Unitatea de învăţare 6 Acţionarea electrică a instalaţiilor de încărcare -descărcare

Cuprins Destinaţie, regimuri de lucru şi tipurile mecanismelor navale de încărcare - descărcare. Prevederile societăţilor de clasificare. Stadiul actual şi direcţii de dezvoltare. Diagramele de sarcină ale mecanismelor de încărcare - descărcare. Alegerea puterii motorului electric de acţionare. Exemplul de calcul. Scheme electrice de comandă a acţionării instalaţiilor de încărcare – descărcare. Teste de autoevaluare

OBIECTIVE - descrierea elementelor componente ale sistemelor de acţionare electrică a instalaţiilor de încărcare – descărcare;

- calculul de alegere a puterii motorului electric de acţionare; - verificarea motorului electric de acţionare; - stabilirea schemei electrice de comandă;

- exploatarea, întreţinerea şi verificarea instalaţiei de încărcare – descărcare conform normelor de predare la registru.

ACŢIONAREA ELECTRICĂ A INSTALAŢIILOR DE ÎNCĂRCARE –DESCĂRCARE

6.1. Destinaţie, regimuri de lucru şi tipurile mecanismelor navale de încărcare

Vinciurile de încărcare şi macaralele navale sunt destinate, în principal, pentru lucrările de încărcare-descărcare executate la bordul navelor.

În construcţia navelor moderne se urmăreşte creşterea rentabilităţii exploatării navei care se obţine în principal prin reducerea duratei de staţionare în porturi pentru operaţii de încărcare-descărcare şi micşorarea duratei de deplasare între două porturi prin sporirea vitezei de marş. Navele de mărfuri

moderne şi cele în perspectivă ajung la viteze de 22 Nd şi se preconizează pentru viitor de 30-32 Nd. Dotarea navei cu instalaţii moderne de încărcare-descărcare care să ducă la scurtarea duratei

acestor lucrări, constituie calea principală de mărire a eficienţei economice a navei, avându-se în

vedere că pentru o navă comercială 1/3 până la 2/3 din perioada de exploatare reprezintă timpul lucrărilor de încărcare-descărcare.

Mecanismele de încărcare-descărcare se caracterizează prin existenţa unui număr mare de regimuri de lucru şi funcţionează cu sarcini şi viteze care se repetă ciclic. Durata unui ciclu constă din perioadele în care mecanismul funcţionează şi din pauze. Durata pauzelor depinde de rapiditatea

prinderii şi desprinderii încărcăturii şi variază în limite foarte largi. Gama de viteze a acestor mecanisme trebuie să fie foarte mare întrucât, pe de o parte, vitezele mari scurtează durata ciclului, iar vitezele mici permit aşezarea fără şocuri a încărcăturii.

Pe baza datelor referitoare la regimurile de funcţionare ale mecanismelor de încărcare-descărcare se pot determina caracteristicile optime de viteză şi parametrii regimurilor cărora trebuie să le corespundă acţionarea electrică.

Mecanismele navei cu acţionare electrică pentru manevrarea greutăţilor pot fi clasificate după: destinaţie, tipul mecanismului de transmisie, sistemul de comandă şi după felul curentului.

În funcţie de destinaţie, după caracterul operaţiei îndeplinite, se împart în:

vinciuri de încărcare şi macarale pentru mărfurile generale, adică mărfuri transportate în pachete sau paleţi (baloţi), rulouri, cutii, saci, butoaie şi de asemenea cherestea, laminate şi mărfuri

sub formă de pulberi (cărbune, minereu ş.a.);

vinciurile de încărcare şi macaralele pentru operaţii speciale: ridicare şalupe sau bărci de salvare, ridicare scară de bord, remorcare, ridicare traulere, ascensoare etc..

După tipul mecanismului de transmisie se împart în vinciuri de încărcare şi macarale cu transmisie mecanică şi cu transmisie hidraulică.

După sistemul de comandă mecanismele navale de încărcare se împart astfel:

comandă directă prin controler;

comandă prin relee şi contactoare;

sistem generator-motor;

sisteme cu tiristoare sau amplificatoare magnetice. În funcţie de felul curentului se disting mecanisme de încărcare cu acţionări electrice de curent

continuu şi de curent alternativ. Cele mai răspândite mecanisme navale de încărcare sunt vinciurile şi macaralele.

Vinciurile de încărcare . În figura 6.1. este prezentată amplasarea unei instalaţii de încărcare în prova navei. Instalaţia constă din următoarele elemente principale: bigile 1, coloana 2, gurile de magazie 3,

parâma şi cârligul de sarcină, vinciurile de încărcare 4 şi macaralele 5. Vinciul de încărcare este cuplat şi cu un vinci de ridicare a bigii fără sarcină necesar stabilirii poziţiei iniţiale a bigii. Cele două vinciuri sunt blocate electric, astfel încât nu pot funcţiona simultan.

Fig. 6.1. Amplasarea instalaţiei de încărcare

Vinciurile navale moderne se caracterizează prin dimensiuni relativ reduse, forme simple şi sunt construcţii etanşe la apă.

Unele vinciuri, în afara tamburului principal de sarcină, au tambure auxiliare care pot fi folosite pentru alte manevre, de exemplu pentru ridicarea şi coborârea bigilor.

Stoparea rapidă a vinciului şi fixarea poziţiei sarcinii atunci când motorul electric de acţionare este oprit, se realizează prin acţionarea automată a frânei electromagnetice realizată în cele mai multe cazuri sub forma de frână disc montată pe axul motorul electric.

Vinciul de încărcare cu bigi reprezintă o soluţie simplă utilizată frecvent pe navele comerciale datorită avantajelor sale comparativ cu alte instalaţii de ridicare, privind: posibilitatea de supraîncărcare mărită, deservirea unei suprafeţe mai mari, posibilitatea de a funcţiona şi în condiţii de oscilaţii reduse ale navei. Ca dezavantaj se poate menţiona durata de timp necesară pentru aducerea bigilor în poziţia de lucru având în vedere că pe timpul marşului bigile se aşează de regulă în poziţie orizontală în axul navei.

Macaralele de încărcare. În afara vinciurilor de încărcare cu bigi, pe nave sunt utilizate şi macarale. Macaralele sunt prevăzute cu mecanisme de ridicare a sarcinii, mecanisme de rotire şi mecanisme de basculare a braţului macaralei pentru modificarea razei de acţiune. Toate aceste mecanisme se pot amplasa atât pe punte cât şi sub punte, iar motoarele electrice de acţionare se amplasează pe platforma rotitoare a macaralei primind alimentarea prin căi de curent speciale. Tot echipamentul electric este amplasat pe macara şi cele trei mecanisme pot funcţiona separat sau simultan.

Macaralele prezintă avantajul că, spre deosebire de vinciurile de încărcare cu bigi, sunt permanent gata de funcţionare. Ele realizează cicluri de funcţionare mai scurte şi deci productivitate mărită. Sunt de asemenea construcţii compacte realizate etanş la pătrunderea apei. În acelaşi timp prezintă şi unele neajunsuri comparativ cu vinciurile de încărcare, cum ar fi: posibilitate limitată de supraîncărcare, suprafaţa deservită este mai mică, limitarea lucrului pentru înclinări ale braţului mai mici de 5° sau în condiţii de oscilaţii ale navei.

Regimurile de funcţionare ale vinciurilor de încărcare sunt în funcţie de caracterul operaţiunilor de încărcare şi de felul sarcinii. Operaţiunile de încărcare se pot efectua cu o bigă sau cu două bigi.

Dacă în timpul operaţiunilor lucrează o singură bigă, ridicarea şi coborârea sarcinii se efectuează cu ajutorul vinciului iar deplasarea pe orizontală se face manual sau cu ajutorul unui alt vinci. În acest caz, se ridică mai întâi sarcina, apoi se deplasează pe orizontală, după care se coboară. După eliberarea sarcinii cârligul gol se deplasează în sens invers.

La efectuarea operaţiunilor de încărcare-descărcare cu ajutorul a două bigi, una din ele se aduce deasupra gurii de magazie iar cealaltă deasupra locului de pe mal în care se depune sarcina. Ambele capete ale parâmelor celor două vinciuri se leagă la acelaşi cârlig. În figura 6.2 este prezentată amplasarea bigilor 1 şi 2 în timpul încărcării navei prin acest sistem şi traiectoria sarcinii.

Operaţiunea de încărcare se efectuează în următoarea succesiune. Vinciul 1 ridică sarcina în timp ce vinciul 2 eliberează parâma de manevră. După ce sarcina a fost ridicată, vinciul 2 trage parâma de manevră deplasând sarcina pe orizontală în timp ce vinciul 1 eliberează uşor parâma. După deplasarea sarcinii pe orizontală până în dreptul gurii de magazie, vinciul 2 coboară sarcina în magazie în timp ce vinciul 1 filează parâma.

Mecanismelor navale moderne destinate pentru operaţiunile de încărcare-descărcare li se cere să asigure: productivitate mare, siguranţă în funcţionare, simplitatea deservirii şi a conducerii, economicitate, greutate şi gabarite mici, simplitatea montării.

Productivitatea vinciului de încărcare se apreciază după cantitatea de marfă încărcată în timp de o oră.

Prin siguranţa în funcţionare se înţelege o funcţionare fără întrerupere a vinciului de încărcat. Pentru aceasta este necesar ca instalaţia să funcţioneze sigur atât din punct de vedere al dispozitivelor electrice cât şi mecanice.

Deservirea simplă presupune accesul comod la piesele care trebuie observate, reglate, curăţite, unse, reparaţii şi înlocuiri simple precum şi o schemă electrică simplă.

Prin simplitatea conducerii se înţelege punerea uşoară în funcţiune şi posibilitatea deservirii de către personal fără o calificare deosebită.

Fig. 6.2. Amplasarea bigilor şi traiectoria de mişcare a sarcinii pe timpul lucrului cu două bigi.

a - amplasarea bigilor, b - traiectoria încărcăturii

Economicitate înseamnă preţ de cost redus, reparaţii cu costuri mici şi funcţionarea instalaţiei

de încărcare cu randament ridicat. Simplitatea montării se asigură prin dispunerea întregii instalaţii pe o placă comună, astfel

încât să fie montată uşor la bordul navei.

În figura 6.3. este prezentată schema cinematică a vinciului cu transmisie mecanică. Vinciul de acest tip se compune din tamburul de sarcină 1 fixat pe axul 2 împreună cu

tamburii de manevră 3. Axul este cuplat prin reductorul cu roţi cilindrice 4, cu motorul electric 6 şi

frâna electromagnetică 5. Reductorul cu roţi dinţate cilindrice are randament ridicat, circa 0,8 - 0,85 şi moment de

inerţie redus, comparativ cu alte tipuri de reductoare. Pentru reducerea zgomotului roţile sunt cu dinţii

înclinaţi sau în V. Vinciurile de acest tip se construiesc cu raport de transmisie constant sau reglabil în două

trepte cu ajutorul unui schimbător manual de viteză. Executarea transmisiei mecanice cu două trepte

de reglare duce la dublarea numărului treptelor de reglare oferită de schema electrică de comandă, ceea ce face să crească productivitatea vinciului de încărcare.

Fig. 6.3. Schema cinematică a vinciului cu trans misie mecanică.

În figura 6.4. este prezentat aspectul general al vinciului de încărcare.

Fig. 6.4. Aspectul general al vinciului de încărcare.

Vinciul prezentat în figura 6.4. se compune din: flanşa motorul electric1, reductor 2, tambur de sarcină 3, tambur de manevră 4, staţie magnetică 5. Toate elementele vinciului, inclusiv postul de comandă, sunt montate pe o placă comună pentru a uşura montarea la bordul navei.

Sunt folosite de unele firme constructoare şi transmisii mecanice cu şurub melc-roată melcată. Acest tip de transmisie oferă posibilitatea reducerii greutăţii ş i gabaritelor transmisiei, în schimb însă, randamentul acestor transmisii este mai mic comparativ cu randamentul transmisiei cu roţi cilindrice.

În tabelul 6.1. se prezintă câteva date tehnice ale unor vinciuri de 1,5 şi 5 t acţionate cu motor de curent continuu şi cu motor de curent alternativ.

Tabelul 6.1.

Caracteristici tehnice Curent continuu Curent alternativ

Capacitate nominală de încărcare [t] 1,5 3 5/3 1 1,5 5/3

Diametrul tamburu lui de sarcină

[mm]

350 400 500 350 400 500

Tipul reductorului Cu o viteză Cu două

viteze

Cu o viteză Cu două

viteze

Raport de transmisie 15,75 23,34 46,8

28,6

35 48,6 95,5

52

Viteza nominală de rid icare a

încărcăturii nominale [m/min.]

59

54

32,6

56,5

57

48,5

28,4

52,8

Viteza maximă de ridicare a unei

jumătăţi de încărcătură nominală

raportată la viteza nominală

1,2

1,2

1,2

1,01

1,01

1,01

Viteza min imă de coborâre a

încărcăturii nominale raportată la

viteza nominală

0,085

0,055

0,064

0,054

0,2

0,19

0,19

Viteza maximă de ridicare a

cârligului gol raportată la cea

nominală

2

2

2

1,04

1,04

1,04

Viteza maximă de coborâre a

cârligului gol raportată la cea

nominală

1,7

1,7

1,6

1,04

1,04

1,04

Puterea motorului [kW] 17,7 32,3 32,6 20 32 32

Viteza nominală de rotaţie, rot/min 670 740 740 1400 1410 1411

14.2. Prevederile societăţilor de clasificare

Alegerea tipului motorul electric şi caracteristicile mecanice ale acţionării se determină pe baza următorilor factori: caracteristicile de lucru ale mecanismului de încărcare, productivitatea, reglarea vitezei, caracterul proceselor tranzitorii, felul curentului pe navă. În continuare se prezintă o analiză a acestor cerinţe.

Asigurarea unei înalte productivităţi este factorul de bază care determină caracteristicile acţionării electrice. Unul din factorii importanţi care conduce la creşterea productivităţii constă în mărirea vitezei de ridicare a încărcăturii nominale. Ceilalţi factori care conduc la scurtarea ciclului de încărcare şi pe această cale la creşterea productivităţii, depind de felul încărcăturii şi organizarea lucrărilor în magazii şi la mal şi nu pot fi influenţaţi de caracteristicile acţionării electrice.

Creşterea vitezei de ridicare conduce la mărirea puterii acţionării electrice a cărei valoare este direct proporţională cu viteza de ridicare conform relaţiei de calcul:

n n

mec

G vP

în care: Gn - sarcina nominală, vn - viteza nominală, mec - randamentul transmisiei. În acelaşi timp productivitatea vinciului nu va creşte proporţional cu creşterea vitezei de ridicare. La viteze mari se măreşte porţiunea de cursă efectuată pe timpul accelerării şi frânării şi, întrucât înălţimea de ridicare a sarcinii nu este mare, viteza medie va creşte cu puţin. În cele ce urmează se prezintă modalitatea de alegere a vitezei de funcţionare a mecanismelor navale de încărcat. Considerând că viteza v creşte liniar în timpul accelerării, se poate determina distanţa parcursă în timpul accelerării Sa:

2

tvS a

a

Dacă presupunem că timpul de frânare este de două ori mai mic decât cel de accelerare, distanţa parcursă în timpul regimului tranzitoriu de accelerare şi frânare este:

a

a

afat tv75,02

tt

2

vSSS

Timpul de accelerare depinde de acceleraţia maxim admisă pentru deplasarea sarcinii în siguranţă, ga, care de obicei variază în limitele

2

a s/m35,02,0g

Considerând mişcarea uniform accelerată se calculează durata accelerării,

a

ag

vt

şi distanţa parcursă pe durata regimului tranzitoriu.

a

2

a

tg

v75,0

g

vv75,0S

Pentru valoarea medie a acceleraţiei ga = 0,25 m/s2, rezultă

2

t v3S

Pe de altă parte, timpul total de ridicare a sarcinii cu viteza v la înălţimea H este:

fa

t ttv

SHT

Utilizând expresiile anterioare se obţine:

(6.1)

(6.2)

(6.3)

(6.4)

(6.5)

(6.6)

(6.7)

(6.8)

(6.9)

v

v3H

v

SH

v

S2

v

SHt5,1

v

SHt5,0t

v

SHT

2t

tt

a

t

aa

t

În figura 6.5 sunt prezentate curbele T = f(v) construite pe baza expresiei (6.9) pentru înălţimile de ridicare cele mai posibile, de 10 m şi 7 m.

Din figura 6.5 se observă că pentru viteze de 1,2 - 2 m/s (în funcţie de înălţimea de ridicare)

timpul de ridicare rămâne practic constant.

Rezultă că la creşterea vitezei peste 1 - 1,2 m/s nu se obţine reducerea timpului de ridicare în schimb se măreşte foarte mult puterea acţionării electrice, care, aşa cum am menţionat, este direct proporţională cu viteza. De remarcat că practica confirmă aceste concluzii.

Ca urmare, pentru înălţimi medii, până la 10 m, viteza nominală de ridicare a sarcinii nominale

adoptată de cele mai multe firme constructoare este de 0,75 ÷ 0,92 m/s (45 ÷ 55 m/min.), iar pentru înălţimi

mai mari, de 1,25 m/s (85 m/min.). În practică se întâlnesc uneori şi viteze de 2 m/s (120 m/min.).

Reglarea în limite largi a vitezei. Întrucât puterea motorului electric este determinată în funcţie de viteza nominală de ridicare, vn, a sarcinii nominale, Gn, pentru utilizarea cât mai completă a puterii motorului şi pentru scurtarea duratei ciclului de încărcare-descărcare se recomandă ridicarea cârligului gol sau cu sarcină redusă, cu o viteză mai mare decât cea corespunzătoare sarcinii nominale. Se pot admite în aceste cazuri şi acceleraţii mai mari decât la funcţionarea nominală.

Fig. 6.5. Curbele T = f(v) pentru h = 10 m şi H = 7 m.

Pentru a asigura creşterea automată a vitezei la funcţionarea în gol sau cu sarcină mică şi în acelaşi timp pentru a simplifica schema de comandă este necesar să se utilizeze motoare electrice a căror turaţie să crească automat la reducerea sarcinii.

În practica lucrului cu instalaţiile de încărcat, viteza de ridicare şi coborâre a cârligului gol nu poate fi mărită peste o anumită limită, existând riscul slăbirii parâmei de tracţiune pe toba vinciului şi încurcarea acesteia. În practică, viteza de ridicare şi coborâre a cârligului gol este mai mare de 3 - 4 ori decât viteza nominală de ridicare a sarcinii.

Câteva firme engleze (de exemplu firma Clarke Chapmann) admit mărirea acestei viteze până la de 5 - 6 ori în raport cu viteza nominală.

Reglarea vitezei vinciului este solicitată şi pentru coborârea încărcăturilor. Pentru o serie de mărfuri (laminate, mărfuri în saci) viteza mare de coborâre nu este dăunătoare. Sunt însă şi alte mărfuri (aparate, obiecte din sticlă sau ceramică) care necesită limitarea vitezei de coborâre. De asemenea pentru aşezarea fără şocuri, îndeosebi atunci când marea este agitată, este necesară micşorarea vitezei de coborâre. În practica exploatării s-a constatat că viteza de depozitare a sarcinii

pentru o aşezare normală a acesteia este cuprinsă în limitele 0,1 ÷ 0,25 m/s. Vitezele relative ale acţionării vinciului pe durata operaţiunilor de încărcare-descărcare în

funcţie de valoarea vitezei nominale se înscriu de regulă în limitele:

viteza de ridicare a sarcinii normale vn

viteza de ridicare a jumătăţii de sarcină nominală (1,5 ÷ 1,7) vn

viteza de ridicare a cârligului gol (3 ÷ 3,5) vn

viteza de coborâre a sarcinii nominale, sarcinii parţiale şi cârligul gol

(2 ÷ 2,5) vn

viteza de depozitare a sarcinii (1/5 – 1/3) vn

Reducerea duratei regimului tranzitoriu. Deoarece înălţimile de ridicare şi coborâre a încărcăturilor sunt relativ mici, durata regimului tranzitoriu de accelerare şi frânare constituie o mare parte din timpul de lucru al vinciului. Regimul de lucru fiind un serviciu intermitent de scurtă durată este însoţit de numeroase porniri şi opriri, până la 500 de conectări pe oră şi chiar mai multe în unele cazuri.

Influenţa regimului tranzitoriu al acţionării se analizează din două puncte de vedere:

influenţa curenţilor de pornire şi frânare asupra reţelei electrice de la bordul navei;

durata accelerării şi frânării sistemului. Pentru micşorarea duratei proceselor tranzitorii şi scurtarea pe această cale a ciclului de lucru al vinciului este necesar:

să se mărească cuplul de pornire al motorului;

să se micşoreze momentul de volant, GD2, al motorul electric.

Puterea surselor de energie electrică la bordul navei având o valoare relativ redusă se impune ca valoarea curentului de pornire pentru motorul electric de acţionare să nu depăşească anumite limite.

Valoarea cuplului de pornire pentru motoarele asincrone corespunde datelor din catalogul firmelor constructoare.

Motoarele electrice cu viteză mare au gabarite, greutăţi şi momente de volant mai mici dar necesită pentru acţionarea vinciului mecanisme cu raport de transmisie mare, ceea ce conduce la creşterea greutăţii şi a momentelor de inerţie pe partea de transmisie mecanică. De asemenea, creşterea raportului de transmisie are ca urmare reducerea randamentului transmisiei.

Motoarele electrice cu viteză mică necesită rapoarte de transmisii mai mici în schimb au gabarite, greutăţi şi momente de volant mai mari. Din considerentele expuse mai sus se recomandă ca soluţii optime folosirea motoarelor de curent alternativ cu turaţia 1500 rot./min. iar în cazul curentului continuu cu turaţia până la 1700 rot./min.

6.3. Stadiul actual şi direcţii de dezvoltare

6.3.1. Prezentarea generală

Construcţia navelor moderne electrificate în curent alternativ a impulsionat dezvoltarea instalaţiilor navale de ridicat. Aceste instalaţii sunt alimentate în curent alternativ şi asigură productivitate înaltă prin rapiditatea operaţiilor de încărcare-descărcare şi micşorarea pe această cale a duratei de staţionare a navei în porturi.

Există două tendinţe de dezvoltare a acţionărilor electrice pentru instalaţiile de încărcare. Una din ele priveşte folosirea nemijlocită a motoarelor de curent alternativ care asigură simplitate, siguranţă şi condiţii uşoare de exploatare dar necesită în schimb luarea unor măsuri speciale pentru obţinerea caracteristicilor optime de funcţionare.

A doua direcţie constă în păstrarea în calitate de motor de execuţie a motorului de curent continuu cu posibilităţile lui înalte de reglare şi caracteristici perfect adaptate pentru condiţiile de lucru ale instalaţiilor de încărcare. În acest scop se creează un sistem separat de alimentare de la reţeaua navei.

Fiecare din aceste direcţii oferă la rândul lor multe posibilităţi practice de rezolvare care sunt aplicate în diferite ţări de către firmele constructoare.

În continuare se prezintă principalele tipuri de acţionări întâlnite mai frecvent la bordul navelor. 6.3.2. Sisteme cu motor de execuţie de curent alternativ

Acţionarea electrică cu motor asincron în scurtcircuit Pentru acţionarea instalaţiilor de încărcare se folosesc motoare asincrone în scurtcircuit cu mai

multe viteze, având înfăşurări cu comutarea numărului de poli sau înfăşurări independente cu numere de poli diferite. Se preferă motoarele asincrone în scurtcircuit cu alunecare mărită.

Motoarele asincrone în scurtcircuit cu pornire prin conectare directă la reţea, au curentul de pornire mare, Ip = (3,5 - 5) In şi având în vedere puterea mare a acestor motoare, în cazul acţionării instalaţiilor de încărcare, se impun măsuri speciale pentru generatoarele sincrone din centrala electrică a navei care să ofere posibilitatea funcţionării stabile la şocuri mari de curenţi în reţea şi restabilirea rapidă a tensiunii nominale.

Primele succese în folosirea motoarelor asincrone în scurtcircuit pentru acţionarea instalaţiilor navale de încărcare au fost obţinute de firma Siemens care a realizat seria de vinciuri de 3 - 5 tone echipate cu motor asincron în scurtcircuit având trei trepte de viteze, corespunzătoare pentru numerele de poli 2 p = 4/8/32.

În prezent motoarele asincrone cu mai multe viteze cunosc o largă răspândire pentru acţionarea electrică a vinciurilor şi macaralelor. Se preferă în cele mai multe cazuri motorul cu trei trepte de viteză pentru acţionarea mecanismului de ridicare a greutăţilor. Pentru acţionarea mecanismelor de basculare a braţului şi de rotire se folosesc motoare asincrone în scurtcircuit cu două trepte de viteză.

În anexele 2 se prezintă caracteristicile tehnice ale motoarelor din seria MA , cu serviciul de funcţionare intermitent, folosite pentru acţionarea instalaţiilor navale de încărcare.

Motoarele asincrone cu trei viteze realizate de unele firme sunt construite cu două statoare şi rotoare independente asamblate împreună. Unul din statoare are două înfăşurări corespunzătoare

vitezelor de valoare medie şi mare. Motoarele din seria MA prezentate în anexele 2 au un singur rotor şi stator. Pe stator sunt două înfăşurări din care una este comutabilă şi asigură vitezele de valoare medie şi mică. Există de asemenea şi variante cu trei înfăşurări independente montate pe acelaşi stator.

În cazurile frecvente, motoarele asincrone asigură funcţionarea pentru sarcina nominală pe cele trei trepte, la cuplu constant. În funcţie de turaţie, puterea are variaţii mari pentru acest regim de funcţionare, cu consecinţe asupra reţelei electrice de bord.

Unele firme din ţări ca Japonia, Germania practică folosirea motoarelor cu putere constantă pe treptele de reglare a turaţiei. În acest caz ridicarea sarcinii nominale se face numai cu viteza medie. Viteză superioară se foloseşte pentru sarcini mai mici decât 1/2 din sarcina nominală. Pentru astfel de acţionări se reduc şocurile de curenţi în reţea şi se asigură o funcţionare în condiţii optime a centralei electrice de la bord.

Practica funcţionării vinciurilor şi a macaralelor acţionate cu motoare asincrone în scurtcircuit recomandă folosirea numărului de poli 2 p = 4/8/32 sau 2 p = 4/8/28 ca fiind optimă pentru efectuarea lucrărilor de încărcare în siguranţă şi cu productivitate sporită. Există însă şi produse ale unor firme care folosesc alte combinaţii ale numărului de poli.

Sistemul de acţionare electrică a vinciurilor de încărcat şi macaralelor cu motor asincron cu rotor în scurtcircuit este larg răspândit şi folosit în prezent de toate firmele constructoare, îndeosebi pentru sarcini mici şi medii, până la 5 tone.

Pentru îmbunătăţirea performanţelor şi eliminarea tabloului de comandă sistemele de acţionare electrică moderne prevăd utilizarea unui motor asincron, cu rotorul în scurtcircuit cu o singură înfăşurare statorică, a cărui viteză de rotaţie se modifică cu ajutorul unui convertor static de frecvenţă cu comandă vectorială directă în cuplu şi flux. Acţionarea electrohidraulică cunoaşte, de asemenea, o largă dezvoltare şi răspândire. Pentru acest tip de acţionare se foloseşte motorul asincron în scurtcircuit cu o singură viteză. Comanda reglării se face pe partea de transmisie hidraulică. Acest sistem se compune din electropompă şi motorul hidraulic cu dispozitivele de reglare necesare. Caracteristicile mecanice sunt rigide, dar datorită reglării cu uşurinţă pot fi obţinute în număr foarte mare pentru diferite nivele de viteză.

Pentru obţinerea automată a unei caracteristici moi a acţionării se foloseşte de către unele firme legătura inversă ceea ce permite trecerea automată de pe o caracteristică pe alta în funcţie de sarcină. De exemplu, vinciul hidraulic realizat de firma Kampnagel (Germania) asigură 5 trepte de viteză la modificarea sarcinii de ridicare de la valoarea nominală până la 20% din sarcina nominală.

Sunt realizate şi se află în exploatare la nave, instalaţii de acţionări electrohidraulice pentru uzul general de 3,2 - 8 tone care asigură viteze de ridicare de 55 - 28 m/min precum şi instalaţii de puteri mari, 12 tone sau 25 tone, cu posibilităţi de comandă de la distanţă din oricare punct de pe puntea navei.

6.4. Diagramele de sarcină ale mecanismelor de încărcare – descărcare

Regimurile de lucru ale motorului electric de acţionare sunt determinate de condiţiile de lucru ale vinciului de încărcare, care la rândul lor sunt dependente de caracterul prelucrării sarcinii şi procedeele folosite pentru încărcare.

Funcţionarea cu un singur vinci. Pentru primirea încărcăturii de la mal sau de la o altă navă acostată în bord, aceasta, după ce a fost legată la cârligul vinciului, este ridicată, transferată deasupra chepengului, coborâtă în cală, după care se desfac legăturile de prindere şi cârligul gol execută cursa inversă. Graficul cuplurilor de sarcină la axul motorului, pe durata unui ciclu de manevrare a încărcăturii este prezentat în figura 6.6.

În figura 6.6 M1, M2, M3, M4 reprezintă cuplurile de sarcină aplicate la axul motorului electric, corespunzătoare pentru ridicarea încărcăturii, coborârea încărcăturii, ridicarea cârligului gol şi coborârea cârligului gol. T - reprezintă durata totală a ciclului; t1, t2, t3, t4 - timpii de lucru cu cuplurile respective M1, M2, M3, M4; t01 - timpul de rotire al vinciului pentru deplasarea sarcinii pe orizontală de la locul de ridicare până deasupra chepengului; t02 - timpul necesar pentru eliberarea de legături a încărcăturii; t03 - timpul de rotire al vinciului pentru deplasarea pe orizontală a cârligului gol din dreptul chepengului, în afara bordului, până la locul în care se află încărcătura; t 04 - timpul necesar pentru legarea încărcăturii.

Pentru reducerea timpului de încărcare a navei se poate lucra consecutiv cu două vinciuri la acelaşi chepeng. În figura 6.7 se prezintă graficul lucrului consecutiv a două vinciuri.

În acest regim de lucru, pentru fiecare din cele două vinciuri, momentele statice şi timpii de lucru şi de pauză sunt aceleaşi ca în cazul precedent.

Funcţionarea cu două vinciuri cuplate la un singur cârlig . Procedeul de lucru a fost prezentat în paragraful 6.1, iar modul de amplasare a celor două vinc iuri este prezentat în figura 6.2.

Graficul de lucru pentru funcţionarea împreună a celor două vinciuri este prezentat în figura 6.8.

Notaţiile folosite în figura 6.8 reprezintă: t1 - timpul de ridicare a încărcăturii de către primul vinci (al doilea lucrează în gol şi îşi recuperează din parâma de tracţiune); t2 - timpul de transferare a sarcinii din bord până deasupra locului chepengului efectuată de al doilea vinci care trage (primul vinci filează parâma, încărcătura trece treptat de la primul vinci la al doilea vinci); t3 - timpul coborârii încărcăturii în cală de către al doilea vinci (primul vinci lucrează în gol); t03 - timpul eliberării legăturilor încărcăturii; t4 - timpul vinci la al doilea vinci); t3 - timpul coborârii încărcăturii în vinci cală de către al doilea (primul vinci lucrează în gol); t03 - timpul eliberării legăturilor încărcăturii; t4 – timpul ridicării cârligului gol de către vinciul doi (primul vinci recuperează fără efort propria parâmă); t5 - timpul transferării cârligului gol de la navă la mal de către vinciul 1 (vinciul 2 filează parâma); t6 - timpul de coborâre al cârligului gol către primul vinci (al doilea vinci filează parâma proprie); t06 - timpul de legare a încărcăturii.

Fig. 6.6. Graficul de lucru cu un singur vinci

Fig. 6.7. Graficul lucrului consecutiv a două vinciuri.

Fig. 6.8 Graficul funcţionării împreună a două vinciuri.

Analiza graficelor de lucru a vinciurilor de încărcare arată că regimurilor de lucru le corespund un număr mare de porniri şi opriri şi de asemenea că în cea mai mare parte din durata unui ciclu motorul lucrează în regim de mers în gol.

Calculul vinciului de încărcare se face pentru regimul cel mai greu, în care lucrează un singur vinci. Atunci când lucrează două vinciuri cuplate la acelaşi cârlig, regimul de lucru al unui vinci este mai uşor întrucât sarcina pe durata unui ciclu se mută de la un vinci la celălalt.

Pentru funcţionarea cu un singur vinci durata relativă de funcţionare este:

%100T

t%DA

în care: t = t1 + t2 + t3 + t4, reprezintă timpul de lucru în cadrul ciclului cu durata totală T.

(6.10)

Regimurile de funcţionare ale vinciurilor de încărcare şi macaralelor sunt asigurate de motoare electrice cu serviciul intermitent de funcţionare DA=25% pentru regim uşor de lucru sau DA=40% pentru regim greu de lucru.

Pentru unele vinciuri, la care ciclurile nu se repetă, de exemplu vinciurile pentru ridicarea şalupelor, bărcilor de salvare sau scara de bord, motorul electric de acţionare se alege din categoria celor cu funcţionare de scurtă durată.

În perioada de funcţionare a vinciului, de exemplu la ridicarea încărcăturii, timpul t1 se compune din:

t1 = t1a + t1s + t1f

în care: t1a - este timpul de accelerare; t1s - timpul de funcţionare în regim staţionar cu viteză constantă; t1f - timpul de frânare.

În acelaşi mod se calculează şi celelalte durate de funcţionare: t2, t3 şi t4. În figura 6.9 se prezintă graficul de variaţie a vitezei în funcţie de timp la ridicarea

încărcăturii.

Fig. 6.9. - Graficul v = f(t) la ridicarea încărcăturii.

Pentru construcţia graficului 6.9. s-a aproximat că în perioadele tranzitorii de accelerare şi de frânare variaţia vitezei este liniară. Suprafaţa trapezului din figură reprezintă înălţimea de ridicare H. Din grafic rezultă:

a s f

v vH t v t t1 1

1 1 1 12 2

Înălţimea parcursă pe duratele accelerării şi frânării este:

a f

vH t t1

1 1 12

Din relaţiile (6.12) şi (6.13) rezultă timpul de funcţionare în regim staţionar:

s

H Ht

v

11

1

Durata regimurilor tranzitorii de accelerare t1a şi de frânare t1f se deduc din ecuaţia fundamentală a mişcării. Din aceasta rezultă:

e

s

GD dndt

M M

2

375

Considerând constante cuplurile M şi Ms în perioada regimului de accelerare şi integrând ecuaţia în limitele de la starea iniţială t = 0, ni = 0 la starea finală considerată la terminarea perioadei de accelerare, t = t1a, nf = n1, rezultă pentru timpul de accelerare expresia:

(6.11)

(6.12)

(6.13)

(6.14)

(6.15)

ea

d

GD nt

M

2

11

1375

Procedând în acelaşi mod se determină şi timpul de frânare, schimbându-se datele iniţiale. Timpii deplasării pe orizontală a încărcăturii, t01, şi a cârligului gol, t03, se pot determina luând

în considerare viteza unghiulară de rotire sau viteza lineară de deplasare pe orizontală.

În primul caz rotirea se execută de obicei cu viteza unghiulară = 6 - 18 [rad/s.],pentru unghiuri maxime = 120 - 180 . Mărimea unghiului de rotire depinde de locul de dispunere al

vinciului sau macaralei pe punte faţă de chepenguri.

În al doilea caz, pe baza datelor de exploatare se adoptă pentru viteza lineară de deplasare pe orizontală valorile: 0,6 [m/s] pentru deplasarea cu încărcătură şi 1 [m/s] pentru deplasarea cârligului gol.

Distanţa de deplasare pe orizontală se consideră, în funcţie de dimensiunile navei, l = 0,75B [m], în care B [m] reprezintă lăţimea navei. Cu aceste valori şi luând în considerare şi duratele de accelerare şi frânare, pentru timpii de deplasare pe orizontală, rezultă:

deplasarea cu încărcătură, t01 = (1,25B + 5) [s];

deplasarea cârligului gol, t03 = (0,75B + 2) [s]. Timpul de dezlegare a sarcinii, t02 şi timpul de legare a sarcinii, t04, nu pot fi determinaţi din

datele acţionării vinciurilor sau macaralelor. Aceşti timpi depind de organizarea lucrului, mijloacele de mică mecanizare şi numărul persoanelor care participă la aceste operaţiuni, precum şi de felul

mărfurilor. Timpii acestor operaţiuni se determină practic prin cronometrare pentru mai multe situaţii concrete.

Pentru mărfurile generale, suma timpilor de legare şi dezlegare a încărcăturii, determinată

experimental, reprezintă: t02 + t04 = 80 - 110 s.

6.5. Alegerea puterii motorului electric de acţionare. Exemplul de calcul

Alegerea puterii motorului electric de acţionare a instalaţiei de încărcare – descărcare se

efectuează în funcţie de datele stabilite iniţial. Se consideră cunoscute sarcina nominală, viteză nominală de ridicare şi celelalte date

enumerate în exemplul de calcul, iar mecanismul de transmisie a fost ales în prealabil. În cazul motorului de acţionare a vinciului de încãrcare – descãrcare cu bigi de marfã, a cãrei

diagramã de sarcinã M = f(t) este prezentatã în figura 6.6. se procedeazã astfel:

1. Pe baza datelor tehnice ale mecanismului se determinã puterea staticã de ridicare a sarcinii nominale, funcţie de care se face alegerea preliminarã a motorului de acţionare

din catalogul de motoare destinate serviciului intermitent, corespunzãtor unei durate relative de acţionare DA = 40% în cazul unui regim de lucru intens, respectiv DA = 25% în cazul unui regim de lucru uşor;

2. Pentru motorul electric ales se scoate din catalog, sau se calculeazã caracteristica mecanicã naturalã n = f(M);

3. Se calculeazã sub formã tabelarã şi se construieşte diagrama exactã de sarcinã a motorului luându-se în considerare şi procesele tranzitorii;

4. Se verificã motorul electric ales din punct de vedere al productivitãţii impuse;

5. Se verificã motorul electric ales la încãlzire prin metoda cuplului sau curentului echivalent.

EXEMPLU DE CALCUL

Sarcina nominală(masa) QN = 3 [t] Masa cârligului gol q = 60 [kg]

(6.16)

Diametrul de calcul al tamburului DT = 0,5 [m] Randamentul total al mecanismului nN = 0,8 Coeficientul de transmisie total i = 44 Viteza de ridicare a sarcinii nominale Vn = 50 [m/min]

Viteza de aşezare a sarcinii nominale Va 8 [m/min] Înălţimea de ridicare h = 15 [m] Numărul de cicluri impuse intr-o oră Z=15 Sursa de alimentare 3*380[V]; 50[Hz].

I. Alegerea preliminară a motorului electric

1. Cuplul static la axul motorului electric la ridicarea sarcinii nominale:

M1=N T

N

, (Q q)D

i

9 81

2=

28,044

5,0)603000(81,9=213,2[Nm]

2. Cuplul static la axul motorului electric la coborârea sarcinii nominale:

M2= )1

2(2

)(81,9

N

TN

i

DqQ

M2= )8,0

12(

442

5,0)603000(81,9=127,9 [Nm]

3. Turaţia la arborele motorului electric, pe treapta de turaţie ridicată, necesară pentru asigurarea vitezei impuse de ridicarea sarcinii nominale.

n=T

N

D

iV=

5,014,3

4450=1400 [rot/min]

în care VN se introduce în [ m/min] 4. Turaţia la arborele motorului electric, pe treapta de turaţie coborâtă, necesară pentru asigurarea vitezei impuse de aşezare a sarcinii.

5,014,3

448

T

aa

D

iVn 244 [rot/min]

în care Va se introduce în [m/min] 5. Puterea de calcul la ridicarea sarcinii nominale pe treapta de turaţie ridicată:

P1=9550

14002,213

9550

1 nM31,25[kw]

6. Puterea de calcul la coborârea sarcinii nominale pe treapta de turaţie coborâtă:

P2=9550

2449,127

9550

2 nM3,0[kw]

7. Se alege un motor asincron de tip MA -611-4/12/24, cu trei trepte de viteza cu rotorul in scurtcircuit, având trei înfăşurări statorice distincte în conexiunea stea, parametrii nominali fiind indicaţi în tabelul 6.2.: Cuplul nominal al motorului pe treapta a treia de viteză va fi:

1435

3295509550

N

NN

n

PM 219,9 [Nm]

în care PN se introduce în [kW] iar nN în [rot/min] Caracteristica mecanică naturală corespunzătoare treptei de turaţie ridicată, luată din catalog, se

prezintă în fig. 6.10.

Fig.6.10.

Tabelul 6.2.

Parametrii motorului Treapta de viteza

I II III

Numărul de poli 2p 24 12 4

Puterea nominală Pn[kw] 5 13 32

Turaţia nominală nn[rot/min] 195 430 1435

Curentul nominal I1N[A] 51 38,5 59

Curentul de pornire Ip[A] 70 115 470

Cuplul critic M k[Nm] 520 588 814

Cuplul de pornire M p[Nm] 520 569 618

Randamentul nominal N 0,33 0,68 0,87

Factorul de putere cos 0,45 0,75 0,95

Durata relativă de acţionare DA[%] 15 25 40

Momentul de volant GD2M[Nm2] 55,3

Tensiunea nominală U1n [V] 380

Gradul de protecţie I.P. 56

II. Calculul diagramei reale de sarcină tfI

Ridicarea sarcinii nominale

8. Momentul de volant echivalent raportat la arborele motorului electric se obţine în baza relaţiei:

2V

mJJ me [N·m·s2], în care =1,1÷1,3

Ţinând seama de relaţiile: GDe

2= 4g·Je; GDM

2= 4g·JM; m = QN+q

se obţine:

GDe2= ·GDM

2 + 4g(QN + q)(

n

V

2)

2 [Nm

2] ,unde v[m/min] şi n [rot/min]

Rezultă deci:

GDe2=1,2·55,3+4·9,81(3000+60)

2

143514,32

5070,06 [Nm

2]

9. Cuplul dinamic la accelerare: M1d = Mp - M1 =618 – 213,2 = 404.8[Nm]

10. Timpul de accelerare (pornire):

375

1432

375

06.70

375 1

12

1

d

ea

M

nGDt 0.7 [s]

unde turaţia n1=1432 [rot/min] se citeşte din caracteristica mecanică naturala n = f(M) corespunzătoare cuplului: M1 = 213,2 [Nm] 11. Motorul ales este prevăzut cu frână electromagnetică de tip TMT-6, având Mf=441[Nm] 12. Pierderile constante ale motorului se determină din condiţia ca la sarcină nominală, pierderile constante pk să fie egale cu cele variabile pv.

187.0

1

2

321

1

2 N

Nk

Pp 2,4 [kw]

13. Cuplul de frânare (pierderi) determinate de pierderile constante din motor:

kfM

p ,M

n1

2 49550 9550

143516 [Nm]

14. Cuplul de frânare (rezistent) total: Mtf = M1 + Mf + MfM

= 213,2 + 441 + 16 = 670,2 [Nm]

15. Timpul de frânare la ridicarea sarcinii nominale, în cazul decuplării motorului de la reţea:

t1f= 375

2eGD

tf

n

M

1 =2,670

1435

375

06.700,4 [s]

16. Viteza in regim staţionar la ridicarea sarcinii nominale:

44

14355,014,311

i

nDV T 51,12[m/min]

17. Înălţimea parcursă de sarcină la pornire şi frânare:

H1=v1

2 60(t1a+t1f) = 4,07,0

602

12,510,47 [m]

18.Timpul de ridicare a sarcinii în regim staţionar:

t1s=v

HH 1 = 6012,51

47,01517,1 [s]

19. Curentul absorbit de motor, admiţând proporţionalitatea între curent şi cuplu, va fi:

I1= I1N

NM

M1 =

9,212

2,21359 59,1 [A]

Coborarea cu frânare a sarcinii nominale

20. Considerând maşina funcţionând pe porţiunea liniară a caracteristicii mecanice naturale n = f(M), valabil în cazul sarcinilor aflate în limitele admise de puterea motorului, turaţia de la care începe frânarea cu recuperare de energie va fi:

nB = n2 = n0 + (n0 - ns) [rot/min] n2 = 2n0 - ns [rot/min]

Fig. 6.11.

unde ns=1461[rot/min] se determină din caracteristica mecanică naturală n = f(M) trasată în figura 6.10, corespunzător cuplului M2= 127,9 [Nm]. Rezultă deci:

n2= 2·1500-1461=1539 [rot/min]

21. Curentul debitat de maşină în regim de frânare cu recuperare de energie, corespunzător cuplului M2 va fi:

I2 = I1N

NM

M 2 =9,212

9,12759 35,4 [A]

22. Timpul de accelerare, de la turaţia n = 0 la n = n2, la coborârea sarcinii nominale în regim de frânare cu recuperare de energie:

t2a=375

2eGD

2

2

MM

n

P 9,127618

1539

375

06,700,4 [s]

23. Cuplul de frânare la coborârea sarcinii nominale, în cazul decuplării maşinii de la reţea: M2f = Mf + MfM - M2 = 441 + 16 -127,9 = 329,1 [Nm]

24. Timpul de frânare la coborârea sarcinii cu maşina decuplată de la reţea:

t2f =375

2eGD

fM

n

2

2

1,329

1539

375

06,700,9 [s]

25. Viteza de coborâre a sarcinii:

v2 =44

15395,014,32

i

nDT 55 [m/min]

26. Înălţimea parcursă de sarcină la accelerare şi frânare:

H2 = 2

2V(t2a + t2f) 6,09,04,0

602

55 [m]

27. Timpul de coborâre a sarcinii în regim staţionar:

t2s =2

2HH60 7,1560

55

6,015[s]

Ridicarea cârligului gol

28. Cuplul de sarcină la axul motorului electric la ridicarea cârligului gol:

M3 = 3,2215,0442

5,06081,9

2

81,9

0i

Dq T [Nm],

unde 0= 0,15 se citeşte în fig. 1.7.- pentru q/QN= 0,02, sau se calculează cu relaţia (1.13).

29. Cuplului de sarcină M3 = 22,3 [Nm] îi corespunde din caracteristica mecanică Mfn turaţia

n3=1486. 30. Momentul de volant echivalent raportat la arborele motorului electric:

222 36,663,552,1 NmMeo GDGD

31. Cuplul dinamic la accelerare: M3d = Mp - M3 = 618 - 22,3 = 595,7 [Nm]

32. Timpul de accelerare la ridicarea cârligului gol:

t3a =375

20eGD

dM

n

3

344,0

7,595

1486

375

36,66 [s]

33. Cuplul de frânare (rezistent) total: M3f = M3 + Mf + MfM = 22,3 + 441 + 16 = 479,3 [Nm]

34. Timpul de frânare la ridicarea cârligului gol, în cazul decuplării motorului de la reţea:

t3f = 375

20eGD

fM

n

3

3 55,03,479

1485

375

36,66 [s]

35. Viteza de ridicare a cârligului gol:

V3 =i

nDT55

44

14865,014,3 [m/min]

36. Înălţimea parcursă de cârlig la accelerare şi frânare:

H3 =2

3V(t3a + t3f) 44,055,044,0

602

53 [m]

37. Timpul de ridicare a cârligului gol în regim staţionar:

t3s =

3

3

V

HH60 5,1660

53

44,015[s]

38. Curentul absorbit de motor la ridicarea cârligului gol, se calculează cu relaţia:

I3 = IN 2

3

2

1

1

s

s

s

s

k

N

k

;

în care:

sN =0

0

n

nn N043,0

1500

14351500

- turaţia de sincronism n0=1500 [rot/min]

- coeficientul de suprasarcină N

k

M

M82,3

9,212

814

- alunecarea critică:

sk = sN ( 12 ) 32,0182,382,3043,02

- alunecarea corespunzătoare cuplului de sarcină M3 = 22,3 [Nm] este:

s3 =0

30

n

nn0093,0

1500

14861500

Înlocuind aceste valori în expresia curentului statoric se obţine:

I3 = 592

2

0093,0

32,01

043,0

32,01

= 12,8 [A]

OBSERVAŢIE: La sarcini mai mici, nu mai poate fi admisă proporţionalitatea între curent şi cuplu, motiv pentru care curentul absorbit de motor se calculează cu relaţia (2.71) sau (2.72).

Coborârea forţată a cârligului gol

39. Cuplul de sarcină la arborele motorului electric la coborârea cârligului gol:

M4 = 6,1515,0

12

442

5,06081,912

2

81,9

0i

Dq T [Nm]

Observaţie: semnul minus al cuplului M4 indică necesitatea coborârii în forţă a cârligului gol.

40. Cuplul de sarcină M4 =15,6 [Nm] îi corespunde din caracteristica mecanică Mfn turaţia:

n4=1491 [rot/min] 41. Cuplul dinamic la accelerare:

M4d = Mp - M4 = 602,4[Nm] 42. Timpul de accelerare la coborârea cârligului gol:

t4a =375

20eGD

dM

n

4

444,0

4,602

1491

375

36,66 [s]

43. Cuplul de frânare (rezistent) total: M4f = M4 + Mf + MfM = 15,6 + 441 + 16 = 472,6 [Nm]

44. Timpul de frânare la coborârea cârligului gol în cazul deconectării motorului de la reţea:

t4f =375

20eGD

fM

n

4

456,0

6,472

1491

375

36,66 [s]

45. Viteza de coborâre a cârligului gol:

V4= 3,5344

14910514,34

i

nDT [m/min]

46. Înălţimea parcursă de cârligul gol la accelerare şi frânare:

H4=2

4V(t4a + t4f) 44,056,044,0

602

3,53 [m]

47.Timpul de coborâre a cârligului în regim staţionar:

t4s = 4,16603,53

44,015

4

4

V

HH [s]

48. Curentul absorbit de motor la coborârea cârligului gol:

I4 = IN 2

3

2

1

1

s

s

s

s

k

N

k

= 592

2

006,0

32,01

043,0

32,01

= 8,3 [A]

în care s4, aluncarea corespunzătoare cuplului de sarcină M4=15,6 [Nm], este:

006,01500

14911500

0

404

n

nns

49. Datele calculului sunt trecute in tabelul 6.3. Cu ajutorul datelor din tabelul 6.3. se construieşte diagrama exactă de sarcină I = f(t) prezentată

în figura 6.12.

Tabelul 6.3.

Regimul de lucru Curentul [A] Timpul[s]

Ridicarea sarcinii

nominale

Accelerare Ip= 470 t1a= 0,7

Regim staţionar I1=59,1 t1s=17,1

Frânare - t1f=0,4

Deplasarea pe orizontala a sarcinii ta=20

Coborârea cu frânare a

sarcinii nominale

Accelerare Ip=470 t2a=0,4

Regim staţionar I2=35,4 t2s=15,7

Frânare - t2f=0,9

Eliberarea cârligului ta2=60

Ridicarea cârligului

gol

Accelerare Ip=470 t3a=0,44

Regim staţionar I3=12,8 t3s=16,5

Frânare - t3f=0,55

Deplasarea pe orizontala a cârligului gol ta3=20

Coborârea forţată a

cârligului gol

Accelerare Ip=470 t4a=0,44

Regim staţionar I4=8,3 t4s=16,4

Frânare - t4f=0,56

Agăţarea sarcinii în cârlig ta4=60

III. Verificarea motorului din punct de vedere al productivităţii

50. Durata unui ciclu: tc =

4

1

0

4

1

ii tt [s] unde :

t1 = t1a+ t1s+ t1f = 0,7 + 7,1 + 0,4 = 18,2 [s]

t2 = t2a+ t2s+ t2f = 0,4 + 15,7 + 0,9 = 17,0 [s]

t3= t3a+ t3s+ t3f = 0,44 + 16,5 + 0,55 = 17,49 [s]

t4= t4a+ t4s+ t4f = 0,44 + 16,4 + 0,56 = 17,4 [s]

Rezultă deci:

4

1

it t1+ t2+ t3+ t4= 18,2 + 17 + 17,49 + 17,4 = 70,09 [s]

4

1

0it =t01+ t02+ t03+ t04 = 20 + 60 + 20 + 60 = 160 [s]

respectiv: tc= 70,09 + 160 = 230,09 [s]

Fig. 6.12.

În d

iagra

ma

de

sarc

ină,

din

fig

ura

6.1

2. s-

a co

nsi

der

at o

var

iaţie

lin

iară

a c

ure

ntu

lui

în

per

ioad

ele

de

acce

lera

re, fa

pt ad

mis

ibil d

ato

rită

tim

pilo

r de

acce

lera

re f

oar

te m

ici.

51. Numărul de cicluri într-o oră:

Zc=ct

36001565,15

09,230

3600z

Se observă că motorul corespunde din punct de vedere al productivităţii, numărul de cicluri rezultat din diagrama exactă de sarcină Zc, fiind mai mare decât cel impus iniţial: Z =15

IV. Verificarea motorului ales la încălzire

52. Durata relativă de acţionare reală:

10010

100

)(4

1

4

1

4

1

ifi

c

isia

r

tt

t

tt

DA

10009,230

41,209,70100

09,230

56,055,09,04,009,70rDA

4,2910009,230

68,67rDA [%]

53. Curentul echivalent se calculează pe baza datelor din tabelul 6.3. sau diagrama de sarcină (fig.

6.12) cu ajutorul relaţiei de mai jos, în care =0,5, pentru motoare electrice asincrone:

................22

43214321

2222

2

2

1211

2

1

ssssaaaa

sa

p

sa

p

etttttttt

tItII

tItII

I

ssssaaaa

sa

p

sa

p

tttttttt

tItII

tItII

43214321

4244

2

4

3233

2

3

22......

.........)44,044,04,07,0(5,0

7,154,354,02

4,354701,171,597,0

2

1,59470 2

2

2

2

eI

2

1

2

2

2

2

4,165,167,151,17

4,163,844,02

3,84705,168,1244,0

2

8,12470

........

7,6599,0

8,11298,251644,27035,256406,196749,255421,597277,48990eI

][9,5569,66

8,208573AI e

54. Curentul nominal corectat corespunzător duratei de acţionare reale, în baza relaţiei (2.68):

NNC NS

r

DAI I

DA

,,

,

0 40 93 59 64

0 294[A],unde =0,93 se ia din tabelul 2.5.

53. Se verifică relaţia: Ie = 56 [A] INC = 64 [A] Aşa cum se observă, motorul ales corespunde şi din punct de vedere al încălzirii, cu aceasta

alegerea şi verificarea motorului electric de acţionare a vinciului de marfă fiind încheiată.

6.6. Scheme electrice de comandă a acţionării instalaţiilor de încărcare – descărcare

6.6.1. Scheme electrice de comandă cu controler Schemele de comandă cu controler se folosesc pentru sarcini şi puteri mici ale motorului de

acţionare corespunzătoare unor vinciuri de încărcare cu productivitate mică. Pentru deservirea lor este necesar personal calificat. La manevrarea controlerului de comandă operatorul depune eforturi fizice relativ mari care îl obosesc. Un alt dezavantaj al lor îl constituie uzura într-un timp relativ scurt a pieselor de contact ale controlerului, care sunt supuse pe timpul exploatării unor solicitări mecanice şi electrice mari.

În figura 6.13 este reprezentată schema electrică de comandă cu controler a vinciului de

încărcare acţionat cu motor asincron în scurtcircuit cu două trepte de viteză.

Funcţionarea schemei electrice de comandă se înţelege urmărindu-se tabelul cu închiderea

contactelor controlerului de comandă şi nu necesită explicaţii suplimentare. Pentru protecţia la suprasarcină în schemă se prevăd releele termice et, iar pentru limitarea

deplasării sunt folosite contactele limitatoarelor de cursă LC1 şi LC2. Protecţia la tensiune minimă sau

nulă este realizată de bobina contactorului C.

Figura 6.13.

6.6.2. Scheme electrice de comandă cu relee şi contactoare

Schemele electrice de comandă cu relee şi contactoare cunosc o largă răspândire şi sunt

folosite frecvent la navele de mărfuri de diferite tonaje.

Folosirea schemelor electrice cu relee şi contactoare permite realizarea controlului automat al

acceleraţiei la pornire şi frânare, folosirea integrală a puterii motorului la pornire şi frânare,

preîntâmpinarea suprasarcinilor prin comutare automată pe treptele inferioare de viteză.

Aceste scheme oferă posibilitatea conducerii de la distanţă şi a dispunerii cât mai potrivită a

controlerului de comandă pentru urmărirea şi conducerea operaţiunilor de încărcare.

Schemele cu relee şi contactoare prezintă siguranţă mare în exploatare şi pentru deservirea lor

nu este necesar personal cu calificare deosebită. Nu necesită revizii şi reparaţii dese şi sunt rare

cazurile de avarie.

Acţionarea electrică cu motor asincron cu două viteze

În figura 6.14. se prezintă schema electrică de comandă cu relee şi contactoare a vinciului de încărcat acţionat cu motor asincron în scurtcircuit cu două viteze.

Schema electrică se compune din următoarele elemente: m - motor asincron cu rotor în scurtcircuit. Pe stator sunt dispuse două înfăşurări cu

numere de poli diferite corespunzătoare pentru viteza mică şi viteza mare; C1, C2 - contactoare de sens, respectiv pentru ridicare sau coborâre; C3 - contactor de linie; d1, d2 - relee de control a accelerării. Menţin armătura atrasă 2,5 secunde după întreruperea

tensiunii de alimentare a bobinei releului; d3 - releu de frânare. Îşi eliberează armătura cu întârziere de 2,5 secunde de la

întreruperea alimentării; et1 - et3 - relee termice pentru protecţie la suprasarcină. Pentru o depăşire a sarcinii 100% In

acţionează după 100 secunde, iar pentru o depăşire de 500% In acţionează după 15 secunde; LC1, LC2 - limitatori de cursă; b(3-3’)-b(12-12’) - contactele controlerului de comandă.

Cu controlerul pe poziţia zero, la aplicarea tensiunii de la reţea sunt alimentate releele d1 şi d2 care îşi acţionează fără temporizare contactele. Prin închiderea contactelor d1 (2-4), d2 (2-4) este şuntat contactul b(3-3’) şi pe celelalte poziţii ale controlerului alimentarea schemei de comandă se menţine prin aceste contacte.

Schema are o funcţionare simetrică pe cele două poziţii, aşa încât este suficientă prezentarea funcţionării, de exemplu pe poziţiile de ridicare.

Pe poziţia 1 “Ridicare” se deschide contactul b(3-3’) şi sunt închise contactele b(5-5’), b(7-7’), b(12-12’). Este alimentat comutatorul C1 şi prin contactul C1 (2-4) este alimentat şi contactorul C3. Prin deschiderea contactului C1 (7-9) se întrerupe alimentarea releului de timp d1. Motorul porneşte cu viteza mică rotindu-se în sensul de ridicare a greutăţii. După scurgerea timpului de întârziere al releului d1, se închide contactul d1 (3-5) permiţând trecerea pe treapta următoare de viteză.

Pe poziţia 2 “Ridicare” se închide contactul controlerului b(9-9’) şi este alimentat contactorul C4. Prin acţiunea contactelor C4 se deconectează înfăşurarea de viteză mică şi se conectează înfăşurarea de viteză mare.

Funcţionarea pe poziţiile de coborâre este identică cu deosebirea că în locul contactorului C1 şi releului d1, acţionează contactorul C2 pentru inversarea sensului de rotaţie şi releul d2.

Releele de accelerare d1, d2, asigură o pornire uşoară şi o acceleraţie moderată prin menţinerea automată, o anumită durată, pe treapta de viteză mică.

Releul de frânare d3 este alimentat în poziţia 2 a controlerului, atunci când motorul funcţionează cu viteză mare şi deschide contactul d3 (3-5). La revenirea controlerului pe poziţia zero se întrerupe alimentarea releului d3, însă contactul acestuia se închide cu întârziere. Pe durata întârzierii la închidere a contactului d3 (3-5) este interzisă o nouă pornire. Această întârziere este necesară pentru ca motorul sub acţiunea frânei electromagnetice să se oprească. În absenţa releului d3 ar fi posibilă contraconectarea motorului însoţită de şocuri mari de curenţi în reţea şi şocuri mecanice asupra încărcăturii.

Protecţia la suprasarcină este asigurată de releele termice et1 - et3 iar protecţia la tensiune minimă este realizată de bobina contactorului C3.

Schema prezentată în figura 6.14. se foloseşte pentru vinciuri de încărcare cu sarcina nominală mică, iar la macarale de puteri medii este utilizată pentru acţionarea mecanismelor de rotire şi de înclinarea braţului.

Fig. 6.14. Schema electrică de comandă cu relee şi contactoare a vinciului de încărcat acţionat cu motor

asincron în scurtcircuit cu două trepte de viteză.

Acţionarea electrică cu motor asincron cu trei viteze

O astfel de schemă de acţionare este prezentată în figura 6.16. Schema se foloseşte pentru acţionarea electrică a vinciurilor de încărcare de 3-5 t. Motorul

asincron cu rotorul în scurtcircuit cu trei viteze are următoarele caracteristici tehnice: numărul de poli 2p = 4/8/32, puterea nominală corespunzătoare celor trei înfăşurări independente 45/22/4,5 kw, durata relativă de funcţionare, DA = 20/10/10%, turaţia nominală nn = 160/700/1430 rot/min. Ventilaţia motorului este independentă şi asigurată de un electroventilator care menţine constant fluxul aerului de răcire indiferent de turaţia motorului cât şi pe durata pauzelor din cadrul ciclului de încărcare.

Caracteristicile mecanice ale acţionării sunt prezentate în figura 6.15. Celor trei trepte de turaţii ale motorului le corespund următoarele viteze pentru ridicarea

încărcăturii nominale a vinciului: viteza mare 1,3 m/s, viteza medie 0,65 m/s şi viteza mică 0,15 m/s. Elementele componente ale schemei sunt:

m1 - motor asincron cu trei viteze; m2 - motor electric pentru ventilaţie independentă; C1, C2 - contactoare de sens; C3, C4, C5 - contactoare de accelerare; C6 - contactor pentru cuplarea electroventilatorului; C7 - contactor de frânare; d1 - releu de tensiune minimă; d2, d3 - relee de accelerare; d4, d5 - relee de frânare;

et1 et4 - relee termice pentru protecţie la suprasarcini;

m3, m4 - transformatoare;

n1, n2 - punţi redresoare;

b(1-1’) b(12-12’) - contactele controlerului de comandă.

Schema este simetrică, de aceea funcţionarea se descrie numai pentru regimul de ridicare a

încărcăturii.

În poziţia zero a controlerului, la aplicarea tensiunii de la reţea este alimentat contactorul C6

care porneşte electroventilatorul şi prin contactele normal închise ale controlerului este alimentat

releul de tensiune minimă d1. Se închide contactul d1 (6-8), se aplică tensiunea schemei de comandă şi

sunt alimentate releele de accelerare d2, d3. Motorul vinciului se află în repaus, pregătit pentru

funcţionare.

Pe poziţia 1 “Ridicare” situaţia contactelor controlerului de comandă este conform tabelului.

Prin contactele C7 (3-5), b(4-4’) este alimentat contactorul C1. Se închide contactul C1 (2-4) care

pregăteşte circuitul de alimentare al contactorului C1 prin contactul b(2-2’). Prin contactele C1 (6-8),

b(5-5’) este alimentat contactorul C3 şi prin contactele b(8-8’), C3 (2-4) este alimentat contactorul C7.

Deschiderea contactului C7 (3-5) întrerupe circuitul de alimentare a contactorului C1 prin b(4-4’),

acesta continuând să fie alimentat prin circuitul C7 (6-8), b(2-2’), C1 (2-4).

Contactorul C7 închide circuitul de alimentare al bobinei frânei electromagnetice şi axul

motorului este eliberat de frâna mecanică.

Prin acţionarea contactelor principale ale contactoarelor C1 şi C3 motorul este alimentat de la

reţea şi funcţionează cu turaţia mică în sensul de ridicare a încărcăturii.

Pe această poziţie se întrerupe alimentarea releului d2 prin deschiderea contactului C3 (3-5) şi

contactul acestuia d2 (3-5) se va închide cu temporizare pregătind treapta următoare de funcţionare.

Fig. 6.15. Caracteristicile mecanice ale acţionării electrice pentru vinciul de încărcare

acţionat cu motor asincron cu trei viteze. Pe poziţia 2 “Ridicare” se deschid contactele b(5-5’), b(10-10’) şi se închide contactul b(6-6’).

Prin contactul b(6-6’) după expirarea timpului de întârziere la închidere a contactului d2 (3-5) este alimentat contactorul C4 care întrerupe funcţionarea contactorului C3 prin deschiderea contactului C4 (3-5) şi prin închiderea contactelor principale conectează înfăşurarea de turaţie medie. Motorul se accelerează până la valoarea turaţiei medie.

În acelaşi timp cu alimentarea contactorului C4 este alimentat şi releul de frânare d4 prin dioda n3. Închiderea contactului d4 (2-4) blochează deschiderea contactului C3 (2-4) şi menţine alimentarea contactorului C7. Deasemenea prin închiderea contactului d4 (6-8) se blochează contactul C7 (6-8).

La întreruperea alimentării releului d2, cu temporizare se deschide contactul d2 (2-4) şi în circuitul bobinei frânei electromagnetice se introduce o rezistenţă pentru consum economic şi limitarea încălzirii bobinei.

Prin deschiderea contactului C4 (7-9) se întrerupe alimentarea releului d3, care cu temporizare închide contactul d3 (3-5) pregătind pentru funcţionare treapta următoare.

Pe poziţia 3 “Ridicare” se închide contactul b(7-7’) şi după trecerea timpului de reţinere al contactului d3 (3-5) se stabileşte alimentarea contactorului C5. Contactorul C5 întrerupe alimentarea contactorului C4 prin deschiderea contactului C5 (7-9) şi prin contactele principale conectează înfăşurarea de turaţie mare. Motorul de acţionare se accelerează până la obţinerea valorii mari a turaţiei.

Împreună cu contactorul C5 se alimentează şi al doilea releu de frânare d5 şi se menţine alimentarea releului d4 prin dioda n4. Se închide contactul d5 (2-4) care şuntează contactele b(6-6’) şi d2 (3-5).

Acţiunea releelor de accelerare d2, d3, de fixare automată a unei durate minime de funcţionare pe treptele de viteză mică şi medie, asigură o acceleraţie moderată a motorului, fără şocuri, la ridicarea încărcăturilor.

De asemenea la mutarea rapidă a manetei controlerului de pe poziţia 3 pe poziţia zero frânarea este moderată cu ajutorul releelor de frânare d4, d5. După deconectarea contactorului C5, primeşte alimentare contactorul C4 prin contactul d5 (2-5). Alimentarea contactorului C4 durează un timp egal cu temporizarea la deschidere a contactului d5 (2-5). Pe parcursul acestui timp motorul trece automat de la turaţia mare la turaţia medie. După întreruperea alimentării contactorului C4 este întreruptă şi alimentarea releului d4. În perioada de întârziere la deschidere a contactului d4 (6-8), continuă să fie alimentate contactoarele C1 şi C3, motorul trecând pe această durată la viteza minimă.

Întârzierile la deschidere a releelor d4, d5 sunt, aproximativ, de 0,3 secunde, realizându-se o durată totală pe treptele de frânare de circa 0,6 secunde. Alimentarea bobinei frânei electromagnetice este întreruptă imediat după trecerea controlerului în poziţia zero prin deschiderea contactului C7 (2-4) însă ca urmare a inerţiei proprii frâna mecanică acţionează asupra axului după circa 0,4-0,5 secunde, adică atunci când motorul aflat în regim de frânare cu recuperare are turaţie mică. În acest fel acţiunea frânei mecanice este uşurată şi se asigură o frânare fără şocuri a motorului şi a sarcinii.

Protecţia motorului la suprasarcini este realizată de releele termice et1 et3. După acţionarea releelor et2 şi et3 motorul poate lucra în continuare cu viteza mică. Dacă, ca urmare a suprasarcinii, acţionează şi releul et1, atunci motorul este decuplat de la reţea şi îşi întrerupe funcţionarea.

Fig. 6.16. Schema electrică de comandă cu relee şi contactoare a vinciului de încărcat acţionat cu motor asincron în scurtcircuit cu trei vi teze.

Acţionarea electrică a macaralei. Caracteristicile tehnice ale motoarelor electrice folosite în schemele care se prezintă sunt date în tabelul 6.4.

Tabelul 6.4.

Mecanism Tip electromotor Număr poli

Puterea [kw]

DA% Turaţia [rot/min]

MA 6 32 40 945 Ridicare 612-6/12/24 12 16 25 420

24 6 15 190 Rotire MA 6 9,5 25 920

411-6/16 16 2,5 15 305 Înclinarea MA 6 9,5 25 920 braţului 411-6/16 16 2,5 15 305

Pentru acţionarea mecanismului de ridicare se utilizează un motor asincron cu trei viteze realizate cu două înfăşurări statorice din care una cu numărul de poli comutabil. Comanda acestui motor se realizează cu contactoare şi relee având o schemă asemănătoare celei folosite pentru vinciul de încărcare prezentat în figura 6.16.

Acţionarea mecanismelor de rotire şi înclinare a braţului se face cu motoare asincrone cu două viteze comandate direct prin controler, având puterea mică. Schema de comandă a acţionării mecanismului de ridicat al macaralei este prezentată în figura 6.17.

Elementele care compun schema sunt: m1 - motor asincron în scurtcircuit cu trei viteze; C1, C2 - contactoare de sens; C3 - contactor pentru turaţia mică; C4, C41 - contactoare pentru turaţia medie; C5 - contactor pentru turaţia mare; C6 - contactor de frânare; d1 - releu de tensiune minimă; d2, d3 - relee de accelerare; d4 - releu de frânare; d5 - releu pentru controlul integrităţii contactelor contactoarelor de turaţie; b(3-3’) b(11-11) - contactele controlerului de comandă.

Schema este simetrică astfel încât este suficientă explicarea funcţionării pe una din cele două poziţii. La aplicarea tensiunii, prin închiderea întrerupătorului a, de la redresorul n sunt alimentate

releele d2, d3 şi prin contactele acestora d2 (6-8), d3 (6-8) este alimentat releul d5. Se închid contactele d5 (6-8) din circuitul contactorului de frânare C6 şi d5 (2-4) din circuitul releului de tensiune minimă d1. În situaţia iniţială, maneta controlerului fiind pe poziţia zero, este alimentat releul d1 şi se închide contactul d1 (2-4) prin care se şuntează contactul controlerului b(3-3’) asigurându-se aplicarea în continuare a tensiunii de comandă după deschiderea contactului b(3-3’) pe poziţiile de funcţionare ale controlerului.

Pe poziţia 1 “Ridicare” se ]nchid contactele b (4-4’), b (6-6

’) şi b (7-7

’). Sunt alimentate

contactoarele C1, C3 şi C6. Se deblochează frâna mecanică şi motorul porneşte cu turaţia mică. Prin deschiderea contactului C1 (7-9) se întrerupe alimentarea releului d2 şi contactele acestuia vor fi acţionate cu temporizare.

Pe poziţia 2 “Ridicare” se deschide contactul b(7-7’) şi se închide contactul b(8-8’). Se întrerupe alimentarea contactorului C3 şi sunt alimentate contactorele C4, C41. Motorul este conectat pentru funcţionare cu turaţia medie, înfăşurarea comutabilă este conectată în triunghi.

În poziţia 3 “Ridicare” se deschide contactul b(8-8’) şi se închide contactul b(11-11’). După expirarea timpului de întârziere al releului d2 se închide contactul d2 (3-5) şi este alimentat contactorul C5 care conectează motorul pentru funcţionare cu turaţia mare , dublă stea.

În figura 6.17. este prezentată schema de conexiuni a înfăşurărilor de pe statorul motorului asincron.

La trecerea bruscă a manetei controlerului din poziţia zero în poziţia 3, pentru a evita şocul provocat de pornirea directă cu viteză mare, acţionează protecţia de pornire incorectă realizată cu releul d2 pentru sensul de ridicare şi cu releul d3 pentru sensul de coborâre. Trecerea rapidă a manetei din poziţia zero în poziţia 3 “Ridicare” duce la închiderea contactelor b(4-4’), b(6-6’), b(11-11’). Este întreruptă alimentarea releului d2 şi începe temporizarea la deschidere a armăturii sale. În prima etapă

prin contactul d2 (2-4) sunt alimentate contactoarele C4, C41 şi motorul porneşte cu turaţia medie. În a doua etapă, după expirarea temporizării releului d2, se deschide contactul d2 (2-4) şi se închide contactul d2 (3-5). Este întreruptă alimentarea contactoarelor C4, C41 şi este alimentat contactorul C5 şi motorul va funcţiona cu turaţia maximă. În acest fel se asigură o pornire fără şocuri cu acceleraţie moderată.

Schema este prevăzută deasemenea cu protecţie la contraconectare, în cazul mutării rapide a manetei controlerului, de exemplu, din poziţia 3 “Coborâre” în poziţia 3 “Ridicare”, realizată cu releele d2 şi d4. În această situaţie se deschid contactele controlerului b(5-5’), b(9-9’) şi se închid contactele b(6-6’), b(11-11’).

La deschiderea contactului b(5-5’), contactorul C2 continuă să fie alimentat pentru o anumită durată de timp prin contactul d4 (2-4). Pe această durată de timp prin contactul d4 (6-8) sunt alimentate contactoarele C4, C41 şi motorul păstrându-şi sensul de rotaţie iniţial trece automat în regim de frânare cu recuperare, de la turaţia mare la turaţia medie. După expirarea timpului de reţinere al releului d4 motorul se opreşte sub acţiunea frânei mecanice. Din acest moment primeşte alimentare contactorul C1 şi motorul începe să se accelereze, în sensul de ridicare a încărcăturii, cu reţinere automată pe treapta a 2-a de turaţie, realizată de releul d2.

La mutarea rapidă a controlerului din poziţia 3 “Ridicare” în poziţia 3 “Coborâre” se deschid contactele controlerului b(6-6’), b(11-11’) şi se închid contactele b(5-5’), b(9-9’). În perioada de întârziere a declanşării releului d4, motorul rămâne conectat pentru acelaşi sens de rotaţie şi se frânează prin recuperare la trecerea automată de la turaţia mare la turaţia medie şi mecanic prin acţiunea frânei electromagnetice. După expirarea timpului de reţinere al releului d4, primeşte alimentare contactorul C2 şi motorul porneşte în sens invers, acceleraţia fiind controlată de releul d3.

Fig. 6.17. Schema electrică de comandă cu relee şi contactoare pentru mecanismul de ridicare al macaralei acţionat cu motor asincron cu trei viteze.

Releele d2, d3, d4 asigură protecţia acţionării la acceleraţii şi frânări bruşte, în cazul mutării

rapide a manetei controlerului de comandă.

Releul d5 controlează integritatea funcţionării contactoarelor de accelerare pentru turaţiile

medie şi mare. Dacă unul din contactoare nu lucrează, prin contactele lui normal deschise, este

întreruptă alimentarea releului d5 care deconectează alimentarea releului d1 şi întrerupe funcţiona rea

motorului.

Protecţia la suprasarcină este realizată de releele termice et1 et4.

Limitatoarele de cursă LC1, LC2 limitează ridicarea şi coborârea cârligului. Limitatorul LC3

se deschide în cazul în care greutatea încărcăturii depăşeşte valoarea nomina lă.

În figura 6.18 se prezintă schemele de acţionare a mecanismelor de rotire şi bascularea braţului

macaralei.

Motoarele electrice m2, m3 de antrenare a celor două mecanisme fiind de acelaşi tip şi

schemele de comandă a celor două motoare sunt identice. În continuare se prezintă funcţionarea

acţionării electrice pentru mecanismul de rotire.

La trecerea manetei controlerului din poziţia zero în prima poziţie “Dreapta”, se închid

contactele b(4-4’), b(8-8’) şi se deschide contactul b(2-2’). Este alimentată înfăşurarea de turaţie mică

şi motorul funcţionează cu această turaţie.

La trecerea manetei controlerului pe poziţia 2 “Dreapta” se deschid contactele b(7-7’), b(9-9’),

b(11-11’) şi se închid contactele b(3-3’), b(5-5’), b(12-12’). Este alimentată înfăşurarea de turaţie mare

şi motorul funcţionează cu această turaţie. Schema fiind simetrică funcţionarea pe poziţiile “Stânga”

este asemănătoare.

Protecţia la suprasarcină pentru motorul de rotire se realizează cu relee termice et1 et4, iar

protecţia de tensiune minimă prin contactorul C1. Rotirea macaralei la dreapta este limitată de

contactul LC1, iar la stânga de contactul limitatorului de cursă LC-2

Schema fiind simetrică funcţionarea pe poziţiile “Stânga” este asemănătoare.

Protecţia la suprasarcină pentru motorul de rotire se realizează cu relee termice et1 et4, iar

protecţia de tensiune minimă prin contactorul C1. Rotirea macaralei la dreapta este limitată de

contactul LC1, iar la stânga de contactul limitatorului de cursă LC2.

Funcţionarea schemei de comandă pentru motorul m3 de acţionare a mecanismului de

înclinare a braţului este asemănătoare. Limitatoarele de cursă limitează deplasările braţului între

poziţiile extreme: LC3 - pentru poziţia sus şi LC4 pentru poziţia jos. La atingerea limitelor extreme se

deschide unul din limitatoarele de cursă şi prin întreruperea alimentării contactorului C2 motorul este

deconectat de la reţea.

Fig. 6.18. Acţionarea electrică pentru: a) mecanismul de rotire al macaralei;

b) mecanismul de înclinare a braţului macaralei.