Системы управления рулевых приводов с механической передачей подразделяются на контакторную и систему Г — Д. Выбор той или иной системы управления определяется специальными требованиями, при отсутствии таковых решающим фактором является мощность электропривода.
Пост управления состоит из органа управления и приборов сигнализации и контроля за работой рулевого привода. В качестве органов управления используют кнопку и командо-аппараты. Кнопки и командо-аппараты имеют самовозврат. Обычно кнопочный пост управления состоит из двух кнопок «право» и «лево», в некоторых случаях устанавливают кнопку «ускоренно». Для исключения возможности воздействия на схему путем одновременного нажатия двух кнопок применяют электрическую или механическую блокировку.
Командо-аппарат позволяет осуществлять более сложные переключения, он имеет одно нейтральное и от одного до четырех положений в левую и правую сторону.
Магнитная станция для рулевого электропривода малой мощности (рис. 1) состоит из металлического корпуса 1 (крышка снята); контакторов 2, обеспечивающих управление электродвигателем; предохранителей 3, защищающих цепи управления от коротких замыканий; установочных резисторов 4, обеспечивающих экономический режим работы контакторов, и блока выводов 5, служащего для присоединения магнитной станции к остальным цепям управления электродвигателем. Кабели в магнитную станцию вводят через сальниковые уплотнения 6 в нижней части корпуса.
Ниже рассмотрен принцип действия наиболее часто встречающихся схем управления рулевыми электроприводами. В первой схеме показано включение сигнальных ламп, позволяющих определить положение руля, в остальных схемах сигнальные лампы не приведены, так как способ их включения аналогичен.
Контакторная схема управления электродвигателем постоянного тока (рис. 2) применяется для резервного рулевого привода на пассажирских и грузовых судах. Схема состоит из рулевого электродвигателя постоянного тока со смешанным возбуждением, кнопочного поста управления с сигнальными лампами и магнитной станции. Питание рулевого привода осуществляется от аккумуляторных батарей.
Включением автоматического выключателя Q1 схема подготавливается к действию. Для ее работы необходимо замкнуть выключатель S1, который подаст питание в цепи управления и сигнализации.
При замыкании выключателя S1 получит питание катушка линейного контактора К1, последний замкнет свои контакты К1.1, К1.2 в силовой цепи и включит цепь параллельной обмотки возбуждения LM1.
При переводе рукоятки поста управления влево замыкается верхний контакт переключателя S2, получает питание катушка реверсивного контактора К2 через контакт S2 и конечный выключатель S3. Ток в силовой цепи пройдет от X1 через контакт K1.1, замыкающий контакт К2.1, якорь двигателя М, резистор R, размыкающий контакт К3.2, последовательную обмотку возбуждения LM2 и контакт К1.2 к Х2 сети. Двигатель начнет вращаться. При отпускании рукоятки она возвращается в нейтральное положение, катушка контактора К2 обесточивается, и якорь двигателя через размыкающие контакты К2.2 и К3.2 включается на тормозной резистор R (динамическое торможение).
При переводе рукоятки поста управления вправо получает питание катушка контактора К3, ток в якоре двигателя изменяет направление, и двигатель вращается в обратную сторону.
Если руль достигнет предельного угла перекладки, размыкается конечный выключатель S3 или S4, разрывая цепь соответствующего контактора К2 или К3. Электродвигатель останавливается.
Если перо руля находится в диаметральной плоскости, замкнут контакт S6 и горит сигнальная лампа Н2, при перекладке руля влево контакт S6 размыкается, лампа Н2 гаснет, а контакт S5 замыкается, зажигая лампу Н1.
При перекладке от диаметральной плоскости вправо замыкается контакт S7, зажигая лампу Н3.
Рулевой привод по системе Г — Д (рис. 3) состоит из двигатель-генераторного агрегата с асинхронным двигателем М1 и генератором G постоянного тока с независимой обмоткой возбуждения LG1 и размагничивающей обмоткой LG2, исполнительного двигателя М2 с независимым возбуждением, кнопочного поста управления и конечных выключателей S4 и S5.
Первичный двигатель M1 запускается включением в судовую сеть и вначале вращает невозбужденный генератор. При включении цепей управления в сеть постоянного тока получает питание обмотка возбуждения LM2 исполнительного двигателя. Требуемое направление вращения этого двигателя устанавливают нажатием соответствующей кнопки S1 или S2. При нажатии кнопки S1 ток пойдет от X1 сети через конечный выключатель S4, верхний контакт кнопки S1, обмотку LG1 резистор R, нижний контакт кнопки S2 и Х2 сети.
Генератор возбудится, и двигатель M1 будет вращаться, перекладывая руль влево. Если нажать кнопку S2, то направление тока в обмотке возбуждения и полярность генератора изменятся, и двигатель будет вращаться в обратную сторону. Вращение будет продолжаться до тех пор, пока не отпущена кнопка.
Конечные выключатели S4 и S5 автоматически размыкают цепь обмотки возбуждения генератора при достижении рулем предельных углов перекладки. Для ускорения перекладки руля установлена кнопка S3. При одновременном нажатии кнопки S3 и какой-либо из кнопок S1 и S2 ток в обмотку возбуждения пойдет, минуя резистор R, что приведет к увеличению возбуждения генератора и напряжения на зажимах якоря электродвигателя М2. Двигатель начнет вращаться быстрее. Размагничивающая обмотка генератора LG2 при увеличении нагрузки двигателя уменьшает напряжение в силовой цепи и смягчает механическую характеристику.
Следящий рулевой привод по системе Г — Д с электромашинным усилителем (рис. 4) отличается тем, что обмотка возбуждения генератора LG1 питается от электромашинного усилителя с поперечным полем А, использованным в качестве возбудителя. Управляющая обмотка возбуждения ЭМУ LA1 получает питание от обмотки статора LB1 сельсина В1 через фазочувствительный выпрямитель.
Трехмашинный агрегат состоит из первичного асинхронного электродвигателя M1, генератора с независимым возбуждением G и возбудителя А. Первичный двигатель M1 включается с помощью выключателя непосредственно в трехфазную сеть. Возбуждение ЭМУ регулируется поворотом ротора сельсина В1.
В фазочувствительный усилитель подается опорное переменное напряжение U0. Это напряжение при отсутствии сигнала со статора сельсина LB1 (ротор сельсина В1 смещен относительно ротора сельсина В2 на угол ф = π/2) создает через оба вентиля V1 и V2, резисторы R1 и R2 равные токи. В результате этого появятся равные, но противоположные по направлению напряжения U1 и U2, а напряжение на обмотке возбуждения LA1 ЭМУ будет равно нулю.
Предположим, что в результате поворота ротор сельсина с помощью поста управления ОПУ (см. рис. 4) через трансформатор к фазочувствительному выпрямителю поступил управляющий сигнал, фаза которого такова, что в проводящий полупериод э.д.с. вторичной обмотки трансформатора Т направлена вверх. В этом случае падение напряжения на резисторе R1 будет больше, чем на резисторе R2, и напряжение на обмотке возбуждения ЭМУ будет равно U1 — U2. В результате возбудитель А и генератор G возбудятся, двигатель М2 начнет вращаться.
При вращении электродвигателя М2 поворачивается связанный с ним ротор сельсина В2. Когда ротор сельсина В2 вновь сместится относительно ротора сельсина В1 на угол ф = π/2, ток в обмотке LA1 прекратится, и двигатель М2 остановится. Конденсаторы С1, С2 сглаживают пульсации выпрямленного тока.
Для смягчения механической характеристики исполнительного электродвигателя М2 применяются: размагничивающая обмотка генератора LG2, включенная в силовую цепь; последовательная обмотка исполнительного электродвигателя LM2.2, также включенная в силовую цепь. Так как в цепи направление тока меняется, а в обмотке LM2.2 его направление должно быть неизменным, она подключается с помощью полупроводникового выпрямителя U, собранного по мостовой схеме.
Пост управления состоит из органа управления и приборов сигнализации и контроля за работой рулевого привода. В качестве органов управления используют кнопку и командо-аппараты. Кнопки и командо-аппараты имеют самовозврат. Обычно кнопочный пост управления состоит из двух кнопок «право» и «лево», в некоторых случаях устанавливают кнопку «ускоренно». Для исключения возможности воздействия на схему путем одновременного нажатия двух кнопок применяют электрическую или механическую блокировку.
Командо-аппарат позволяет осуществлять более сложные переключения, он имеет одно нейтральное и от одного до четырех положений в левую и правую сторону.
Магнитная станция для рулевого электропривода малой мощности (рис. 1) состоит из металлического корпуса 1 (крышка снята); контакторов 2, обеспечивающих управление электродвигателем; предохранителей 3, защищающих цепи управления от коротких замыканий; установочных резисторов 4, обеспечивающих экономический режим работы контакторов, и блока выводов 5, служащего для присоединения магнитной станции к остальным цепям управления электродвигателем. Кабели в магнитную станцию вводят через сальниковые уплотнения 6 в нижней части корпуса.
Ниже рассмотрен принцип действия наиболее часто встречающихся схем управления рулевыми электроприводами. В первой схеме показано включение сигнальных ламп, позволяющих определить положение руля, в остальных схемах сигнальные лампы не приведены, так как способ их включения аналогичен.
Рис. 1. Магнитная станция рулевого привода малой мощности
Рис. 2. Принципиальная схема рулевого привода малой мощности
Контакторная схема управления электродвигателем постоянного тока (рис. 2) применяется для резервного рулевого привода на пассажирских и грузовых судах. Схема состоит из рулевого электродвигателя постоянного тока со смешанным возбуждением, кнопочного поста управления с сигнальными лампами и магнитной станции. Питание рулевого привода осуществляется от аккумуляторных батарей.
Включением автоматического выключателя Q1 схема подготавливается к действию. Для ее работы необходимо замкнуть выключатель S1, который подаст питание в цепи управления и сигнализации.
При замыкании выключателя S1 получит питание катушка линейного контактора К1, последний замкнет свои контакты К1.1, К1.2 в силовой цепи и включит цепь параллельной обмотки возбуждения LM1.
При переводе рукоятки поста управления влево замыкается верхний контакт переключателя S2, получает питание катушка реверсивного контактора К2 через контакт S2 и конечный выключатель S3. Ток в силовой цепи пройдет от X1 через контакт K1.1, замыкающий контакт К2.1, якорь двигателя М, резистор R, размыкающий контакт К3.2, последовательную обмотку возбуждения LM2 и контакт К1.2 к Х2 сети. Двигатель начнет вращаться. При отпускании рукоятки она возвращается в нейтральное положение, катушка контактора К2 обесточивается, и якорь двигателя через размыкающие контакты К2.2 и К3.2 включается на тормозной резистор R (динамическое торможение).
При переводе рукоятки поста управления вправо получает питание катушка контактора К3, ток в якоре двигателя изменяет направление, и двигатель вращается в обратную сторону.
Рис. 3. Принципиальная схема рулевого привода по системе Г—Д
Если руль достигнет предельного угла перекладки, размыкается конечный выключатель S3 или S4, разрывая цепь соответствующего контактора К2 или К3. Электродвигатель останавливается.
Если перо руля находится в диаметральной плоскости, замкнут контакт S6 и горит сигнальная лампа Н2, при перекладке руля влево контакт S6 размыкается, лампа Н2 гаснет, а контакт S5 замыкается, зажигая лампу Н1.
При перекладке от диаметральной плоскости вправо замыкается контакт S7, зажигая лампу Н3.
Рулевой привод по системе Г — Д (рис. 3) состоит из двигатель-генераторного агрегата с асинхронным двигателем М1 и генератором G постоянного тока с независимой обмоткой возбуждения LG1 и размагничивающей обмоткой LG2, исполнительного двигателя М2 с независимым возбуждением, кнопочного поста управления и конечных выключателей S4 и S5.
Первичный двигатель M1 запускается включением в судовую сеть и вначале вращает невозбужденный генератор. При включении цепей управления в сеть постоянного тока получает питание обмотка возбуждения LM2 исполнительного двигателя. Требуемое направление вращения этого двигателя устанавливают нажатием соответствующей кнопки S1 или S2. При нажатии кнопки S1 ток пойдет от X1 сети через конечный выключатель S4, верхний контакт кнопки S1, обмотку LG1 резистор R, нижний контакт кнопки S2 и Х2 сети.
Генератор возбудится, и двигатель M1 будет вращаться, перекладывая руль влево. Если нажать кнопку S2, то направление тока в обмотке возбуждения и полярность генератора изменятся, и двигатель будет вращаться в обратную сторону. Вращение будет продолжаться до тех пор, пока не отпущена кнопка.
Конечные выключатели S4 и S5 автоматически размыкают цепь обмотки возбуждения генератора при достижении рулем предельных углов перекладки. Для ускорения перекладки руля установлена кнопка S3. При одновременном нажатии кнопки S3 и какой-либо из кнопок S1 и S2 ток в обмотку возбуждения пойдет, минуя резистор R, что приведет к увеличению возбуждения генератора и напряжения на зажимах якоря электродвигателя М2. Двигатель начнет вращаться быстрее. Размагничивающая обмотка генератора LG2 при увеличении нагрузки двигателя уменьшает напряжение в силовой цепи и смягчает механическую характеристику.
Следящий рулевой привод по системе Г — Д с электромашинным усилителем (рис. 4) отличается тем, что обмотка возбуждения генератора LG1 питается от электромашинного усилителя с поперечным полем А, использованным в качестве возбудителя. Управляющая обмотка возбуждения ЭМУ LA1 получает питание от обмотки статора LB1 сельсина В1 через фазочувствительный выпрямитель.
Рис. 4. Принципиальная схема следящего рулевого привода
Трехмашинный агрегат состоит из первичного асинхронного электродвигателя M1, генератора с независимым возбуждением G и возбудителя А. Первичный двигатель M1 включается с помощью выключателя непосредственно в трехфазную сеть. Возбуждение ЭМУ регулируется поворотом ротора сельсина В1.
В фазочувствительный усилитель подается опорное переменное напряжение U0. Это напряжение при отсутствии сигнала со статора сельсина LB1 (ротор сельсина В1 смещен относительно ротора сельсина В2 на угол ф = π/2) создает через оба вентиля V1 и V2, резисторы R1 и R2 равные токи. В результате этого появятся равные, но противоположные по направлению напряжения U1 и U2, а напряжение на обмотке возбуждения LA1 ЭМУ будет равно нулю.
Предположим, что в результате поворота ротор сельсина с помощью поста управления ОПУ (см. рис. 4) через трансформатор к фазочувствительному выпрямителю поступил управляющий сигнал, фаза которого такова, что в проводящий полупериод э.д.с. вторичной обмотки трансформатора Т направлена вверх. В этом случае падение напряжения на резисторе R1 будет больше, чем на резисторе R2, и напряжение на обмотке возбуждения ЭМУ будет равно U1 — U2. В результате возбудитель А и генератор G возбудятся, двигатель М2 начнет вращаться.
При вращении электродвигателя М2 поворачивается связанный с ним ротор сельсина В2. Когда ротор сельсина В2 вновь сместится относительно ротора сельсина В1 на угол ф = π/2, ток в обмотке LA1 прекратится, и двигатель М2 остановится. Конденсаторы С1, С2 сглаживают пульсации выпрямленного тока.
Для смягчения механической характеристики исполнительного электродвигателя М2 применяются: размагничивающая обмотка генератора LG2, включенная в силовую цепь; последовательная обмотка исполнительного электродвигателя LM2.2, также включенная в силовую цепь. Так как в цепи направление тока меняется, а в обмотке LM2.2 его направление должно быть неизменным, она подключается с помощью полупроводникового выпрямителя U, собранного по мостовой схеме.
