Схема управления 3-фазным асинхронным двигателем с двух постов управле-

Местным называется управление электроприводом при помощи кнопочного поста

управления, находящегося в непосредственной близости от электропривода.

Дистанционнымназывается управление электроприводом при помощи кнопочно-

го поста управления, находящегося на некотором удалении от электропривода.

Управление с двух постов применяют для электроприводов ответственных прием-

ников электроэнергии – рулевых приводов, некоторых насосов и вентиляторов.

Например, по Правилам Регистра, пуск и остановка электродвигателей привода

руля должны осуществляться из румпельного отделения ( местное управление ) и из руле-

вой рубки ( дистанционное управление ).

В некоторых случаях пост дистанционного управления может состоять только из

одной кнопки «Пуск» или «Стоп».

Например, электродвигатели погружных осушительных и аварийных пожарных насосов должны иметь устройства дистанционного пуска, расположенные выше палубы переборок. Значит, пост дистанционного управления состоит из кнопки «Пуск». Этот

пост может находиться в рулевой рубке.

В то же время электродвигатели топливных и маслоперекачивающих насосов и се-

параторов топлива и масла должны отключаться дистанционно из мест, находящихся вне помещений этих насосов и вне шахты машинного отделения, но в непосредственной близости от этих помещений. Такой пост дистанционного управления состоит из кнопки «Стоп». Этот пост обычно располагается в коридоре при входе в машинное отделение.

Такое расположение постов дистанционного управления:

1. сводит к минимуму время, необходимое для включения или отключения электро-

привода ( не надо спускаться в машинное отделение ) и тем самым способствует повыше-

нию живучести судна при затоплении судовых помещений или пожаре в машинном отде-

лении;

2. исключает необходимость нахождения человека в машинном отделении, у поста местного управления, в условиях пожара в этом отделении или его частичного затопле-

ния.

18. Прочитать и объяснить работу структурной схемы авторулевого;

Отклонение судна от заданного курса воспринимается гирокомпасом ГК (рис. 10.32 ), который через датчик повернет ротор сельсина-приемника курса СП.

Последний через необратимую передачу НП поворачивает вал механического дифференциала МД. На второй вал механического дифференциала от штурвала подает-

ся заданное значение курса α . На выходном (третьем) валу МД получается разность между заданным и истинным значениями курса, которая характеризуется углом откло-

нения отзаданного курса α.

Рис. 10.32. Структурная схема авторулевого

Выходной вал МД поворачивает датчик курса ДК, который вырабатывает напряже

ние

U = k α ( 10.11 ),

пропорциональ­ное углу рассогласования судна по курсу. Это напряжение являет-

ся основным управляющим сигналом.

Два других управляющих сигнала выра­батываются в блоке коррекции БК, вклю-

чающем в себя дифферен­цирующее ДУ и интегрирующее ИУ устройства.

Дифференцирующее устройство вырабатывает сигнал

U = k dα/d t ( 10.12 ),

пропорциональный скорости отклонения от заданного курса. Сигнал этого устройства

предназначен для ком­пенсации энергии поворота судна, т. е. для уменьшения его инер

ции путем отрицательной закладки руля.

Сигнал, вырабатываемый интегрирующим устройством, пропорционален инте

гралу от угла отклонения судна по времени

U = k ( 10.13 ),

Этот сигнал возникает при появлении внешних несимметричных сил ( волны, ветра ) и делает кладки пера руля несимметричными. Тем самым компенсируется снос судна с курса в результате действия односторонних сил.

Таким образом на входе усилителя У суммируются 3 сигнала (пропорциональный углу отклонения судна, его производной и интегралу ), образуя напряжение управления

U = k α+ k dα/dt + k ( 10.14 ),.

Поэтому закон регулирования напряжения U в сокращенном виде записывают так ПИД. Это означает, что напряжение управления имеет 3 составляющие - пропорциональ

ную ( П ) в виде напряжения U , интегральную ( И ) в виде напряжения U , идифферен

циальную ( Д ) в виде напряжения U .

Напряжение управления U подается на вход усилителя У, откуда усиленный сиг-

нал поступает на исполнительный двигатель ИД, который поворачивает управляющий орган насоса Н рулевой ма­шины РМ.

Насос рулевой машины в соответствии с положением управляющего органа при

водит в движение поршни силовых цилин­дров СЦ, которые будут поворачивать руль на угол β.

При повороте руля приходит в движение рулевой датчик РД, имеющий механи-

ческую связь с баллером, вырабатывающий сигнал отрица­тельной обратной связи

U = k β ( 10.15 ),.

Этот сигнал вычитается из управляющего сигнала, а поэтому ограничивает угол перекладки руля и вместе с сигналом U обеспечивает удержание судна на заданном кур

се (по закону незатухающих колебаний).

Исполнительный двигатель ИД связан с управляющим органом насоса через исполнительный механизм. В зависимости от типа РМ в комплект авторулевого может входить исполнительный механизм ИМ-1 или ИМ-2.

В приборе ИМ-1 выходной валик имеет враща­тельное движение на некоторый угол ε, а в приборе ИМ-2 выходной валик совершает поступательное перемещение на некоторую вели­чину l.

Значение смещения определяет подачу насоса, а соответст­венно и скорость пере

кладки руля. Таким образом,

ε = kdβ/dt ( 10.16 ),,

поэтому датчик ДН обратной связи по насосу, механически связан­ный с ИД, выра

батывает сигнал

U = k kdβ/d ( 10.17 ),

Этот сигнал отрица­тельной обратной связи вычитается из управляющего сигна-

ла и служит для уменьшения автоколебаний пера руля.

Процесс управления судном для удержания его на заданном курсе можно представить следующим образом.

При отклонении судна от заданного курса выработанный авторулевым управля-

ющий сигнал поступает через усилитель на ИД. Последний приводит в движение управ-

ляющий орган и датчик ДН, вырабатывает сигнал U , который вычитается из управляю-

щего сигнала усилителя.

Когда при определенном смещении управляющего органа насоса значение сигна-

ла отрицательной обратной связи станет равным управляю­щему сигналу на входе уси-

лителя, разность напряжений станет равной нулю, а следовательно, и напряжение, подаваемое на ИД, тоже станет равным нулю.

Двигатель остановится, а управляющий орган насоса будет повернут на опреде-

ленный угол. Насос рулевой машины в соответствии с управляющим органом приведет в движе­ние поршни СЦ рулевой машины, которые будут поворачивать руль.

При повороте руля рулевой датчик РД вырабатывает сигнал U , который вычитается из управляющего сигнала усилителя.

Поскольку в рассматриваемый момент разность сигналов на усили­теле была рав-

на нулю, то под действием сигнала обратной связи РД усилитель будет вырабатывать напряжение противоположной фа­зы, ротор ИД будет вращаться в обратную сторону и перемещать управляющий орган насоса к нулевому положению.

При этом сигнал U обратной связи датчика ДН насоса будет соответственно уменьшаться.

Когда управляющий орган насоса вернется в нулевое положение, рулевая маши-

на прекратит движение, руль остановится в определенном положении, сигнал датчика ДН будет равен нулю, сигнал датчика РД будет равен по значению управляющему напря­

жению U и противоположен по знаку. Разность сигналов на входе усилителя опять бу-

дет равна нулю.

Под действием момента, созда­ваемого рулем, судно начнет возвращаться на за-

данный курс и в связи с этим значение управляющего напряжения U уменьшается. Это приводит к нарушению равенства сигналов и под действием напряжения, определяемого полярностью сигнала U рулевого датчика, ИД начинает смещать регулирующий орган насоса в противоположную сторону.

В результате обеспечивается возврат руля в диаметральную плоскость, когда судно оказывается на заданном курсе.

19. Прочитать и объяснить работу обобщенной разомкнутой системы ручного управления РЭГ-приводом;

Изменение направления подачи масла от насоса на рулевую машину, необходимое для перекладки руля, производится специальным управляющим устройством – сервомеханизмом.

В РЭГ-приводах с насосами постоянной подачи оконеч­ный каскад сервомеханизма представляет собой дросселирующий золот­ник, посредством которого насос связывается с рулевой машиной. Уп­равление золотником осуществляется магнитным (соленоид) или ма­шинным серводвигателем, который воздействует на золотник непосред­ственно или через промежуточный гидроусилитель.

В приводах с насосами переменной подачи сервомеханизм включает в себя электрический двигатель - серводвигатель, связанный через кинематическую передачу с манипулятором насоса.

Весьма часто в со­став управляющей кинематики включают гидроусилитель, что сущест­венно снижает мощность электрического серводвигателя.

Напомним, что при простом управления в качестве органов управления используют кнопки «Лево руля», «право руля» или рычаг управления ( «джостик» ).

Руль перекладывается все то время, пока нажата одна из кнопок или рычаг вы

веден из нейтрального положения. Перекладка пре­кращается, если отпустить кнопку или вернуть рукоятку поста в исходное - нулевое по­ложение.

Об угловом состоянии руля в каждый момент времени судят по рулевому указателю - аксиометру.

Обобщенная разомкнутая схема ручного управления рулем по времени показана на рис. 10.17.

Здесь представлены: РМ - рулевая ма­шина; Н - насос переменной подачи (ГЗ - гидрозолотник в системе управления с насосом нерегулируемой подачи); ГУ – гидроусили

тель; СР - серводвигатель; У - электрический усилитель.

Рис. 10.17. Обобщенная разомкнутая система ручного управления РЭГ-приводом

При простом управлении рулем контур регулирования разомкнут. При подаче управляющего напряжения U последовательно отрабатывают все звенья и начинается перекладка руля.

Шток поршня гидроусилителя ГУ жест­ко связан с манипулятором насоса Н. Перемещение манипулятора ог­раничено. Поэтому пропорциональность между движением золотника гидроусилителя и ходом его поршня характерна только при сравнитель­но малых перемещениях.

При снятии управляющего напряжения U серводвигатель СР останавливается, но подача насоса Н не прекра­щается.

Для остановки руля необходимо, чтобы серводвигатель включением в обратную сторону сместил манипулятор насоса в исходное положе­ние. Таким образом, разовая перекладка руля содержит четыре опера­ции:

1. включение серводвигателя;

2. его остановку;

3. включение серводвигателя в обратном направлении;

4. его остановку.

Поворот руля на заданный угол описанным способом даже опытному оператору ( например, рулевому матросу ) выполнить практически невоз­можно.

Для нормальной работы требуется, чтобы при снятии входного уп­равляющего сигнала U = 0 серводвигатель занимал исходное по­ложение, что соответствует прекращению подачи масла на рулевую ма­шину.

В некоторых современных отечественных схемах управления (АТР, АИСТ) это делается специальным пружинным нуль-установите­лем, задача которого вернуть серводвигатель или, точнее, золотник гид­роусилителя ГУ в нулевое положение ( е = 0) после отключения.

Ино­странные фирмы часто используют сервопривод с электромагнитным управлением. Золотник такого привода всегда имеет пружинный само­возврат.

Таким образом, простое управление рулем по структурной схеме рис.10.17 принципиально возможно.

Для этого требуется только, чтобы элементы сервопривода автоматически возвращались в исходное поло­жение после отключения серводвигателя.

20. Прочитать и объяснить работу структурной схемы следящего управления РЭГ-приводом с механической обратной связью;

Изменение направления подачи масла от насоса на рулевую машину, необходимое для перекладки руля, производится специальным управляющим устройством – сервомеханизмом.

В РЭГ-приводах с насосами постоянной подачи оконеч­ный каскад сервомеханизма представляет собой дросселирующий золот­ник, посредством которого насос связывается с рулевой машиной. Уп­равление золотником осуществляется магнитным (соленоид) или ма­шинным серводвигателем, который воздействует на золотник непосред­ственно или через промежуточный гидроусилитель.

В приводах с насосами переменной подачи сервомеханизм включает в себя электрический двигатель - серводвигатель, связанный через кинематическую передачу с манипулятором насоса.

Весьма часто в со­став управляющей кинематики включают гидроусилитель, что сущест­венно снижает мощность электрического серводвигателя.

Напомним, что при следящем управления в качестве органа управления используют штурвал поста управления в рулевой рубке.

При повороте штурвала на определенный угол в необходимую сторону ( влево или вправо относительно нулевого положения ) перо руля повернется на такой же ( или пропорциональный ) угол и автоматически остановится.

Иначе говоря, перо руля повторяет поворот штурвала, как бы следит за движением штурвала, отсюда название – следящее управление.

При этом угол поворота пера руля тем больше, чем больше угловое расстояние ( угловой путь ) , описанное штурвалом, отсюда второе название – управление по пути.

Из сказанного следует, что у каждому положению штурвала после отработки соответствует определен­ное положение руля.

Таким образом, следящее управление является полуавтоматическим – на первом этапе управления участвует человек ( поворачивает вручную штурвал ), на втором этапе используются элементы автоматики ( сельсин-датчик руля в румпельном отделении ), обеспечивающие автоматическую ( без участия человека ) остановку руля.

Аксиометр является средством дополнительного контроля положения руля.

Система следящего управления может быть создана путем замыкания входа и выхода разомкнутой системы (рис. 10.16 ) через соответству­ющие преобразующие устройства.

Внутри следящего контура оказываются последовательно включенными два интегрирующих звена СР и РМ. Такие системы являются структурно неустойчивыми. Для прида­ния устойчивости одно из интегрирующих звеньев должно быть охва­чено жесткой обратной связью.

Широко распространены схемы (рис. 10.18 ), где обратной связью ох­вачены два звена: рулевая машина РМ и насос регулируемой подачи.

Рис. 10.18. Структурная схема следящего управления РЭГ-приводом с механической обратной связью

Образование внутреннего следящего контура превращает интегрирующее и апериодическое звенья, характерные для гидравлического привода, в обобщенное колебательное звено, передаточная функция которого имеет следующий вид:

где К — коэффициент усиления обратной связно масштабно увязывающий воз­действие на подачу насоса со стороны руля и со стороны усилителя.

Решение характеристического уравнения, соответствующего данной пере­даточной функции , показывает, что при соблюдении условия 4T K K K < 1 оба корня уравнения будут отрицательными и ве­щественными, поэтому движение руля при управления со стороны сер­вопривода будет носить апериодический характер.

При обратном соотношении в рулевом электроприводе возникают автоколебания, т.е. перо руля даже в отсутствие управляющего сигнала совершает самопроизвольные колебания влево-вправо по отношению к диаметральной плоскости судна.

Для подавления автоколебаний в схему управления рулевым электроприводом вводят отрицательную обратную связь по выходному напряжениию, при помощи которой часть сигнала ( напряжения ) с выхода оконечного каскада усилителя подают в противофазе на вход усилителя.

В результате коэффициент усиления усилителя по напряжению ( а значит, и по мощности ) уменьшается, но достигается главное – исчезают автоколебания пера руля.

При подаче сигнала α на вход суммирующего устройства А баллер руля повернется на соответствующий угол α.

Таким образом, задача следящего управления рулем превращается в задачу синфазного пово­рота поста управления ПУ и выходного органа сервомеханизма (СР, ГУ) α .

Общая схема следящего управления рулем распадается на два независимых замкнутых контура I и II.

Поворот поста управления ПУ на некоторый угол вызывает перемещение выхода сервомеханизма на тот же угол, что в свою очередь определит угол перекладки руля. Эле­менты К и К являются преобразователями углового поворота в экви­валентные электрические сигналы.

При углах перекладки α = α -а > 5°, поворот манипулятора насоса ограничивает-

ся (ε ).

Движение же задающего органа α может продолжаться из-за наличия специаль-

ной аккумулирующей пружины. Следовательно, при больших углах пере­кладки насос работает с максимальной подачей и начинает снижать ее за 5° до подхода к заданному положению.

При разомкнутом контуре II возможно простое управление рулем.

Постом управления непосредственно на вход усилителя подается уп­равляющий сигнал. Серводвигатель СР через ГУ или, в случае его от­сутствия, через кинематический механизм перемещает на некоторый угол α задающий элемент, угол поворота которого после отработки определит положение руля.

Контроль перекладки производится по двухстрелочному аксиометру заданного и действительного положения руля. Датчики аксиометра связаны соответственно с заданным α и фактическим α углами поворота пера руля. Отключе­ние серводвигателя производится по достижении α требуемого значения.

21. Прочитать и объяснить работу функциональной схемы электропривода подруливающего устройства с ВРШ;

К основным деталям устройства относятся ( рис. 10.34 ):

Рис. 10.34. Функциональная схема электропривода подруливающего устрой-

ства с ВРШ

ЛПШ – линейный преобразователь шага, для преобразования угла поворота лопастей винта в пропорциональное напряжение ;

ДНШ – датчик нулевого шага, представляет собой конечный выключатель, контакты которого замкнуты только при нулевом шаге лопастей винта;

М – приводной электродвигатель винта, для вращения винта;

ПП – переключатель постов управления;

ПУ1- пост управления на крыле левого борта;

ПУ2 – то же, в рулевой рубке;

ПУ3- то же, на крыле левого борта;

ПУ0 – то же, в ЦПУ;

РУ – распределительное устройство ( щит электропитания );

РШ – регулятор шага винта, для выработки напряжения, ;

ЭГП – электрогидравлический преобразователь;

РЗ – распределительный золотник;

1 – рычаг, для передачи информации о положении лопастей в ЛПШ и ДНШ;

2 – сервомотор, для создания усилия, поворачивающего лопасти винта;

3 – шток сервомотора, для передачи усилия от поршня сервомотора 2 к кондуктору 5;

4 – коническая зубчатая передача, для передачи вращающего момента электродвигателя на ступицу винта ( т.е. для вращения винта );

5 – кондуктор, устройство для непосредственного разворота лопастей винта.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: