Расчет рулевого электропривода

Классификация рулевых электроприводов

Рулевые электрические приводы классифицируются по следующим признакам:

1. Гидродинамические особенности. На морских судах используются обыкновенные рули, которые классифицируются по следующим признакам: степень компенсации и форма пера (простые, балансирные и полубалансирные), профиль руля (удобообтекамые и пластинчатые).
2. Тип механической передачи между рабочим органом и рулевым исполнительным двигателем. Видом передаточного механизма определяются характер работы рулевого исполнительного двигателя, особенности электрифицированной системы управления, степень энергетического использования исполнительного двигателя. В электромеханических редукторных и секторных приводах исполнительный двигатель жестко связан с баллером руля через кинематический механизм. В электрогидравлических приводах исполнительный двигатель непрерывно вращает насос, от которого в случае необходимости перекладки осуществляется управляемая подача рабочей жидкости на гидравлическую рулевую машину. Самыми распространенными среди них являются лопастные и плунжерные.
3. Степень автоматизации управления. Согласно данному признаку рулевые приводы делятся на приводы следящего, простого и автоматического действия.
4. Род тока в системе питания, исполнительного двигателя и схемы управления. Рулевые электрические приводы подразделяются на приводы, работающие от сети постоянного и от сети переменного тока.

Расчет рулевого электропривода, выбор электрических аппаратов

Процесс расчета рулевого электрического привода можно, в зависимости от исходных данных и условий его эксплуатации, можно разделить на следующие основные этапы:

1. Расчет мощности исполнительного двигателя. Данный этап состоит из расчета и построения диаграмм статических моментов, приведения статических моментов в валу исполнительного двигателя, расчет мощности и выбор электрического двигателя, построения механических характеристик исполнительного электрического двигателя.
2. Проверка выбранного исполнительного электрического двигателя. Данный этап состоит из проверки на перегрузочную способность, проверка работы электрического двигателя в маневренном режиме, проверка работы электрического двигателя в режиме удержания судна на курсе.
3. Выбор электрических аппаратов. Данный этап, в зависимости от исполнения привода и условий его эксплуатации, может состоять из выбора силовых вентилей, электромагнитных контакторов, командных аппаратов, электротепловых реле, предохранителей и автоматических выключателей.

После разработки принципиальной схемы управления электрическим двигателем необходимо выбрать ее основные составляющие. Напряжение сети питания не должно быть больше, чем номинальное напряжение аппарата, то есть:

$Uc ≤ Uном$

Электрический ток, к которой будут подключаться электрические аппараты не должен быть больше номинального тока подключаемых аппаратов:

$Ic ≤ Iном$

Номинальная продолжительность включения аппарата должна быть равна или больше, чем продолжительность включения, которая была получена ранее при расчете электрического двигателя:

$ПВном ≥ ПВр$

Допустимая частота включения электрических аппаратов должна быть больше, чем рабочая частота включения аппаратов при работе электрического привода:

$Zном ≥ Zp$

Конструктивное исполнение электрических аппаратов должно выбираться таким образом, чтобы было учтено их размещение. Например, аппараты, которые размещаются в рулевой рубке или машинных помещениях, выбираются в брызгозащищенном исполнении. Для того, чтобы обеспечить приблизительно одинаковый нагрев аппаратов и обмоток в случае кратковременных перегрузок, необходимо, чтобы: номинальный электрический ток контактов в цепи двигателя бы в 1,4 раза больше номинального тока его обмотки; для двигателей постоянного кратность должна составлять 1,2. Выбранный электрический аппарат должен проверяться термическую стойкость и коммутационную способность. Чтобы обеспечить коммутационную способность необходимо, чтобы каталожный ток включения аппарата для двигателя переменного тока был больше, чем пусковой ток обмотки, а для двигателя постоянного тока больше тока установки максимальной защиты. Проверка термической стойкости осуществляется только для контактов в цепи переменного тока. Допустимое время протекания электрического тока стоянки по контактам должно быть больше, чем допустимое время стоянки под током электрического двигателя:

$tk = 3600*(Iномк/Iп)^3 > tg$

где: Iп - пусковой ток электрического двигателя на соответствующей обмотке; Iномк - номинальный ток контактов аппарата.