В последнее время многие морские суда оснащаются автоматическими буксирными лебедками с тяговым усилием 18 т. Схема их управления построена по системе генератор – двигатель (рис. 1).
Рис. 1. Схема управления электропривода буксирной лебедки
Приводным двигателем ПД в схеме является двигатель постоянного тока со смешанным возбужением, управляемый по релейно-контакторной схеме, обеспечивающий трехступенчатый пуск в функции времени и динамическое торможение. Для защиты двигателя применено максимально-токовое реле РМ, для защиты цепей управления – предохранители Пр. О подаче напряжения на схему сигнализирует белая лампа ЛБ, о законченном процессе пуска – желтая лампа ЛЖ.
Управление исполнительным двигателем ИД осуществляется командо-контроллером с одним нулевым и четырьмя рабочими положениями в направлении «Травить» и «Выбирать» и двумя командо-аппаратами: усилий КУ и путевым КП. Схема предусматривает как ручное, так и автоматическое управление, причем последнее вступает в действие после установки командо-контроллера в положение А («Автомат»).
Ручное управление. Подача напряжения в цепи управления приводит к тому, что на табло в рулевой рубке загорается красная сигнальная лампа ЛК и через экономическое сопротивление СЭ1 питание подается независимой обмотке возбуждения исполнительного двигателя НОД. При этом срабатывает реле обрыва поля РП, замыкая свой контакт в цепи реле РН.
После включения выключателей цепей управления ВУ и установки командо-контроллера в нулевое положение срабатывают нулевое реле РН (если включены линейные контакторы Л приводного двигателя), реле форсировки тормоза РЭ, шунтирующая часть экономического сопротивления СЭ2 в цепи тормозного электромагнита ТМ и загораются лампы ЛБ (в сигнальном табло) и ЛС (командо-контроллере).
Режим работы исполнительно двигателя определяется положением командо-контроллера, а также величиной усилия в тросе и длиной вытравленного участка, на что реагируют командо-аппараты КУ и КП (см. рис. 2).
Рис. 2. Механические характеристики электропривода буксирной лебедки
При переводе командо-контроллера в первое положение «Выбирать» замыкаются контакты К5 и К7, через которые получают питание контакторы направления В, линейный 3Л и тормозной КТ. В результате этого замыкается цепь тормозного магнита ТМ и после его срабатывания включается сопротивление СЭ2. обмотка независимого возбуждения генератора НОГ контактами В через сопротивление Р1 Р3 включается на напряжение цепи управления. В цепи главного тока сопротивление Р1 Р2 шунтируется последовательной обмоткой возбуждения генератора СОГ. В цепи обмотки возбуждения двигателя НОД шунтируется большая часть сопротивления СЭ1. Двигатель работает на характеристике В1.
Во втором положении командо-контроллера дополнительно замыкается контакт К9, через который получает питание линейный контактор 1Л. Своим главным контактом последний шунтирует сопротивление Р2 Р3 в главной цепи, а блокировочным замыкает цепь контактора ускорения 1У, что вызывает усиление магнитного потока генератора (шунтируется сопротивление Р2 Р3 в цепи НОГ) и подготавливает срабатывание контактора 2У. Двигатель работает на характеристике В2.
В третьем положении командо-контроллера, помимо остающихся замкнутыми контактов К5, К7 и К9, замыкается еще и контакт К12, через который получает питание контактор ускорения 2У. При срабатывании контактора 2У в цепь обмотки возбуждения двигателя НОД вводится все сопротивление СЭ1, а в цепь обмотки возбуждения генератора НОГ сопротивление уменьшается до значения Р4 Р3. Двигатель переходит на характеристику В3.
При переводе командо-контроллера в первое положение «Травить» замыкается контакт К4, но при небольшом усилии в тросе контакт КУ2 остается разомкнутым и двигатель не вращается, удерживаясь механическим тормозом. Если же усилие в тросе превышает значение уставки, то контакт КУ2 замыкается, контактор КТ получает питание и вызывает растормаживание двигателя, который под действием усилия со стороны воза вытравливает трос, работая на характеристике Т1 Т2. Как только большой участок троса оказывается вытравленным, размыкается контакт КП2 и двигатель вновь затормаживается.
Во втором положении командо-контроллера размыкается контакт К4, замыкается контакт К7 и контактор КТ получает питание независимо от усилия в тросе. Двигатель по-прежнему работает на характеристике Т1 Т2.
В третьем положении командо-контроллера дополнительно замыкается контакт К8, в результате чего срабатывают линейный контактор 2Л, а затем и контакторы напрвления Н и линейный 3Л. При этом шунтируются: в главной цепи – сопротивления Р1 Р3, в цепи обмотки возбуждения двигателя НОД – часть сопротивления СЭ1; обмотка возбуждения генератора НОГ включается через полностью введенное сопротивление Р1 Р5. Двигатель работает на характеристике Т3 и при усилии в тросе, превышающем потери в передаче, переходит в генераторный режим.
В четвертом положении командо-контроллера остаются замкнутыми контакты К7, К8 и замыкаются контакты К11 и К12, через которые получают питание контакторы 1У и 2У, шунтирующие сопротивление Р1 Р4 в цепи возбуждения генератора. Это вызывает увеличение напряжения главной цепи и переход двигателя на характеристику Т4.
Автоматическое управление. При кстановке командо-контроллера в положение А замыкаются контакты К4, К6, К9, К10 и К12 и загорается сигнальная зеленая лампа ЛЗ. Цепь контактора 1Л размыкается контактом РВ. Если усилия в тросе при этом невелики, то контакт КУ2 остается разомкнутым и двигатель тормозом ТМ удерживается в неподвижном состоянии.
С возникновением в тросе усилий, превышающих установку командо-аппарата КУ, контакт КУ1 размыкается, а КУ2, КУ3 и КУ4 в последовательности, определяемой таблицей замыкания контактов, замыкаются.
Контакт КУ4 включает лампу ЛЖ, сигнализирующую о работе с превышением номинального усилия в тросе, а контакт КУ3 включает реле времени РА, которое шунтирует контакт КУ2. Через контакты КП2, КУ2 и К4 получает питание контактор тормоза КТ, растормаживающий двигатель, который, стравливая трос, переходит в режим динамического торможения (кривая А1). После стравливания 3 – 6 м троса замыкается контакт КП1.
В случае уменьшения усилия в тросе размыкаются контакты КУ2, КУ3 и КУ4 и замыкается контакт КУ1, через который получают питание контакторы В и 3Л. Контакт 3Л выводит из силовой цепи сопротивление Р1 Р2. Контакты В подают напряжение на НОГ, а также шунтируют КП2 и КУ2, обеспечивая питание КТ и расторможенное состояние двигателя. Электродвигатель переходит в режим «Выбирать» (кривая А2). При размыкании контакта КУ3 теряет питание реле РА, однако его контакт РА в течение 1 сек продолжает шунтировать КУ2. Это необходимо, чтобы дать возможность замкнуться шунтирующему контакту В и не допустить затормаживание двигателя.
После срабатывания контактора 3Л теряет питание реле РВ, которое с выдержкой времени (1 сек) замыкает цепь контактора 1Л, выводящего из главной цепи оставшееся сопротивление Р2 – Р3. Двигатель переходит на характеристику А3.
При срабатывании контактора 1Л замыкается цепь контактора поля генератора (ускорения) 1У, который своим контактом 1У шунтирует сопротивление Р2 – Р3 в цепи НОГ, усиливая тем самым поле генератора и увеличивая напряжение главной цепи. Двигатель переходит на характеристику А4.
Контактор 1У вызывает срабатывание контактора 2У, который еще более уменьшает сопротивление цепи обмотки возбуждения генератора НОГ, увеличивая напряжение главной цепи и обеспечивая переход двигателя на характеристику А5.
Лебедка выбирает вытравленный участок троса со скоростью, определяемой усилием в нем. Если при этом усилие вновь оказывается выше уставки датчика усилий, то контакт КУ1 размыкается и катушки контакторов В, 3Л, 1Л, 1У и 2У теряют питание, переводя двигатель в режим динамического торможения (кривая А1). Если это усилие сохраняется, то после стравливания 35 м троса замыкабтся контакты КП3 и КП4 путевого командо-аппарата. При этом загорается лампа ЛЖ и получает питание реле РК предельного травления, которое шунтирует контакт КУ1. благодаря этому получают питание контакторы В и 3Л и обесточиваются контактор 1Л и реле РВ.
Обмотка возбуждения генератора НОГ включается через сопротивление Р1 – Р3. в главной цепи шунтируется сопротивление Р1 Р2. Двигатель переходит в режим противовключения (кривая А2).
После стравливания 50 м троса размыкается контакт КП3, в результате чего теряют питание реле РК и контакторы В, 3Л и КТ (контакт КП2 по-прежнему разомкнут). Двигатель затормаживается.
Когда усилия в тросе снижаются, то контакт КУ1 замыкается и получают питание контакторы В, 3Л, КТ (кривая А2), затем 1Л (кривая А3), 1У (кривая А4). Лебедка выбирает вытравленный участок троса до размыкания контактов КП1, после чего двигатель затормаживается до появления в тросе усилий, превышающих уставку КУ.