Nghiên cứu, thiết kế kỹ thuật và công nghệ chế tạo các hệ thống điều khiển truyền động điện cho máy móc và các thiết bị tàu thuỷ (ứng dụng thiết bị điện tử công suất lớn) bảng tính chi tiết truyền động máy neo

Trước đây các mạch điều khiển trên tàu phần lớn là các rơle, công tắc tơ, các mạch điều khiển đơn giản không được chuẩn hoá nên hiệu quả thấp, cồng kềnh, khó điều khiển… Đề tài thuộc chư

BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

CÔNG TY CƠ KHÍ - ĐIỆN - ĐIỆN TỬ TÀU THUỶ

-o0o -

BÁO CÁO TỔNG KẾT CHUYÊN ĐỀ NGHIÊN CỨU

“BẢNG TÍNH CHI TIẾT TRUYỀN ĐỘNG

MÁY NEO”

Thuộc đề tài cấp nhà nước

“NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO CÁC

HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN CHO MÁY MÓC VÀ

CÁC THIẾT BỊ TÀU THUỶ”

(Ứng dụng điện tử công suất lớn)

Mục lục

Mở đầu 2

Chương 1: Tổng quan về thiết bị neo 3

1.1 Giới thiệu chung 3

1.2 Điều kiện làm việc của thiết bị neo tàu thuỷ 3

1.3 Các yêu cầu đối với hệ thống truyền động máy neo 4

1.4 Quá trình thả neo và kéo neo 4

Chương 2: Các hệ truyền động máy neo thường dùng 6

2.1 Tổng quát chung về các hệ truyền động điện máy neo 6

2.2 Sơ đồ hệ truyền động động cơ không đồng bộ rôto dây quấn 7

2.3 Sơ đồ hệ truyền động động cơ không đồng bộ roto lồng sóc, thay đổi tốc độ bằng cách thay đổi cách đấu dây quấn stator 9

2.4 Sơ đồ máy neo hệ F-Đ 10

2.5 Sơ đồ hệ truyền động động cơ một chiều điều chỉnh tốc độ bằng cách điều chỉnh điện trở phần ứng hoặc điện trở kích từ 11

2.6 Nhận xét ưu nhược điểm của từng hệ 11

Chương 3: Phương pháp tính chọn hệ truyền động máy neo tàu thuỷ 13

3.1 Tính toán sức căng và sức kéo trong từng thời kỳ thu neo 13

3.3 Chế độ công tác của máy neo 15

3.4 Các đại lượng cơ bản xác định tải và chế độ công tác của truyền động điện máy neo 16

Chương 4: Tính toán hệ truyền động 19

4.1 Các thông số chủ yếu 19

4.2 Tính chọn công suất động cơ điện 19

4.3 Tính tốc độ và thời gian thu neo 21

Chương 5: Nhận xét, đánh giá 25

Tài liệu tham khảo 28

Mở đầu

Trong những năm gần đây, cùng với sự nghiệp công nghiệp hoá- hiện đại hoá,

nghành công nghiệp đóng tàu Việt Nam đang có những bước phát triển mạnh mẽ Đặc

biệt là trong việc điều khiển và tự động hoá tàu biển Trước đây các mạch điều khiển

trên tàu phần lớn là các rơle, công tắc tơ, các mạch điều khiển đơn giản không được

chuẩn hoá nên hiệu quả thấp, cồng kềnh, khó điều khiển…

Đề tài thuộc chương trình khoa học công nghệ trọng điểm cấp nhà nước giai

đoạn 2001 - 2005, “Nghiên cứu, thiết kế kỹ thuật và công nghệ chế tạo các hệ thống

điều khiển truyền động điện cho máy móc và các thiết bị tàu thuỷ” tập trung nghiên

cứu ứng dụng thiết bị điện tử công suất lớn để điều khiển truyền động điện cho máy

móc và thiết bị tàu thuỷ, như hệ thống các thiết bị trên boong- máy neo tàu thuỷ, tời

cẩu hàng…

Nằm trong nội dung nghiên cứu của đề tài, chuyên đề “Bảng tính truyền động

máy neo” đi sâu vào phân tích hệ truyền động máy neo tàu thuỷ, rút ra được các yêu

cầu đặc tính kỹ thuật - điều khiển để chọn được phương pháp truyền động hợp lý, tính

toán hệ truyền động, chọn động cơ, thiết kế bộ điều khiển đáp ứng được các chế độ kéo

thả neo, yêu cầu kỹ thuật công nghệ, tiêu chuẩn an toàn, bảo vệ…

Chuyên đề gồm 5 chương:

Chương 1 giới thiệu chung về máy neo tàu thuỷ bao gồm phân loại máy neo tàu

thuỷ, điều kiện làm việc, yêu cầu đối với hệ thống và quá trình thả kéo neo

Chương 2 giới thiệu về các hệ truyền động máy neo thường gặp như hệ thống truyền

động diezel, hệ thống truyền động thuỷ lực, hệ thống truyền động điện (truyền động

một chiều, truyền động xoay chiều), phân tích ưu nhược điểm của từng hệ thống, lựa

chọn phương án truyền động tối ưu

Chương 3 giới thiệu phương pháp tính chọn hệ truyền động điện máy neo, giản đồ phụ

tải, chế độ công tác, các lực tác dụng…

Chương 4 tính toán hệ truyền động điện động cơ không đồng bộ rotor lồng sóc, chọn

động cơ, phương pháp điều khiển

Chương 5 mô phỏng và kiểm nghiệm hệ thống bao gồm mô tả động cơ dưới dạng các

mô hình toán học và các đại lượng vector, mô phỏng bằng

matlab- simulink , đưa ra cấu trúc hệ thống…

Qua đây tác giả mong được sự đóng góp ý kiến quý báu từ phía độc giả

Tác giả xin chân thành cảm ơn

Chương 1: Tổng quan về thiết bị neo 1.1 Giới thiệu chung

- Thiết bị neo thuộc nhóm các thiết bị trên boong, nó dùng để giữ tàu khi đỗ ngoài khơi

hoặc cập bến Thiết bị gồm có: Mỏ neo, xích neo, máy móc truyền động và hệ thống

phanh hãm

- Dựa vào các loại tàu khác nhau mà người ta chia máy neo làm hai loại chính là Neo

đứng và Neo nằm

- Đối với các vận tải và tàu khách thường người ta dùng thiết bị neo nằm: là loại có trục

công tác nằm ngang, hệ thống máy móc truyền động nằm nổi trên mặt boong chính

Loại này có nhược điểm là các trang thiết bị đặt ngoài trời vì vậy chịu ảnh hưởng của

thời tiết, nước biển… và chiếm nhiều diện tích của mặt boong Tuy nhiên ưu điểm của

nó là hệ thống không bị hạn chế về công suất do hệ truyền động (động cơ) đặt nằm trên

bộ máy

- Đối với các tàu phá băng, tàu quân sự, tàu chở dầu, người ta thường bố trí các thiết bị

neo đứng (có trục công tác thẳng đứng vuông góc với mặt boong chính) Các máy móc

truyền động được đặt trong buồng kín (trừ đĩa hình sao và trống tời nằm nổi trên mặt

boong) Vì vậy tránh được tác động xấu của nước biển, chiếm ít diện tích trên mặt

boong Tuy vậy, hệ thống tời neo đứng lại hạn chế về công suất

Dưới đây là một số hình ảnh về các thiết bị của hệ thống neo tàu thuỷ

1.2 Điều kiện làm việc của thiết bị neo tàu thuỷ

- Trong điều kiện làm việc của tàu biển, các máy neo tàu thuỷ được lắp đặt trên boong

phải làm việc trong các điều kiện môi trường rất nặng nề, khắc nghiệt như chịu sự ăn

mòn của hơi nước biển (nhiễm mặn), sự va đập, rung lắc của thân tàu, nhiễu của điện

từ trường cho các thiết bị điện, điện tử trên tàu…

- Mỏ neo và xích neo là những thiết bị tiếp xúc trực tiếp với nước biển, muối và hợp

chất trong nước biển sẽ tạo ra những phản ứng với sắt, làm ăn mòn mỏ neo và xích

neo.Vì vậy cần phải có những công nghệ chế tạo đặc biệt cho những thiết bị này

- Hệ truyền động của máy neo lại chịu những tác động nặng nề hơn về điều kiện làm

việc Như môi trường hơi ẩm, nhiễm mặn gây hư hỏng động cơ, mạch điều khiển, vì

vậy các thiết bị này phải được chế tạo kín nước Ngoài ra các mạch điều khiển chịu ảnh

hưởng rung động của tàu, tác động của nhiễu do các thiết bị khác trên tàu gây nên, nên

rất dễ gây mất ổn định trong quá trình làm việc

Do đó có thể nói rằng thiết bị neo tàu thuỷ nói chung phải làm việc trong điều kiện môi

trường xung quanh ảnh hưởng rất khắc nghiệt

1.3 Các yêu cầu đối với hệ thống truyền động máy neo

Với tính chất là thiết bị đảm bảo an toàn cho tàu khi neo đậu ngoài khơi và các

vùng neo hoặc hạn chế quá trình trôi của tàu khi ở ngoài khơi do sự cố của tàu… Nên

hệ thống neo tàu phải đảm bảo được các yêu cầu kỹ thuật sau:

• Hệ thống làm việc trơn, láng không ồn, làm việc tin cậy

• Hệ thống cơ khí truyền động phải được chế tạo, bảo vệ trong điều kiện hoạt

động ở môi trường nước biển, sóng gió

• Hệ thống điều khiển phải đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuật về dải điều chỉnh

tốc độ, độ trơn điều chỉnh, cấp độ bảo vệ, thuận tiện lắp đật, vận hành, thay thế

sửa chữa, giá thành thấp

• Động cơ và các thiết bị điện phải gọn nhẹ, có cấp bảo vệ ≥ IP36

• Hạn chế dòng khởi động khi đưa hệ thống vào làm việc

• Tốc độ kéo neo, thả neo phải nhỏ hơn 11m/phút

1.4 Quá trình thả neo và kéo neo

- Chế độ vận hành của hệ thống máy neo là quá trình thả neo và thu neo Vì vậy để

thiết kế được hệ thống ta phải xác định được quá trình làm việc của máy neo

1.4.1 Quá trình thả neo

Tuỳ thuộc vào địa hình nơi thả neo mà ta có thể thả neo rơi tự do hoặc thả neo

cưỡng bức

+ Thả neo rơi tự do được thực hiện khi độ sâu thả neo không lớn (nhỏ hơn 20 –

30 m), việc thả neo không có sự tham gia của động cơ điện Neo được thả bằng cách

nhả li hợp, tách trục lại đĩa hình sao ra khỏi hệ thống truyền động cơ khí, nới lỏng

phanh hãm cơ khí, sức nặng của neo sẽ làm neo và xích neo rơi tự do

+ Nếu độ sâu thả neo lớn (lớn hơn 30m) thì nếu thả neo rơi tự do sẽ rất nguy

hiểm cho hệ thống do tốc độ neo rơi lớn Trong trường hợp này, đầu tiên cho động cơ

làm việc ở chế độ hãm để neo rơi dần dần, khi neo đã rơi được quá 30 m ta ngắt động

cơ để neo rơi tự do

Sau khi thả neo xong nếu không có gió thì cho tàu lùi lại để neo găm vào đất, thả thêm

một đoạn xích neo nữa để giữ tàu Đoạn xích neo nằm tự do dưới đáy biển càng dài thì

độ giữ tàu càng lớn

1.4.2 Quá trình nhổ neo

Quá trình nhổ neo là giai đoạn làm việc chính của hệ thống ở giai đoạn này hệ

thống phải làm việc ở chế độ nặng nề nhất Dựa vào trạng thái làm việc của động cơ

người ta chia quá trình kéo neo làm 4 thời kỳ:

- Thời kỳ thứ nhất: là giai đoạn thực hiện thu phần xích nằm dưới bùn, xích neo được

thu với tốc độ đều

Trong thời kỳ này, sức căng trên xích (ở lỗ thả neo) không thay đổi T = const

(hay nói cách khác mômen tác động lên trục động cơ không thay đổi), tàu tiến về phía

trước với tốc độ không thay đổi bằng tốc độ thu neo Độ dài l và hình dáng của phần

võng xích không thay đổi Thời kỳ thứ nhất kết thúc khi toàn bộ dây xích neo nằm dưới

biên được kéo hết

- Thời kỳ thứ 2: Là thời kỳ thực hiện thu phần võng của xích neo trong nước Thời kỳ

này được tính từ khi mắt xích neo cuối cùng được nhấc lên khỏi bùn cho tới khi phần

võng của xích neo trong nước được thu hết Trong thời kỳ này, tàu hầu như chuyển

động đều, sức căng T tăng dần và đạt giá trị lớn nhất (Tmax) khi ở cuối thời kỳ Do đó

mômen động cơ sinh ra cũng phải tăng dần để thắng được sức cản của tải

- Thời kỳ thứ ba: Đây là thời kỳ ngắn nhất của quá trình thu neo, và phụ thuộc vào sức

hút của mỏ neo với đất được tính từ khi xích neo hết độ võng đến khi neo được nhổ bật

lên khỏi bùn

Trong thời kỳ này khi lỗ thả neo tiến đến nằm trên đường thẳng góc của neo thì

do quá trình của tàu chạy tới mà nhấc mỏ neo lên khỏi đất Động cơ lúc đó có thể bị

dừng lại vì phụ tải quá lớn (trạng thái của động cơ lúc này gọi là dừng dưới điện) Tốc

độ của tàu bị giảm do sức kéo bị mất dần

- Thời kỳ thứ tư: Thực hiện việc thu mỏ neo sau khi được nhấc lên khỏi đất đến lỗ thả

neo Sức căng trong thời kỳ này phụ thuộc vào trọng lượng mỏ neo và phần xích thẳng

đứng (T nhả dần), đồng thời không lượng van tới tốc độ của tàu

Chương 2: Các hệ truyền động máy neo thường dùng

2.1 Tổng quát chung về các hệ truyền động điện máy neo

- Truyền động máy neo có thể dùng hệ thống truyền động điện, truyền động thuỷ lực

hoặc cả truyền động Diezen- máy neo Hệ truyền động Diezen - máy neo có ưu điểm

đơn giản, rẻ tiền nhưng chỉ sử dụng được với những hệ thống có công suất bé, thường

được dùng trong các tàu tư nhân Hệ truyền động thuỷ lực có nhiều ưu điểm hơn như

làm việc tin cậy, công suất lớn, tuy nhiên hệ thống cồng kềnh, đắt tiền và trong khuôn

khổ chuyên đề này người viết không đi sâu mà chỉ nêu ra để biết Chuyên đề này chủ

yếu tập trung vào hệ truyền động điện máy neo

Đối với hệ truyền động điện điều quan trọng nhất là tính chọn động cơ, phương

pháp điều khiển sao cho phù hợp với đặc tính và yêu cầu kỹ thuật cho trước

- Động cơ truyền động máy neo có thể là loại động cơ một chiều, hoặc động cơ xoay

chiều Tuy nhiên để chọn được động cơ và hệ truyền động phù hợp, trước hết phải lưu ý

một số đặc điểm sau về hệ neo:

+ Tải của hệ thống có giá trị lớn và thay đổi trong phạm vi rộng trong chu kỳ

làm việc

+ ở cuối thời kỳ thứ 3, động cơ thực hiện có thể bị dừng lại trong khi vẫn được

cấp điện và khi đó động cơ vẫn phải sinh ra mô men để nhổ neo

+ Động cơ cần phải có tốc độ cao để thu đoạn xích neo trong bùn hoặc thu thả

cáp khi điều động tàu…

+ Khi thả neo bằng động cơ ở những vùng có độ sâu thả neo quá lớn, động cơ

cần có tốc độ ổn định

- Từ các yêu cầu của tải và yêu cầu của hệ thống thì các hệ truyền động điện có thể áp

dụng đối với máy neo là:

+ Với lưới điện một chiều:

* Có thể dùng động cơ một chiều có kích từ nối tiếp với bộ truyền động cơ khí

có khả năng tự hãm cao Với động cơ này, tốc độ của động cơ được tự động điều chỉnh

theo sự thay đổi của tải Khi thả neo, qua hệ thống điều khiển chủ yếu cuộn kích từ nối

tiếp thành song song, tạo được đặc tính cơ cứng Khi thu (kéo) neo động cơ có đặc tính

cơ cứng, và khi thả neo, đặc tính cơ mềm → Như vậy đảm bảo khi tải tăng (lúc kéo

neo) công suất động cơ lớn → hạn chế quá tải

* Động cơ kích từ hỗn hợp thường được dùng với hệ thống có công suất không

quá 50kw Để tạo nhiều cấp tốc độ có thể dùng phương pháp thay đổi điện trở phụ mắc

trong mạch phần ứng hoặc thay đổi từ thông kích từ của động cơ hoặc cả hai phương

pháp trên

Ngoài ra, đối với một số trường hợp người ta dùng hệ truyền động kinh điển máy phát -

động cơ một chiều ưu điểm là đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuật cần thiết việc thay

đổi tốc độ động cơ bằng cách thay đổi điện áp kích từ của máy phát

Tuy nhiên hàng chục năm trở lại đây trừ những yêu cầu đặc biệt còn hầu hết

người ta không sử dụng hệ truyền động bằng động cơ một chiều

+ Với lưới điện xoay chiều:

Thường dùng là loại động cơ không đồng bộ ba pha Khi công suất hệ thống bé

hơn 50kw, có thể dùng động cơ không đồng bộ roto lồng sóc rãnh sâu (hoặc rãnh kép)

có nhiều tốc độ, điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách thay đổi cách đấu dây các cuộn

dây stator để thay đổi số đôi cực Thường dùng loại động cơ có 3 cấp tốc độ, với tốc độ

thấp để đưa neo vào lỗ neo, tốc độ trung bình để thu thả xích neo và tốc độ cao để thu

thả cáp

Nếu công suất của hệ thống lớn hơn 50 kW, thường dùng động cơ không đồng

bộ rôto dây quấn Với loại động cơ này, có thể điều chỉnh được tốc độ trong phạm vi

rộng bằng cách thay đổi điện trở phụ trong mạch rotor

Tuy nhiên với phương pháp điều khiển đơn giản này các hệ truyền động xoay

chiều chỉ dùng được với các hệ thống công suất không lớn, không yêu cầu chất lượng

điều khiển cao

Ngày nay đối với động cơ không đồng bộ dựa vào trình độ khoa học kỹ thuật

phát triển cao, người ta đã ứng dụng các phương pháp điều khiển mới như điều khiển

tần số, điều khiển vector động cơ không đồng bộ Phương pháp truyền động này có

nhiều ưu điểm nổi bật và có tính ứng dụng cao đối với các thiết bị tàu thuỷ Chi tiết về

phương pháp truyền động này sẽ được đề cập kỹ ở các phần sau

- Sau đây là một số hệ truyền động hay dùng trong thực tế trước đây

2.2 Sơ đồ hệ truyền động động cơ không đồng bộ rôto dây quấn

Sơ đồ như hình vẽ 2.1

Cấu tạo:

Hệ gồm một động cơ không đồng bộ roto dây quấn, về phía stator có hai cấp tốc

độ Về phía roto có 5 cấp tốc độ tương ứng R0 ữ R4

Tay điều khiển là bộ khống chế khoảng cách có 15 tiếp điểm, với 7 vị trí

+ Tại 0: Chỉ có tiếp điểm k1 đóng → Rơle điện áp RA được cấp điện → chuẩn

bị cho quá trình khởi động động cơ Vị trí này dùng để bảo vệ cho động cơ chỉ có thể

khởi động tại ví trí 0, đó là trong trường hợp bộ khống chế ở sai vị trí (≠0), khi đó nếu

đóng cầu dao cấp điện động cơ vẫn không thể hoạt động

R33 R32 R31

Hình 2.1 Sơ đồ hệ T.Đ động cơ KĐB rotor dây quấn

- Quá trình kéo neo:

+ Tại vị trí 1: Tiếp điểm k10, k11, k13, k15 đóng lại, cấp nguồn cho cuộn 1T

Động cơ được khởi động với toàn bộ điện trở và cuộn dây stato được đấu ở tốc độ thấp

Đồng thời cuộn KT có điện, đóng 2 tiếp điểm KT → đóng mạch cuộn phanh điện từ,

phanh mở ra và động cơ khởi động ở tốc độ thấp

+ Tại vị trí 2,3,4: Các tiếp điểm k10, k11, k13, k15 vẫn đóng và tuần tự các tiếp

điểm k2, k3, k4 đóng theo vị trí cắt dần từng nấc điện trở (ở 3 pha cuộn dây rotor)

Điện trở 3 cuộn dây rotor tương ứng là R11, R21, R31

+ Tại ví trí thứ 5: Thêm 2 tiếp điểm k5 và k6 đóng lại → ngắt mạch tiếp điện trở

rotor R12, R22, R32

+ Tại vị trí thứ 6: Thêm 2 tiếp điểm k7 và k8 đóng lại → ngắt mạch điện trở

rotor ở nấc cuối cùng Ngoài ra còn có thêm tiếp điểm k9 được đóng lại chuẩn bị cho

quá trình làm việc sau này Nếu muốn tăng tốc độ động cơ, ta ấn nút M → cuộn hút

CTT 2T có điện, làm cho cuộn hút 1T mất điện và 3 tiếp điểm 2T ở mạch động lực

đóng lại → động cơ bắt đầu làm việc tương ứng với đặc tính cơ TN

- Quá trình thả neo: ở vị trí O động cơ dừng lại (vì mất điện và phanh hãm)

+ Tại vị trí 1: k10, k12, k13, k15 đóng lại, pha a được ngắt ra khỏi động cơ 1e1

và 1e3 nối lại, động cơ trở thành 1 pha Đồng thời k2, k3, k4 đóng Lúc đó động cơ làm

việc ở chế độ hãm động lực (Me > 0)

+ Tại vị trí 2: k2, k3, k4 được mở ra → tăng thêm điện tử trong mạch rotor

+ Tại vị trí 3: Tiếp điểm k12, k14, k15 đóng lại, động cơ được đảo pha (a ↔ c)

và được cấp nguồn 3 pha Động cơ khởi động theo chiều ngược với toàn bộ điện trở

rotor Động cơ có thể làm việc ở chế độ hãm tái sinh nếu tác dụng của trọng lượng xích

và neo tạo ra Me > 0

+ Tại vị trí 4: Tiếp điểm k2, k3, k4 được đóng lại → ngắt một phần điện trở

rotor

+ Tại vị trí 5 và 6: Tiếp điểm k5 và k6 và k7, k8 đóng lại Cũng như khi không

có muốn đạt tốc độ lớn theo đặc tính TNN ấn nút M đóng mạch cuộn tốc độ nhanh

2.3 Sơ đồ hệ truyền động động cơ không đồng bộ roto lồng sóc, thay đổi tốc

độ bằng cách thay đổi cách đấu dây quấn stator

Sơ đồ của hệ truyền động được thể hiện ở hình vẽ 2.2

Hệ truyền động sử dụng động cơ không đồng bộ rotor lồng sóc, thay đổi tốc độ

bằng cách thay đổi cách đấu dây cuộn dây stator (thay đổi số đôi cực động cơ) Phạm

vi ứng dụng của hệ này là từ 20 đến 40kW, động cơ rotor lồng sóc U=380V, Sơ đồ

mạch điều khiển được cấp điện áp 127V từ biến áp Hệ thống có 3 cấp tốc độ, được

điều khiển bởi tay gạt của bộ khống chế có 7 vị trí dùng cho lúc nâng, hạ, và bảo vệ

*Nhận xét: Các phương pháp điều khiển động cơ không đồng bộ trên đây là các

phương pháp đơn giản chỉ sử dụng tay gạt của bộ khống chế, các rơle, công tắc tơ để

thay đổi cách đấu dây, đóng ngắt điện trở phụ cuộn dây rotor mà chưa ứng dụng được

những ưu điểm của kỹ thuật điện tử, tin học và điện tử công suất (đặc biệt điện tử công

suất lớn) vào điều khiển động cơ không đồng bộ Vì vậy không có nhiều cấp tốc độ và

độ trơn điều chỉnh không cao, chỉ được ứng dụng với các hệ đơn giản, công suất thấp

1T 2T 3T 3T 3T 1T 1T 2T 2T

1RN 2RN 3RN 4RN 5RN

RT 2RT K3

K5 K6

H B

B H

K11 1RT 1T

3T 21T 2T

2T 21T 1T K8

K9 K13

21T 1RT 1RN 1RT 2RT

K4

2RT

KT 3RT CD2

3RT 1T

2T 3T

3RT

Đ 3T

1 0 1 2

3 Thả neo Kéo neo

380/127

Hình 2.2 Sơ đồ hệ T.Đ động cơ KĐB rotor lồng sóc

2.4 Sơ đồ máy neo hệ F-Đ

Hệ thống có ít nhất 3 máy điện chính gồm động cơ một chiều truyền động máy

neo, máy phát 1 chiều cấp điện cho động cơ và động cơ lai máy phát (có thể là động cơ

diezel lai) Điều khiển tốc độ động cơ bằng cách tác động vào tay điều khiển kích từ

máy phát để thay đổi điện áp phần ứng của động cơ hoặc thay đổi kích từ động cơ để

thay đổi từ thông động cơ

Hệ thống phải có các mức bảo vệ cao như bảo vệ không, bảo vệ quá tải cho

động cơ sơ cấp, bảo vệ quá tải cho động cơ truyền động, bảo vệ mất từ thông, bảo vệ

ngắn mạch

Ưu điểm của hệ truyền động F - Đ là chất lượng điều chỉnh tốt nhờ có các cuộn

bù, cuộn phản hồi, cuộn bảo vệ đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuật

Tuy nhiên nhược điểm là hệ thống quá cồng kềnh, khó bảo vệ chống lại tác

động môi trường đi biển

2.5 Sơ đồ hệ truyền động động cơ một chiều điều chỉnh tốc độ bằng cách

điều chỉnh điện trở phần ứng hoặc điện trở kích từ

Hệ truyền động gồm động cơ một chiều có kích từ mắc nối tiếp, song song hoặc

hỗn hợp Mạch phần ứng và mạch kích từ của động cơ được mắc thêm các điện trở,

dùng các tiếp của công tắc tơ để đóng cắt dần các điện trở tham gia vào mạch Từ đó

thay đổi được điện áp phần ứng và điện áp kích từ nên điều chỉnh được tốc độ động cơ

Phương pháp điều khiển này có nhược điểm không láng trong khi hiện nay

người ta có thể dùng các bộ van bán dẫn công suất (sơ đồ chỉnh lưu) để truyền động

động cơ một chiều Tuy nhiên hiện nay người ta ít sử dụng động cơ một chiều trong

nghành tàu biển vì lý do bảo vệ, thay thế và sửa chữa

2.6 Nhận xét ưu nhược điểm của từng hệ

Trước đây các hệ truyền động cho thiết bị neo chủ yếu là hệ truyền động một

chiều, về ưu điểm của động cơ một chiều là mô men tỉ lệ thuận với dòng điện phần ứng

và từ thông tỉ lệ trực tiếp với dòng điện kích từ, do đó điều khiển động cơ một chiều có

thể điều chỉnh một cách riêng rẽ thông số mômen hoặc từ thông bằng cách điều chỉnh

điện áp phụ và điện áp kích từ mà không ảnh hưởng lẫn nhau Từ đó ta có được cách

điều chỉnh các thông số một cách chính xác Bên cạnh đó đặc tính cơ của động cơ một

chiều là đặc tính cơ cứng và có nhiều cách mắc cuộn kích từ bằng cách thay đổi cách

đấu như đấu kích từ song song, nối tiếp và hỗn hợp ma ta tạo được các đường đặc tính

cơ của động cơ một chiều theo mong muốn phù hợp với tải

Ngoài ra đối với những hệ truyền động có yêu cầu cao, người ta còn có thể dùng

hệ truyền động F-Đ, vì lý do đặc tính điều chỉnh rất tốt, kết hợp với các cuộn bù, cuộn

phản hồi và cuộn ổn định ta có thể điều chỉnh động cơ theo đúng yêu cầu của tải Tuy

nhiên hệ thống này có nhược điểm lớn là rất cồng kềnh, đắt tiền vì cần có một động cơ

một chiều, một máy phát điện một chiều và một động cơ lai (Diezel, hoặc động cơ

xoay chiều)

Tuy nhiên bên cạnh những ưu điểm về đặc tính và điều chỉnh của động cơ 1

chiều thì nó lại có những nhược điểm rất khó khắc phục như đắt tiền, làm việc không

ổn định (do phải dùng cơ cấu chổi than – cổ góp thường xuyên phóng tia lửa điện), chi

phí bảo hành, bảo dưỡng cao chế độ bảo dưỡng định kỳ rất nghiêm ngặt, việc bảo vệ

kín nước của động cơ và các thiết bị kèm theo rất khó nên hay hỏng hóc, khó thay thế,

sửa chữa

Đối với động cơ xoay chiều (KĐB) trước đây rất ít được ứng dụng vì nhược

điểm của nó là Mô men và Từ thông có liên quan chặt chẽ với nhau, điều chỉnh rất khó

khăn Điều chỉnh tốc độ không lớn, mô men khởi động bé Do đó động cơ không đồng

bộ chỉ được dùng trong một số trường hợp hạn hữu hoặc có yêu cầu không cao, công

suất thấp

Tuy nhiên, ưu điểm cuả động cơ xoay chiều không đồng bộ là giá thành rẻ, làm

việc tin cậy, chắc chắn, chi phí bảo hành bảo dưỡng thấp Tuổi thọ cao

Hơn nữa với trình độ khoa học kỹ thuật nói chung và kỹ thuật điện tử và

điện tử công suất nói riêng ngày càng phát triển cao như hiện nay thì những nhược

điểm nói trên của động cơ không đồng bộ dần dần được khắc phục và kiểm soát Từ đó

mà người ta tạo ra được những hệ truyền động động cơ không

đồng bộ có chất lượng cao, đáp ứng được với yêu cầu phụ tải

Cho đến hiện nay dựa vào các phương trình toán học động cơ không đồng bộ

các tham số ảnh hưởng đến mô men, từ thông, tốc độ người ta có thể tạo được các hệ

truyền động với các phương pháp điều khiển tương ứng

- Dựa vào ảnh hưởng của điện áp stator lên mô men và tốc độ người ta có hệ truyền

động BXA - ĐKB, trong đó BXA là bộ biến đổi xung áp xoay chiều, điều chỉnh sự

đóng mở các van ta có thể điều chỉnh được điện áp cấp vào cuộn Stator động cơ

- Điều chỉnh động cơ không đồng bộ bằng cách điều khiển điện trở Rôto gọi là phương

pháp điều chỉnh xung điện trở hoặc bằng cách điều chỉnh công suất đầu ra phía rôto

gọi là động cơ công suất trượt

- Tuy nhiên một phương pháp điều chỉnh có chất lượng tốt, đòi hỏi trình độ kỹ thuật

cao đang ngày càng được quan tâm rộng rãi và dần thay thế các phương pháp điều

khiển khác là phương pháp điều khiển tần số - động cơ không đồng bộ Với bộ biến đổi

là các thiết bị điện tử công suất lớn, kết hợp với các chíp xử lý tốc độ cao và phương

pháp điều khiển hợp lý ta có được hệ truyền động điện có thể đáp ứng được mọi yêu

cầu của tải Đây chính là mục đích nghiên cứu chính của đề tài này

- Sức căng ở đầu và cuối thời kỳ 4

3.1.2 Sức kéo trong quá trình thu neo

Là lực được đặt vào sao quấn xích, nó có giá trị bằng tổng lực ma sát của xích

η

TN

η : Hiệu suất lỗ thả neo thường ηTN = 0 , 74 ữ 0 , 78

3.2 Giản đồ phụ tải của máy neo

Là đồ thị đơn giản thể hiện mối quan hệ giữa mô men và thời gian thu neo