описание схем. схемы описание. 1. Бестокавая коммутация сильноточного контактора
 Скачать 2.53 Mb.
|
 Основные элементы схемы К основным элементам схемы относятся ( рис. 12.6 ): QF – автоматический выключатель электродвигателя; YB – тормозной электромагнит; F1…F5 – нагревательные элементы тепловых реле; ML1, ML2, ML3 – обмотки статора 1-й, 2-й и 3-й скоростей; Т – понижающий трансформатор для питания цепей управления; VD1, VD2 – диоды схемы выпрямления; S3 – аварийная кнопка блокировки тепловой защиты обмоток 1-й и 2-й скоростей; QF – катушка минимального расцепителя автоматического выключателя QF; КМ1, КМ2 - контакторы 3-й скорости. Особенность силовой части схемы состоит в том, что обмотки 1-й и 2-й скорости соединены последовательно, но при работе включаются поочерёдно. Такое соединение обеспечивает безобрывное переключение этих обмоток и защиту контактов Q10, Q11 и Q12 от обгорания. Как видно из таблицы, контроллер имеет 3 фиксированных положения в каждую сторону ( «травить» и «выбирать» ). В промежуточном состоянии между положениями 2 и 3 рукоятка контроллера не фиксируется. Контроллер имеет 10 главных контактов - Q3…Q12 и 2 вспомогательных - S1 и S2. Подготовка схемы к работе Для подготовки схемы к работе включают автоматический выключатель QF. При этом получает питание первичная обмотка трансформатора, Напряжение вторичной обмотки выпрямляется диодами VD1, VD2. образуется цепь тока катушки минимального расцепителя автомата: плюс - катушка QF – размыкающие контакты тепловых реле F4-F1 – минус ( на средней точке вторичной обмотки трансформатора ). Схема готова к работе. Работа схемы Схема управления симметрична, поэтому рассмотрим работу схемы в направлении «Выбирать». При переводе рукоятки контроллера в положение «1» замыкаются контакты Q3, Q5, Q7, Q10, Q11 и Q12. При замыкании контактов Q10, Q11 и Q12 шунтируется обмотка 2-й скорости ML2, Q3, Q5 и Q7 – подаётся питание на катушку электромагнитного тормоза YB и обмотку 1-й скорости ML1. Обмотка ML1 соединена «звездой». Двигатель растормаживается и работает на первой скорости. При переводе рукоятки контроллера в положение «2» размыкаются контакты Q10, Q11 и Q12 ( снимается шунтирование обмотки ML2 ) и замыкаются Q8 и Q9, соединяю- щие нижние выводы обмотки ML2 в общую точку. В результате обмотка ML2 соединяет- ся в «звезду». Двигатель переходит на 2-ю скорость. При переводе рукоятки в 3-е положение в промежуточном положении замкнутся вспомогательные контакты S1 и S2. Через эти контакты образуется цепь тока последовательно соединённых катушек КМ1 и КМ2 контакторов 3-й скорости: плюс - S1 - S2 – F5 – RV1 – RM2 – F4 – F3 – F2 - F1 – минус ( на средней точке вторичной обмотки трансформатора ). Контакторы КМ1 и КМ2 размыкают контакты в цепи обмоток 1-й и 2-й скоростей и замыкают контакты в цепи обмотки 3 -й скорости. Одновременно замыкается вспомогательный контакт КМ1 и шунтирует контакт S1 контроллера. Двигатель переходит на 3-ю скорость. При переводе рукоятки контроллера в 3-е фиксированное положение контакт S1 размыкается, но цепь катушек контакторов КМ1 и КМ2 сохраняется через вспомогатель- ный контакт КМ1. Защиты Защита от токов короткого замыкания При коротком замыкании в обмотке статора отключается автомат QF. Двигатель отключается от сети и затормаживается. При коротком замыкании в цепи катушки QF или контакторов КМ1, КМ2 сгорает предохранитель в цепи первичной обмотки трансформатора. При этом теряет питание катушка QF, отключается автомат QF. Двигатель отключается от сети и затормаживается. Защита от токов перегрузки Для защиты от токов перегрузки обмотки 1-й скорости служит тепловое реле F1, обмотки 2-й скорости – реле F2, F3, обмотки 3-й скорости – реле F4, F5. Токи срабатывания ( уставки ) реле F4 и F5 разные, у реле F5 меньше, у реле F4 – больше. При перегрузке 3-й скорости быстрее ( при меньшем токе перегрузки ) срабатыва ет реле F5, оно размыкает свой контакт в цепи катушек контакторов 3-й скорости КМ1, КМ2 Контакторы отключаются, размыкают свои контакты в цепи обмотки 3-й скорости ML3 и замыкают в цепи обмотки 2-й скорости ML2. Одновременно размыкается вспомога тельный контакт КМ1 ( параллельно контакту S1 ). Двигатель переходит с 3-й скорости на вторую. После отключения обмотки ML3 нагревательный элемент F5 остывает и контакт F5 повторно замыкается. Однако контакторы КМ1 и КМ2 самопроизвольно включиться не смогут, т.к. разомкнут вспомогательный контакт КМ1. Для возврата на 3-ю скорость надо сначала замкнуть контакт S1, а для этого рукоятку контроллера перевести из 3-го положения в промежуточное ( см. таблицу ). При перегрузке обмоток 2-й или 1-й скорости размыкаются контакты F2 или F3 ( 2-скорость )или F1 ( 1-я скорость ). Катушка QF обесточивается, автомат QF отключается. При необходимости, нажатием кнопки S3 шунтируют контакты F1…F4, тем самым оставляя без защиты от перегрузки обмотки 1-й и 2-й скорости. Такая необходимость может возникнуть, если надо быстро сняться с якоря, а тепловые реле F1…F4 постоянно срабатывают. В этом случае надо доложить о срабатывании защиты на мостик и только после получения команды с мостика нажать кнопку S3. Защита по снижению напряжения ( минимальная и нулевая ) Минимальная защита При снижении напряжения до 60% и менее якорь минимального расцепителя авто- мата QF отпадает, автомат отключается. После восстановления напряжения автомат надо включить повторно и продолжить Нулевая защита При обесточивании якорь минимального расцепителя автомата QF отпадает, авто- мат отключается. После восстановления напряжения автомат надо включить повторно и продолжить Таким образом, минимальная и нулевая защиты предотвращают самопроизвольное повторное включение двигателя после провала напряжения ( минимальная защита ) или его исчезновении ( нулевая защита ). Такое самопроизвольное включение может привести к аварии. Особенности схемы: обмотки 1-й и 2-й скорости соединены последовательно, но при работе включа ются поочерёдно. Такое соединение обеспечивает безобрывное переключение этих обмоток и защиту контактов Q10, Q11 и Q12 от обгорания; все 3 обмотки связаны гальванически через средний провод ( фаза В ), что небезопасно при обслуживании; в схеме для переключения 3-х скоростей использованы 2 контактора – КМ1 и КМ2, что упрощает и удешевляет её.  Рис.77 - Схема электропривода брашпиля по системе Г – Д Основные элементы: ПД – приводной асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором; Г – генератор постоянного тока смешанного возбуждения напряжением 220 В и мощностью 45 кВт; В – генератор постоянного тока смешанного возбуждения напряжением 220 В и мощностью 4,5 кВт; 1ИД, 2ИД – исполнительные двигатели постоянного тока независимого возбуждения напряжением 110 В и мощностью 17 кВт каждый. Приводной двигатель ( ПД ) предназначен для вращения якорей генератора Г и возбудителя В. Ротор ПД и якоря генератора и возбудителя сидят на одном валу. Скорость ПД – 1500 об / мин, значит, скорость якорей генератора и возбудителя такая же. Генератор Г на главных полюсах имеет три обмотки возбуждения: параллельную ОГ; последовательную ПКО; независимую НОГ. Магнитные потоки параллельной и независимой обмоток направлены согласно и намагничивают генератор. Последовательная обмотка включена так, что её магнитный поток направлен встречно магнитным потокам параллельной и независимой обмоток, т.е. эта обмотка размагничивает генератор. Таким образом, результирующий магнитный поток генератора  Встречное включение ПКО позволяет получить крутопадающие характеристики генератора и обоих двигателей и тем самым ограничить ток стоянки двигателей до допустимых значений I ст ≤ 2,5 I ном. Последовательно с параллельной обмоткой ОГ включено установочное сопротив- ление СУ. Это сопротивление регулируется только при настройке. Оно предназначено для того, чтобы исключить самовозбуждение генератора Г при нулевом положении штурвала. Такое самовозбуждение может вызвать аварию, т.к. при самовозбуждении появляет ся напряжение на зажимах генератора и приводные двигатели 1ИД и 2ИД начинают вра- щаться ( хотя рукоятка командоконтроллера находится в положении «0» ).. Возбудитель В имеет на главных полюсах последовательную ПОВ и параллельную ОВВ обмотки возбуждения. Магнитные потоки обмоток направлены согласно, что обеспе- чивает стабильное напряжение на зажимах В без применения автоматического регулятора напряжения. Возбудитель служит для питания независимых обмоток возбуждения 1НОИД и 2НОИД обоих двигателей, независимой обмотки возбуждения генератора НОГ и двух катушек 1ТМ, 2ТМ электромагнитных тормозов обоих двигателей. Каждый из двигателей 1ИД и 2ИД имеет на главных полюсах независимые обмот- ки возбуждения 1НОИД и 2НОИД. Последовательно с обмотками включены экономические сопротивления 1СЭ и 2СЭ, уменьшающие нагрев этих обмоток в нерабочем состоянии брашпиля. Параллельно обмоткам включены разрядные резисторы 1СР и 2СР, защищающие обмотки от перенапряжений при размыкании контактов 1П-4, 1П-5 и 2П-4, 2П-5. Кроме того, последовательно с обмотками 1НОИД и 2НОИД включены токовые катушки 1РОП, а параллельно этим обмоткам – катушки напряжения 1РОП и 2РОП реле обрыва поля. Магнитные потоки обеих катушек направлены согласно. Назначение РОП объясняется ниже ( см. «Защита от обрыва поля» ). Способ регулирования скорости обоих двигателей 1ИД, 2ИД – изменением напря- жения на каждом якоре. Для такого регулирования служит регулировочный резистор Р0- Р7 в цепи независимой обмотки генератора НОГ. Этот резистор имеет 7 ступеней: нерегулируемые при работе ступени Р0-Р1 и Р6-Р7; регулируемые ступени Р1-Р2, Р2-Р3, Р3-Р4, Р4-Р5 и Р5-Р6. Ступени Р0-Р1 и Р6-Р7 регулируются только при настройке, остальные ступени вы- водятся ( вводятся ) замыканием ( размыканием ) контактов КК16…КК20 командоконтрол лера КК. Таблица переключений контактов КК показана в нижней левой части рис. 1 Из таб лицы следует, что рукоятка командоконтроллера имеет 13 положений: нерабочее положе ние «0» и по 6 рабочих положений в направлениях «Выбирать» и «Травить». Схема управления предусматривает 3 режима работы электропривода брашпиля: в работе оба двигателя, 1ИД и 2ИД; этот режим – основной; в работе двигатель 1ИД; в работе двигатель 2ИД. Второй и третий режим применяют при выходе из действия любого двигателя, что повышает живучесть электропривода. Для получения необходимого режима работы служат 7-полюсные переключатели 1П и 2П. Каждый переключатель имеет 2 положения: двигатель в работе; двигатель не работает. На схеме контакты обоих переключателей находятся в положении, соответствую- щем основному режиму работы, т.е. в работе оба двигателя. Подготовка схемы к работе Основной режим работы Для подготовки схемы к работе электромеханик должен выполнить следующие действия: включить автоматический выключатель АВ на ГРЩ ( на схеме не показан );= включить выключатель цепей управления ВЦУ ( аварийный выключатель ) на тумбе командоконтроллера; проверить положение обоих переключателей режимов работы 1П и 2П, оба переключателя должны находиться в положении «Двигатель в работе»; проверить положение рукоятки командоконтроллера и при необходимости установить её в положение «0». В этом положении замкнут контакт КК22; нажать кнопку КнП «Пуск». При этом образуется цепь катушки линейного ( промежуточного ) реле ЛР: левый вывод вторичной обмотки трансформатора Тр – левый предохранитель – ВЦУ – 1ТР – КнС – КнС – КнП – КК22 – катушка ЛР – 2ТР – ВЦУ - правый предохранитель – правый вывод вторичной обмотки трансформатора Тр . Реле ЛР включается и замыкает 2 контакта: верхний, шунтирующий кнопку КнП ( её можно отпустить ) и нижний, через который включается линейный контактор Л. Линейный контактор включается, замыкает три главных контакта, подключая при- водной двигатель ПД к судовой сети, и вспомогательный в цепи катушки контактора воз- буждения КВ. При этом происходит пуск ПД, начинают вращаться якоря генератора Г и возбуди- теля В. Генератор Г не возбуждается, т.к. в цепи его параллельной обмотки включёно уста новочное сопротивление СУ. Сопротивление ( в омах ) СУ при настройке отрегулировано так, чтобы суммарное сопротивление его и обмотки ОГ было больше т.н. «критического», при котором генератор не самовозбуждается. Возбудитель В самовозбуждается за счёт параллельной обмотки ОВВ до напряже- ния 220 В. Если напряжение возбудителя отличается от 220 В, его можно подрегулировать при помощи реостата возбуждения РВ. От возбудителя питаются такие цепи: цепь сигнальной лампочки ЛС: «плюс» на левой щётке В – предохранитель 10 А - предохранитель 0,5 А – ЛС –предохра- нитель 0,5 А - предохранитель 10 А – параллельно включённые контакты 1П-3, 2П-3 пере ключателей режима двигателей 1ИД, 2ИД - «минус» на правой щётке. Надо обратить внимание на то, что цепь лампочки защищена предохранителями 0,5 А. Это сделано для того, чтобы при коротком замыкании внутри лампочки перегорали именно эти предохра нители. Если бы их не было, то при коротком замыкании внутри лампочки перегорали бы предохранители 10 А, что привело бы к остановке брашпиля; цепь независимой обмотки 1НОИД: «плюс» на левой щётке В – предохранитель 10 А – 1П4 – 1СЭ – 1НОИД – токовая катушка 1РОП – 1П5 - предохранитель 10 А – параллельно включённые контакты 1П-3, 2П-3 пере ключателей режима двигателей 1ИД, 2ИД - «минус» на правой щётке. Ток в этой обмотке ограничен до 80% за счёт экономического резистора 1СЭ, но двигатель уже возбуждён на цепь катушки напряжения реле 1РОП: «плюс» на левой щётке В – предохранитель 10 А – 1П4 – катушка напряжения 1РОП – 1П5 - предохранитель 10 А – параллельно включённые контакты 1П-3, 2П-3 переключате лей режима двигателей 1ИД, 2ИД - «минус» на правой щётке; аналогичные две цепи ( см. пп. 2 и 3 ) образуются для двигателя 2ИД. Оба реле 1РОП и 2РОП включаются и замыкают последовательно соединённые кон такты в цепи катушки контактора возбуждения КВ. Контактор КВ включается и замыкает контакт КВ. Схема готова к работе. Работа схемы Схема управления симметрична, поэтому рассмотрим работу схемы в направлении «Выбирать». При переводе рукоятки командоконтроллера из положения «0» в положение «1» размыкается контакт КК22 и замыкаются контакты КК1, КК3, КК5, КК9 и КК13. Размыкание контакта КК22 не приводит к отключению линейного реле ЛР, потому что его катушка продолжает питаться через контакт ЛР ( параллельно кнопке КнП ). При замыкании контакта КК1 включаются катушки 1ТМ и 2ТМ электромагнитных тормозов обоих двигателей, двигатели 1ИД и 2ИД растормаживаются. При замыкании контактов КК3 и КК5 шунтируются экономические сопротивления 1СЭ и 2 СЭ, в результате магнитный поток обоих двигателей увеличивается от 80% до 100%. При замыкании контактов КК9 и КК13 образуется цепь тока обмотки возбуждения генератора Г: плюс» на левой щётке В – предохранитель 10 А – КК9 – НОГ ( параллельно – разрядный резистор 4СР ) – Р0-Р6 – 1П6 – 2П6 - предохранитель 10 А – параллельно включённые контакты 1П-3, 2П-3 переключателей режима двигателей 1ИД, 2ИД - «минус» на правой щётке. Ток возбуждения генератора ограничен резисторами Р0-Р6. На зажимах генератора Г появляется напряжение 40 В, исполнительные двигатели 1ИД и 2ИД начинают вращать- ся с малой скоростью. При переводе рукоятки командоконтроллера из положения «1» в положение «2» Замыкается контакт КК16, шунтирующий ступень Р1-Р2. Ток возбуждения генератора, а значит, скорость исполнительных двигателей 1ИД и 2ИД также увеличивается. При дальнейшем переводе рукоятки командоконтроллера из положения «2» в после дующие «3», «4», «5» и «6» последовательно замыкаются контакты КК17, КК18, КК19 и КК20. Ток возбуждения генератора и скорость исполнительных двигателей увеличивают ся. В положении «6» напряжение генератора – 220 В, двигатели развивают максималь ную скорость. Напряжение на якоре каждого двигателя – 110 В. Реверс электропривода Для реверса электропривода рукоятку переводят в положение «Травить». При этом замыкаются контакты КК7 и КК11, что приводит к изменению направления тока в обмот- ке НОГ генератора. Полярность напряжения генератора, а значит, направление тока в обмотках якорей генератора и обоих исполнительных двигателей 1ИД и 2ИД изменяются на обратное, дви- гатели 1ИД и 2ИД реверсируют. В остальном схема работает так же, как в направлении «Выбирать». Работа схемы с одним исполнительным двигателем Подготовка схемы к работе Предположим, что надо исключить из работы исполнительный двигатель 1ИД. Для этого переключатель 1П переводят из положения «двигатель в работе» в поло- жение «двигатель не работает». Контакты 1П-1…1П-7 переключаются следующим образом: контакты 1П-1, 1П-2 переключаются в нижнее положение, при этом обмотка якоря 1ИД исключается из цепи главного тока, но вместо неё вводится перемычка; контакт 1П-3 размыкается, но это не влияет на работу схемы, т.к. остаётся замкнутым контакт 2П-3; размыкаются контакты 1П-4, 1П-5, отключая обмотку возбуждения 1НОИД; при этом отключается реле обрыва поля 1РОП, которое размыкает контакт 1РОП в цепи катушки контактора возбуждения КВ, контактор отключается; размыкается контакт 1П-6, в цепь НОГ дополнительно вводится нерегулируе- мая ступень Р6-Р7. При этом ток возбуждения генератора Г уменьшается в 2 раза, поэтому при работе в положении «6» напряжение генератора составляет не 220 В, а 110 В. Это напряжение ге- нератора Г как раз равно номинальному напряжению 110 В якоря 2ИД; замыкается контакт 1П-7 ( параллельно разомкнувшемуся контакту 1РОП ), кон тактор возбуждения КВ повторно включается. Схема готова к работе. Работа схемы Схема с одним исполнительным двигателем работает так же, как с двумя. При переводе рукоятки командоконтроллера из положения «0» в положения «1»… »6» последовательно замыкаются контакты КК16…КК20, при этом увеличивается ток воз буждения генератора Г, его напряжение и скорость двигателя 2ИД. Однако при этом в каждом положении ток возбуждения генератора Г и его напря- жение в 2 раза меньше, чем в схеме с двумя исполнительными двигателями. Необходимость в снижении напряжения объясняется тем, что теперь в цепи главного тока находится только одна обмотка якоря, а не две. Номинальное напряжение каждого якоря – 110 В. Защиты Защита от токов короткого замыкания Для защиты от токов короткого замыкания в обмотке статора приводного двигате- ля ПД служит автоматический выключатель на ГРЩ ( на схеме не показан ). Для от токов короткого замыкания в катушках линейного реле ЛР и линейного контактора Л служат предохранители Пр 2 А. Для защиты от токов короткого замыкания в цепях, питающихся от возбудителя В, служат предохранители 10 А. Для от токов короткого замыкания в цепи сигнальной лампочки служат предохрани тели 0,5 А. Защита от токов перегрузки Для защиты от токов перегрузки приводного двигателя ПД служат тепловые реле 1ТР и 2ТР. При перегрузке ПД эти реле размыкают контакты 1Тр, 2ТР в цепи катушек реле ЛР и контактора Л, что приводит к отключению ПД от судовой сети. Электропривод брашпиля останавливается и затормаживается. Для защиты от токов перегрузки генератора Г и приводных двигателей 1ИД и 2ИД служит противокомпаундная обмотка ПКО генератора Г. Перегрузка может возникнуть, например, если невозможно оторвать якоря от грун- та. При этом оба двигателя переходят в режим стоянки под током, ток главной цепи увели чивается. Этот ток, протекая через ПКО, усиливает её размагничивающее действие генерато- ра. Напряжение генератора уменьшается ( рис. 12.8, а, внешняя характеристика «1» гене- ратора ) что, по закону Ома, приводит к уменьшению тока главной цепи до безопасного для якорей генератора Г и двигателей 1ИД и 2ИД значения. Для генераторов этот ток называют током короткого замыкания I к . з , а для двигателей – током стоянки Iст. Обычно это значение I к . з = I ст ≤ 2,5 I ном . При большем токе на коллекторе электрических машин ( генератора и двигателя ) возникает круговой огонь, коллектор нагревается, выплавляется олово из петушков коллекторных пластин, обмотка якоря сгорает. На рис. 12.8, а , внешняя характеристика «2» соответствует согласному включению независимой обмотки НОВГ и ПКО. При таком включении последовательная обмотка возбуждения ( в данном случае, ПКО не размагничивает, а намагничивает железо генера- тора, в результате ток короткого замыкания во много раз превышает номинальный – точка «В» на внешней характеристике генератора ). Аналогично, равный этому току генератора ток стоянки двигателя также во много раз превышает номинальный – точка «В» на механической характеристике двигателя ). В системе Г-Д перегрузка исполнительного двигателя ИД приводит к перегрузке не только генератора Г, но и приводного двигателя ПД, в данной схеме – 3-фазного асин- хронного двигателя ПД. На электроходах в качестве приводного двигателя ПД используется двигатель внут реннего сгорания ( дизель ). Дизели выдерживают перегрузку в 10% номинальной мощно- сти в течение только 1 часа. Поэтому на электроходах применение ПКО в системах Г-Д ограничивает перегрузку дизелей до допустимых значений. Защита от обрыва поля Под обрывом магнитного поля ( обрывом поля ) понимают уменьшение до нуля магнитного потока параллельной обмотки возбуждения. Например, в данной схеме обрыв поля может произойти, если какой-либо из контак тов 1П-4, 1П-5, 2П-4, 2П-5 перестанет пропускать ток. Пусть перестал пропускать ток контакт 1П-4. В этом случае магнитный поток Ф обмотки 1НОИД уменьшится до нуля. ПротивоЭДС обмотки якоря двигателя Е = с*ω*Ф = = с*ω*0 = 0, что приведёт к резкому увеличению тока якоря двигателя I а = ( U – E ) / R а = ( U – 0 ) / R а = U / R а = I к . з Обмотка якоря двигателя сгорает. В данной схеме защита от обрыва поля работает так. При обрыве поля перестаёт протекать ток в цепи 1НОИД ( 2НОИД ) и токовой ка- тушке 1РОП ( 2РОП ). Реле 1РОП ( 2РОП ) размыкает контакт 1РОП ( 2РОП ) в цепи катушки контактора возбуждения КВ. Контактор КВ отключается и размыкает контакт КВ в цепях катушек тормозов 1ТМ, 2ТМ и цепи независимой обмотки генератора НОГ. При этом напряжение генератора уменьшается до нуля, а оба двигателя затормажи- ваются. Защита по снижению напряжения При снижении напряжения до 60% и менее реле ЛР отпускает свой якорь и размыкает оба контакта – в цепях катушек ЛР и линейного контактора Л. Последний размыкает контакты Л в цепи обмотки статора приводного двигателя ПД, двигатель останавливается. Это приводит к остановке электропривода брашпиля. Для повторного пуска надо вначале установить рукоятку командоконтроллера в по- ложение «0», после чего нажать кнопку КнП «Пуск». Далее работа схемы повторяется ( см. «Подготовка схемы к работе» ). |