Судовые автоматизированные электроприводы

«Судовые автоматизированные электроприводы»

Вариант № 10-341-А

                                                                                                                                        

для курсанта  Мельниченка Г.Н.

Выполнить расчёт электропривода грузовой лебёдки по следующим данным:

А. Параметры  механизма лебёдки 

1. Грузоподъёмность  G = 22,5 кН

2. Вес холостого  гака G = 0,25 кН

3. Радиус грузового  барабана R = 0,3 м

4. Передаточное число редуктора ι = 43

5. КПД передачи  η = 0,70

6. Номинальная  скорость подъёма груза  ν = 0,75 м/с

7. Скорость  спуска груза  ν = 0,13 м/с

8. Высота подъёма  груза H = 12 м

 

Б. Параметры схемы управления

1. Напряжение  сети  U = 380 В

2. Напряжение  управления U = 127 В

3. Число скоростей : 3

4. Способ регулирования  скорости : изменением числа пар полюсов

5. Включение  скоростей: посредством электромагнитных  контакторов

6. Защиты силовой  части схемы: а) от токов  короткого замыкания; б) от  токов перегрузки; в) нулевая;  г ) от работы на 2-х фазах;

7. Защита схемы  управления от токов к.з.: автоматическими выключателями

8. Блокировки: а) от падения груза; б) от  одновременного включения реверсивных  контакторов; в) по длине троса  на барабане при подъёме и  спуске груза: г) по предельному  весу груза при подъёме

9.Способ автоматизации  пуска: задержка при переходе с 1-й ссорости на 2-ю, а затем со        2-й на 3-ю. 

10.Способ автоматизации  электрического торможения: динамическое   перед срабатыванием основного тормоза

11.Способ защиты  от токов перегрузки: при перегрузке 3-й  или 2-й скорости двигатель автоматически переходит на 1-ю, при перегрузке 1-й скорости - отключается

12. Установленное  число циклов в час Z = 12

 

В. Графическая часть

1. лист №1 - электрическая принципиальная  схема управления электроприводом  лебёдки

2. лист №2  – электрическая схема подключений        

3. лист №3  – электрическая схема соединений

Срок получения задания : 14 февраля 2012 г.

Срок защиты проекта : 14 апреля 2012 г.

 

Руководитель  курсового проекта : преподаватель _________________________

Исполнитель курсового проекта: курсант ________________________________

Содержание

 

1. Вступление. Современное  состояние судовых электроприводов

и перспективы их развития                    с.3

2. Требования Правил Регистра и нормативных Правил к электро-

приводам  судовых механизмов и устройств      с.4

3. Предварительный расчёт мощности и выбор электродвигателя

лебёдки           с. 5

4. Проверка выбранного электродвигателя на устойчивость к опрокидыванию

при снижении напряжения судовой сети                     с.6

5. Расчёт и построение нагрузочной диаграммы електропривода лебёдки   с.7
6. Проверка выбранного электродвигателя по эквивалентному току

и числу циклов в час         c. 12

7. Описание принципиальной схемы управления электроприводом

лебёдки

8. Расчёт и выбор коммутационно-защитной  аппаратуры     с.13

9. Требования Правил Регистра к  электрическим аппаратам                  с.30

10.  Требования Правил Регистра  к электромагнитным тормозам   с. 31

11. Требования Правил технической эксплуатации к электрическим

машинам. Техническое использование                     с. 31

12. Требования Правил Регистра к электрическим приводам. Техническое использование. Общие требования                                                 с. 31

13. Требования Правил технической  эксплуатации к электроприводам.

Техническое обслуживание        с. 32

14. Требования Правил технической  эксплуатации к электроприводам

палубных устройств и механизмов. Техническое использование                 с. 33

15.   Перечень литературы        с. 34

 

 

 

1. Вступление.  Современное состояние судовых электроприводов

 и перспективы их развития

 

Современные суда морского, речного, рыбопромыслового технического флота 

имеют большое количество электрифицированных механизмов. Их можно разделить на 2 вида:

1. механизмы, входящие в  автоматизированные комплексы, например, комплекс типа “Залив-М” главного двигателя;
2. механизмы, входящие в отдельные автоматизированные системы, например,

систему автоматического  удержания судна на курсе ( авторулевой ) типа “Аист”.

При проектировании и производстве судовых  электроприводов приходится решать две взаимоисключающие задачи:

1. повышение уровня автоматизации электроприводов;
2. упрощение их обслуживания.

Для решения  этих задач судовые электроприводы должны развиваться в следующих  направлениях:

1. автоматизация отдельных механизмов с последующим их объединением в автоматизированные системы, управляемые при помощи ЭВМ;
2. повышение производительности механизмов и судна в целом за счёт выбора оптимальных скоростей переработки грузов;
3. повышение надёжности и ресурса электроприводов за счёт улучшения конструкции механизмов;
4. снижение трудозатрат на обслуживание за счёт унификации элементов и применения блочных конструкций.

 

 

2.Требования  Правил Регистра и нормативных  Правил к электроприводам судовых  механизмов и устройств

 

Правила Регистра. Блокировка работы механизмов

.1. в устройствах с автоматическим, дистанционным и ручным управленим  переход с ручного управления  на остальные должен быть возможным  только с поста ручного управления;

.2. механизмы, имеющие ручной и  электрический приводы, должны  иметь блокировку, запрещающую одновременную  работу обоих приводов;

.3. допускается установка устройства, выключающего блокировку при  условии, что оно защищено от  случайного выключения блокировки. Рядом с таким устройством  должна находиться надпись, указывающая его назначение и запрещающая его использование не уполномоченным на это членам  экипажа;

.4.  пуск электроприводов лебёдок,  грузовых кранов и др., которые  требуют при работе вентиляции, должен быть возможным только  после её включения.

 

Правила Регистра. Отключающие устройств безопасности

.1. системы управления электроприводами, которые могут угрожать безопасности  людей, должны иметь кнопки, выключатели  и другие устройства для аварийной  остановки электропривода:

.2. эти устройства безопасности  должны быть выкрашены в красный  цвет и иметь надпись, указывающую  на назначение;

.3. в электрических приводах механизмов  и устройств, требующих ограничение  движения, должны применяться конечные  выключатели, отключающие привод;

.4. электроприводы грузовых кранов  должны иметь блокировку, исключающую  работу при открытой двери  кабины крана.

 

Правила Регистра.  Коммутационная и пускорегулирующая апаратура

.1.коммутационная  апаратура, не имеющая защиту  от токов короткого замыкания,

должна  выдерживать эти токи до момента  срабатывания защиты; 

.2. пускорегулирующая апаратура должна  разрешать пуск электропривода  только из нулевого положения  аппаратуры;

.3. при прямом пуске самого мощного  электродвигателя снижение напряжения  и частоты тока не должно  вызывать выпадение генератора  из синхронизма, останов-

ку  приводного двигателя, а также отключение работающих машин и аппаратов;

.4. для каждого электродвигателя  мощностью 0,5 кВт и более должно  быть предусмотрено устройство  отключения питания на распределительном  щите.

 

2.4. Нормативные требования  к электроприводам грузоподъёмных  механизмов

.1. производительность грузовых операций  должна составлять :

а) при работе с номинальным грузом – до 50 циклов в час;

б) при работе с половинным грузом – до 70...80 циклов в час;

.2. скорость подъема номинального  груза должна составлять 0,2...1,0 м/с  ( 12...

60 м/мин ); при этом скорость подъёма  холостого гака допускается несколько  выше

приведенной, а скорость спуска оставляется умеренной, т.к. слишком быстрый спуск холостого  гака может привести к спутыванию троса на барабане лебёдки;

.3. просадочная  ( наименьшая ) скорость опускания  груза  должна быть не более  9...10 м/ мин, что гарантирует  сохранность груза при работе  на спуск;

.4. электродвигатели  лебёдок и кранов должны иметь  электромагнитные и механические  тормоза, допускающие ручное растормаживание; 

.5.  электроприводы  лебёдок и кранов должны автоматически  отключаться концевыми выключателями  в крайнем верхнем положении  гака.

 

3. Предварительный расчёт мощности  и выбор электродвигателя

 

.1. статический момент на валу  двигателя при подъёме номинального  груза

М = ( G + G )* R / (  ι*η ) = ( 22500 + 250 )*0,3 / 43*0,70 = 226,74 Н*м                                                                  

.2. статический момент на валу  двигателя при спуске номинального  груза

М = ( G + G )* R * ( 2 - 1/ η ) / 2 ι = ( 22500 + 250 )*0,3* ( 2 – 1 / 0,70 ) / 2*43 = 45,23 Н*м

.3. угловая скорость при подъёме

ω = ( ν * ι ) / R =  0,75*43 / 0,3 = 107,5 рад/с

.4. частота вращения при подъёме

n = 60 ω / 2 π =   60*107,5 / 2*3,14  = 1027,07 об/мин

.5. угловая скорость при спуске

ω = ( ν * ι ) / R =  0,13*43 / 0,3 = 18,63 рад/с

.6. частота вращения при спуске

n = 60 ω / 2 π =  60*18,63 / 2*3,14 = 177,99 об/мин

.7. мощность двигателя при подъёме

Р = М * ω =  226,74*107,5 = 24374,55 Вт ≈ 24 кВт

.8. мощность двигателя при спуске

Р = М * ω =   45,23*18,63 = 842,6 Вт  ≈   0,84 кВт

.9. при выборе электродвигателя  должны выполняться 5 условий:

.1. номинальная мощность выбранного  двигателя должна быть равной  или несколько большей мощности  двигателя при подъёме на 3-й  скорости( иначе двигатель перегреется  ), т.е. 

Р ≥ Р =  30 кВт

.2. номинальная частота вращения  выбранного двигателя должна  быть примерно равной частоте  вращения  двигателя при подъёме  на 3-й скорости, т.е. 

n ≈ n =  945,8  об/мин

.3. число скоростей двигателя  – 3

.4. режим работы – S3 ( повторно-кратковременный )

.5. исполнение корпуса – IP58 ( водозащищённое ).

.10. выбираю двигатель типа МАП 621-4/8/24 с такими номинальными данными

( таблица №1 ):

 

 

 

 

Таблица 1. Номинальные данные двигателя типа МАП 621-4/8/24

1	Число полюсов 2р	4	8	24
2	Режим работы, ПВ%	40	40	25
3	Мощность Р , кВт	30	15	2,8
4	Частота вращения n , об/мин	1350	630	160
5	Номинальный ток I при напряжении 380 В, А	63	40	29
6	Пусковой ток I , А	300	175	42
7	Номинальный момент М , Н*м	212	207	185
8	Пусковой момент М , Н*м	400	550	320
9	Максимальный момент М , Н*м	500	550	320
10	Коэффициент мощности cos φ	0,93	0,74	0,56
11	Момент инерции ротора  Ĵ дв, кг*м2	1,6	1,6	1,6

 

4. Проверка выбранного электродвигателя на устойчивость к опрокидыванию при снижении напряжения судовой сети

 

.1. Проверка электродвигателя на  устойчивость к опрокидыванию  имеет целью убедиться в том,  сможет ли двигатель сохранить  двигательный режим ( не опрокинуться ) при снижении напряжения судовой сети на 15%, т.е. до значения U' = 0,85U = 0,85*380 = 323 В.

Под опрокидыванием понимают аварийную  остановку двигателя или его  реверс в случае внезапного уменьшения вращающего электромагнитного момента двигателя.

Аварийная остановка двигателя  происходит в приводах, создающих  реактив-