33218

Классификация режимов работы судового электрооборудования в зависимости от продолжительности рабочего цикла

Лекция

Физика

Судовое электрооборудование будет работать надежно, если оно не только правильно сконструировано, но и правильно используется. СЭО используется правильно, если оно соответствует условиям работы судового механизма, устройства и т.п.

Русский

2014-03-28

83.58 KB

10 чел.

ТЕМА ЛЕКЦИИ 8

Классификация режимов работы судового электрооборудования в зависимости от продолжительности рабочего цикла

ПЛАН ЛЕКЦИИ

  1.  Международная система классификации режимов работы электродвигателей
  2.  Продолжительный режим S1
  3.  Кратковременный режим S2
  4.  Повторно–кратковременный режим S3
  5.  Условия выбора электродвигателей для судовых электроприводов
  6.  Системы буквенно-цифровых обозначений электрооборудования

 

Судовое электрооборудование будет работать надежно, если оно не только правильно сконструировано, но и правильно используется.СЭО используется правильно, если оно соответствует условиям работы судового механизма, устройства и т.п.

Поясним сказанное на примере условий работы электродвигателей.

Например, электродвигатели насосов и вентиляторов работают с постоянной нагрузкой, при неизменном токе.

В то же время электродвигатели грузоподъемных механизмов работают в более тяжелых условиях – с частыми пусками, сопровождающимися бросками тока.

Ясно, что использовать в грузоподъемных механизмах электродвигатели, предназначенные для насосов или вентиляторов нельзя – они быстро сгорят.

Если, наоборот, использовать для насосов или вентиляторов электродвигатели, предназначенные для грузоподъемных механизмов, можно, но нецелесообразно – они окажутся недоиспользованными по мощности, т.к. вместо работы в тяжелых условиях (с бросками токов) они станут работать в легких (с постоянной нагрузкой).

Таким образом, каждому виду СЭО соответствует «свой», определенный режим работы. Тот или иной режим работы электрооборудования полностью зависит от технологических условий работы.  То есть, механизм «навязывает» электрооборудованию (например, электродвигателю)  свои условия работы – как работает механизм, так должен работать и электродвигатель.

Приведем основные сведения, связанные с понятием «режим работы электрооборудования», применительно к электродвигателям.

Это объясняется тем, что основную часть производимой на судне электроэнергии (до 85…90%) потребляют именно электродвигатели.

Международная система классификации режимов работы электродвигателей

Режим работы электродвигателей – это установленный порядок чередования периодов, характеризуемых величиной и продолжительностью нагрузки, отключений, торможения, пуска и реверса во время его работы.

Для иллюстрации этих режимов работы используют нагрузочные диаграммы, представляющие собой зависимость параметра, характеризующего нагрузку приводного двигателя  от продолжительности t отдельных циклов, составляющих работу электропривода в течение определенного периода времени.

К параметрам, характеризующим нагрузку приводного двигателя электропривода,

относят:

1. полезную мощность Р;

2. полезный момент (момент на валу) М;

3. силу потребляемого тока I.

Существующие международные стандарты устанавливают 8 режимов работы электрооборудования, обозначаемых S1…S8.

Существующие международные стандарты устанавливают 8 режимов работы электрооборудования, обозначаемых S1…S8 (табл. В.7).

        

Таблица 8 Режимы работы электрооборудования

Название режима

Обозна-

чение

Примеры судовых электроприводов

1

Продолжительный

S1

Вспомогательные механизмы ГД,

вентиляторы МО и трюмные, рулевое устройство

2

Кратковременный

S2

Лебедки шлюпочные и траповые,

якорно–швартовные устройства

3

Повторно––кратковремен-

ный

S3

Грузоподъемные механизмы

( лебедки, краны, порталы )

4

Повторно–кратковременный, с определенным числом включений в час

S4

Грузоподъемные механизмы

( лебедки, краны, порталы )

5

Повторно–кратковременный, с электрическим торможением

S5

Грузоподъемные механизмы

( лебедки, краны, порталы )

6

Перемежающийся с длительностью цикла 10 мин

S6

-

7

Повторно–кратковременный с частыми  реверсами при электрическом торможении

S7

Грузоподъемные механизмы

( лебедки, краны, порталы )

8

Перемежающийся с двумя и более частотами вращения

S8

-

На судах, в основном, применяются электрооборудование первых трех режимов, а именно:

1. продолжительного S1;.

2.  кратковременного S2;

3. повторно-кратковременного S3.

 

Продолжительный режим S1

 Продолжительным называют режим работы двигателя, при котором температура  превышения двигателя τ над температурой окружающей среды, за время работы поднимается от температуры окружающей среды  θ до установившейся температуры θ (рис. 8.1а).

Рис.8.1 Нагрузочные диаграммы и кривые нагрева двигателя при продолжительном S1 (а), кратковременном S2 (б) и повторно–кратковременном  S3 (в) режимах работы

 Двигатель используется по мощности полностью, если установившаяся температура θ равна максимально допустимой для класса изоляции θ (таблица 1).

          

                Таблица В.8.

Класс изоляции

А

Е

В

F

Н

С

Предельная температура,  ºС

105

120

130

155

180

>180

 

На судах морского флота применяют изоляцию таких классов:

  1. для обмоток статоров – изоляцию классов Н и В;
  2. для обмоток роторов  – изоляцию классов Н, В и F.

Двигатель не полностью используется по мощности, если установившаяся температура θ меньше максимально допустимой для класса изоляции θ.

Двигатель перегружен, если установившаяся температура θ больше максимально допустимой для класса изоляции θ. Такой режим недопустим, т.к. приводит к высыханию и порче изоляции. Для предотвращения такого режима применяют электротепловые реле, отключающие двигатель от сети.

На судах в режиме S1 работают насосы главного двигателя,

вентиляторы МО, насосы электрогидравлической рулевой машины и др. Продолжительность работы электрооборудования в режиме S1 составляет от десятков часов до десятков суток.

Кратковременный режим S2

Кратковременным называют режим, при котором температур  

двигателя τ  за время работы не успевает подняться до установившейся температуры θ, но за время паузы уменьшается до температуры окружающей среды θ (рис. 8.1, б).

Для этого режима применяют количественный показатель :

«длительность работы».

Стандарты устанавливают 3 значения длительности работы электродвигателей: 10, 30 и 60 мин.

На судах в кратковременном режиме работают шлюпочные и траповые лебёдки  (длительность работы 10 мин) и якорно-швартовные устройства (длительность работы до 30 мин).

 

Повторно–кратковременный режим S3

 Повторно–кратковременным называют режим, при котором

температура двигателя τ за время работы не успевает подняться до установившейся температуры θ, а за время паузы не успевает уменьшаться до температуры окружающей среды θ (рис.В2., в).

Этот режим состоит из чередующихся кратковременных периодов работы t и времени  пауз t.

Время цикла  t равно сумме периодов работы tи времени  пауз t

t= t+ t

не должно превышать 10 мин. В случае превышения  10 мин наступает кратковременный режим работы – S2.

 Для повторно-кратковременного режима применяют количественный показатель  «продолжительность включения двигателя, его называют –  ПВ ».

 Продолжительностью включения двигателя (ПВ, ПВ%) называют

отношение времени работы двигателя к времени цикла, выраженное в относительных единицах или процентах :

  

ПВ = t / t, или ПВ% = (t / t)100%.

 

Стандарты устанавливают  4  значения ПВ%: 15, 25, 40 и 60%. Чем

больше ПВ%, тем большую часть времени цикла работает двигатель.

На судах в повторно-кратковременном режиме работают  двигатели грузовых лебёдок и кранов.

Например, три обмотки статора электродвигатель типа МАП621-4/8/24 ОМ1 с номинальными скоростями 170, 700 и 1400 об/мин имеют такие значения: ПВ%  15, 40 и 40.

Это означает, что обмотка первой скорости ( ПВ% = 15% ) не предназначена для длительной работы и используется как разгонная, для выхода на вторую скорость.

В то же время обмотки вторая и третья скорости ( ПВ% = 40% ) – рабочие, используются для перемещения груза с достаточно большими скоростями.341 25.01.13          331 04.10.13

Условия выбора электродвигателей для судовых электроприводов

 

Таких условий четыре:

  1. номинальное напряжение выбранного двигателя и напряжение судовой сети должны быть одинаковыми;

2.  режимы  работы выбранного электродвигателя и механизма должны быть одинаковыми;

3.  номинальная  (по справочнику) и расчётная (по расчёту) мощности двигателя должны быть одинаковыми;

4.  номинальная  (по справочнику) и расчётная (по расчёту) частоты вращения двигателя должны быть одинаковыми.

 При нарушении 1– го условия двигатель сгорит (если напряжение сети больше напряжения двигателя) или будет развивать пониженный момент (если напряжение сети меньше  напряжения двигателя).  

При нарушении второго условия двигатель окажется либо перегруженным, либо недогруженным.

Например, если выбрать для брашпиля (режим S2, 30 мин) двигатель продолжительного режима, последний не успеет за 30 мин работы нагреться до максимально допустимой классом изоляции температуры, т.е. не будет полностью использован по мощности.

Если выбрать в качестве для электродвигателя охлаждающего насоса главного двигателя (режим S1)  двигатель кратковременного режима (например, S2, 30 мин), он за короткое время перегреется и выйдет из строя.

 При нарушении 3– го условия двигатель окажется либо перегруженным, либо недогруженным. Например, если выбирать двигатель, номинальная мощность которого меньше расчётной, он окажется перегруженным. Лучше выбрать двигатель с небольшим запасом по мощности.

Нарушение 4– го условия на практике неизбежно, т.к. трудно выбрать двигатель, номинальная скорость которого в точности совпадает с расчётной.

В этом случае считают выбор удовлетворительным, если номинальная скорость отличается от расчётной не более чем на ± 5%. 

Неодинаковость скоростей электродвигателя и механизма ухудшает условия работы как электродвигателя, так и механизма, и может стать причиной аварии электропривода.

Приведем пример. У центробежного насоса его основные параметры – напор Н (м), подача Q/ час) и мощность P (кВт) прямо пропорциональны соответственно первой, второй и третьей степени частоты вращения:

Н ≡ ω, Q ≡.ω, Р ≡.ω.

 

Отсюда следует, что если скорость электродвигателя больше номинальной скорости насоса, например, на 10%, т.е. ω' = 1,1 ω, то новые значения напора, подачи и мощности составят соответственно

Н' ≡ ω' = 1,1 Н,

Q' ≡ (ω') = (1,1) Q= 1,21 Q,

 Р' ≡ (ω')= (1,1)Р= 1,331 Р,

т.е. напор увеличится на 10%, подача – на 21%, а мощность насоса (равная мощности электродвигателя )  на 31%.

В результате увеличения напора возможен разрыв трубопровода или повреждение арматуры ( клапанов ), а увеличение мощности, развиваемой электродвигателем,  приведет к перегрузке и последующему его отключению  тепловими реле.

Наоборот, если скорость электродвигателя менше номинальной скорости насоса, например, на 10%, т.е. ω' = 0,9 ω, то новые значения напора, подачи и мощности составят соответственно

Н' ≡ ω' = 0,9 Н,

Q' ≡ (ω') = (0,9) Q= 0,81 Q,

Р' ≡ (ω')= (0,9)Р= 0,729 Р≈ 0,73 Р,

т.е. напор уменьшится на 10%, подача – на 19%, а мощность насоса

(равная мощности электродвигателя ) на 27%.

В результате уменьшения напора и подачи возможны нарушения в работе системы, которую обеспечивает насос. В то же время электродвигатель окажется недогруженным по мощности.

Системы буквенно-цифровых обозначений электрооборудования

Промышленность выпускает различные виды электрооборудования сериями. Серия – это группа или ряд изделий, однородных или обладающих общим признаком ( БСЭ, 1990 г., том 32, стр. 1195 ).

Сериями выпускаются электродвигатели, коммутационно-защитные аппараты (автоматические выключатели, контакторы, реле и т.п.), рулевые машины и др.

Соответствующие государственные стандарты устанавливают системы буквенно-цифровых обозначений электрооборудования, в том числе судового.

В качестве примера рассмотрим систему буквенно-цифровых обозначений типоразмеров асинхронных  электродвигателей серии 4А.

Серия 4А  является массовой серией асинхронных двигателей, рассчитанных на применение в различных областях народного хозяйства, в том числе, на судах морского и тралового флота для привода вспомогательных механизмов (вентиляторов и насосов), механизмов рыбообрабатывающих цехов рыбопромысловых судов и т. п.

Эта серия охватывает ряд типоразмеров электродвигателей мощностью от 0,06 до 400 кВт.

В серии принята следующая система обозначений:

 4А  Х  Х   Х   Х   Х   Х   Х

 =     =   =    =   =    =    =   = ,

 1      2   3    4    5    6    7   8

где: 1 – обозначение серии (четвёртая серия асинхронных двигателей);

2 – исполнение двигателя по способу защиты: буква Н – исполнение IP23, отсутствие буквы означает исполнение IP44;

3 – исполнение асинхронного двигателя по материалу станины и щитов:

А – станина и щиты алюминиевые, Х – станина алюминиевая, щиты чугунные; отсутствие буквы – станина и щиты чугунные или стальные;

4 – установочный размер по высоте оси вращения, мм

5 – установочный размер по длине станины: буквы S, М или L (  S –от short» – меньший, М – от «middle – средний, L – от «long” – больший );

6 – длина сердечника: А – меньшая, В – большая при условии сохранения ;  

установочного размера; отсутствие буквы означает, что при данном установочном размере (S, M или L) выполняется только одна длина сердечника;

7 – число полюсов электродвигателя;

8 – климатическое исполнение и категория размещения электродвигателя на судне.

Пример.  Объяснить значение букв и цифр в обозначении асинхронного электродвигателя 4АНХ225S4ОМ2.

4А  – четвёртая серия асинхронных двигателей;

Н    – защитное исполнение корпуса типа IP23 (брызгозащищённое);

Х    – станина алюминиевая, щиты чугунные;

225 – высота оси вращения, мм;

S     – установочный размер меньший по длине станины;

4     – число полюсов асинхронного электродвигателя;

ОМ – двигатель предназначен для эксплуатации в неограниченных районах плавания;

2     – меньший по размеру двигатель предназначен для размещения на открытом воздухе или в помещениях, где колебания температуры и влажности воздуха незначительно отличаются от колебаний на открытом воздухе.

Следует обратиь особое внимание на такой параметр, как установочный размер по высоте оси вращения (в данном примере – это высота оси вращения, равная 225 мм).

Если высоты осей вращения валов механизма (например, насоса) и электродвигателя неодинаковы, установка механизма и насоса на общей раме затрудняется.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

74176. Полезные ископаемые Восточно-Европейской платформы (нефтегазоносные месторождения) 13.69 KB
  Восточно-Европейская платформа (Русская платформа) - один из крупнейших, относительно устойчивых участков континентальной земной коры, относящийся к числу древних (дорифейских) платформ. Европы, от Скандинавских гор до Урала и от Баренцева до Черного и Каспийского морей
74177. Полезные ископаемые Алтае-Саянской области каледонид 3.06 KB
  Ведущие полезные ископаемые: руды железа полиметаллов редких металлов марганца уголь асбест фосфориты и бокситы поваренная соль. Полезные ископаемые Западного Саяна: железные и меднокобальтовых руды золото никель хром свинец цинк молибден и асбест. Полезные ископаемые ЮгоВосточной Тувы: медь тантал ниобий и другие металлы.
74180. Понятие о фациях и фациальном анализе. Дайте характеристику вещественного состава фаций (морских, континентальных, переходных) 86.67 KB
  Дайте характеристику вещественного состава фаций морских континентальных переходных Фация – комплекс отложений возникших в определённых физикогеографических условиях и характеризующихся специфическим набором пород и зключённых в них органических остатков. Распределение фаций по площади отражает морфологию рельефа поверхности осадконакопления древнего бассейна. преобладание глинистых известковисто-глинистых и известковых отложений присутствие последних отличает батиаль от более глубоководных фаций развитие массивных текстур в...
74181. Метод комплексного анализа 2.51 KB
  Метод комплексного анализа. В чем его суть Метод комплексного анализа – один из методов определения относительного геологического возраста пород. Метод комплексного анализа заключается в распределении всех окаменелостей в разрезах установлении смены комплексов и прослеживании выделенных комплексов от одного комплекса другому. Данный метод учитывает результаты изучения всех окаменелостей найденных в слое а не отдельных иногда случайно выбранных видов и родов.
74182. НОВЕЙШИЕ ВЕРТИКАЛЬНЫЕ ТЕКТОНИЧЕСКИЕ ДВИЖЕНИЯ И МЕТОДЫ ИХ ИЗУЧЕНИЯ 13.37 KB
  Новейшие тектонические движения происходили с конца палеогена до четвертичного периода. Эти движения создали все формы мега и макрорельефа существующие сейчас в пределах материков и океанов поэтому их изучают в основном геоморфологическими а также биогеографическими методами.
74183. Радиогеохронологические методы 13.6 KB
  Метод определения абсолютного возраста изотопный радиологический метод – метод определения истинной продолжительности отдельных геохронологических единиц в тысячах и миллионах лет. В отличие от методов относительного возраста методы абсолютного возраста дают возможность определить возраст магматических метаморфических и осадочных горных пород...