151
чувствительны к качеству питающей сети и вносят
высшие гармоники тока в энергосистему. С целью
повышения
энергоэффективности
системы
электроприводов земснаряда необходимо использовать
специализированные
корректоры
коэффициента
мощности.
В данном исследовании произведена оценка
использования активных выпрямителей в составе ПЧ
электроприводов
земснаряда
вместо
обычных
тиристорных преобразователей, установленных по
умолчанию. Для примера рассмотрим аналог системы
электроприводов
лебёдок
одного
из
речных
якорно-свайных земснарядов проекта 4395.
II.
Э
ЛЕКТРОПРИВОДЫ ЛЕБЁДОК
Для
поддержания
непрерывного
контакта
грунтозаборного устройства с разрабатываемым грунтом,
позиционирования и осуществления необходимого напора
в земснаряде проекта 4395 используются папильонажные
лебедки (Рис. 1). Мощность каждой лебёдки равна 30 кВт.
Рис. 1 – Электроприводы папильонажных лебёдок
Режимы работы электроприводов папильонажных
лебёдок можно описать следующим образом. Для
движения земснаряда в направлении, указанном на
рис. 1, электродвигатели лебёдок 2 и 4 работают на
номинальной мощности и приводят в движение корпус
судна. Электродвигатели лебёдок 1 и 3 создают тормозной
момент равный трети номинального, поддерживая все
тросы в натянутом состоянии. Движение с натянутыми
тросами обеспечивает безопасность при маневрировании
судна и уменьшает вероятность неправильной намотки
тросов лебёдок.
Электроприводы папильонажных лебёдок оснащены
электродвигателями АИР 180 М4, со следующими
параметрами [1].
Таблица I. П
АРАМЕТРЫ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ
АИР 180 М4
Параметр
Обозначение
Значение
Ед. изм.
Мощность
30
кВт
Напряжение
380
В
КПД
91.5
%
Коэффициент мощности ( ) ПЧ с тиристорным
выпрямителем близок к значениям 0.55..0.66 из-за низкого
коэффициента искажения [2]. Коэффициент КПД ПЧ
равен 0.98. Полная мощность, потребляемая из сети ПЧ и
данным электродвигателем, без учета КПД механических
частей механизма определяется следующей формулой [3]
1 1
30 1 1
50 кВА,
0.915 0.98 0.66
fc
Pn
S
η η km
=
=
(1)
где
S
−
полная мощность, потребляемая лебёдкой,
fc
η
−
КПД ПЧ.
В рассмотренном режиме работы земснаряда
мощность, потребляемая из сети системой лебёдок,
определяется выражением
2
4
100 кВА,
sum
S
S
S
= +
(2)
где
sum
S
−
суммарная мощность,
2 4
,
S S
−
мощности «тянущих» лебёдок.
Поскольку лебёдки 1 и 3 работают в тормозных
режимах,
генерируемая
двигателями
мощность,
рассеиваются в тормозных резисторах и не учитываются в
расчете суммарной полной мощности. Около 40%
потребляемой мощности является мощностью искажения,
которая не совершает полезной работы, уменьшает КПД
системы в целом. Использование такой конфигурации
преобразовательного
оборудования
подразумевает
установку в отсеки с ПЧ мощной системы вентиляции,
для отвода тепла от тормозных резисторов.
Существенно
улучшить
энергетические
характеристики системы электроприводов лебёдок
данного объекта можно с помощью использования
активных выпрямителей в место встроенных тиристорных
преобразователей. Активный выпрямитель позволяет
повысить коэффициент искажения, имеется возможность
регулировать коэффициент сдвига [4]. С учётом, что
лебёдки 1 и 3 работают на треть от номинальной
мощности, полная мощность определяется выражением
(
)
2
4 1 3
1
1
1.4
,
sum
fc
fc
S
P P P P km
Pn km
η η
η η
=
+ −
−
=
(2)
