Методические указания по выполнению лабораторных работ

Оглавление

Общие методические указания

Методические указания по выполнению лабораторных работ

1. Лабораторная работа №1. "Моделирование системы автоматического управления рулевого электропривода “аист”"

2. Лабораторная работа №2. "Моделирование системы автоматического управления рулевого электропривода ГСА 3 “Шиффс Электроник”"

3. Лабораторная работа № 3. "Моделирование электропривода ваерной лебедки РТМ по системе генератор-двигатель"

4. Лабораторная работа № 4. "Моделирование тиристорного электропривода ваерной лебедки БАТ СП ПР В-400"

5. Лабораторная работа № 5. "Моделирование электропривода ваерной лебедки СТМ "Атлантик-333""

6. Лабораторная работа № 6. "Моделирование тиристорного электропривода ваерной лебедки РТМСК "Атлантик 488""

Общие методические указания

Лабораторный практикум по курсу “Судовые автоматизированные электроприводы” путем моделирования реальных систем автоматического управления курсом судна, промысловых механизмов и т. д., позволяет студентам закрепить полученные знания по теории электроприводов и приобрести практические навыки для эксплуатации и наладки их. Методические указания содержат описание лабораторных работ с использованием пакетов прикладных программ моделирования динамических систем на персональных ЭВМ.

Лабораторные работы выполняются индивидуально. К выполнению очередной работы допускаются студенты, отчитавшиеся за предыдущую работу и изучившие необходимый теоретический материал, порядок выполнения и ожидаемые результаты последующей лабораторной работы.

Защита лабораторных работ производится при наличии оформленного отчета. При работе на персональных ЭВМ запрещается использование программного обеспечения кроме заданного пакета прикладных программ.

Параметры двигателя постоянного тока IGH 1503

Номинальное напряжение, U_н, В 400

Номинальная мощность, Р_н, кВт 460

Номинальная частота вращения, n_н, об/мин 750

Максимальная скорость вращения, n_max, об/мин 1600

Коэффициент полезного действия, h, % 90,4

Номинальная Э. Д. С. двигателя, Е_н, В 388

Номинальный магнитный поток, Ф_н, Вб 0,1

Сопротивление якоря, R_я, Ом 0,00537

Сопротивление добавочных полюсов, R_дп, Ом 0,00305

Число пар полюсов, 2р 3

Число проводников обмотки якоря, N 8

Число параллельных ветвей обмотки якоря, а 2

Номинальный ток якоря, I_я, А 1235

Сопротивление обмотки возбуждения, R_в, Ом 3,62

Напряжение возбуждения, U_в, В 115

Число витков обмотки возбуждения на полюс, W_ов 320

Маховый момент электродвигателя, GD² , кг/м² 200

Индуктивность токоограничивающего реактора, Lр, Гн 0,04´10^-3

Сопротивление токоограничивающего реактора, Rр, Ом 0,74´10^-3

Оглавление

Общие методические указания

Методические указания по выполнению лабораторных работ

1. Лабораторная работа №1. "Моделирование системы автоматического управления рулевого электропривода “аист”"

2. Лабораторная работа №2. "Моделирование системы автоматического управления рулевого электропривода ГСА 3 “Шиффс Электроник”"

3. Лабораторная работа № 3. "Моделирование электропривода ваерной лебедки РТМ по системе генератор-двигатель"

4. Лабораторная работа № 4. "Моделирование тиристорного электропривода ваерной лебедки БАТ СП ПР В-400"

5. Лабораторная работа № 5. "Моделирование электропривода ваерной лебедки СТМ "Атлантик-333""

6. Лабораторная работа № 6. "Моделирование тиристорного электропривода ваерной лебедки РТМСК "Атлантик 488""

Общие методические указания

Лабораторный практикум по курсу “Судовые автоматизированные электроприводы” путем моделирования реальных систем автоматического управления курсом судна, промысловых механизмов и т. д., позволяет студентам закрепить полученные знания по теории электроприводов и приобрести практические навыки для эксплуатации и наладки их. Методические указания содержат описание лабораторных работ с использованием пакетов прикладных программ моделирования динамических систем на персональных ЭВМ.

Лабораторные работы выполняются индивидуально. К выполнению очередной работы допускаются студенты, отчитавшиеся за предыдущую работу и изучившие необходимый теоретический материал, порядок выполнения и ожидаемые результаты последующей лабораторной работы.

Защита лабораторных работ производится при наличии оформленного отчета. При работе на персональных ЭВМ запрещается использование программного обеспечения кроме заданного пакета прикладных программ.

Методические указания по выполнению лабораторных работ

1. Лабораторная работа №1.
Моделирование системы автоматического управления рулевого электропривода “Аист”

Цель работы: Изучение режимов работы авторулевого и овладение методикой расчетно-экспериментального исследования элементов системы автоматического управления.

Общие сведения: Для удержания судна на курсе приходится производить малые, но частые перекладки руля. Это требует от рулевого напряженного внимания и большого опыта. Излишнее число перекладок или перекладки руля на углы больше минимально необходимых, вызывают замедление хода судна, увеличивают продолжительность рейса и расход топлива. Частые включения рулевой машины уменьшают ее моторесурс.

Автоматическая система управления рулем позволяет удерживать судно на заданном курсе с большей точностью, чем при ручном регулировании, при этом требуется меньшее число перекладок и на меньшие углы.

Достигаемые при применении авторулевого увеличение скорости судна, экономия топлива, увеличение моторесурса рулевой установки дают существенное сокращение эксплуатационных расходов судна и на несколько процентов увеличивают его рентабельность.

К рулевым электроприводам согласно правил Регистра РФ предъявляются следующие требования:

а) высокая надежность, которая обеспечивается установкой двух приводов: основного и резервного;

б) исполнительные двигатели должны допускать 1,5-кратную перегрузку в течение одной минуты;

в) основной электропривод должен обеспечивать перекладку пера руля от -35 до +30 за 28 сек;

г) при максимальной скорости судна привод должен обеспечивать 350 перекладок час;

д) в режиме маневрирования изменение курса судна должно изменяться за 30 мин;

е) должна обеспечиваться удовлетворительная работа привода при заднем среднем ходе;

ж) питание рулевых электроприводов должно осуществляться по двум независимым фидером;

з) защита электродвигателя рулевой машины должна быть только от короткого замыкания, при перегрузке должна срабатывать сигнализация;

и) пуск и остановка электродвигателей насосов должны осуществляться из двух мест (рулевая рубка, румпельное отделение), при восстановлении напряжения насосы должны автоматически запускаться;

к) на пассажирских судах в кормовой части устанавливается дополнительный пост управления.

л) в посту управления устанавливается аксиометр, точность которого составляет 1° при перекладке до 5°; 2,5°при перекладке больше 1°.

Авторулевой “Аист” является унифицированным авторулевым и предназначен для управления электроприводами гидравлических рулевых машин типизированного ряда, для работы с гидрокомпасом, имеющим сельсин-датчик с ценой оборота 1° курса.

Технические характеристики авторулевого “Аист”

Средняя амплитуда рыскания при скорости не менее 6 уз и волнении моря:
– до 3 баллов	± (0,5-1)° курса;
– от 3 до 5 баллов	± 3° курса;
– свыше 5 баллов	гарантируется надежная работа;
Амплитуда разовых поправок к курсу в режиме “Автомат”:	± 35°;
Чувствительность системы в положении переключателя:
– “точно”	до ±0,5° курса;
– “грубо”	от ±1° до ±2° курса;
Цена оборота штурвала:	±45° курса;
Пределы:
– изменения КОС	от 0,2 до 2;
– перекладин руля	±35°±1°;
Ресурс АР:
– до ремонта заводского	20.000 часов ;
– до списания	40.000 часов;
Срок службы:	25 лет;
Питание:	127 В±10%; 50 Гц±5%;
Допустимые отклонения:
– напряжения	от +8 до -13%;
– частоты	от +3,5 до -4%;
Одиночные всплески и провалы:
– напряжения	от +13 до -25%;
– частоты	от +4 до –6%;

Авторулевой типа “Аист” обеспечивает следующие режимы работы:

1) автоматическая стабилизация курса (“Автомат”);

2) следящее управление (“Следящий”);

3) дистанционное управление (“Ручной”);

4) местное аварийное управление непосредственно с исполнительного механизма.

При установке переключателя в положение “Автомат” судно автоматически удерживается на заданном курсе с возможностью изменения его путем ввода градусных поправок.

Следящее управление отличается тем, что положение пера руля связано с положением штурвала. Гидропривод приходит в действие и работает до тех пор, пока перо руля не переместится в положение, определенное штурвалом поста управления.

Простое (ручное) управление отличается тем, что при нажатии на левую (правую) кнопку на посту управления, обеспечивается подача сигнала управления непосредственно на обмотку управления исполнительного двигателя. Перекладка руля продолжается в течение времени, пока кнопка будет нажата и угол перекладки не достигнет максимального значения 35°. Ограничение угла перекладки осуществляется специальными ограничителями.

В случае выхода из строя системы управления рулевым электроприводом, управление курсом судна возможно при использовании местного аварийного управления, которое осуществляется поворотом рукоятки исполнительного двигателя работающего насоса.

Функциональная схема авторулевого “Аист” имеет вид, показанный на рис. 1.1., где:

ПУ – пост управления;

ИМ – исполнительный механизм;

РМ – рулевой механизм;

РД – рулевой датчик с конечным выключателем;

SQ – конечный выключатель;

КОС – коэффициент обратной связи;

I – от гирокомпаса;

II – точно;

III – грубо;

А – автоматический;

С – следящий;

Р – ручной;

1 – сельсин приемник курса;

2 – штурвал;

3 – асинхронный двигатель возврата штурвала на ноль;

4 – односторонняя механическая связь штурвала;

5 – указатель поворота штурвала;

6 – сельсин;

7 – сельсин-приемник курса репитора-гирокомпаса;

8 – катушка гирокомпаса;

9 – курсоуказатель;

10 – сельсин-трансформатор;

11 – сельсин-датчик угла поворота пера руля;

12 – сельсин-датчик угла поворота исполнительного двигателя

золотникового устройства;

13 – ограничители перемещения золотникового устройства;

А1 – двухтактный усилитель мощности;

А2 – усилитель, работающий на М3;

М3 – исполнительный двигатель рычажной передачи;

М1 – электродвигатель насоса;

Н1 – насос;

БК – блок коррекции;

SB1, SB2 – кнопки ручного управления перекладкой пера руля;

Упрощенная функциональная схема авторулевого “Аист” имеет следующий вид, показанный на рис. 1.2, где:

БК – блок коррекции;

ГП – гидропривод;

ИД – исполнительный двигатель;

МП – механическая передача;

Р₁, Р₂ – редукторы;

СД_им – сельсин-датчик угла поворота исполнительного механизма;

СД_к – сельсин-датчик курса;

СД_р – сельсин-датчик угла поворота пера руля;

СД_у – сельсин-датчик управляющего сигнала;

СП_к – сельсин-приемник курса;

У – усилитель;

Ш – штурвал.

Блок коррекции БК предназначен для формирования сигналов пропорциональных производной (U_диф) и интегралу (U_инт) от рассогласования по курсу. Сельсиноизмерительное звено курса состоит из сельсинадатчика курса СД_к и сельсина-приемника курса СП_к. Механическая передача МП предназначена для сложения углов поворота штурвала Ш и ротора СП_к, а также для формирования углового перемещения, пропорционального углу отклонения DY от заданного курса. СД_у – сельсин-датчик управляющего воздействия преобразует угол отклонения судна DY от заданного курса в переменное напряжение U_DY управляющего сигнала. Сельсин СД_р вырабатывает сигнал обратной связи U_a по положению руля, а сельсин СД_им служит для выдачи сигнала обратной связи по углу поворота исполнительного механизма. На входе усилителя У происходит суммирование управляющего UDY y и корректирующих U_диф, U_инт. сигналов, а также сигналов обратной связи U_a, U_q. Электродвигатель исполнительного механизма ИД осуществляет через редуктор Р₁ и рычажную передачу управление гидроприводом ГП рулевой гидравлической машины. Р₂ – понижающий редуктор в цепи жесткой обратной связи.