Изоляция машин должна выполняться из влагостойких и теплостойких изолирующих материалов.
Все судовые машины должны быть снабжены встроенными фильтрами для подавления помех радиоприему. По способу защиты от вредных влияний окружающей среды электродвигатели бывают в открытом, брызгозащищенном, водозащищенном, герметическом и взрывобезопасном исполнении.
У электродвигателя в открытом исполнении, или, короче, у открытого электродвигателя все вращающиеся и токопроводящие части открыты, т. е. не имеется каких-либо специальных защитных приспособлений.
Представление об открытом электродвигателе дает рис. 1, на котором изображена открытая машина типа МП-550. Такие машины обычно устанавливаются с козырьками над коллектором.
Рис. 1. Открытый электродвигатель
Брызгозащищенными называются электродвигатели, имеющие защитные приспособления против водяных капель, падающих сверху под углом до 45° к вертикали. На рис. 2 изображена брызгозащищенная машина типа ПН.
Водозащищенными называются электродвигатели, имеющие защитные приспособления, не допускающие попадания внутрь воды при обливании их водой под давлением 2 атм с расстояния 5 м в любом направлении в течение 5 мин.
Рис. 2. Брызгозащищенный электродвигатель
Герметическими называются электродвигатели, имеющие плотно закрытый корпус, не допускающий проникновения воды внутрь при работе в погруженном состоянии в воду на глубину 10 м в течение 30 мин.
Взрывобезопасными называются электродвигатели, которые при взрыве внутри их газа или пыли не допускают передачи огня наружу или конструкция которых предупреждает возможность возникновения взрыва внутри.
Разновидностью закрытых машин являются закрытые вентилируемые и закрытые обдуваемые машины: первые — со специальными патрубками для подвода и отвода (по трубам) воздуха, необходимого для вентиляции машины, и вторые — с дополнительным вентилятором, прогоняющим воздух по наружной поверхности машины («обдувающим» ее).
На рис. 3 изображена закрытая обдуваемая машина типа ПН.
При выборе перечисленных исполнений электродвигателей руководствуются следующими соображениями:
а) электродвигатели, устанавливаемые в местах, где они подвергаются попаданию воды, масла и т. п. только в вертикальном направлении (сверху), могут быть открытыми, но должны при этом снабжаться специальными защитными козырьками;
б) электродвигатели, устанавливаемые в местах, где они подвергаются попаданию брызг воды от любых источников, должны быть брызгозащищенными;
Рис. 3. Закрытый обдуваемый электродвигатель
в) электродвигатели, устанавливаемые на верхних палубах или в местах, где они могут оказаться под воздействием потока воды, должны быть водозащищенными;
г) электродвигатели, устанавливаемые в помещениях, где имеются воспламеняющиеся газы или пыль, должны быть взрывобезопасными.
Наибольшее распространение на судах получили брызгозащищенные и водозащищенные электродвигатели.
По расположению вала различают горизонтальные и вертикальные электродвигатели. Последние занимают меньшую площадь, чем горизонтальные, поэтому нашли широкое применение для приводов различных насосов, устанавливаемых в машинном отделении.
Часто на судах используют фланцевые электродвигатели. У этих двигателей крышки со стороны привода снабжены фланцем, к которому и крепится фланец корпуса механизма (чаще всего вентилятора или центробежного насоса). Крылатка вентилятора или насоса в этом случае насаживается на вал электродвигателя. Фланцевые электродвигатели бывают как горизонтальные, так и вертикальные.
Режимы работы судовых электродвигателей
При работе электродвигателя часть потребляемой им из сети энергии превращается внутри его в тепло. Если бы при этом не происходило отдачи тепла электродвигателем в окружающее пространство, то нагрев электродвигателя достиг бы недопустимо большой величины, при которой пострадали бы обмотки и другие его части. Поэтому электродвигатели рассчитываются таким образом, чтобы при том или ином режиме их работы по истечении некоторого времени устанавливалось тепловое равновесие, при котором количество образующегося в электродвигателе тепла было бы равно количеству тепла, отдаваемого электродвигателем в пространство, а сам электродвигатель был бы нагрет лишь до определенной, допускаемой нормами, температуры.
Для электродвигателей установлены три режима работы: а) продолжительный, б) кратковременный и в) повторно-кратковременный.
Электродвигатель, рассчитанный на продолжительный режим работы, т. е. на продолжительную нагрузку, может работать без остановки в течение любого по длительности времени (при условии, что нагрузка не будет превышать номинальной величины, указываемой на его паспортном щитке).
Электродвигатель, рассчитанный на кратковременный режим работы, т. е. на кратковременную нагрузку, может работать без остановки лишь в течение того промежутка времени, который указывается на щитке электродвигателя (например, полчаса, час, полтора или два часа), после чего должен останавливаться и запускаться вновь не раньше, чем он охладится до температуры окружающей среды. Нагрузка при этом не должна превышать номинальной величины, которая указывается на паспортном щитке электродвигателя.
Электродвигатель, рассчитанный на повторно-кратковременный режим работы, при котором работа все время чередуется с остановками, может работать в течение любого интервала времени при условии, что при этом выдерживается указанная на паспортном щитке электродвигателя так называемая относительная продолжительность включения (обозначается ПВ). Если обозначить tраб — период работы двигателя и toст — длительность следующей за ним остановки двигателя, то относительная продолжительность включения, выражаемая обычно в процентах, представит собой следующее соотношение:
При расчете электродвигателя, предназначенного для повторно-кратковременного режима работы, предполагается, что длительность кратковременного периода работы tраб и следующего за ним кратковременного периода остановки tост практически не будет превышать 10 мин, т. е. tраб + tост = 10 мин.
Для каждого из этих трех режимов работы температура нагрева частей электродвигателя не должна превышать величины, допускаемой нормами Регистра. Температура окружающей среды принимается для судов равной +40° С. Допускаемое превышение температуры электродвигателя над температурой окружающей среды установлено нормами Регистра для различных частей двигателя в пределах от 55 до 80° С с учетом рода изоляции, примененной при изготовлении двигателя.
Выбор электродвигателя, рассчитанного на тот или иной режим работы, производится в зависимости от условий работы приводимого им в движение механизма. Так, например, для грузовых лебедок выбираются электродвигатели, рассчитанные на повторно-кратковременный режим работы, что соответствует характеру работы лебедки; для значительной части судовых вспомогательных механизмов, работающих длительное время, выбираются электродвигатели, рассчитанные на продолжительный режим работы.
Способы управления электродвигателями
Управление электродвигателем сводится к пуску, реверсу, остановке, торможению и изменению скорости его вращения.
В зависимости от способа воздействия на пускорегулирующую аппаратуру различают ручное, полуавтоматическое и автоматическое управление электродвигателям.
По роду применяемой аппаратуры управление может быть реостатным, контроллерным, контакторным и по системе генератор-двигатель.
При ручном управлении все операции по изменению состояния электродвигателя осуществляются непосредственным воздействием на пускорегулирующую аппаратуру электродвигателя: рубильники, пакетные выключатели и магнитные пускатели (при прямом пуске), пусковые, регулирующие или пускорегулирующие реостаты и контроллеры.
При электродвигателях значительных мощностей аппаратура ручного управления (реостаты и контроллеры) становится тяжелой и громоздкой, а манипуляции с ней требуют значительных физических усилий, что затрудняет управление.
Ручное управление электродвигателями требует от оператора определенных навыков. При неправильных манипуляциях возможны обесточивание установки из-за срабатывания автомата генератора (вследствие недопустимого толчка пускового тока при слишком быстром пуске), перегрев пусковых сопротивлений (при слишком замедленном пуске), повышенный динамический удар (при резком торможении) и т. п. Поэтому при ручном управлении снижается надежность работы электродвигателей, и в настоящее время оно применяется в основном для электродвигателей небольшой мощности со сравнительно редкими пусками и остановками.
Полуавтоматическое управление электродвигателем осуществляется при помощи релейно-контакторной аппаратуры. Воздействие на эту аппаратуру (для соответствующего замыкания и размыкания цепей питания катушек контакторов и реле) производит оператор при помощи ручных аппаратов: кнопок управления или командоконтроллеров. Весь же процесс изменения состояния электродвигателя происходит автоматически в нужной последовательности и с нужными выдержками времени независимо от оператора.
Для полуавтоматического управления от персонала не требуется высокая квалификация. Для манипуляции с командоконтроллерами и кнопками управления не нужно больших физических усилий; кроме того, эти усилия совершенно не зависят от мощности электродвигателя. При таком способе управления повышается надежность работы электродвигателей, облегчается их блокировка, становится возможным дистанционное управление, а также одновременное управление несколькими электродвигателями из одного места (например, управление двумя грузовыми лебедками одним лебедчиком).
Преимущества полуавтоматического управления обусловили его значительное распространение на судах.
При автоматическом управлении обслуживающий персонал не участвует в управлении электродвигателем. Роль оператора сводится к первоначальной наладке системы и дальнейшему периодическому наблюдению за ее состоянием. Начальные импульсы для пуска или остановки электродвигателя подаются специальными аппаратами, так называемыми датчиками. Такими датчиками могут служить реле, реагирующие на изменение давления, температуры какой-либо среды, уровня жидкости в сосуде или отсеке судна и т. д.
За последние годы автоматическое управление электродвигателями на судах получает все большее распространение. Автоматизируется управление насосами водоснабжения, климатическими установками, компрессорами, холодильными установками, механизмами, обслуживающими работу паровых котлов и т. д.
Автоматическое управление значительно облегчает работу судового персонала, освобождая его от необходимости непрерывно наблюдать за работой механизмов.
