Accommodation Ladder Winch
Sanford Leffler
Уверенно продолжаем познавать всё что находится в наших щитах. Сегодня речь пойдёт об электроприводе лебёдки трапа, она же Accommodation Ladder Winch. Познакомимся с тем, как осуществляется реверс на подобных устройствах, тормоз (немного), защиты и т.д.. В следующий раз поговорим о больших и «сложных» электроприводах швартовых лебёдок, чьи приводы подразумевают наличие в себе не только реверса, но и нескольких скоростей вращения электродвигателей.
Для пущего понимания всего что происходит пойдём по старой схеме «изобрети велосипед» где мы с нуля построим электрическую схему управления электродвигателем траповой лебёдки.
Для интересующихся я прикреплю мануал вместе с другими файлами в сообщении сразу после статьи.
Надеюсь мне не нужно объяснять что такое трап и зачем он нужен. Поэтому предлагаю сразу приступить к делу.
Оглавление
Начало создания схемы
Дабы в очередной не мусолить пройденное возьмём за основу уже хорошо знакомую нам схему простейшего кнопочного электромагнитного пускателя электродвигателя. Однако поскольку тут может быть довольно много новичков которые не шерстили канал, ниже привожу ссылку на все существующие выпуски «Что там в щите?». В них шаг за шагом описано то, с чем мы будем иметь дело тут.
Мы с вами имеем в руках базовый электромагнитный пускатель. На борту кнопка «Старт» с самоподхватом, кнопка «Стоп», защита от КЗ и Перегрева, а так же пара лампочек на индикацию состояние системы «Наличие питания», «Пуск» и «Перегрузка». Ничего нового. Сейчас из этого мы будем изобретать из этого всего щит управления лебёдкой трапа.
Прежде всего мы понимаем что самоподхват тут абсолютно лишний так как может обеспечить нас дополнительными казусами и неудобствами в эксплуатации. Потому, первым делом, избавляемся от самоподхвата.
Теперь мы можем точечно управлять пуском электродвигателя: до тех пор пока мы удерживаем зажатой кнопку «Старт» - электродвигатель будет вращаться, как только мы её отпустим - электродвигатель остановится. Само собой, в связи с этим, отпадает необходимость в кнопке «Стоп», ибо электродвигатель и так будет останавливаться когда кнопка «Старт» отпущена. Убираем и её.
Реверс электродвигателя
Замечательно. Пока ничего лишнего. Мы можем пускать электродвигатель нажатием кнопки, но лишь в одну сторону! Нужно это исправить. Добавим реверс. Думаю многие слышали это пресловутое «Поменять местами две фазы», вот именно это мы и сделаем. Реализуется подобное решение следующим образом: нам нужно взять ещё один контактор и разместить его рядом с основным контактором К1, и пропустить через него питание с перебросом двух фаз (поменять их местами на выходе).
Сейчас при пуске и, соответсвенно отработке контактора К1 на электродвигатель приходит три фазы в порядке ЗЕЛЁНЫЙ-СИНИЙ-КРАСНЫЙ. При этом двигатель будет выполнять, к примеру, команду «Вира». При отработке-же контактора К2 на электродвигатель приходит последовательность ЗЕЛЁНЫЙ-КРАСНЫЙ-СИНИЙ. Соответсвенно направление вращение ротора электродвигателя меняется на противоположную и электродвигатель исполняет команду «Майна».
Замечательно, но в схеме не хватает кнопки для запуска контактора К2. Исправляем.
Перемен случилось много, а потому поясняю:
1. Убрана индикаторная лампа «Пуск» за, практической, не надобностью;
2. Индикаторная лампа перегрузки Н3 переименована в Н2 и установлена в левую часть схемы. Сделано это по причине выноса наверх нормально закрытого контакта теплового реле F1. Если оставить лампочку на месте - она не загорится в случае аларма т.к. тепловое реле обесточит в том числе и её, а не только схему управления. Сделать так нужно было изначально, но уж простите;
3. Добавлена катушка реле К2 и питающая её кнопка.
Защиты
Защита от дурака
Теперь мы можем крутить двигатель в обе стороны по нажатию на соответствующие кнопки, но что будет если кто-нибудь поиграться и нажать две кнопки одновременно? Если мы посмотрим на то, как соединены наши контакторы - мы увидим что в таком случае мы получим короткое замыкание между красной и синей фазой. Вот в этом самом месте.
Чтобы не допустить такого сценария нужно ввести «защиту от дурака» и исключить такую возможность. Для этого будем использовать дополнительные нормально закрытые контакты контакторов, которые мы последовательно подключим перед кнопками.
Теперь в случае нажатия на, к примеру, кнопку «Вниз» получит питание катушка К2, которая не только замкнет силовые контакты и подаст питание на электродвигатель, но и отключит от питание кнопку «Вверх», делая её нажатие бессмысленным.
Нормально закрытый контакт К2 открылся и питание больше не поступает на кнопку «Вверх», соответственно при нажатии на неё никакое питание не поступит на катушку К1. До тех пор пока контактор К2 полностью не перейдёт обратно в нормальное состояние - невозможно подать питание на контактор К1.
Вся схема возвращается в своё первоначальное положение.
При нажатии кнопки «Вверх» схема отработает точно так же, только в этот раз мы отключим питание с кнопки «Вниз». Ничего хитрого.
Защита от механическийх повреждений
Поскольку мы имеем дело с чем-то что должно перемещаться в пространстве - нам необходимо установить границы это самого перемещения. В противном случае мы рискуем просто сломать деталь излишне вогнав её в какое-либо крайнее положение (Обрыв троса, деформация подвижных частей и так далее…).
Для этого, как вы могли догадаться, мы будем применять концевые переключатели. Я надеюсь что вы можете себе представить как выглядит трап и процесс его опускания/подъёма ибо я ещё не освоил софт для рисования анимаций для выпусков.
Мы находим крайнее положение для подъёма и устанавливаем там конечник таким образом, чтобы входя в своё в крайнее положение трап собой воздействовал на конечник. Ничего сложного. Добавим в схему конечник.
В жизни ещё не сталкивался с тем, чтобы конечник был установлен ещё и на спуск трапа. Было бы странно как минимум потому, что в таком случае он находился бы в опасном для эксплуатации месте.
При отработке концевого переключателя схема поведёт себя точно так-же, как и в случае с нормально закрытыми доп. контактами контакторов. Это означает что, как только, трап дойдёт до положения в котором он нажимает на концевой переключатель последний просто обесточит кнопку подъёма и сделает невозможным дальнейшее поднятие трапа.
На этом почти всё. Остался тормоз.
Тормоз
Подобные устройства всегда снабжаются тормозом. В данном случае представим что тормоз у нас электромагнитный. Подробно об этих тормозах поговорим в рамках отдельной статьи, а пока нам будет достаточно минимального представления об устройстве.
Вал электродвигателя с противоположной от рабочей стороны жёстко зафиксирован тормозом в его положении. Тормоз представляет собой диск который с большим усилием, под давлением пружины, притёрт к такому-же диску жёстко зафиксированному на валу. В момент когда нам нужно провернуть электродвигатель мы подаём на тормоз питание и тот, втягиваясь, отпускает установленный на валу электродвигателя диск. Принцип действия полностью аналогичен принципу действия электромагнитных клапанов: подали питание на электромагнит и тот, преодолевая силу натяжения пружины, втягивается и отпускает электродвигатель; когда же питание перестаёт поступать на тормоз - он, под действием пружины, обратно прижимает установленный на валу диск и не даёт электродвигателю проворачиваться.
Думаю не нужно объяснять что сделано это для того что-бы:
1. Для безопастности. Думаю никто не хочет чтобы трап улетел из под ног пока вы на нём находитесь.
2. Избавиться от инерционности электропривода и сделать его более манёвренным и легко управляемым.
Наличие тормоза в электродвигателе обозначают просто подводя туда ещё два проводника. Я же укажу его как отдельное реле.
Обратите внимание что питание поступает на тормоз при нажатии на любую кнопку перемещения трапа. Это логично, но обратить на это внимание стоит.
Нагреватель
Электродвигатель будет установлен на палубе. На палубе, как минимум, сыро. Если мы не хотим чтобы электродвигатель внутри сырел со всеми вытекающими последствиями а-ля терял своё сопротивление изоляции - нам нужен электродвигатель с установленным в него нагревателем, на который мы будем подавать питание в момент когда электродвигатель стоит без дела. Добавляем его в схему.
При срабатывании любого из контакторов мы снимаем питание с нагревателя.
Часто можно встретить альтернативное решение, суть которого сводится к тому, что мы постоянно держим цепь управления обесточиной через дополнительный главный выключатель в цепи управления. При этом питание поступает на нагреватель. Когда же мы включаем щит для того чтобы работать с лебёдкой - мы одновременно отключаем питание с нагревателя. Оба варианта имеют место быть, к плюсам второго варианта можно отнести, само собой, меньшее число коммутаций, т.е. он реже включается и выключается.
Пульт дистанционного управления
Давайте добьём схему и сделаем её в точности так, как на судах, а на судах траповые лебёдки дополнительно оснащены пультом, с помощью которого и происходит управление трапом. Как не трудно догадаться пульт должен иметь в себе минимум 2 кнопки: «Вниз» и «Вверх». Так же, по хорошему, установить на пульт фиксированную кнопку «СТОП». Это не аварийный стоп т.к. привод не будет работать до тех пор, пока мы не будем удерживать кнопку. Кнопка «СТОП» нужна для предотвращения случайных срабатываний по каким-либо причинам. Иногда это может быть кнопка COM [Common], т.е. "Общая". На эту кнопку нужно нажать прежде чем нажимать на кнопку управления и удерживать их вместе, иначе движения электродвигателя происходить не будет. Снова-таки: подходы бывают разные. Часто можно встретить ситуации, когда кнопки "Стоп" отсутствуют как таковые.
Для того чтобы добавить пульт в схему нам нужно добавить соответствующие кнопки параллельно кнопкам на щите и обвести их пунктирным прямоугольником, обозначающим что эти кнопки находятся вне щита.
Нажав на кнопку SB мы полностью обесточим цепь управления, оставив индикатор наличия питания на щите. На счёт параллельных щиту кнопок я и заикаться не буду. Давай-те вместо этого добавим на схему обозначение клемм, сами клеммы и построим щит как таковой, а после сравним это с тем, что можно встретить на судах.
Построение щита
Прежде всего укажем на схеме номера контактов чтобы потом нам было проще соединять всю схему проводами. Помимо этого я, так же разукрашу отдельные узлы чтобы вам было проще ориентироваться в итоговом варианте.
За основу возьмём вот такой вот щит. Слева - внутренности щита, справа - его крышка. Сейчас мы максимально наглядно всё друг с другом соединим.
Прежде всего мы расставляем внутри все используемые нами в проекте элементы: главный выключатель MS, Контакторы K1 и K2 (пока без под контактов), предохранители (В данном случае заменены однофазными автоматами F2-F5 и термореле F1. Так же добавим кнопки и индикаторные лампы на лицевую панель щита. Вне щита я выведу электродвигатель, конечник и пульт. Схему в большом разрешении я выложу отдельно сразу под статьёй. Так же отдельно архивом выложу всю последовательность добавления проводов в щите.
Первым делом я соединяю все элементы цепи управления общим проводам, который подключается к ним напрямую, без переключателей. На нашей схеме это нижняя половина цепи управления.Обратите внимание на то, что клеммники имеют по центру желтую вставку - это соединительный шунт, т.е.все клеммы соединены между собой в одну точку, поэтому и номер у них одинаковый.
Далее я подключаю верхнюю часть цепи управления. Тут нужно действовать шаг за шагом ибо запутаться будет просто. Пойдем по порядку от трансформатора:
Так же из этой точки у нас идёт питание на контакт 2 индикаторной лампочки «Питание». Поэтому этот провод мы ведём к клеммнику 5 и оттуда разводим.
Так же, для совсем зелёных читателей схем, я добавил ещё одну принципиальную схему в которой покрасил всё узлы для простоты сравнения принципиальной схемы с изображением щита.
Очень надеюсь что данная схема не оставит лишних вопросов)
Только на этом этапе обратил внимание на то, что забыл включить в схему индикаторную лампу работы нагревателя (соответсвенно забыл подключить её и на нарисованном щите), и совсем забыл про амперметр с его ТТ.
Вот, в общем-то, и всё. Теперь предлагаю сравнить то, что сделали мы с тем, что я встречал на своих прошлых судах, а конкретно на одном. Смотрим на схему, господа.
В общем-то то же самое яйцо, только в профиль. Поначалу эта схема может показаться запутанной, но при детальном рассмотрении вы убедитесь что от моей она отличается (помимо внешнего вида, ибо моя лучше) только тем, что тут китайцы не забыли поставить индикаторную лампу на запуск нагревателя, в отличии от меня.
Разбирать эту схему смысла не вижу т.к. я уже сделал это выше со своей. Фото реального щита, к сожалению не будет: я дома + я ОЧЕНЬ старался и рисовал вам щит.)
Как всегда по всем вопросам обращайтесь в комментарии и делитесь статьёй если она вам понравилась.