Расчет электромеханического рулевого привода

 

ПУСК

Кривая изменения ЭДС  генератора при пуске строится по формуле.

  ,

В этой формуле:

- начальное значение ЭДС генератора. При пуске принимается е=0;

- установившееся значение ЭДС  генератора. Величина этой ЭДС  определяется по характеристике холостого хода генератора или  из выражения:

 

, В

где - поток возбуждения генератора на первом положении рукоятки поста управления, Вб, определяется по кривой намагничивания генератора для МДС, равной

, А·вит

, -число витков независимой обмотки возбуждения и ПКО;

-ток независимой обмотки возбуждения  генератора на первом      положении рукоятки поста управления, А;

- ток якорной цепи системы  Г-Д, соответствующий моменту

сопротивления на валу исполнительного  двигателя при

α =6-7°.

Величина электромагнитной постоянной времени цепи обмотки  возбуждения при пуске

 с

Активное сопротивление контура обмотки независимого возбуждения

генератора учитывает  сопротивление собственно независимой  обмотки (К)

в нагретом состоянии, сопротивление  разрядного резистора и сопротивление регулировочного реостата, введенного последовательно в цепь обмотки

независимого возбуждения  генератора (Я^) в первом положении  рукоятки

поста управления:

 Ом.

Индуктивность обмотки  независимого возбуждения генератора

  Гн

где     2р - число  полюсов генератора;

W - число витков на полюс независимой обмотки возбуждения                  генератора;

σ = 1,2-1,35 - коэффициент  насыщения машины;

определяется графическим дифференцированием по кривой намагничивания на прямолинейном участке, Вс/А-вит;

где Ф - магнитный поток, Вб;

F- МДС, соответствующая величине магнитного потока Ф, А-вит.

Задаваясь различными значениями времени (I), строятся кривые изменения  ; ; .

Кривые изменения  и строятся по формулам :

,

,

Максимальное значение тока в якорной цепи:

 А

и момент времени, при  котором наступает максимум тока

В этих формулах:

- установившаяся угловая скорость  двигателя ( ), соответствующая моменту сопротивления при углах отклонения баллера 5-7 градусов и напряжению на первом положении поста управления,

,  рад\с

- угловая скорость двигателя  при моменте  и номинальном напряжении , которая определяется по механической характеристике ;

, - напряжение на исполнительном  двигателе на первом положении

поста управления;

- при малых нагрузках двигателя,  соответствующих углу перекладки 5-7 градусов;

где - электромеханическая постоянная времени исполнительного электродвигателя

В формуле коэффициент 1,3 учитывает моменты инерции  вращающихся частей рулевой машины и присоединенные массы воды;

- момент инерции якоря электродвигателя, кг м2;

- полное сопротивление якорной  цепи системы Г-Д, Ом;

- коэффициент пропорциональности  между  и ;

- ток якоря двигателя, соответствующий моменту сопротивления

, А

,

- ток короткого замыкания  двигателя при напряжении  , А

 

 

Рисунок 3. Кривая изменения ЭДС генератора при пуске

ТОРМОЖЕНИЕ

При торможении закон  изменения ЭДС генератора также  описывается

выражением (6.12). Установившееся значение ЭДС генератора равно нулю.

За начальное значение принимается величина ЭДС. Так как  при торможении регулировочный реостат отключается, электромагнитная постоянная времени контура обмотка возбуждения - разрядный резистор будет определятся выражением

           

 

Закон изменения угловой  скорости исполнительного двигателя

 

,

где - начальная угловая скорость электродвигателя, ;

- электромеханическая постоянная  времени электродвигателя  ;

- угловая скорость идеального  хода двигателя в первом положении

рукоятки поста управления.

 

Переходные процессы при торможении считаются законченными при достижении переменными параметрами электропривода 5% от установившихся значений. Закон изменения тока якорной цепи при торможении:

                       .             

Максимальное значение тока                                                

Момент времени, при  котором ток якоря максимальный

                   , с

Ток якорной цепи измеряется по закону до остановки двигателя. Так как в момент остановки двигателя ЭДС генератора отлична от нуля и равна какой-то величине (определяется из графиков переходных процессов), ток после остановки двигателя спадает до нуля по экспонентному закону.

Рисунок 4. Кривая изменения ЭДС генератора при торможении.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7. Кабельный  журнал

В кабельном журнале отслеживается откуда и куда поступает сигнал, а также протекает ток. КНР - кабель с резиновой изоляцией в оболочке из маслостойкой резины, не распространяющий горения.

Таблица 4.

№ п/п	Наименование трассы	Ток нагрузки, А	Сечение жил кабеля, мм2	Марка кабеля	Условие прокладки	Длинна кабеля, м	Допустимый ток кабеля, А
1	ГРЩ – П	20	2 × 4	КНР	в пучке	8,5	40
2	ГРЩ – ПУ	8	3 × 1	КНР	в пучке	50	10
3	П – БКВ	<5	2 × 1	КНР	в пучке	8,5	10
4	ГРЩ – МС	8	6 × 1	КНР	в пучке	8,5	10
5	МС – БКВ	8	6 × 1	КНР	в пучке	50	10
6	МС – М	20	2 × 4	КНР	в пучке	18,5	40
7	М - П	20	2 × 4	КНР	в пучке	4,5	40
8	М - П	20	2 × 4	КНР	в пучке	4,5	40

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8. Описание  работы схемы.

Примером систем дистанционного управления электроприводом руля могут  служить схемы управления по системе  Г—Д.

Состав электропривода. Принципиальная схема дистанционного управления электроприводом рулевого устройства по системе Г—Д при питании от сети переменного тока изображена на рис.6. Эта схема состоит из: приводного короткозамкнутого асинхронного двигателя АД; магнитного пускателя МП; реверсивного исполнительного двигателя ИД с обмоткой независимого возбуждения . НВИД; генератора Г с последовательной РПС и независимой НВГ обмотками возбуждения; постов управления со встроенными в каждый из них командоконтроллером К.К с ручным приводом, регулировочным реостатом для цепи обмотки независимого возбуждения генератора Р1—Р4 и тремя сигнальными лампами ЛК, ЛБ,-ЛЗ (красной, белой, зеленой), указывающими положение пера руля; переключателя постов управления ПП на девять цепей; возбудителя В для питания цепей возбуждения генератора Г; регулятора возбуждения РВ; установочного реостата УР для подрегулировки тока возбуждения.

Управление двигателем ИД осуществляется изменением тока в  обмотке НВГ как по величине, так  и по направлению с помощью командоконтроллера К.К.. Установкой рукоятки командоконтроллера в одно из рабочих положений достигается необходимая скорость и направление перекладки руля. Схемой предусматривается ограничение угла перекладки с помощью конечных выключателей КВ1 и КВ2, минимальная защита в цепи АД  и защита от токов короткого замыкания.

Ограничение момента  двигателя ИД, вплоть до его остановки  под напряжением при заклинивании руля или чрезмерной перегрузке, а также автоматический переход двигателя на естественную характеристику после перегрузки достигаются за счет размагничивающей обмотки генератора РПС, которая обеспечивает требуемые характеристики системы. При потере питания двигатель переходит в генераторный режим, а затем в режим динамического торможения, чем достигается остановка привода без применения механических тормозов. Рукоятка командоконтроллера снабжена пружиной самовозврата в нулевое положение, что необходимо для автоматического возврата задающего устройства в нулевое положение. Для обеспечения высокой надежности и безотказности система управления и привод резервируются, причем переход на резервный привод осуществляется простым переключением постов управления. Таким образом, рассмотренная выше система удовлетворяет основным требованиям, предъявляемым к системам дистанционного управления.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9. Заключение.

Назначением курсового проекта являлось закрепление и углубление обучающимися знаний по электрооборудованию и автоматике судов и приобретение навыков самостоятельной работы в решении инженерных задач по расчету и проектированию электроприводов судовых механизмов, в том числе рулевого электропривода, как одного из наиболее сложных.

По результатам расчета  могу сказать, что данный рулевой  электропривод удовлетворяет  требованиям Правил Речного Регистра.

В данном проекте проведен расчет рулевого электропривода с механической передачей от вала электродвигателя к баллеру руля в виде, секторной передачи.

Вид применяемого передаточного  механизма рулевого устройства непосредственно влияет на тип и систему его электропривода. Так, электромеханические рулевые привода требуют применения регулируемых приводов. И хотя требуемый диапазон сравнительно не велик, однако для получения их требуется применения более сложных электродвигателей и систем управления.

Достоинством электромеханических  приводов по сравнению с электрогидравлическими является простота их устройства и обслуживание, низкая стоимость, отсутствие сложных масляных систем, и низкая пожароопасность. К недостаткам электромеханических приводов рулевых машин секторного типа относятся их большой вес и габариты, износ зубчатых частей, низкая ударостойкость и вибростойкость, что приводит к снижению надежности передаточного механизма и всего рулевого электропривода.

 

 

 

 

 

Список используемой литературы

 

1. Кузьменков О.П., Гросс В.Ю., Палагушкин В.В. «Расчет электромеханических и электрогидравлических рулевых приводов», Н., 1993г.

2. Кузьменков О.П., Конопелько О.К. «Альбом схем и характеристик по электрооборудованию судов и береговых сооружений», Н., 1979г.

3. Краковский И.И. «Судовые вспомогательные механизмы», М., 1972г.

4. Шмаков М.Г. «Судовые устройства», М.: Транспорт, 1977г.

5. Алиев И.И. «Справочник по электротехнике и электрооборудованию», М.: Высшая школа, 2000г.

6. Справочник Судового электротехника. Т.1. «Судовые электроэнергетические системы и устройства.»/ Под ред. Китаенко Г.И. - 2-е изд.- Л.: Судостроение, 1980г.

7. Российский Речной Регистр «Правила». Т.1./ Под ред. Кочина В.В. и др. - М. 1995г.