Основные сведения
Схема простого управления рулевым электроприводом по системе Г – Д применяется на транспортных судах типов «Волго-балт» и «Волго-Дон» (рис. 10.23).
Схема предназначена для управления рулевым электроприводом при помощи кнопочного поста с кнопками «Лево», «Право» и «Ускорение». Такой вид управления называется простым.
Кнопки «Лево», «Право» задают направление перекладки пера руля, кнопка «Ускорение» при её нажатии увеличивает скорость перекладки пера руля.
Рис. 10.25. Схема простого управления РЭП судов типа «Волго-Балт»
Силовая часть схемы
В данной схеме применена система генератор-двигатель, включающая в себя:
1. приводной асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором М1;
2. генератор постоянного тока смешанного возбуждения G;
3. двигатель постоянного тока независимого возбуждения М2.
Генератор G имеет на главных полюсах 3 обмотки:
1. независимую НОГ - L1C;
2. последовательную (противокомпаундную) ПКО - L2C.
3. параллельную ПрОВ - L3C;
Двигатель М2 имеет на главных полюсах независимую обмотку LM2.
Обмотки якорей генератора и двигателя соединены последовательно.
Магнитные потоки независимой НОГ и ПрОВ параллельной обмоток генератора G направлены согласно и намагничивают генератор. Последовательная обмотка L2C включена с переброшенными выводами, поэтому её магнитный поток направлен встречно магнитным потокам параллельной и независимой обмоток, т.е. эта обмотка размагничивает генератор.
Таким образом, результирующий магнитный поток генератора
Ф рез = (Фног+ Фпров) - Фпко.
Такое включение обмоток генератора G позволяет получить его крутопадающую внешнюю характеристику (рис. 10.24, а).
Рис. 10.26. Внешняя характеристика генератора Gс ПКО (а); механическая характеристика исполнительного двигателя М2 (б)
Напряжение генератора передаётся на обмотку якоря исполнительного электродвигателя М2, поэтому механическая характеристика двигателя (рис. 10.24, б) повторяет внешнюю характеристику генератора.
Как следует из графиков внешней и механической характеристик, описанное выше включение обмоток возбуждения генератора позволяет ограничить ток стоянки двигателя I ст (например, при заклинивании пера руля) и равный ему ток короткого замыкания генератора I кз до безопасных значений (обычно ток стоянки I 
≤ 2,5*I ном по условиям коммутации).
Для питания независимых обмоток генератора L1C и двигателя LМ2 используются 2 одинаковых трансформаторно-выпрямительных блока (ТВБ).
Каждый блок состоит из понижающего трансформатора Т1 (Т2) и выпрямительного мостика V1 (V2). При работе схемы один из блоков – рабочий, второй – резервный.
Для переключения блоков служит 4-полюсный переключатель S6. На схеме контакты переключателя 1…8 находятся в положении «В работе левый ТВБ, в резерве правый ТВБ.
Параллельно обмоткам возбуждения L1С, L3С и LМ2 включены разрядные резисторы соответственно R4, R6 и R5, предназначенные для уменьшения перенапряжений на этих обмотках при их отключении. Эти перенапряжения возникают на обмотках под действием ЭДС самоиндукции при снятии питания с обмоток (отключении обмоток).
Последовательно с обмотками L3С и LМ2 включены регулировочные резисторы соответственно R3 и R2, предназначенные для получения необходимого значения токов возбуждения генератора (резистор R3) и двигателя (R2).
Ползунки этих резисторов перемещают только при настройке рулевого привода.
Основные элементы схемы
| 1. | КМ – катушка линейного контактора; |
| 2. | F1, F2, F3 – размыкающие контакты (р.к.) тепловых реле (нагревательные элементы F1, F2, F3 включены последовательно в линейные провода А, В, С); |
| 3. | Н1 – сигнальная лампочка «Питание на схему подано» (от шин ГРЩ); |
| 4. | Н2 - сигнальная лампочка «Приводной двигатель М2 включён»; |
| 5. | Н3 - сигнальная лампочка красного цвета «Лево руля»; |
| 6. | Н4 - сигнальная лампочка белого цвета «Руль в диаметрали»; |
| 7. | Н5 - сигнальная лампочка зеленого цвета «Право руля»; |
| 8. | Т1, Т2 – понижающие трансформаторы; |
| 9. | V1, V2 – выпрямительные мостики; |
| 10. | L1-C1, L2-C2 – фильтры на выходе выпрямительных мостиков, для уменьшения пульсаций выпрямленного напряжения; |
| 11. | S1 – сдвоенная кнопка «Право»; |
| 12. | S2 – сдвоенная кнопка «Лево»; |
| 13. | S3 – кнопка «Ускорение», для увеличения скорости перекладки руля; |
| 14. | S4 кнопка «Пуск» для включения приводного двигателя М1; |
| 15. | S5 кнопка «Стоп» для остановки приводного двигателя М1; |
| 16. | S6 – переключатель трансформаторно-выпрямительных блоков; |
| 17. | S7 – контакты конечного выключателя «Лево»; |
| 18. | S9 – контакты конечного выключателя «Право»; |
| 19. | РV – вольтметр, для контроля напряжения на выходе выпрямительных мостиков; |
| 20. | R1 – подстроечный резистор в цепи независимой обмотки возбуждения L1С генератора G; |
| 21. | R2 - подстроечный резистор в цепи независимой обмотки возбуждения LМ2 исполнительного двигателя М2; |
| 22. | R3 – подстроечный резистор цепи параллельной обмотки возбуждения L3С генератора G; |
| 23. | R4 – разрядный резистор, для защиты независимой обмотки возбуждения L1C генератора G от перенапряжений при размыкании контактов кнопок «Лево» или «Право»; |
| 24. | R5 – разрядный резистор, для защиты независимой обмотки возбуждения |
| 25. | R6 – разрядный резистор, для защиты параллельной обмотки возбуждения генератора G от перенапряжений при размыкании контактов кнопок «Лево» или «Право»; |
| 26. | LМ2 двигателя М2 от перенапряжений при переключении контактов переключателя S6; |
| 27. | RS – шунт, для подключения амперметра рА; |
| 28. | рА – амперметр для измерения тока главной цепи; |
| 29. | S8 – контакты путевого выключателя «Руль в диаметрали»; |
| 30. | S7 - контакты путевого выключателя «Право руля»; |
| 31. | S9 - контакты путевого выключателя «Лево руля»; |
| 32. | F4, F5 – предохранители в цепи катушки контактора КМ и сигнальных лампочек Н1, Н2; |
| 33. | F6, F9 -. предохранители в цепи первичной обмотки трансформатора Т2; |
| 34. | F7, F8 -. предохранители в цепи первичной обмотки трансформатора Т1; |
| 35. | F10, F11 - предохранители в цепях сигнальных лапочек Н3, Н4, Н5. |
Подготовка схемы к работе
Для подготовки схемы к работе включают автоматический выключатель рулевого устройства на ГРЩ (на схеме не показан).
Загорается сигнальная лампочка Н1 «Питание на схему подано».
Затем нажимают кнопку S4 «Пуск», включается линейный контактор КМ.
Замыкаются главные контакты КМ (включается приводной двигатель М1) и переключаются вспомогательные контакты.
Верхний (на схеме) вспомогательный контакт КМ шунтирует кнопку «Пуск», после чего её можно отпустить; средний контакт КМ размыкается, отключая лампочку Н1 «Питание на схему подано», а нижний замыкается, включая лампочку Н2 «Двигатель М1 включён».
Приводной двигатель М1 вращает якорь генератора G.
Через контакты S6.1, S6.3 и предохранители FU7, FU8 напряжение сети поступает на первичную обмотку трансформатора Т1. Вторичное напряжение выпрямляется мостиком V1.
При этом образуются цепь независимой обмотки возбуждения LM2 двигателя M2:
«плюс» на левом выводе V1 – контакт S6.5 – LM2 (параллельно – R5) – R2 – контакт S6.7 – дроссель L1 - «минус» на правом выводе V1;
и цепь тока через вольтметр рV:
«плюс» на левом выводе V1 – контакт S6.5 – FU13 – катушка вольтметра pV – F12 – контакт S6.7 – дроссель L1 - «минус» на правом выводе V1.
Двигатель возбуждается, а вольтметр показывает напряжение на выходе мостика V1. При необходимости напряжение на ОВ двигателя М2 можно изменить в нужную сторону при помощи подстроечного резистора R2.
Схема готова к работе.
Работа схемы
Пусть необходимо положить руль на левый борт.
При нажатии сдвоенной кнопки S2 «Лево» образуется цепь тока через независимую обмотку возбуждения генератора L1С:
плюс» на левом выводе V1 – S6.5 – S2.1 (верхний) – S1.2 – S7 - L1С (параллельно – через R4) - R1 – S1.1 (нижний) – S2.2 (нижний) – S6.7 – L1 - «минус» на правом выводе V1.
Генератор G возбуждается, исполнительный двигатель М2 начинает перекладывать перо руля.
Перекладка продолжается до тех пор, пока не будет отпущена кнопка S2 или (если эта кнопка своевременно не отпущена) пока не разомкнётся контакт конечного выключателя S7 «Лево».
Аналогично работает схема при нажатии кнопки S1 «Право».
Если надо ускорить кладку, нажимают кнопку S3 «Быстрее», которая шунтирует резистор R1. Ток возбуждения генератора в обмотке L1C и напряжение генератора G увеличиваются, скорость перекладки возрастает.
С баллером руля механически связаны путевые выключатели S7, S8 и S9. Если перо руля находится в диаметральной плоскости, замкнуты контакты S8, горит лампочка Н4 белого цвета.
При перекладки руля влево контакт S8 размыкается (гаснет лампочка Н4), замыкается контакт S7, загорается лампочка Н3 красного цвета.
C началом кладки руля вправо контакт S8 размыкается (гаснет лампочка Н4) и замыкается контакт S9, загорается лампочка Н5 зеленого цвета.
Лампочки Н3, Н4, Н5 встроены в верхнюю часть рулевой тумбы, по ним рулевой матрос контролирует фактическое направление перекладки пера руля.
По Правилам Регистра, конечные выключатели S7 и S9 прекращают кладку пера руля при углах 32-33º.