А. И. Черевко. Расчет и выбор судовых силовых трансформаторов для полупроводниковых преобразователей. Севмашвтуз, 2007.

3. П. П. Акимов. Силовые установки морских судов. Москва, «Транспорт»

4. А. Л. Кислицин. Трансформаторы. Уч. пособие. Ульяновск, 2001.

Лабораторная работа №2

«Исследование работы коммутационной схемы аварийной световой и звуковой сигнализации»

Цель практического занятия:

1. Изучение основного принципа построения световой и звуковой системы сигнализации работоспособности судового электрооборудования.

2. Решение ситуационных задач по использованию имеемых технических средств в системе аварийно-предупредительной сигнализации судового электрооборудования.

3. Исследование рабочих схем судового электрооборудования в комплексе с системами аварийно-предупредительной сигнализации.

Используемые практические схемы:

Схема реверсивного включения АД

1. Теоретическая часть

Световая сигнализация положения коммутационных аппаратов выполняется двухламповой: одна лампа — «Включено», другая — «Отключено». Лампы могут светиться («светлый щит») или быть нормально погашенными («темный щит»). При темном щите дежурный может зажечь лампы, а при аварийном отключения - присоединения происходит автоматическое включение ламп сигнализации положения.

Рис. 1. Схемы мигающего света (пульс-пара):
а — с реле, имеющими электромагнитное замедление; б — с мгновенными реле и искусственным замедлением; в — то же, но с дополнительным мгновенным реле; г — полупроводниковая бесконтактная схема
При этом лампа, где произошло аварийное отключение, начинает мигать (на рис.1. показаны варианты выполнение устройств мигающего света).
Светозвуковая сигнализация аварийного отключения и автоматического включения обеспечивается центральным звуковым сигналом (сиреной), миганием сигнальной лампы положения того аппарата, который автоматически переключился.
Светозвуковая аварийная технологическая сигнализация осуществляется с помощью индивидуальных световых табло и центрального звукового сигнала (звонка).

Светозвуковая предупредительная сигнализация об отклонении от нормального режима выполняется аналогично технологической аварийной сигнализации, но звонком другого тембра.

Рис. 2. Схема вызывной сигнализации
Светозвуковая вызывная сигнализация (рис. 2.) выполняется с помощью центрального звукового сигнала и светового табло, по которому определяется РУ или щит, куда вызывается дежурный, и запоминающего устройства (указателя), установленного в соответствующем пункте объекта, по которому определяется непосредственная причина вызова.
Командная сигнализация со звуковым вызовом и световыми фиксированными командами. Команда должна фиксироваться одновременно и в пункте приема команды, и в пункте подачи и сниматься с пункта приема.
При анализе схем и проверке монтажа обращают внимание на следующее.
Каждый вид сигнализации должен обеспечивать выполнение вышеприведенных требований.
Должен быть обеспечен постоянный контроль исправности цепей питания всех устройств сигнализации. При этом сами цепи контроля должны питаться от независимых от контролируемых цепей источников (от другой группы предохранителей, или от других автоматических выключателей, или от других устройств сигнализации).
Должна быть обеспечена возможность повторного действия звукового сигнала при появлении новой неисправности, даже если не устранена неисправность по ранее полученным сигналам, а звуковой сигнал снят дежурным или автоматически (реле времени).
Световой сигнал (табло) должен сниматься лишь после ликвидации причины появления сигнала, а табло командной сигнализации может быть погашено лишь в месте приема команды.
Должна предусматриваться возможность периодической проверки испр|8йости звуковой сигнализации и всех ламп сигнальных табло, а также возможность отключения отдельных участков цепей сигнализации для отыскания мест повреждения изоляции. Если ключи, при помощи которых производятся проверки табло и других цепей сигнализаций, не обладают достаточной коммутирующей способностью, то следует устанавливать специальные контакторы либо дополнительные реле, которые будут переключать цепи по группам (участкам) сигнализаций. Коммутирующая способность указанных контакторов и реле Должна проверяться расчетом и опытом.

Таблица 1. Наименование и маркировка шинок в схемах сигнализации

Обозна чение Наименование шинок, их образование Примечание

+EC — ЕС Шинки управления «+» и «—», от которых питаются цепи управления, защит Сигнализация положения аппаратов

ЕА.Н Шинки панельные сигнализации подключаются переключателем выбора питания (SH) к щиту постоянного тока Питают все цепи центральной сигнализации

-и ЕН —ЕН Шинки сигнализации. Каждый участок образуется после переключателя отыскания земли (SNG), автоматического выключателя участка, который подключен к шинке ЕАН

ЕНР\ Шинки звуковой предупредительной сигнализации без выдержки времени Пуск реле импульсной сигнализации

ЕНР2 То же, но с выдержкой времени То же

ЕНРЗ ЕНРА Шинка звуковой вызывной сигнализации В различных РУ

ЕН.Т То же, но технологической сигнализации

ЕНА Шинка звуковой аварийной сигнализации Пуск реле импульсной сигнализации

ЕНА.Т То же, но технологической сигнализации То же

(+) ЕР Шинка мигания, устройство мигающего света Сигнализация аварийного отключения

EPD Шинка съема мигания ламп положения выключателей —

-YEP.T Шинка мигания технологической сигнализации Мигание табло технологической сигнализации

EPD.T Шинка съема мигания технологической сигнализации от реле или кнопки съема мигания То же

EHL Шинки проверки ламп в табло от ключей проверки ламп Периодическая проверка исправности ламп

ЕА Вспомогательные шинки

ЕАН То же, собирающие —

Шинки зажигания ламп от реле зажигания щита (РЗЩ) При темном щите

Автоматические выключатели в цепях сигнализации должны быть отстроены от максимальных нагрузок, которые возможны. Наибольшая нагрузка обычно возникает при опробовании светового табло.
При выборе номинального тока автоматических выключателей защиты и диодов выпрямительного устройства питания цепей сигнализации за расчетный следует принимать ток, который потребляют лампы табло при их опробовании. То же относится и к ключам или реле (контакторам), которые непосредственно зажигают лампы при опробовании.

2. Вопросы к обсуждению:

1. Изучение основного принципа построения световой и звуковой системы сигнализации работоспособности судового электрооборудования.

2. Решение ситуационных задач по использованию имеемых технических средств в системе аварийно-предупредительной сигнализации судового электрооборудования.

3. Исследование рабочих схем судового электрооборудования в комплексе с системами аварийно-предупредительной сигнализации.

Задание

1. Собрать схему прямого пуска асинхронного электродвигателя.

2. Предусмотреть световую сигнализацию:

· включения питания бортовой сети

· пуск двигателя (при этом световая сигнализация бортовой сети выключается)

· аварийная световая сигнализация обрыва одной из питающих фаз электродвигателя

3. Собрать схему реверсивного включения асинхронного электродвигателя.

4. Предусмотреть световую сигнализацию:

· включения питания бортовой сети

· пуск двигателя в режиме «Вперед»

· пуск двигателя в режиме «Вперед»

Примечание: При включении ВПЕРЕД или НАЗАД световая сигнализация бортовой сети должна отключаться

· аварийная световая сигнализация обрыва одной из питающих фаз электродвигателя

Перечень рекомендуемых учебных изданий.

1. Испытания асинхронных двигателей при ремонте. Слоним Н.М., 1980

2. Асинхронные электродвигатели. Архипцев Ю.Ф., 1986.

3. Электрические машины. Асинхронные машины. Радин В.И., 1988.

4. Электродвигатели асинхронные. Лихачев В.Л., 2002.

Лабораторная работа № 3

«Исследование работы тиристорного преобразователя частоты»

Цель занятия – закрепление и расширение знаний студента по общему устройству судна, назначению и размещению на судне различного оборудования, а также знакомство с судовой терминологией.

1. Теоретическая часть.

Частотный преобразователь в комплекте с асинхронным электродвигателем позволяет заменить электропривод постоянного тока. Системы регулирования скорости двигателя постоянного тока достаточно просты, но слабым местом такого электропривода является электродвигатель. Он дорог и ненадежен. При работе происходит искрение щеток, под воздействием электроэрозии изнашивается коллектор. Такой электродвигатель не может использоваться в запыленной и взрывоопасной среде.

Асинхронные электродвигатели превосходят двигатели постоянного тока по многим параметрам: они просты по устройству и надежны, так как не имеют подвижных контактов. Они имеют меньшие по сравнению с двигателями постоянного тока размеры, массу и стоимость при той же мощности. Асинхронные двигатели просты в изготовлении и эксплуатации.
Основной недостаток асинхронных электродвигателей – сложность регулирования их скорости традиционными методами (изменением питающего напряжения, введением дополнительных сопротивлений в цепь обмоток).

Принцип частотного метода регулирования скорости асинхронного двигателя заключается в том, что, изменяя частоту f1 питающего напряжения, можно в соответствии с выражением

неизменном числе пар полюсов p изменять угловую скорость магнитного поля статора.

Этот способ обеспечивает плавное регулирование скорости в широком диапазоне, а механические характеристики обладают высокой жесткостью.
Регулирование скорости при этом не сопровождается увеличением скольжения асинхронного двигателя, поэтому потери мощности при регулировании невелики.

Для получения высоких энергетических показателей асинхронного двигателя – коэффициентов мощности, полезного действия, перегрузочной способности – необходимо одновременно с частотой изменять и подводимое напряжение.

Во многих механизмах предпочтительной является средняя и даже низкая скорость вращения вала электродвигателя, т.к. при этом, во-первых, легче позиционировать исполнительный орган с необходимой точностью, во- вторых, проще контролировать сам процесс и, в-третьих, можно обойтись без механического редуктора.

Известно, что у коллекторных электродвигателей постоянного тока вращающий момент пропорционален напряжению, поданному на двигатель. Однако, чем больше это напряжение, тем выше скорость вращения вала двигателя.

В металлообрабатывающих станках и некоторых других механизмах для сохранения высокого момента вращения вала применяют механические редукторы, реализованные на основе зубчатых или ременных передач. В простых механизмах для получения высокого момента вращения требуется увеличить напряжение, подаваемое на двигатель, что, в свою очередь, приводит к увеличению скорости вращения.

Поскольку момент сопротивления напрямую зависит, например, от диаметра сверла или захода резца, существует определённое противоречие: для точности позиционирования требуется пониженная скорость вращения дрели, а для использования сверла большого диаметра – увеличение скорости. Однако это противоречие можно разрешить простым и эффективным способом. Чтобы было понятно, о чём идет речь, необходимо рассмотреть регуляторы напряжения,

подаваемого на электродвигатель.

Мощный линейный стабилизатор с возможностью регулирования выходного напряжения (см. рис. 1) был использован для регулирования скорости вращения вала электродрели постоянного тока D0600 фирмы DONAU мощностью около 40 Вт. Регулятор скорости состоит из сетевого трансформатора с выходным напряжением в 12…18 В, мостового выпрямителя (см. рис. 1а) и подключенного к нему линейного стабилизатора на базе мощного полевого транзистора (см. рис. 1б). Недостаток схемы заключается в том, что при установке даже средней скорости вращения дрель способна работать со свёрлами диаметром не более 1, 5 мм.

~0 В

~12 В

~18 В

С1

а)

б)

Стабилизатор – регулятор

+ -

VD4

VD3

VD2

VD1

220v

ТР220/12 – 18В

П1

ТР1

ВК1

Рис. 1. Регулятор скорости вращения вала двигателя постоянного тока на основе линейного стабилизатора [1]

а – блок питания, б – линейный стабилизатор напряжения

Существует другой принцип регулирования скорости вращения коллекторного электродвигателя постоянного тока, основанный на подаче пульсирующего напряжения, полученного с вторичной обмотки сетевого трансформатора (см. рис. 1а). Если это напряжение подать на двигатель через тиристор, фазой включения которого можно управлять, то из каждой полуволны синусоиды будет «вырезаться» определённая площадь, которой и будет пропорциональна скорость вращения дрели.

Тиристорные схемы регулирования скорости вращения вала электродвигателей достаточно распространены, хорошо известны и часто построены таким образом, что, наряду с регулировкой скорости, обеспечивают её стабилизацию при изменении момента сопротивления вращению вала. Как правило, для стабилизации скорости вращения используется два варианта схемы.

2. Вопросы к обсуждению:

1) Линейный стабилизатор с возможностью регулирования выходного напряжения.

2) Принцип регулирования скорости вращения коллекторного электродвигателя постоянного тока.

3) Тиристорные схемы регулирования скорости вращения вала.

3. Задание.

1) Собрать схему регулятора скорости вращения вала электродвигателя постоянного тока на основе линейного стабилизатора.

2) Произвести контрольный запуск.

3) Произвести практическое подключение нагрузки (использовать электродвигатель электродрели) и проверить диапазон регулирования скорости вращения.

Перечень рекомендуемых учебных изданий.

1. Кацман М. М. Электрический привод. Учебник. Издательский центр «Академия» Москва, 2013.

2. Кацман М. М. «Справочник по электрическим машинам» Учеб. пособие для студ. образоват. учреждений сред. проф. образования. М.: Издательский центр «Академия», Москва, 2005.

3. Васин В. М. «Электрический привод» - М.: Высш. шк., 1984.

4. Чекунов К. А. «Судовые электроприводы и электродвижение судов». Изд. «Судостроение». 1980.

5. Электродвигатели (каталог) – ШХТК, 2002.

Лабораторная работа №4

«Режимы пуска, торможения и регулировании оборотов электрических машин переменного тока. Генераторный тормозной режим (рекуперативный) с отдачей энергии в сеть»

Цель занятия – закрепить практические знания при обслуживании электрических машин переменного тока в процессе эксплуатации. Снятие данных и построение механической характеристики в режиме динамического торможения асинхронного электродвигателя с фазным ротором.

1. Теоретическая часть.

Электромагнитный момент асинхронного двигателя:

(1)

где - напряжение (фазное), подведенное к обмотке статора (В)

- частота в обмотке статора (Гц)

и – активное и индуктивное сопротивление обмотки статора (Ом)

- скольжение

- приведенные значения активного и индуктивного сопротивлений обмотки ротора (Ом)

где – синхронная частота вращения (об/мин)

– частота вращения ротора (об/мин)

В выражении электромагнитного момента (1) единственной переменной величиной, влияющей на электромагнитный момент М, является скольжение S. Поэтому, задавшись рядом значений скольжения и рассчитав для каждого из них величину момента, а затем, пересчитав эти значения скольжения на частоту вращения ротора , получают данные для построения механической характеристики асинхронного двигателя

Рис. 1. Механическая характеристика асинхронной машины

Анализируя полученную характеристику, видим, что для асинхронного двигателя возможно три режима работы:

1. Двигательный (основной) режим – при частоте вращения ротора от 0 до ;

2. Режим рекуперативного торможения (генераторный режим) – при частоте вращения ротора от до ;

3. Режим торможения противовключением – при частоте вращения ротора от 0 до .

На механической характеристике отмечены следующие характерные точки:

- пусковой момент асинхронного двигателя;

– максимальный момент двигательного режима;

– критическая частота вращения двигательного режима, т. е. частота вращения, соответствующая максимальному моменту ;

– максимальный момент генераторного режима (режима рекуперативного торможения);

– критическая частота вращения генераторного режима, соответствующая максимальному моменту ;

– пограничная частота вращения, соответствующая переходу двигательного режима асинхронной машины в генераторный. Представляет собой частоту вращения идеального холостого хода двигателя.

Критическая частота вращения определяется путем расчета критического скольжения

(2)

с последующим пересчетом на частоту вращения

. (3)

Максимальное значение момента асинхронного двигателя (Н·м)

(4)

В приведенных выражениях знак плюс соответствует двигательному режиму работы, а знак минус – генераторному режиму работы асинхронного двигателя.

При практических расчетах удобно пользоваться упрощенным выражением электромагнитного момента асинхронного двигателя:

(5)

При расчетах значений момента М, соответствующих рабочему участку механической характеристики , по (5) возможная ошибка не превышает допустимого значения.

Для расчета критического скольжения удобно воспользоваться выражением

, (6)

которое позволяет рассчитать по данным каталога.

Здесь – перегрузочная способность электродвигателя.

Свойства асинхронных двигателей определяются их механическими характеристиками

, которые могут быть естественными и искусственными .

При введении в цепь ротора электродвигателя добавочного резистора работа двигателя происходит в соответствии с искусственной характеристикой. Построение такой характеристики ведется на основании естественной характеристики: задавшись рядом значений момента, определяют соответствующие каждому из них значения скольжения по естественной характеристике, а затем по выражению

(7)

находят значения скольжений, соответствующие работе электродвигателя при включенном в цепь ротора добавочном резисторе сопротивлением . В выражении (7) .

При построении механических характеристик по данным, полученным после расчетов по приведенным выше формулам, необходимо предварительно пересчитать значения скольжения на частоту вращения (об/мин).

При построении механических характеристик по опытным данным такого пересчета не требуется, так как частота вращения ротора измеряется непосредственно.

Асинхронный двигатель, кроме двигательного (основного), имеет еще три тормозных режима:

1. Генераторный тормозной (рекуперативный) с отдачей энергии в сеть.

2. Торможения противовключением.

3. Динамического томожения.

Динамическое торможение асинхронного двигателя осуществляется следующим образом: обмотку статора отключают от трехфазной сети и быстро подключают два провода к источнику постоянного тока. Постоянный ток, проходя по обмотке статора. Образует магнитное поле, неподвижное относительно сердечника статора. Но так как ротор двигателя продолжает вращение по инерции, то это магнитное поле индуцирует в обмотке ротора переменный ток. Взаимодействие тока ротора с магнитным полем статора создает тормозной момент, величина которого определяется значениями МДС обмотки статора, активного сопротивления обмотки ротора и частоты вращения ротора. Торможение длится до полной остановки ротора. Для более эффективного торможения в цепь ротора вводят активное сопротивление.

Механические характеристики асинхронного двигателя в режиме динамического торможения располагаются во втором квадранте осей координат:

Рис.2. Механические характеристики асинхронного двигателя в различных режимах торможения.

2. Вопросы к обсуждению:

Три режима работы асинхронного двигателя:

1. Двигательный (основной) режим – при частоте вращения ротора от 0 до ;

2. Режим рекуперативного торможения (генераторный режим) – при частоте вращения ротора от до ;

3. Режим торможения противовключением – при частоте вращения ротора от 0 до .

3. Задание:

1. Лабораторная установка для опытного получения данных механических характеристик асинхронного двигателя с фазным ротором:

Рис. 3. Схема лабораторной установки.

2. Комплект электромонтажного инструмента.

3. Расходный электромонтажный провод сечением 2, 5 мм²

Порядок выполнения работы

1. Ознакомившись с лабораторной установкой, следует записать данные электрических машин.

Электродвигатель М

Номинальная мощность …………………………………………………. кВт

Номинальное напряжение ……………………………………………........В

Номинальная частота вращения …………………………………….об/мин

Номинальный ток статора ………………………………………………….А

Максимальный момент ………………………………………………….Н·м

Перегрузочная способность

Активное сопротивление обмотки ротора …………………………………Ом

Добавочное сопротивление в цепи ротора ………………………………Ом

⇐ Предыдущая 1 234 5 6 Следующая ⇒