтроллера.

В положении «3 выбирать» командоконтроллера замыкается контакт К6, вследствие чего срабатывает первый контактор ускорения 1У. Его главные контакты шунтируют первую ступень пускового сопротивления P1 — Р2, а блок-контакты разрывают цепь питания катушки первого реле ускорения 1РУ.

Благодаря наличию на катушке 1РУ медной гильзы (демпфера) ее поток спадает не сразу, поэтому и контакты реле 1РУ замыкаются с некоторой выдержкой времени. При замыкании контакта К7 в положении 4 командоконтроллера получает питание катушка второго контактора ускорения, контактор шунтирует следующую ступень пускового сопротивления и катушку второго реле ускорения 2РУ.

Благодаря замедленному спаданию магнитного потока (вследствие наличия замкнутого контура цепи тока) реле 2РУ замыкает свои контакты в цепи третьего контактора ускорения с некоторой выдержкой времени.

При переводе рукоятки поста управления в положение 5 через катушку контактора 3У проходит ток, контактор шунтирует третью ступень пускового сопротивления Рз — P4 и катушку третьего реле ускорения 3РУ. Через некоторый промежуток времени реле срабатывает и подает ток в катушку четвертого контактора ускорения, который шунтирует последнюю ступень пускового сопротивления Р4 — Р5. Якорь электродвигателя при этом подключается на полное напряжение сети и развивает номинальную скорость вращения.

При перемещении рукоятки командоконтроллера в сторону «Травить» вместо реверсивных контакторов 1В и 2В срабатывают контакторы 1Н и 2Н, чем изменяется направление тока в якоре электродвигателя.

В положении «1 травить» параллельно якорю подключено только сопротивление Р6 — Р7, так как сопротивление Р7 — Р8 шунтируется контактором 1Н. Кроме того, блок-контакты контактора 1Н в цепи обмотки параллельного возбуждения электродвигателя шунтируют две ступени добавочного сопротивления Ш2 — Ш3 и Ш3 — Ш4. Поэтому при работе электродвигателя в сторону «Травить» его магнитный поток больше, чем при работе в сторону «Выбирать».

В положении «2 травить» контакты Т в цепи главного тока размыкаются, и параллельно якорю подключаются последовательно соединенные сопротивления Р6 — Р7 и Р7 — Р8.

В следующих положениях командоконтроллера последовательно выводятся все ступени пускового сопротивления, так же как и при работе в сторону «Выбирать».

Наличие сопротивления, шунтирующего якоря, и увеличенный магнитный поток обеспечивают возможность сохранения умеренной скорости травления даже при больших глубинах якорной стоянки судна.

Так же как и предыдущая контроллерная схема, описываемая схема предусматривает торможение электромагнитным тормозом и динамическое торможение в нулевом положении командоконтроллера.

Схема предусматривает четыре вида защиты:

а) нулевая защита. Если исчезает напряжение, реле напряжения PH размыкает свои контакты, шунтирующие контакты К1 командоконтроллера. Вторичный пуск электродвигателя возможен только после постановки рукоятки командоконтроллера в нулевое положение;

б) максимальная защита, осуществляемая двумя максимальными реле РМ. При токе нагрузки, равном тройному номинальному току, максимальное реле срабатывает и размыкает цепь питания катушки реле напряжения. Реле напряжения отключает от сети цепи управления, и электродвигатель останавливается;

в) защита от перегрузок, осуществляемая при помощи грузового реле РГ. При перегрузках это реле размыкает цепь катушки контактора ускорения 2У, причем размыкаются контакторы 2У, ЗУ и 4У. Включающееся в цепь якоря электродвигателя пусковое сопротивление Р2 — Р6 ограничивает величину тока в главной цепи. При исчезновении перегрузки реле РТ вновь замыкает свои контакты, и электродвигатель восстанавливает прежнюю скорость вращения;

г) защита от обрыва поля, осуществляемая реле обрыва поля РОП. Катушка этого реле включена в цепь обмотки параллельного возбуждения электродвигателя, а его контакты — в цепь катушки реле напряжения PH.

На рис. 3 изображена схема контакторного управления электропривода шпиля на переменном токе с электродвигателем МАП 62— 6/24. Статор двигателя имеет две независимые обмотки: одну с 6 полюсами для скорости вращения 930 об/мин и другую с 24 полюсами для скорости вращения 188 об/мин. Мощность электродвигателя при работе на первой обмотке составляет 22 кВт для 30-минутного режима работы, на второй обмотке — 4,5 кВт для 15-минутного режима.

Схема контакторного управления электропривода шпиля на переменном токе
Рис.3. Схема контакторного управления электропривода шпиля на переменном токе

При подаче на схему напряжения загорается сигнальная лампа ЛС, встроенная в командоконтроллер. В нулевом положении командоконтроллера все катушки контакторов и реле отключены.

Рукоятка командоконтроллера при переводе из нулевого положения в положение «1 выбирать» проходит через нефиксированное положение А. При этом контакт К1 командоконтроллера замыкается и подключает катушку реле напряжения PH. Реле срабатывает и одним контактом шунтирует контакт К1, а вторым размыкает цепи катушек электромагнитного возврата тепловых реле 1РТ — 4РТ. При дальнейшем передвижении рукоятки командоконтроллера контакт К1 размыкается, но катушка PH, заблокированная собственным контактом, остается включенной.

В положении рукоятки командоконтроллера «1 выбирать» замыкаются контакты К2 и К4. При замыкании первого из них включается контактор направления вращения В, а второго — замыкается контактор малой скорости М. Контактор М своим блок-контактом включает катушку тормозного контактора Т, электродвигатель растормаживается и начинает работать на малой скорости.

При переводе рукоятки командоконтроллера в положение «2 выбирать» размыкается контакт К4 и замыкается контакт К5. В результате тихоходная обмотка отключается, а быстроходная включается. Электродвигатель переходит на работу с большой скоростью вращения.

Контакторы скорости М и Б электрически сблокированы между собой: в цепи катушки каждого из них включены нормально закрытые блок-контакты контактора другой скорости.

Такая блокировка исключает возможность одновременного включения обоих контакторов. Аналогичную блокировку имеют и контакторы направления вращения В и Н. Для большей надежности эти контакторы, кроме электрической, имеют еще и механическую блокировку.

Схема предусматривает нулевую защиту помощи реле напряжения PH и защиту от перегрузок при помощи тепловых реле 1РТ— 4РТ. При срабатывании тепловых реле катушка реле напряжения лишается питания, и электродвигатель отключается от сети. Одновременно при замыкании нормально закрытого контакта реле напряжения включаются катушки электромагнитного возврата тепловых реле и последние после остывания биметаллических пластинок возвращаются в исходное положение.

В случае экстренной необходимости продолжать работу шпиля, несмотря на срабатывание тепловой защиты, контакты реле lPT— 4РТ могут быть зашунтированы нажатием на кнопку КА, находящуюся на командоконтроллере.

В любом случае повторный запуск электродвигателя после срабатывания тепловых реле может быть произведен только из нулевого положения рукоятки командоконтроллера.

Управление электроприводом брашпиля по системе генератор — двигатель применяется для приводов больших мощностей (от 50 кВт и выше) и главным образом на судах с электрическими станциями переменного тока. В этом случае, несмотря на сеть переменного тока, применяется исполнительный электродвигатель постоянного тока, обеспечивающий широкую и плавкую регулировку скорости выбирания или травления судового якоря.

⇓ДОБАВИТЬ В ЗАКЛАДКИ⇓


⇒ВНИМАНИЕ⇐
  • Материал на блоге⇒ Весь материал предоставляется исключительно в ознакомительных целях! При распространении материала используйте пожалуйста ссылку на наш блог!
  • Ошибки⇒ Если вы обнаружили ошибки в статье, то сообщите нам через контакты или в комментариях к статье. Мы будем очень признательны!
  • Файлообменники⇒ Если Вам не удалось скачать материал по причине нерабочих ссылок или отсутствующих файлов на файлообменниках, то сообщите нам через контакты или в комментариях к статье.
  • Правообладателям⇒ Администрация блога отрицательно относится к нарушению авторских прав на www.electroengineer.ru. Поэтому, если Вы являетесь правообладателем исключительных прав на любой материал, предоставленный на ресурсе, то сообщите нам через контакты и мы моментально примем все действия для удаления Вашего материала.


⇓ОБСУДИТЬ СТАТЬЮ⇓
 

Сисадмин мнил себя богом сети, электрик грубо развеял этот миф. Научись развеивать мифы! © Electrical Engineer's blog [2010-2016].