- •§ 1. Основные понятия
- •§ 2. Классификация электроприводов
- •§ 3. Краткая характеристика дисциплины «Теория электропривода»
- •§ 4. Краткий исторический очерк развития судовых электроприводов
- •§ 5. Международные и национальные морские классификационные общества.
- •§ 6. Условия работы судового электрооборудования. Требования Правил Регистра к судовому электрооборудованию
- •§ 7. Защитное исполнение корпуса электрооборудования
- •§ 8. Классификация судового электрооборудования в зависимости от способа монтажа электрических машин
- •§ 9. Классификация электрических машин в зависимости от способов охлаж-
- •§ 10. Системы буквенно-цифровых обозначений электрооборудования Промышленность выпускает различные виды электрооборудования сериями.
- •§ 11. Особенности работы судового электромеханика
- •§12. Рекомендации по изучению дисциплины
- •Глава 1. Общие сведения и механика электропривода
- •§ 1.1. Общие сведения
- •Параметры электроприводов
- •§ 1.2. Силы и моменты, действующие в системе электропривода
- •1.3. Приведение статических моментов к валу электродвигателя
- •1.4. Режимы работы электроприводов. Уравнения движения
- •1.5. Момент инерции вращающихся тел
- •1.6. Динамический момент
- •§ 1.7. Электродвигатели крановых серий
- •§ 1.8. Приведение моментов инерции движущихся частей электропривода к
- •1.9. Расчёт времени переходных процессов электроприводов
- •Глава 2. Механические характеристики электроприводов
- •§ 2.1. Механические характеристики электродвигателей. Основные сведения
- •§ 2.2. Механические характеристики исполнительных механизмов
- •§ 2.3. Механические характеристики двигателей и механизмов в 4-х квадран-
- •§ 2.4. Саморегулирование электродвигателей
- •§ 2.5. Графическая интерпретация ( представление ) установившегося режима
- •§ 2.6. Устойчивость работы электропривода
- •Глава 3. Электромеханические свойства электродвигателей постоянного тока
- •§ 3.1. Уравнения естественных электромеханческой и механической характе-
- •Решение
- •1. Мощность, потребляемая двигателем из сети
- •§ 3.2. Влияние параметров сети и двигателя на механические характеристики
- •§ 3.3. Пуск в ход электродвигателей с параллельным возбуждением
- •§ 3.4. Регулирование скорости двигателя с параллельным возбуждением
- •§ 3.5. Электрическое торможение двигателей постоянного тока
- •3.2. Динамическое торможение двигателя параллельного возбуждения
- •3.3. Рекуперативное торможение двигателя постоянного тока
- •§ 3.5. Торможение противовключением двигателя параллельного возбуждения
- •§ 3.6. Реверс двигателей постоянного тока
- •Реверс изменением направления тока в параллельной обмотке возбуждения
- •§ 3.1. Устройство асинхронных двигателей
- •§ 3.2. Принцип действия асинхронного двигателя
- •§ 3.3. Синхронная скорость асинхронного электродвигателя
- •§ 3.4. Скольжение ротора асинхронного электродвигателя
- •§ 3.5. Скорость ротора асинхронного двигателя
- •§ 3.6. Естественная механическая характеристика 3-фазного асинхронного двигателя
- •§ 3.7. Вторая формула электромагнитного момента асинхронного двигателя. Связь активной составляющей тока ротора и электромагнитного момента
- •Электромагнитный момент тад описывается выражением [Нм]
- •Регулирование скорости изменением числа пар полюсов обмотки статора.
- •Рекуперативное торможение при переходе с большей скорости на мень-
- •Реверс 3-фазных асинхронных электродигателей
- •Глава 4. Выбор электродвигателей для судовых механиз-
- •1. Расчет мощности и выбор электродвигателя центробежного насосов
- •Решение
- •2.Расчет мощности и выбор электродвигателя электродвигателя центробеж-
- •Решение
- •3. Расчет мощности и выбор электродвигателя поршневого компрессора
- •Решение
- •4. Расчет мощности и выбор электродвигателя поршневого насоса
- •Глава 5. Типовые узлы и схемы управления судовыми электроприводами
- •§ 1.1. Аппаратура управления электроприводами
- •1. Электрические аппараты
- •Классификация электрических аппаратов
- •7. По режиму работы
- •2. Рубильники, выключатели и переключатели
- •3. Автоматические выключатели
- •2. По роду тока :
- •3. По числу полюсов:
- •5. По типу расцепителей:
- •По типу привода:
- •Исходное состояние выключателя
- •Включение выключателя
- •Расцепители Основные сведения
- •Промышленные типы автоматических выключателей
- •Технические характеристики автоматических выключателей типа ак-50
- •Номинальные токи расцепителей и уставки тока срабатывания в зоне токов короткого замыкания электромагнитных расцепителей выключателей серии а3100р
- •Пределы регулирования и калибруемые значения параметров полупроводниковых расцепителей выключателей серии а3700р
- •Расчет параметров выключателя
- •Выбор выключателя
- •1.1.4. Командоаппараты
- •Кнопочные посты управления
- •Универсальные переключатели
- •Рычажные выключатели
- •1.1.5. Контроллеры
- •Силовые контроллеры
- •1.1.6. Контакторы постоянного и переменного тока
- •Контакты предназначены для непосредственной коммутации электрических цепей.
- •Изображение контактов При изображении контактов применяют следующие правила:
- •Электромагнитная система
- •1.1.7. Реле тока и напряжения
- •Расчет и выбор реле максимального тока
- •Грузовые реле
- •1.1.8. Реле промежуточные
- •1.1.9. Реле времени
- •Электродвигательные реле времени
- •Электромеханические реле времени
- •Технические характеристики реле времени серий рэм20 и рэм200
- •9. Реле с герметизированными магнитоуправляемыми контактами
- •Промышленные типы реле на магнитоуправляемых контактах
- •Герсиконы
- •10. Электротепловые реле Основные сведения
- •Токовые тепловые реле
- •Регулирование уставки ( тока срабатывания реле )
- •11 Реле контроля неэлектрических величин
- •12. Резисторы
- •Классификация резисторов
- •Схемы включения резисторов
- •Материалы, применяемые при производстве резисторов
- •Номинальные параметры резисторов
- •13 Тормозные устройства
- •Основные сведения
- •Ленточные тормозные устройства
- •Дисковые тормозные устройства Дисковые тормозные устройства широко применяются в электроприводах судовых
- •14. Предохранители
- •Устройство и принцип действия предохранителей
- •Технические характеристики предохранителей типа пр2
- •Технические характеристики предохранителей серии пк
- •Расчёт и выбор предохранителей
- •§ 1.2. Условные изображения и обозначения элементов электрических схем
- •1. Единая система конструкторской документации Основные сведения
- •Единая система конструкторской документации
- •Система обозначений стандартов
- •2. Условные графические изображения и буквенно-цифровые обозначения элементов электрических схем Основные сведения
- •3. Виды и правила чтения электрических схем
- •§ 1.3. Типовые узлы и схемы управления электроприводами
- •1. Управление электроприводами
- •Виды управления электроприводами
- •2. Типовые узлы схем автоматического управления электродвигателями
- •Почного поста, состоящего из кнопок «Пуск» и «Стоп». Эта схема применяется для управ- ления наиболее простых судовых электроприводов – насосов, вентиляторов, шлюпочных и траповых лебедок и т.П.
- •Подготовка схемы к работе
- •Остановка
- •Причины и последствия снижения напряжения
- •Схемы защит по снижению напряжения
- •3. Типовые схемы автоматического управления электродвигателями Автоматизация пуска двигателей постоянного и переменного тока Основные сведения
- •Подготовка схемы к работе
- •Работа схемы
- •Подготовка схемы к работе
- •Подготовка схемы к работе
- •Работа схемы
- •Подготовка схемы к работе
- •Подготовка схемы к работе
- •Остановка
- •4. Типовые комплектные устройства управления судовыми электроприво-
- •Основные сведения
- •Пусковые реостаты
- •Подготовка схемы к работе
- •Защиты Защита от токов короткого замыкания
- •Устройство пускового реостата типа рзп
- •Пускорегулировочные реостаты
- •Подготовка схемы к работе
- •Работа схемы Пуск
- •Остановка
- •§ 1.4. Техническая эксплуатация судового электрооборудования
Расчет и выбор реле максимального тока
Расчет реле максимального тока состоит в расчете двух токов:
номинального ( длительно протекающего через катушку реле );
тока срабатывания ( тока уставки ) реле.
Поскольку реле максимального тока применяют для защиты обмоток якоря двигате
лей постоянного тока и ( гораздо реже ) обмоток статора асинхронных двигателей, ток сра
батывания реле находят по таким формулам:
на постоянном токе Icр = ( 2…4 ) Iном;
на переменном токе Icр = ( 1,2…1,8 ) Iпуск.
Пример. Рассчитать и выбрать реле максимального тока для двигателя постоянного тока с такими данными: U = 220 В; Рн = 15 кВт; к.п.д. η = 83%; n = 1500 об / мин.
Расчет реле
номинальный ток двигателя
Iн.дв = Рн*103 / U* η = 15*103 / ( 220*0,83 ) = 85,2 А
принимаем кратность тока уставки Icр = 3 Iном;
тогда ток срабатывания Icр = 3 Iном = 3*85,2 = 255,6 А;
Выбор реле
Из справочника выбираю реле тира РЭМ651 с такими данными:
номинальный ток ( катушки ) Iн.к = 100 А > Iн.дв = 85,2 А
пределы регулирования тока срабатывания Icр = ( 1,3…3,5 ) Iн.к = ( 1,3…3,5 )*100
= 130…350 А
контакты: 1 р.к., 1 з.к.
номинальный ток контактов Iн.конт = 0,8 А.
Грузовые реле
Грузовым называется реле максимального тока, предназначенного для уменьшения
тока в контролируемой цепи ( а не для отключения такой цепи ). Иначе говоря, эти реле работают не на отключение электропривода ( как реле максимального тока ), а на измене-
ние ( уменьшение ) тока.
Чаще всего грузовые реле применяют в электроприводах лебедок постоянного тока
для защиты обмотки якоря от токов перегрузки.
Из сказанного следует, что одно и то же реле тока можно использовать как реле максимального тока, так и грузовое. Для этого достаточно изменить настройку реле.
Реле минимального тока
У реле минимального тока при номинальном токе в контролируемой цепи якорь
притянут к сердечнику. Однако при уменьшении тока до значения уставки реле якорь отпадает, переключая контакты реле. Ток уставки этих реле в среднем равен 0,5 I .
На практике реле минимального тока применяют в электроприводах постоянного тока в качестве реле обрыва поля ( ниже см. п.1.3.6 ).
Катушки таких реле включают последовательно в цепь параллельной ( независи-
мой ) обмотки возбуждения двигателя постоянного тока. При обрыве поля ( обрыве парал-
лельной или независмой обмотки возбуждения ) ток в катушке реле исчезает, реле отклю-
чается и размыкает свой контакт в цепи катушки линейного контактора. Двигатель при этом отключается от сети.
Реле обратного тока
Реле обратного тока применяются в судовых электростанциях постоянного тока для отключения генератора при его переходе в двигательный режим.
Реле обратного тока не является токовым реле в прямом понимании, потому что
оно имеет две катушки: токовую и напряжения ( рис.42 ).
Рис. 42. Реле обратного тока типа ДТ: 1 – противодействующая пружина; 2 – кон-
тактный рычаг; 3 – неподвижный контакт; 4 – токовая катушка; 5 – катушка напряжения; 6 – сердечник; 7 – полюса; 8 - якорь
Токовая катушка 4 включается в контролируемую цепь ( обмотки якоря генератора ) последовательно и имеет несколько витков ( десятков витков ) толстого провода. Эта ка-
тушка располагается на сердечнике реле 6.
Катушка напряжения 8 включается в контролируемую цепь параллельно и имеет не
сколько сотен ( тысяч ) витков тонкого провода. Эта катушка располагается на поворот-
ном цилиндрическом якоре 7, имеющем возвратную пружину 1. Якорь связан с контакт
ным рычагом 2, на конце которого находится подвижный контакт.
Магнитные потоки обеих катушек создают вращающий электромагнитный момент, стремящийся повернуть якорь реле в определенном направлении.
В генераторном режиме этот момент направлен против часовой стрелки, поэтому пружина 1 сжата, а контакты 2 и 3 разомкнуты.
При переходе генератора в двигательный режим направление тока в его обмотке якоря, а значит, токовой катушке реле, изменяется на противоположное. В результате якорь, преодолевая противодействие пружины, поворачивается по часовой стрелке.
Контакты 2 и 3 замыкаются, подавая питание на катушку расцепителя генераторно-
го автомата. Генератор отключается о шин ГРЩ.
В соответствии с Правилами Регистра, уставка реле обратного тока должна состав-
лять от 2 до 15% номинального тока генератора, вне зависимости от типа приводного дви
гателя ( т.е. одинакова для дизель-генераторов и турбогенераторов ).
Пример
Номинальный ток генератора постоянного
тока I н = 465 А. Реле
обратного тока отключило генератор при
его переходе в двигательный режим при
обратном токе I
=
= 50 А. Проверить, соответствует ли уставка реле требованиям Регистра.
Решение.
Значение обратного тока ( в % от номинального )
I = ( 50 / 465 )*100 = 10,75%.
Вывод: поскольку обратный ток I = 10,75% I , уставка реле попадает в диа-
пазон от 2 до 15% номинального тока генератора и поэтому соответствует Правилам Реги-
стра.
Регулировка реле обратного тока
Уставку реле ( ток срабатывания ) регулируют при помощи пружины 1 – чем силь-
ней растянута пружина, тем уставка реле больше, и наоборот. Значение обратного тока определяют по щитовому амперметру в момент отключения генератора. Этот амперметр
имеет несколько делений ниже отметки «0» на шкале.
Промышленные типы реле обратного тока
Промышленность выпускает реле обратного тока серии ДТ-110.
Технические данные реле приведены в таблице.
Технические данные реле серии ДТ-110
Тип реле |
Контакты |
Номинальный ток, А |
ДТ-111 |
1 з.к. |
6, 12, 25 |
ДТ-115 |
1 з.к. |
50, 100, 150, 200, 300 |
ДТ-112 |
1 з.к. |
400, 600, 800 |
ДТ-116 |
1 з.к. |
400, 600, 800 |
ДТ-113 |
1 з.к. |
1600 |
ДТ-117 |
1 р.к. |
1600 |
Примечание
обмотка напряжения реле рассчитана на 48 В, поэтому при использовании реле
с напряжением 110 и 220 В последовательно с катушкой включается добавочный резистор
реле ДТ-113 и ДТ-117 ( на ток 1600 А ) не имеют на магнитопроводе отдельной
токовой катушки ( на рис. 3 катушка имеет номер 4 ), в качестве последней используется
непосредственно шина.
Реле напряжения
Реле напряжения представляют собой разновидность защитных реле. Они делятся на 2 вида:
1. реле минимального напряжения;
2. реле максимального напряжения.
Устройство и принцип действия реле напряжения такой же, как и реле тока, за од-
ним исключением: на сердечнике размещена катушка напряжения, выполненная тонким проводом и имеющая большое число витков ( до нескольких тысяч ). Кроме того, эта ка-
тушка включается параллельно цепи, напряжение которой контролируется.
Напомним, что у реле тока катушка выполнена из толстого провода с небольшим числом витков и включается в цепь последовательно.
Реле минимального напряжения предназначены для отключения контролируемой
цепи при недопустимом снижении напряжения на ней ( провале напряжения ). Примене-
ние этих реле обязательно в схемах судовых и береговых электроприводов. Более подроб-
ные сведения о реле минимального напряжения приведены ниже в 1.3.2 «Защита по сниже
нию напряжения «.
Реле максимального напряжения отключают контролируемую цепь при недопусти-
мом повышении напряжения на ней ( заброс напряжения ). На практике забросы напряже-
ния случаются гораздо реже, чем провалы и имеют непродолжительный характер, т.е. не опасны для работы электроприводов.
Реле максимального напряжения применялись в электроприводах грузовых лебе-
док на постоянном токе на судах типа «Ленинский комсомол». На этих судах наблюдалось такое явление: при спуске груза одновременно несколькими лебедками двигатели лебедок переходили в режим рекуперативного торможения с возвратом энергии в сеть. При этом
генераторы судовой электростанции переходили в двигательный режим и отключались при помощи реле обратного тока. Судно обесточивалось.
Для того, чтобы избежать обесточиваний, параллельно якорям двигателей включа-
лись катушки реле напряжения. Как только при спуске груза напряжение на якоре увели-
чивалось до 235…240 В ( за счет увеличения противоэ.д.с обмотки якоря на больших ско-
ростях ), реле напряжения срабатывало и отключало двигатель лебедки от сети.
Промышленные типы реле напряжения
Промышленность выпускает реле напряжения серии РЭМ20 и РЭМ200. Эти серии отличаются номинальным напряжением катушки, количеством и сочетанием замыкающих и размыкающих контактов и пределами регулирования напряжения срабатывания.
Например, реле постоянного тока серии РЭМ232 имеют такие номинальные данные:
номинальное напряжение Uн = 55, 110 и 220 В;
напряжение втягивания Uвт = ( 0,6…0,85 )Uн;
напряжение отпускания Uотп = 0,4 Uвт ;
контакты: 2 з.к., 2 р.к.
Пример. Для реле типа РЭМ232 с номинальным напряжением Uн = 220 В найти
значение уставки ( т.е. напряжения срабатывания ).
Расчет.
напряжение втягивания реле
Uвт = ( 0,6…0,85 )Uн = ( 0,6…0,85 )*220 = 132…187 В
напряжение уставки ( в данном случае – напряжение отпускания якоря )
Uотп = 0,4 Uвт = 0,4*( 132…187 ) = 52,8…74,8 В
необходимое конкретное значение напряжения уставки, например, Uотп = 60 В,
настраивается при помощи регулировочной гайки: чем сильней завернута гайка, тем силь-
ней растянута пружина, тем больше напряжение уставки.
Переделка реле тока в реле напряжения и наоборот
Практически одно и то же реле можно использовать в качестве как реле тока, так и
реле напряжения. Для этого достаточно токовую катушку заменить катушкой напряжения, и наоборот.
При такой замене надо соблюдать равенство магнитодвижущих сил катушек:
Fот = Fон , или, иначе Iон*wон = Iот *wот
Физический смысл этого равенства состоит в том, что срабатывание реле ( притяже
ние якоря ) происходит всегда при одном и том же значении магнитного потока
( магнитодвижущей силы ), вне зависимости от того, какая катушка – токовая или напря
жения, создает этот магнитный поток.
Пример. Катушка реле напряжения имеет такие параметры: число витков wон =
= 780, ток катушки Iон = 0,13 А. Найти число витков катушки, если данное реле переде-
лать в реле тока с номинальным током Iот = 5 А.
Решение.
из равенства магнитодвижущих сил катушек Iон*wон = Iот *wот находим число
витков катушки тока:
wот = ( Iон*wон ) / Iот = ( 0,13*780 ) / 5 = 20,28 ≈ 20 витков
