Расчет якорно-швартовного устройства

 

      

 

44. Среднеквадратичный момент электродвигателя  при подъеме якоря с большой  глубины

 

 

45. Номинальный момент двигателя

 

 

Таким образом, М_Н > М_ЭКВ и М_Н > М_ЭКВ..АВ

 

Проверка возможности  спуска одного якоря на глубину полностью  вытравленной цепи двумя двигателями

46. Момент на валу двух электродвигателей  в конце спуска якоря

 

 

47. Моменту М_СП / 2=2,64 соответствует скорость тормозного режима двигателя n =? об/мин, что меньше максимально допустимой скорости для выбранного двигателя n_MAX=2300 об/мин.

Выбор преобразовательного  агрегата

48. По мощности генератора 

 

 кВт

 

Выбираем генератор ПМ-61 , брызгонепроницаемый, с параметрами:   Рн = 25кВт; U=375 В; n = 2850 об/мин; k_З.Г = Р_Г / Р_Н =24.6 / 25 =0.98; η_Г=0.84

49. По мощности возбудителя

 

Рв = 0,05 (2Р_ДВ + Р_Г) = 0,05 (2·10 + 25) = 2,25 кВт;

 

Выбираем возбудитель типа П-31M с параметрами: Рн =2.6 кВт; U=220В; n = 2850 об/мин; k_{3 B}= P_B/P_H = 2.25/ 2.6 = 0.87 η_В = 0,85

50. По мощности приводного двигателя

 

 кВт

 

Выбираем приводной двигатель  переменного тока типа 4A200M20M2 брызгонепроницаемый с параметрами: Р_Н= 37кВт; n = 2945об/мин; U= 380В I=70А λ_М=2, η =0.91 cosφ= 0,89

 

11. Разработка принципиальной  схемы управления электроприводом  ЯШУ и описание её работы

 

В состав электропривода брашпиля входят:

а) два исполнительных электродвигателя постоянного тока с пристроенным дисковым тормозом;

б) преобразовательный агрегат, состоящий  из приводного двигателя (асинхронного с короткозамкнутым ротором),'генератора постоянного тока с независимой, параллельной и проти-вокомпаундной  обмотками возбуждения и возбудителя (генератора постоянного тока со смешанным  возбуждением);

в) станция управления переменного  тока;

г) пост управления, представляющий собой  кулачковый реверсивный командо-контроллер с одним нулевым и шестью рабочими положениями в каждую сторону;

д) регулятор возбуждения, включенный в цепь параллельной обмотки возбуждения;

е) два ящика с сопротивлениями (установочными, регулировочными и  разрядными к обмоткам возбуждения  генератора, к обмоткам возбуждения  исполнительных двигателей и к дисковым тормозам);

ж) щит питания брашпиля.

Исполнительные двигатели и  тумба управления водозащищенного  исполнения расположены на верхней  палубе. Все остальное оборудование — брызгонепроницаемого исполнения; оно находится в помещении  брашпиля.

Схема предусматривает одновременное  использование двух последовательно  включенных двигателей во всех режимах  работы брашпиля, причем в случае выхода из строя одного из них работа привода  обеспечивается вторым. Характер нагрузки и скорость двигателей определяются положениями переключателей П I и П II; в шестом положении «Травить» работа одним двигателем не допускается.

Перед запуском преобразовательного  агрегата включают выключатель цепей управления ВУ, а пост управления устанавливают в нулевое положение. Нажатием кнопки КП на станции управления пускают в ход приводной двигатель ПД, вместе с которым начинают вращаться генератор и возбудитель. О самовозбуждении последнего сигнализирует лампа ЛС в тумбе управления брашпиля. С зажимов возбудителя напряжение через дополнительные сопротивления ЗСД и 4СД подается на обмотки возбуждения исполнительных двигателей и катушки реле обрыва поля РП.

Для пуска исполнительных электродвигателей  маховичок тумбы управления, валик  которой кинематически связан с  постом управления, переводят в первое рабочее положение в сторону  «Травить» или «Выбирать» — в  зависимости от производимой операции. При этом замыкаются контакты поста  управления К1, КЗ, К5, а также К7, К11 («Травить») или К9, К13 («Выбирать»).

Контакт К1, замыкаясь, подготавливает работу тормозных электромагнитов. Через контакты КЗ и К5 подводится полное напряжение к обмоткам независимого возбуждения исполнительных двигателей НОД1 и НОД2 и к катушкам реле обрыва поля РП1 и РП2. Получив питание, эти реле срабатывают и замыкают своими контактами цепь контактора обрыва поля К, который, в свою очередь, замыкает контакт К в цепи тормозных электромагнитов ТМ1 и ТМ2 и независимой обмотки возбуждения генератора НОГ.

Получив питание, тормозные электромагниты растормаживают исполнительные электродвигатели. Одновременно возбуждается генератор, подающий напряжение на зажимы исполнительных двигателей, которые начинают вращаться  со скоростью, соответствующей первому  положению поста управления.

Скорость двигателя регулируют, переводя маховичок тумбы управления из одного рабочего положения в другое — в сторону «Травить» или  «Выбирать». При этом замыкаются контакты, шунтирующие сопротивления в  цепи независимой и параллельной обмоток генератора, благодаря чему увеличивается ток возбуждения, а следовательно, и напряжение на зажимах генератора и двигателей; в результате увеличивается и скорость вращения двигателей.

Реверс исполнительного двигателя  осуществляют, изменяя направление  тока в независимой обмотке возбуждения  генератора, для чего маховичок тумбы  управления переводят из положения  «Выбирать» в положение «Травить»  или наоборот.

Чтобы остановить исполнительные двигатели, надо возвратить маховичок тумбы  управления в нулевое положение, что вызовет размыкание цепей  независимых обмоток возбуждения  генератора и двигателей, а также  цепей тормозных электромагнитов. В результате этого напряжение на зажимах двигателей и магнитный  поток полюсов спадут до незначительных величин, двигатели потеряют скорость и затормозятся механическими тормозами.

Преобразовательный агрегат останавливают  нажатием кнопки КС в тумбе или в станции управления.

Схема обеспечивает все необходимые  виды защиты.

Нулевую и минимальную защиту обеспечивает линейный контактор Л, отключающий приводной двигатель от сети в случае резкого снижения или исчезновения напряжения. Повторный пуск агрегата возможен только из нулевого положения поста управления, что обеспечивается нулевой блокировкой, принцип которой заключается в питании линейного реле ЛР через контакт К22, закрытый только в нулевом положении поста управления.

Тепловая защита выполняется тепловыми  реле 1РТ и 2РТ, работающими на отключение приводного двигателя. Повторный пуск его также возможен лишь из нулевого положения поста управления.

Защита от перегрузок осуществляется противокомпаундной обмоткой генератора, которая, размагничивая генератор  и переводя исполнительные двигатели  в режим стоянки под током, ограничивает момент короткого замыкания  до заранее установленного значения.

Для защиты исполнительных двигателей от обрыва поля предусмотрены реле РП1 и РП2, которые, срабатывая, разрывают цепь контактора К, снимая в конечном счете возбуждение с генератора и затормаживая двигатели.

Защита от токов короткого замыкания  в цепях управления выполняется  предохранителями 1Пр — 4Пр.

 

12. Выбор аппаратуры  управления

 

В пределах срока службы электрооборудования  якорно-швартовных механизмов суммарное  число включений контактной аппаратуры главной цепи не превышает номинальных  значений при полном использовании  ее по коммутационной способности. Поэтому  выбор аппаратуры данной группы механизмов должен производиться по номинальному току с учетом возможных токов  перегрузки и термической стойкости.

Коммутационная аппаратура главных  цепей должна отвечать следующим  условиям: a) для швартовных механизмов ток, протекающий по контактам при выбирании троса с номинальным тяговым усилием, не должен быть выше номинального тока аппарата в режиме 30 мин; б) пусковой ток двигателя при работе на характеристике, обеспечивающей отрыв якоря от грунта (режим стоянки), не должен быть выше 80 % допустимого тока включения аппарата. Номинальный ток аппарата в режиме 30 мин при работе на той же характеристике не должен быть ниже 130 % номинального тока обмоток электродвигателя в режиме 30 мин; в) контакты аппарата переменного тока должны допускать протекание тока перегрузки в течение времени t, удовлетворяющего условию

 

,

 

где I_Н60 — номинальный ток аппарата в режиме 60 мин (или длительном); /ст — ток при заторможенном двигателе в режиме стоянки; 1СТ— расчетное время стоянки под током, равно 15 с для швартовных механизмов.

Ток перегрузки I_СT (режим стоянки), проходящий по тиристорам и диодам в режиме 50—60 с, не должен превышать 80 % номинального тока тиристора в длительном режиме.

Выбираем аппаратуру управления для 3^Х фазной цепи переменного тока, на напряжение 380 В:

1. В качестве 1РТ и 2РТ выбираем тепловое реле типа ТРТ-138 : I_НОМ = 71А, предел регулирования токовой усатавки 0,75÷1,25.
2. Контактор линейный Л типа КМ-2312-18: 3 блок-контакта, главных и 2 вспомогательных, I_НОМ=70А U=380B f=50Гц
3. Промежуточное реле РП типа РМЕ24ВРОМ3: 2 контакта замыкающих, 1- размыкающий, Р=17 Вт;
4. Предохранитель 1Пр типа ПДС-2: I_НОМ. =20А, I_{НОМ.ВСТАВКИ}=20А, тип плавкой вставки ПВД-2(I_КЗ=200А);
5. Кнопки управления КС и КП типа КЕ-011: I_НОМ=6,3А.

Аппаратура управления для цепей  постоянного тока.

1. Реле обрыва поля РП типа РЭМ-25: количество контактных узлов 1, количество замыкающих контактов 1, I_НОМ=5А.
2. Вольтметр в цепи возбуждения V типа М145: пределы измерения 0÷250В, класс точности 2,5.
3. Предохранитель 2Пр, 3Пр типа ПДС-2: I_НОМ=20А, I_{НОМ.ВСТАВКИ}=20А, ток предельной разрывной способности при постоянном токе 3000А;
4. Сигнальная лампа ЛС типа Ц – 220-10;
5. Контактор К типа КН232: 1 блок-контакт замыкающий, 1 блок-контакт размыкающий, климовый замыкающий 1;
6. Амперметр А типа М1500: предел измерения 0 - 30 А, класс точности 1,5, угол шкалы 230⁰;
7. Электромагнитный тормоз ТМ1 и ТМ2 типа ПДП2 со встроенным электромагнитным приводом входящим в комплект двигателя ДПМ;
8. Командоконтроллер серии КМ-1000, изготовленный в исполнении для установки на палубе судна, допустимый длительный ток 10А, допустимый выключающий ток 50А, допустимый отключающий ток (при 220В при индуктивной нагрузке)- 1А.

 

13. Расчёт и выбор  питающего кабеля и автомата

 

Для питания электропривода брашпиля, согласно правил Регистра Украины, выбираем питающий кабель, который прокладывается от ГРЩ по двум фидерам.

1. По таблице электрических нагрузок  генераторов судовых ЭС устанавливают  режим, в котором приемники  электроэнергии, подключенные к  РЩ, имеют наибольшую нагрузку. Расчетная  мощность с учетом коэффициентов  одновременности k₀ и запаса k_ЗАП (учитывает увеличение нагрузки кабеля за счет подключения к запасному фидеру приемника) составляет:

 

кВт

 

2. По наибольшей потребляемой  мощности определяют полный расчетный  ток фидеров РЩ:

 

A

3. По суммарному расчетному току  выбирают сечение питающего кабеля  РЩ (сечение равно 3×6 мм², длина кабеля l_\ = L / 2 = 83.3/2 ≈ 41.65 Для подключения фидера к шинам ГРЩ выбран автомат А 3776М на ток 100А с максимальным расцепителем на номинальный ток 63 А с уставкой на 1600 А.

4. По расчетному току по таблице  допускаемых нагрузок на кабели  с однорядной прокладкой выбирают  сечение и жильность кабеля  исходя из значения расчётного  тока.

Выбираем трёхжильный кабель серии  КНР сечением S = 6 мм².

5. Определяем потери напряжения  на участке:

 

%,

 

где γ – удельная проводимость меди при температуре 65⁰С.

Так как согласно установленным  нормам потери (падение) напряжения ∆U_РАСЧ в сетях не должны превышать ∆U_ДОП =7%, то расчёт был произведен верно.

 

14. Обслуживание и уход  за электроприводами ЯШУ

 

Соблюдение правил технического обслуживания и использования обеспечивает надёжную и безопасную работу судового электропривода якорно- швартового устройства.

К управлению брашпилем допускается  боцман, а к управлению шпилем —  матрос I класса, сдавший экзамен  по соответствующему техминимуму.

Старший электромеханик или старший  механик обязаны проинструктировать лиц, допущенных к управлению брашпилем  или шпилем, об особенностях управления указанными механизмами,

При подготовке к действию электроприводов  грузоподъемных, якорно-швартовных устройств, шлюпочных лебедок и других палубных механизмов необходимо:

1) убедиться внешним осмотром  в его исправности, измерить  сопротивление изоляции и спустить  конденсат;

2) установить рукоятки командоаппаратов  в нулевые положения; при наличии  муфт переключения редуктора  установить их рукоятки на  требуемую грузоподъемность;