Курсовая работа По дисциплине «Судовые электроприводы» «Расчет рулевого электропривода переменного тока напряжением 380 вольт ». Курсовая работа Цыганов. Курсовая работа По дисциплине Судовые электроприводы Расчет рулевого электропривода переменного тока напряжением 380 вольт
 Скачать 132.56 Kb.
|
1.5 Выбор рулевого преобразовательного агрегата.1. Мощность питающего генератора  Полученная расчетная мощность является номинальной, однако выбирать по ней генератор из каталога было бы неверно. Магнитный поток последовательной обмотки возбуждения ПКО направлен на встречу магнитному потоку независимой обмотки возбуждения генератора НОГ и при перегрузке исполнительного электродвигателя в 2÷2,5 раза (стоянка под током) сумма магнитных потоков, а следовательно, и напряжение на зажимах генератора должны быть равны нулю. Когда исполнительный электродвигатель будет развивать номинальную скорость при номинальном моменте на валу, генератор должен обеспечить номинальное напряжение при номинальном токе электродвигателя. Так как скорость вращения генератора постоянна, то при ненасыщенной магнитной системе это напряжение будет соответствовать магнитному потоку, который получается на полюсах генератора как разность между потоком обмотки независимого возбуждения НОГ и противокомпаундной обмотки ПКО. При снижении нагрузки на электродвигателе ток в замкнутой цепи Г – Д уменьшается, а следовательно, будет уменьшатся и размагничивающее действие обмотки ПКО, а напряжение на зажимах генератора увеличиваться. Когда момент на валу электродвигателя станет равным нулю, а напряжение на зажимах генератора поднимается до своего максимального значения, равного примерно удвоенному номинальному напряжению электродвигателя. Это напряжение создаваемое на зажимах генератора при потоке только независимой параллельной обмотки возбуждения, называют габаритным, т. е. определяющим напряжение генератора в системе Г – Д с протиокомпаундной обмоткой. Так как магнитодвижущая сила генератора с противокомпаундной обмоткой почти в двое меньше м. д. с. генератора общего назначения, то постоянные тепловые потери его так же меньше. В связи с этим можно увеличить переменные потери в генераторе, т. е. увеличить ток в обмотке якоря. Номинальную величину тока противокомпандного генератора принимают в 1,1÷1,2 таза больше, чем номинальный ток такого же генератора в обычном исполнении. По этому габаритная величина тока генератора с противокомпаундной обмоткой будет равна 0,9÷0,8номинального тока исполнительного электродвигателя. Для выбора генератора необходимо определить: а) габаритную мощность генератора  б) напряжение, которое в соответствии с вышеизложенным принимают 220 В постоянного тока; в) скорость вращения генератора, которая может быть любой, однако при выборе рекомендуется учитывать следующее: 1) чем выше скорость вращения электрической машины при одной и той же мощности, тем меньше ее вес и стоимость; 2) чем выше скорость вращения электрической машины, тем меньше срок службы ее механических частей – подшипников, щеток, коллектора и др.; 3) скорость вращения генератора должна соответствовать скорости вращения приводящего его двигателя. 2. Для питания исполнительного двигателя системы Г – Д выбираем по каталогу генератор постоянного тока типа «П-52М», мощностью 16 кВт, напряжением 220 В при 2850 об/мин, номинальный ток 85,5 А, к. п .д. 85,5% . 3. Питание обмоток возбуждения исполнительного электродвигателя и генератора может быть выполнено либо через статический выпрямитель, либо от возбудителя – электрической машины постоянного тока, навешенной на второй конец вала электродвигателя, вращающего генератор. В первом случае мощность приводного электродвигателя  во втором случае  4) Мощность возбудителя  где Р – мощность электрической машины(генератора или двигателя). 5) Мощность, необходимая для питания обмотки возбуждения исполнительного электродвигателя,  6) Мощность, необходимая для питания обмотки возбуждения генератора,  7) Мощность возбудителя для питания обмоток возбуждения  8) Выбираем по каталогу в качестве возбудителя генератор постоянного тока типа П-32М напряжением 220 В, при 1500 об/мин и к. п. д. 82%, мощностью 2,2 кВт. 9) Мощность приводного двигателя  10) Выбираем по каталогу электродвигатель переменного трехфазного тока типа «AM62-2» на напряжение 380 В, мощностью 14 кВт , частота вращения 2850 об/мин. , линейный ток 28,3 А, cos4=0,90; краткость пускового тока- 6,0; скольжение 5,0%. Заключение В ходе расчетов были произведены всесторонние проверки спроектированного рулевого электропривода, что показало эффективность использования на судах машин постоянного тока, в качестве исполнительных электродвигателей используемых для работы рулевых машин. 2Схема контакторного управления рулевого электропривода с двигателем постоянного тока. Схема состоит: Двигатель постоянного тока со смешанным возбуждением (компаундный) и динамическим торможением; КМ1 – контактор завалки руля вправо; КМ2 – контактор завалки руля влево; КМ3 – линейный контактор; R2 - резистор, защищающий от пусковых токов, смягчает механические характеристики; R1 - резистор, разряжающий LM2 от ЭДС самоиндукции; R  - экономичный резистор, защищает от нагрева LM2 при стоянке двигателя;R  - резистор, регулирующий яркость ламп;R  - резистор, защищающий от пусковых токов, обеспечивает динамическое торможение;HL1 – лампа индикации завалки руля влево; HL2 – лампа индикации нахождения руля в диаметральной плоскости; HL3 – лампа индикации завалки руля вправо; LM1 – последовательная обмотка возбуждения двигателя; LM2 – параллельная обмотка возбуждения двигателя; KM1.1, KM1.2, KM1.3, KM1.4 – контакты контактора KM1; KM2.1, KM2.2, KM2.3, KM2.4 – контакты контактора KM2; KM3.1, KM3.2 – контакты контактора KM3; ПР2 – предохранитель силовой цепи; ПР1 – предохранитель потребительской сети; SQ1 – контакт, размыкающийся при достижении пером руля крайнего левого положения; SQ2 – контакт, размыкающийся при достижении пером руля крайнего правого положения; SQ3 – контакт, размыкающийся при отклонении пера руля от диаметральной плоскости. Работа схемы. Рукоятка в положение «вправо». Получают питание контакторы КМ2 и КМ3. Размыкаются контакты КМ2.2 и КМ2.3 (блокирует включение контактора КМ1). Замыкаются контакты КМ2.1, КМ2.4 (включает лампу индикации завалки руля вправо HL3), КМ3.1, КМ3.2 (выводит резистор R ), КМ3.3. Получает питание обмотка последовательного возбуждения LM1. Двигатель включается и производит перекладку руля вправо. Яркость горения ламп индикации завалки руля можно регулировать резистором R . Для остановки двигателя переводим рукоятку в положение «0». При этом все контакторы отключаются, размыкаются контакты КМ2.1, КМ2.4, КМ3.1, КМ3.2, КМ3.3, замыкаются контакты КМ2.2 и КМ2.3.Двигатель крутится по инерции, а резистор R включается в работу и ограничивает тормозной ток. Разрядный резистор R  гасит ЭДС самоиндукции в LM2, которая возникает при отключении LM2 от сети.3 Расчет тормозного резистора динамического торможения. В режиме динамического торможения якорная обмотка отключается от сети и замыкается на тормозной резистор, а обмотка возбуждения остается включенной в сеть. В этом случае в якоре, который вращается по инерции, по-прежнему индуцируется эдс (-Е), и ток I=  создает тормозной момент Мт.Для определения сопротивления тормозного резистора Rт необходимо задаться значением тормозного тока Iт, который обычно принимают не более (2-3) Iном выбранного двигателя . Сопротивление резистора динамического торможения рассчитывают, исходя из того, чтобы пик тока якоря при торможении был равен 2 Iном , предполагая, что двигатель начал тормозить со скорости в начале торможения равной номинальной,т.е. nт = nном. Сопротивление динамического торможения определяют по формуле: Rт =  *  - Rя   Где nо – скорость холостого хода, об/мин; nо = nном    0  (об/мин)где Rя =0,5  *(1-ήном) – сопротивление якоря ,Ом. я (Ом)ήном = 0,71 - кпд двигателя при номинальной нагрузке. Динамическое торможение в схеме РЭП необходимо для быстрой остановки электродвигателя для последующей перекладки руля на другой борт. Для ограничения тормозного тока в схеме РЭП применяется резистор R. Раздел VI Выбор аппаратуры для схемы. При выборе аппаратуры для схемы электропривода должны быть удовлетворены следующие требования: 1) Рабочее напряжение сети  , при котором будет работать аппарат, но не должно превышать номинального напряжения аппарата U , то есть такого напряжения, на которое этот аппарат рассчитан:U  2) Рабочий ток  силовой сети, в которую включаются элементы главной цепи аппарата, не должна превышать номинального тока  аппарата: 3) Номинальная продолжительность включения  аппарата должна быть больше или равна действительной продолжительности включения  , полученной расчетным путем: 4) Допустимая (номинальная) частота включения аппарата  должна быть больше действительной (рабочей) частоты  , включающей его при работе электропривода: Особенности выбора некоторых аппаратов производится ниже: Выбор плавких предохранителей. Плавкие предохранители применяют для защиты электрических цепей с практически неизменными режимами работы. Плавкие предохранители обеспечивают защиту только от токов короткого замыкания. На электрораспределительных устройствах плавкие предохранители устанавливаются для защиты цепей напряжения измерительных приборов, аппараты сигнализации, аппаратуры управления и т.д. Номинальный ток Iп.в.ном плавкой вставки выбирают в этом случае по расчётному току защищаемой цепи iр, причём Iп.в.ном >iр. Затем выбирают патрон предохранителя так, чтобы он позволял размещать в нём выбранную плавкую вставку. Для защиты цепей, питающие электродвигатели, плавкие вставки предусматриваются с учётом пусковых токов электродвигателей, а именно Iп.в.ном ≥ ki iр, где - ki коэффициент, учитывающий пусковой режим электродвигателей; iр- рабочий ток электродвигателя Значение коэффициента k1 зависит от кратности пускового тока электродвигателя, условий пуска и частоты включения. Можно рекомендовать следующие приближённые значения коэффициента: ki=1,5 – для двигателей постоянного тока и асинхронных двигателей с фазным ротором; ki =2,5 – для асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором при редких пуска моменте инерции электропривода ki = 3 - для асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором при частых пусках и при большом инерции электропривода Следует иметь в виду, что время срабатывания предохранителя мало, а разброс параметров значителен. Поэтому в цепях, содержащие предохранители, трудно обеспечить селективность защиты. Рассчитываем ток плавкой вставки: Iп.в.ном= 1,5 *11,3=17 А Из каталога выбираем предохранители: Тип : ПР-2 (1габарит) Ток патрона : 60 (А) Iп.в. = 20 (А) Допустимое значение ударного тока : 1800 (А) Выбор автоматических выключателей. Автоматические выключатели, защищающие электрические двигатели постоянного тока рулевых устройств от токов короткого замыкания, должны иметь уставки на мгновенное выключение при токе не менее 300% и не более 400% номинального тока защищаемого электрического двигателя, а для двигателей переменного тока - на мгновенное выключение при токе приблизительно 125% наибольшего пускового тока защищаемого двигателя. Номинальный ток Iа.ном автоматического выключателя определяется по расчётному току Iрасч фидера: Iа.ном≥ Iрасч Рассчитываем допустимый ток автоматического выключателя: Iа.ном= 3*17=51 Из каталога выбираем автоматический выключатель: А31-13/Р 1 - первая величина (А) 3 – двухполюсной выключатель в габарите 3х-полюсного. Р – регистровский. А3113Р – комбинированный Iном.выкл.=60 (А) Выбор контакторов. Контакторы выбирают по количеству, роду, значению тока и напряжения главных контактов, по роду тока и значению напряжения втягивающих катушек, по количеству и виду вспомогательных контактов. Для контактора КМ3 в схеме: КМ3-221 2 – число и исполнение главных контактов. 2 – род тока (постоянный) 1 – величина тока, 25 (А) Для контактора КМ2 в схеме: КМ2-621 6 – число и исполнение главных контактов 2 – род тока (постоянный) 1 – величина тока, 25 (А) Для контактора КМ1 в схеме: КМ1 – 221 2 – число и исполнение главных контактов 2 – род тока (постоянный) 1 - величина тока, 25 (А)
Выбор командоконтроллера. Для установки на палубе судна на тумбе. Каждое из этих исполнений может иметь до 12 цепей. Допустимый длительный ток контролеров 10 А. Коммутационная способность контроллеров допустимый включенный ток 50 А; допустимый отключенный ток переменном токе и напряжении 380 В равен 5 А, при постоянном токе, напряжении 220 и индуктивной нагрузке – 1 А. Выбор конечных выключателей. ВУ500 Номинальный ток : 20; Допустимый включаемый ток : 100; допустимый отключаемый переменный ток : 10 / постоянный ток : 1; коммутационная износостойкость, циклы : при постоянном токе : 200000; механическая износостойкость : 600000. Выбор сигнальных ламп. ИН1. Ток : 2,5; длина : 65; минимальное напряжение : 300; диаметр 30,5. Применение : в приборах для полей сигнализации. II. Описание работы схемы электрического рулевого устройства.На чертеже «РЭП-380.12.22-ЭЗ» представлена схема рулевого электропривода следящего действия с потенциометрическим управлением. Схема состоит из приводного двигателя М1, электромашинного усилителя G1, генератора G2 исполнительного двигателя М2. Двигатель М1 приводит во вращение генератор и ЭМУ, который используется в качестве возбудителя генератора G2. Рулевой электропривод выполнен по системе Г – Д, а ЭМУ имеет две обмотки управления LG1.1, LG1.2 и компенсационную LG1.3. Обмотка возбуждения двигателя LM2 и первая обмотка управления LG1.1 электромашинного усилителя получают питание от независимого источника постоянного тока. Задающее устройство – потенциометрический датчик RP1 механически связан с рукояткой поста дистанционного управления (ПУ),а потенциометр приемник RP2 имеет механическую связь с баллером руля. Обмотка управления LG1.1 включена в диагональ моста, образованного этими потенциометрами. Вторая обмотка управления LG1.2 включена в силовую цепь через шунт RS. Она выполняет функцию обратной связи по току нагрузки. При одинаковом положении ползунков обоих потенциометров потенциалы их контактных щеток равны и по обмотке управления LG1.1 ток не проходит (Iу1=0). При переводе рукоятки ПУ в другое положение произойдет и перемещение ползунка потенциометра RP1. Потенциал его контактной щетки изменится в большую или меньшую сторону в зависимости от направления перемещения рукоятки ПУ. В обмотке управления LG1.1 потечет ток, на зажимах ЭМУ появится напряжение, а по обмотке возбуждения генератора LG2 пойдет ток. В результате на зажимах генератора G2 и двигателя М2 появится напряжение. Исполнительный двигатель начнет вращаться, перекладывая руль в заданном направлении. Одновременно с поворотом баллера руля перемещается и ползунок потенциометра RP2, приближая потенциал своей контактной щетки к потенциалу контактной щетки потенциометра RP1. Когда потенциалы контактных щеток потенциометров RP1 и RP2 уравняются, прекратится ток в обмотке управления LG1.1. В результате двигатель М2 остановится, выполнив перекладку руля на заданный угол. Для обеспечения стоянки двигателя под током и предотвращения больших перегрузок обмотка управления LG1.2 включена встречно с задающей обмоткой управления LG1.1. Такое включение обмоток управления ЭМУ позволяет ограничить ток в силовой цепи до допустимых значений. Список использованных источников1. Соломатин В. М. Курсовое проектирование судового электропривода: Учебное пособие. –М. «Высш. школа». 1972. -208 с. с илл. 2. Самодолов Т. Т. Электрооборудование и радиосвязь речных судов: Учебник для речных училищ и техникумов. – М.: Транспорт, 1981. – 304 с. 3. Составители – Самулеев В. И., Александров В. В., Гусакова Т. Н. Расчет основных элементов участка судовой электроэнергетической системы: -Н. Новгород: Издательство ФГОУ ВПО «ВГАВТ», 2010. – 32 с. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||