2.1.4. Порядок расчета электродвигателя брашпиля на переменном токе.

Исходные данные для расчета:

1	Тип судна
2	Водоизмещение судна D	т
3	Главные размерения судна: Длина Ширина Осадка	м
4	Размеры надстройки в (м) Высота h Ширина	м
5	Высота борта
6	Калибр якорной цепи
7	Длина цепи	м
8	Количество и масса якорей	т
9	Расчётная глубина стоянки	м
10	Диаметр цепной звёздочки	м
11	Передаточное число якорного механизма
12	КПД якорного механизма
13	Род тока и напряжение U	В

ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ ВЫБОР ДВИГАТЕЛЯ

1. Силы, действующие в якорной цепи при стоянке судна на якоре

1). Вес 1 погонного метра якорной цепи:

, Н

2). Вес 1 погонного метра якорной цепи погруженной в воду

, Н

где (т/м³); (т/м³) – удельный вес якорного железа и воды

3). Длина несмачиваемого участка цепи, принимается в соответствии с расстоянием от якорной лебёдки до клюза и с высотой борта (м)

4). Длина вытравленной цепи , м

5). Смоченная поверхность корпуса судна

, м²

где L, B, T – длина, ширина и осадка судна (м),

– коэффициент полноты водоизмещения судна

6). Сила сопротивления воды, обусловленного течением и подтягиванием судна

, (Н)

где - поправочный коэффициент на влияние кривизны корпуса судна, которая учитывает отношение длины L к его ширине В:

- коэффициент трения о воду,

- надбавка к коэффициенту трения, учитывающая шероховатость корпуса судна,

- массовая плотность воды,

- суммарная скорость потока, действующая на судно,

- скорость течения воды,

- абсолютная скорость подтягивания судна к месту заложения якоря.

7). Парусящая поверхность судна

где B, Н, T - ширина судна высота борта и осадка,

- ширина и высота надстройки

8). Сила ветрового сопротивления

(H)

где - коэффициент ветрового давления,

- скорость ветра, принимается 10 (м/с)

9). Равнодействующая внешних сил при совпадении их направления

(Н)

10). Длина свободно провисающей части цепи

, (м)

где (м) - расчётная глубина стоянки

11). Длина цепи лежащей на грунте

, (м)

12). Длина части цепи выбираемой во второй стадии съёмки судна с якоря

, (м)

2. Определение тяговых усилий и моментов при подъёме одного якоря с нормативной глубины стоянки

1). Тяговое усилие на звёздочке барабана брашпиля на первой стадии съёмки судна с якоря

,(H)

где - коэффициент потерь на трение от клюза до цепной звёздочки (бортовой клюз, якорная труба, палубный клюз, стопор)

2). Тяговое усилие на звёздочке барабана брашпиля при отрыве якоря от грунта

, (H)

3). Тяговое усилие на звёздочке барабана брашпиля после отрыва якоря от грунта

, (H)

4). Тяговое усилие на звёздочке барабана брашпиля при подходе якоря к клюзу

, (H)

5). Момент на валу электродвигателя на первой стадии

, (H м)

6). Момент на валу электродвигателя при отрыве одного якоря от грунта

, (H м)

7). Момент на валу электродвигателя при подъеме одного якоря после отрыва его от грунта

, (H м)

8). Момент на валу электродвигателя при подходе якоря к клюзу

, (H м)

3. Определение тяговых усилий и моментов при подъеме двух якорей с половины номинальной глубины якорной стоянки.

1). Тяговое усилие на звёздочке барабана брашпиля в начале периода

, (Н)

2). Тяговое усилие на звёздочке барабана брашпиля в конце периода

, (Н)

3). Момент на валу электродвигателя в начале периода

, (H м)

4). Момент на валу электродвигателя в конце периода

, (H м)

4. Подъём якоря с глубины превышающей полную длину якорной цепи - аварийный режим для морских судов

1). Тяговое усилие на звёздочке барабана брашпиля в начале периода

, (Н)

2). Тяговое усилие на звёздочке барабана брашпиля в конце периода

, (Н)

3). Момент на валу электродвигателя в начале периода

, (H м)

4). Момент на валу электродвигателя в конце периода

, (H м)

5. Предварительный выбор электродвигателя

1). Максимальный нагрузочный момент на валу электродвигателя имеет место при (Примечание: определяют максимальное значение момента нагрузки на валу электродвигателя из следующих моментов

.

2). Расчетное значение номинального момента на валу электродвигателя

, (H м)

где - перегрузочная способность двигателя. Примечание:

1. Для двигателей постоянного тока серии ДПМ =2,0  2,5

2. Для двигателей переменного тока серии МАП =2,0  3,0

3). Расчетное значение номинальной частоты вращения исполнительного двигателя принимаем равным средней скорости

4). Расчетное значение номинальной мощности электродвигателя

.

5). В качестве исполнительного электродвигателя принимаем асинхронный электродвигатель серии АИР (возможно применять серию 5А) кратковременного режима работы 30 минут.

	Большая скорость	Средняя скорость	Малая скорость
Число полюсов
Мощность (кВт)
Режим работы (мин.)
Частота вращении (об/мин)
Линейный ток (А)
cos
Максимальный момент (Н м)
Пусковой момент (Н м)
Допустимое время стоянки под пусковым током после номинального режима (с)
Маховый момент (Н м)

6. Расчет и построение механической характеристики .

1). Номинальная частота вращения поля

, об/мин

2). Номинальное скольжение

, Нм

3). Номинальный момент на валу электродвигателя

4). Перегрузочная способность по моменту

5). Критическое скольжение

Примечание: в практических расчётах перед знаком радикала принимают «+»

6). По упрощенной формуле Клосса определяют моменты на валу электродвигателя соответствующие различным скольжениям

, (кг м); , (об/мин).

S
n
M

7). По результатам расчёта М строят . В том случае если двигатель многоскоростной - рассчитывают и строят для каждой обмотки. Характеристики изображают на одном графике (см. рис. 2.3 )

Мпб Мнб Мкб Мнт Мпт Мкт

Рис. 2.3. Механические характеристики двигателя, пример

7. Построение нагрузочной характеристики

1). Определение оборотов двигателя на разных стадиях съемки с якоря

По этим значениям строят нагрузочную характеристику .

2). Определяем скорость выбирания якорной цепи по стадиям

; ; ;

;

3). Продолжительность каждой стадии:

, , ,

согласно требованию Регистра Российской Федерации,

4). Расчётное значение полного времени съёмки

5). Средняя скорость съёмки судна с якоря

6). Время подъёма якоря висящего на полностью вытравленной цепи

Рис. 2.4. Нагрузочная характеристика для швартовно-якорного электропривода, пример

По расчётам выбранный электродвигатель должен удовлетворять требованиям Регистра РФ в отношении времени и скорости съёмки судна с якоря при нормальной глубине стоянки:

Строим нагрузочные характеристики и , пример характеристик показан на рис. 2.4.

8. Проверка выбранного двигателя на нагрев

1). Среднеквадратичный момент электродвигателя при подъеме якоря с большой глубины

2). Среднеквадратичный аварийный момент электродвигателя при подъеме якоря с большой глубины

Выбранный электродвигатель не перегревается , если выполняются условия: ; ( берут из раздела 6.3).

9. Проверка выбранного электродвигателя на дополнительные требования Регистра РФ

1). Скорость выбирания якорной цепи при подходе якоря к клюзу

, м/мин

находят по механической характеристике для второй скорости по моменту , если < 7 (м/мин) - то требования Регистра РФ выполняются.

2). Номинальное тяговое усилие на звёздочке

, Нм

где - коэффициент прочности:

Для цепей обыкновенных с распорками = 1

Для цепей без распорок = 0,9

3). Тяговое усилие на звёздочке при неподвижной якорной цепи, создаваемое электродвигателем при пуске

, Нм

Все данные берут из разделов 2 и 5.5 . Если выполняется неравенство > 2 , (Н), то требования Регистра РФ выполнены.

4). Усилие, создающее на звёздочке механическим тормозом выбранного электродвигателя. Выбранный электродвигатель (тип электродвигателя) снабжен дисковым тормозом типа ТМТ (тип тормоза), создающего тормозной момент (Н м) (см. [1] табл. 2.46), тогда

.

Если выполняется неравенство > 2 , (Н), то требования Регистра РФ выполнены.