Как читать электрические схемы в условиях судна? Схема работы валоповоротного устройства главного двигателя

Приветствую читателей! Вы меня смотивировали на написание этой статьи. Спасибо за комментарии к предыдущей статье "Установка таймера в электрическую схему валоповоротного устройства главного двигателя" и в группах социальных сетей. На самом деле написание таких статей занимает много времени и труда, поэтому нужна мотивация и поддержка. А достаточно всего лишь написать положительный отзыв ;)

В данной статье постараюсь доступным языком объяснить принцип чтениях электрических схем на судне на примере валоповоротного устройства главного двигателя. 

Если вы разберетесь с данной схемой, то это поможет вам читать больше 60% принципиальных схем на судне.

Внимание! Эта статья ориентирована на начинающих специалистов, которые ещё только учатся читать электрические принципиальные схемы. В статье вы столкнетесь с разными вопросами от автора, на которые желательно найти ответы для практического освоения материала.

Схему валоповоротного устройства можно отнести к категории схем работы судовых электроприводов. 

Принципиальная схема работы валоповоротного устройства главного двигателя

На каждом судне можно столкнуться с сотнями и более электроприводами, которые работают примерно по одинаковому принципу в той или иной степени. В зависимости от механизма и системы, в которой установлен электропривод, их схемы могут отличаться режимами работы, а также цепями защиты и сигнализации.

С чего начать чтение электрической схемы?

Итак, для начала давайте разделим эту схему на две части, силовую и цепь управления, в которой также имеется цепь сигнализации и защиты.

Силовая часть схемы

Схема управления и защиты

Силовая часть схемы

На силовой части схемы мы видим изображение силовых линий L1, L2, L3 (три фазы 440В), которые идут от распределительного щита (на схеме это просто POWER SUPPLY) до нашего электродвигателя, но кабель не идет напрямую к мотору, на его пути встречаются автоматические выключатели, силовые контакты контакторов, а также тепловая защита (тепловое реле). Нумерация 1, 2, 3 - это нумерация кабелей в щите пускателя. Нумерация L1, L2, L3  - это нумерация контактной группы на терминале.

На фотографиях ниже можно увидеть установленный таймер, его работа была описана в предыдущей статье. Здесь мы не будем его рассматривать.

Щит пускателя валоповоротки

Щит пускателя валоповоротки (внутри)

Щит пускателя валоповоротки (внутри)

Автоматические выключатели F1, F3, F4

По порядку что мы видим на схеме:

• Q1 - трехполюсный автоматический выключатель, его видно снаружи пускателя (красный выключатель).
• F1 (10A) - трехполюсный автоматический выключатель на 10 ампер, расположен внутри щита.
• P1 (A) - амперметр на фазе L1, подключен последовательно (7 - 10).
• T1 - понижающий трансформатор (у него две вторичные обмотки, одна на 24В, вторая - на 220В). Трансформатор необходим для понижения напряжения в цепи управления и сигнализации.
• 1КМ и 2КМ - контакторы для запуска электродвигателя. Один в режиме "AHEAD", т.е. вперед, второй в режиме "ASTERN", т.е. назад. По цепи видно, что для реализации реверса электродвигателя кабеля 9 и 10 (две фазы) подключили по-разному, на контакторе 1КМ они подключены (9 - 13) и (10 - 11), а на контакторе 2КМ - (9 - 11) и (10 - 13), т.е. наоборот. Таким образом реализован реверс электродвигателя. Хотя и достаточно поменять только одну фазу местами, чтобы организовать реверсирование электродвигателя. Рядом с силовыми контактами контакторов 1КМ и 2КМ изображены их контакты в цепи управления (т.е. по два нормально закрытых NC и одному нормально открытому NO контакту).
• F2 - тепловая защита (тепловое реле), здесь проходят силовые контакты через биметаллические пластины теплового реле, которые при перегрузке электродвигателя выше установленного тока защиты мгновенно разомкнут (замкнут) свои контакты в цепи управления мотором. Сколько биметаллических пластин в тепловом реле? В данном случае тепловое реле F2 (питание катушки 41 - 29) можно найти в цепи управления, а также два его контакта F2. Первый контакт F2 (41 - 30) замкнется при активации защиты и загорится лампочка OVERCURRENT, второй контакт F2 (41 - 31) разомкнется и отключится вся цепь управления, включая силовые контакторы 1КМ и 2КМ мотора M1.
• M1 - электродвигатель валоповоротки. У мотора есть подогреватель обмоток (heater). Кстати, именно из-за хитера тут установлен понижающий трансформатор на две вторичные обмотки. Для хитера нужно 220 вольт, а для цепи управления и сигнализации - 24 вольта. 
• PE - protective earth (заземление мотора).

Элементы схемы валоповоротного устройства

Схема управления и защиты

• F3 (4А) - двухполюсный автоматический выключатель на 4 ампера, защищает трансформатор и цепь управления от перегрузки по току, например, от тока короткого замыкания.
• F4 (4А) - двухполюсный автоматический выключатель на 4 ампера, защищает трансформатор и хитер.
• 1КМ (22 - 24) и 2КМ (24 - 25) - NC контакты в цепи хитера. Когда катушка контактора 1КМ или 2КМ получает питание, то эти контакты размыкают цепь хитера, чтобы он не работал во время работы мотора.
• P2 BLUE - голубая лампочка работы хитера.
• 28 - 41 - перемычка. Схема предусматривает модификацию - можно добавить удаленную кнопку стоп FOR EXTERNAL STOP (OPTION), например, в ЦПУ. Для этого снимается перемычка и ведется кабель на кнопку стоп с NC контактом, который будет размыкаться при нажатии на кнопку и соответственно остановит мотор.
• P3, P4, P5, S3P, S4P, P6 - лампочки на щите пускателя. Соответственно P3 - питание всей схемы, P4 - перегрузка мотора по току, P5 - местный контроль, S3P - работа мотора "вперед", S4P - работа мотора "назад", P6 - удаленный контроль с помощью пульта.
• H01 - лампочка питания пульта, когда тумблер S1 (31 - 32) переведен в REMOTE.
• S2 (NC 32 - 34) - кнопка стоп мотора на щите пускателя. Размыкает питание контакторов 1КМ (29 - 39) и 2КМ (29 - 40).
• S3 (NO 34 - 35) - кнопка запуска мотора "вперед". NC (34 - 36) контакт размыкает цепь работы мотора "назад".
• S4 (NO 36 - 38) - кнопка запуска мотора "назад". NC (35 - 37) контакт размыкает цепь работы мотора "вперед".

Как работает схема?

Теперь из вышеперечисленного опишем работу схемы. Схема стоит в режиме LOCAL - переключатель S1 в положении MAN, замкнут контакт 31 - 32, горит желтая лампочка P5 - LOCAL CONTROL. При этом все защиты взведены (не выбиты), горит белая лампочка P3 - схема готова к работе. Контакт теплового реле F2 (41 - 30) разомкнут - красная лампочка P4 не горит. Контакт - F2 (41 - 31) замкнут, соответственно горит лампочка P5 - LOCAL CONTROL.

Контакторы 1КМ и 2КМ

Оператор нажимает кнопку S3 - AHEAD:

• Замыкается контакт кнопки S3 (34 - 35), получает питание контактор 1KM, который замыкает свои силовые контакты (10 - 11, 8 - 12, 9 - 13) и мотор получает питание и работает "вперед". Также замыкается контакт 1KM (34 - 37), который шунтирует кнопку S3, чтобы её не держать. Цепь кнопки S4 (35 - 37) и контакта 2КМ (37 - 39) замкнута. Контакт 2КМ замкнут, т.к. контактор 2КМ не получает питание.
• Размыкается контакт кнопки S3 (34 - 36), который дополнительно размыкает цепь контактора 2КМ.
• NC контакт контактора 1КМ (38 - 40) также размыкается, т.к. контактор 1КМ получает питание. Таким образом цепь контактора 2КМ разомкнута в трех местах: S3 (34 - 36), S4 (36 - 38) и 1КМ (38 - 40). Это сделано для защиты цепи и мотора от неправильных действий оператора, или от поломки какого-то участка схемы.
• Мотор работает вперед, катушка контактора 1КМ постоянно получает питание, т.к. зашунтирована кнопка старт S3.
• При нажатии кнопки стоп S2 теряет питание катушка контактора 1КМ, мотор останавливается и схема возвращается в первоисходное состояние.

Оператор нажимает кнопку S4 - ASTERN:

• Замыкается контакт кнопки S4 (36 - 38), получает питание контактор 2KM, который замыкает свои силовые контакты (10 - 13, 8 - 12, 9 - 11) и мотор получает питание и работает "назад". Также замыкается контакт 2KM (34 - 38), который шунтирует кнопку S4, чтобы её не держать. Цепь кнопки S3 (34 - 36) и контакта 1КМ (38 - 40) замкнута. Контакт 1КМ (38 - 40) замкнут, т.к. контактор 1КМ не получает питание.
• Размыкается контакт кнопки S4 (35 - 37), который дополнительно размыкает цепь контактора 1КМ.
• NC контакт контактора 2КМ (37 - 39) также размыкается, т.к. контактор 2КМ получает питание. Таким образом цепь контактора 1КМ разомкнута в трех местах: S4 (35 - 37), S3 (34 - 35) и 1КМ (38 - 40). Это сделано для защиты цепи и мотора от неправильных действий оператора, или от поломки какого-то участка схемы.
• Мотор работает назад, катушка контактора 2КМ постоянно получает питание, т.к. зашунтирована кнопка старт S4.
• При нажатии кнопки стоп S2 теряет питание катушка контактора 2КМ, мотор останавливается и схема возвращается в первоисходное состояние.

Перевод схемы в REMOTE CONTROL

Переводим схему в REMOTE CONTROL с помощью переключателя S1, замыкается его контакт (31 - 33), контакт (31 - 32) размыкается, гаснет лампочка P5 (29 - 32) - LOCAL CONTROL, загорается лампочка P6 (29 - 33) - REMOTE CONTROL.

Пульт управления электроприводом в режиме REMOTE

Включается в работу пульт, загорается лампочка питания пульта H01, т.к. аварийная кнопка стоп с механической блокировкой S01 отжата и замыкает свой контакт. Кнопки S02 и S03 работают также как кнопки S3 и S4, поэтому подробно описывать их работу не буду. Т.е. кнопка S02 активирует контактор 1КМ, а кнопка S03 активирует контактор 2КМ. При нажатии кнопки стоп S01 схема управления пульта теряет питание.

Внимание! В этой статье я специально допустил одну незначительную ошибку при описании работы схемы. Надеюсь вы её найдете ;)

Так все-таки с чего начать читать схему?

Выше я написал, что схему необходимо разделить на две части, силовую и цепь управления, но начинать читать схему необходимо с цепи управления, а именно с пусковой части и схемы защиты.

Если у вас произошла какая-то неисправность, вы не понимаете что происходит, почему не пускается мотор, при этом не горят лампочки (возможно перегорели), которые обычно помогают определить направление поиска, то возьмите схему, найдите кнопку "старт" и померяйте на ней напряжение. 

Если необходимого напряжения нет, то уже идите по схеме и ищите какая защита сработала и не даёт питание на кнопку. Если вы работаете с обесточенной схемой, то необходимо прозванивать сопротивление участков схемы до кнопки и искать что дает обрыв. Возможно это контакт теплового реле, а может контакт поплавка или датчика давления, а может быть это сама кнопка не работает, вариантов много...

Кстати, какое в данном случае напряжение приходит на кнопку S3 в нормальном состоянии схемы и какое будет напряжение на этой же кнопке если активировать тепловое реле?

Электрические схемы на японских судах

Схема, которую мы разбирали выше, взята с судна китайской постройки. И вот в ней есть минус, она общая (не полностью адаптирована под конкретное судно) и нумерация на схеме не полностью совпадает с тем, что мы видим в щите. Для бывалого электромеханика это не является критической проблемой, хотя небольшой дискомфорт имеется. Другое дело на судах японской постройки, где нумерация кабелей и терминалов строго совпадает с тем что находится в щите пускателя. 

Валоповоротка главного двигателя на японском судне

Предлагаю вашему вниманию схему валоповоротного устройства на японском судне. Обратите внимание, что с завода в этой схеме установлен таймер, кроме того электродвигатель использует электромагнитный тормоз на постоянном токе.

Электрическая схема работы валоповортного устройства на японском судне

Фотографии щита пускателя валоповортного устройства на японском судне

Японская схема не сильно отличается от китайской, единственное что в ней добавлен таймер TM (30 минут) и BRAKE CONTROL UNIT AC220V / DC90V, который участвует в цепи электромагнитного тормоза. Кстати, здесь таймер участвует в двух цепях AHEAD и ASTERN в отличие от моей модицикации, где таймер только работает в цепи AHEAD. Скачать японскую схему в оригинальном pdf формате можно по ссылке.

Если у вас остались вопросы, хотите разобрать какую-то другую схему или вы обнаружили ошибку в описании данной схемы, то пишите в комментариях к данной статье. Я активно прийму участие в обсуждении :)

Скачать китайскую схему в оригинальном pdf формате можно по ссылке.

P.S. Оказалось что на нашем сайте также можно найти схему валоповортного устройства с корейского судна. Она находится в статье: "Phase fail. Валоповоротка и автофильтр главного двигателя не запускаются". Надеюсь статья была вам полезна! Спасибо за внимание!