Нагрузочные диаграммы якорных электроприводов

Момент на звездочке определяется произведением усилия на звездочке на её радиус

где Т_з_i – текущее значение усилия натяжения на звездочке, Н;

D_з – диаметр цепной звездочки, м: диаметр пятикулачковой звездочки, чаще всего применяемой на якорных устройствах речных судов, может быть определён по формуле

D_з = 13, 7*d = 13, 7 * 28= 383.6мм=0.38м

где d – калибр цепи, мм.

Момент на валу электродвигателя определяется известным из механики уравнением

где i – передаточное число редуктора;

η _мех – механический коэффициент полезного действия передачи

Для предварительной оценки передаточного числа задаются скоростью выбирания якорной цепи и частотой вращения электродвигателя.

где n’_ном = 670 ÷ 1400 – ориентировочное значение номинальной частоты вращения электродвигателя, 1000 об/мин;

V – скорость выбирания якорной цепи, м/с: согласно требованиям российского Речного Регистра должна быть больше 0, 12 м/с и при практических расчетах принимается в пределах (0, 14 ÷ 0, 17): 0, 16 м/с.

Полученное значение передаточного числа уточняют по справочнику.

В практике отечественного производства якорных механизмов определено существование зависимости передаточного числа редуктора от калибра цепи, примерное соотношение которых можно выразить в табличной форме.

Калибр	d	14 ÷ 17, 5	19 ÷ 26	28 ÷ 34	38 ÷ 44
Передаточное число	i

Механический коэффициент полезного действия якорно-швартовых механизмов обычно находится в пределах η _мех = 0, 7 ÷ 0, 75: 0, 71

Р и с. 1

Нагрузочная диаграмма якорного электропривода при сьемке судна с якоря

Определение мощности электродвигателя

Предварительный расчёт мощности и выбор электродвигателя для якорных механизмов.

В практике определения мощности исполнительных электродвигателей якорных и якорно-швартовых механизмов расчётное значение номинального момента устанавливают по наибольшему моменту М₂ нагрузочной диаграммы.

При трогании двигателя оказываются повышенными статические коэффициенты трения отдельных пар механизма передачи. Кроме того, необходим некоторый запас на создание активного момента для разгона системы. По опыту завода «Динамо» общий необходимый избыток пускового момента оценивается в 50%:

Тогда, учитывая требования Российского речного Регистра, расчетное значение номинального момента может быть определено по выражению

где λ _м = 2 ÷ 2, 5 – перегрузочная способность двигателя;

К_u = 0, 9 – коэффициент запаса на падение напряжения;

К_м = 0, 9 – коэффициент запаса на механический износ.

Расчетное значение мощности используемого электродвигателя, кВт

где n’_ном – расчетное значение номинальной частоты вращения; принималось при определении передаточного числа редуктора.

Двигатель выбирается из каталогов специальных серий, выпускаемых промышленностью для якорно-швартовных механизмов, типа МАП и ДПМ, в зависимости от рода тока и величины номинального напряжения судовой сети.

При этом должно выполнятся условие

где Р_ном30 – номинальная мощность выбранного электродвигателя в тридцатиминутном режиме работы.

МАП511-4/8/ОМ1

Число полюсов	P_НОМ	Режим Работы	n_НОМ	M_max	M_П	I_НОМ	I_П	cosφ
						24.5		0, 9
						21.6		0, 78

Построение механических характеристик. M=f(n)

В якорно-швартовных механизмах в основном применяются асинхронные двигатели с повышенным скольжением и пусковым моментом типа МАП. Опыт расчёта и построения механических характеристик этих двигателей показывает, что наиболее точный результат в области рабочих скольжений дает упрощенная форма Клосса.

где:

М_К = М_mах – критический или максимальный момент двигателя, Н∙ м;

– номинальное скольжение;

– частота вращения поля статора, об/мин;

– кратность максимального момента;

– номинальный момент, Н*м;

– критическое скольжение.

Расчет механических характеристик: 2p = 4

1) Точка холостого хода, об/мин.

2) Точка номинального момента.

3) Точка критического момента.

4) Точка пускового момента.

Расчет механических характеристик: 2p = 8

1) Точка холостого хода, об/мин.

2) Точка номинального момента.

3) Точка критического момента.

4) Точка пускового момента.

Следует помнить, что расчёт механических характеристик по формуле Клосса для двигателей серии МАП дает приемлемые результаты лишь в области скольжений от 0 до S_К. При скольжениях больше S_К и до S = 1 погрешность может достичь существенных значений, что объясняется зависимостью параметров асинхронного двигателя от частоты вращения ротора. Поэтому поступают следующим образом: аналитически по формуле Клосса рассчитывают всю механическую характеристику, эскизно строят её:

· из справочных данных берут значение пускового момента и строят точку П (1, M_П);

· проводят касательную из точки П к кривой момента, определяют точку касания(S_К, M_К);

· строят механическую характеристику окончательно, обводя участок кривой момента от S = 0 (n= n_хх) до точки касания с прямой и прямую до точки (1, M_п), где частота вращения равна нулю.

Такое решение не отражает действительных процессов в асинхронном двигателе при разгоне, но имеет, то преимущество, что дает возможность получить аналитическое выражение для механической характеристики на участке прямой и применять его, например, для ориентировочной оценки времени переходного процесса при разгоне двигателя.

Задаваясь значениями скольжения и подставляя их в формулу Клосса по полученным результатам строим механическую характеристику.

Р и с. 2

Механическая характеристика электродвигателя

Проверка на нагрев

Проверка на нагрев электродвигателей якорного механизма проводится при работе привода в двух режимах: съемке с якоря при стоянке на расчетной глубине и подъеме одного якоря; одновременному подъему двух якорей с половины глубины якорной стоянки.

Оба режима осуществляются при работе двигателей постоянного тока на естественной характеристике, асинхронных двигателей - на основных обмотках.

Проверка начинается с расчета и построения нагрузочных диаграмм для каждого режима работы, для чего используются зависимости моментов на валу электродвигателя от длины якорной цепи М = f(L) (см. рис. 5.5, рис 5.6), механические характеристики предварительно выбранных электродвигателей и зависимости токов в силовых цепях электродвигателей от моментов I = f(M).

Съемка с якоря при стоянке на расчетной глубине.

По значениям моментов М₁, М₂, М₃, М₄ определяются соответствующие значения частоты вращения n₁, n₂, n₃, n₄

М1 = Н * м n1 = 1460 об/мин

М2 = Н * м n2 = 1400 об/мин

М3 = Н * м n3 = 1470 об/мин

М4 = Н * м n4 = 1450 об/мин

Рассчитывается время выбирания цепи на отдельных стадиях.

На первой стадии при постоянстве момента М₁ частота вращения n₁ постоянна и время работы, мин

Время работы электродвигателя на второй стадии, мин

Время отрыва якоря от грунта и характер изменения момента при этом определить достаточно трудно: практически двигатель может остановиться. Поэтому, при расчете на нагрев двигателей якорных и якорно-швартовных механизмов значения момента и тока на 3-ей стадии принимаются равными пусковым значениям, а время стадии – 0, 5 мин.

На четвёртой стадии момент меняется от значения М₃ до М₄, частота вращения увеличивается от n₃ до n₄.

время работы электродвигателя, мин

Общее время работы электродвигателя при съемке с якоря, мин,,

Значение токов при соответствующих значениях моментов:

M_I	M_II	M_III	M_IV
	20.9		12.8
14.5	23.3	13.8	16.5

Диаграмма I(f) при снятии судна с якоря

Р и с. 3

Эквивалентный ток двигателя при работе по съемке судна с якоря:

Для речных судов время съемки с якоря не превышает 15 — 20 минут. Согласно отраслевых требований электропривод должен обеспечить последовательно два подъема якоря с расчетной глубины якорной стоянки, при этом стоянка под током в течении 30с учитывается только один раз. Эквивалентный ток двигателя при последовательной двукратной съемке якоря:

Мощность двигателя для якорных и якорно-швартовного механизмов выбирается по 30 минутному режиму работы, поэтому эквивалентный ток необходимо привести к 30 минутному режиму, если время работы при последовательной двукратной съемке с якоря будет больше или меньше 30 минут

Двигатель проходит проверку на нагрев при работе со съемке судна с якоря, если выполняется условие:

Электродвигатель проходит проверку на нагрев, если выполняется данное условие

Схема электропривода

⇐ Предыдущая 1 2 34