第9章船舶甲板机械电力拖动及其电气控制

1、船舶电气设备与系统 课 件 2021-6-23 轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系 第九章第九章 船舶甲板机械电力拖动及其电气控船舶甲板机械电力拖动及其电气控 制制 本章概述本章概述 现代船舶一般都把锚机，绞缆机，起货机和甲板起重现代船舶一般都把锚机，绞缆机，起货机和甲板起重 设备统称为甲板机械。设备统称为甲板机械。 船舶的甲板机械大多采用电力拖动自动控制系统和电船舶的甲板机械大多采用电力拖动自动控制系统和电 动液压控制系统。动液压控制系统。 船舶航行于海上，它处于与陆地完全不同的工作环境。船舶航行于海上，它处于与陆地完全不同的工作环境。 机电设备运行的可靠性决定了船舶及海员的安全。因机电设

2、备运行的可靠性决定了船舶及海员的安全。因 此要求船舶机电设备必须适应海上各种恶劣情况，如此要求船舶机电设备必须适应海上各种恶劣情况，如 高温、潮湿和海水的侵蚀、风浪引起的撞击和摇摆。高温、潮湿和海水的侵蚀、风浪引起的撞击和摇摆。 另外，还要求机电设备操作灵活，维修方便。本篇还另外，还要求机电设备操作灵活，维修方便。本篇还 将介绍甲板机电设备的日常维护要点，引入典型实例将介绍甲板机电设备的日常维护要点，引入典型实例 来介绍一些常见故障处理方法。来介绍一些常见故障处理方法。 船舶电气设备与系统 课 件 2021-6-23 轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系 第九章第九章 船舶甲板机械电力拖动及其

3、电气控船舶甲板机械电力拖动及其电气控 制制 本章主要讲解内容本章主要讲解内容 第一节第一节 船舶甲板机械的特点及驱动与控制方法船舶甲板机械的特点及驱动与控制方法 第二节第二节 起货机的电力拖动与控制的基本要求起货机的电力拖动与控制的基本要求 第三节第三节 起货机的电力拖动控制线路分析起货机的电力拖动控制线路分析 第四节第四节 锚机和系缆设备的电力拖动与控制锚机和系缆设备的电力拖动与控制 船舶电气设备与系统 课 件 2021-6-23 轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系 第一节第一节 船舶甲板机械的特点及驱动与控制船舶甲板机械的特点及驱动与控制 方法方法 当今各类运输船舶通常将锚机、绞缆机和起

4、货机称当今各类运输船舶通常将锚机、绞缆机和起货机称 为船舶甲板机械。当然各类工程船舶上的移船绞车，为船舶甲板机械。当然各类工程船舶上的移船绞车， 捕鱼船的拖网机，救捞船的尾拖缆机都属于运输船捕鱼船的拖网机，救捞船的尾拖缆机都属于运输船 舶的绞车类和起货机类。船舶甲板机械的驱动方式舶的绞车类和起货机类。船舶甲板机械的驱动方式 有电动式和液压式两大类。其相应的控制回路为电有电动式和液压式两大类。其相应的控制回路为电 气控制回路和液压控制回路。气控制回路和液压控制回路。 在电气控制回路中，当代船舶已经引入了可编程控在电气控制回路中，当代船舶已经引入了可编程控 制器和单片机；在液压控制回路中，大多采用

5、电子制器和单片机；在液压控制回路中，大多采用电子 技术和液压技术相结合的电液复合系统，进一步提技术和液压技术相结合的电液复合系统，进一步提 高了系统的自动化程度。高了系统的自动化程度。 返回 船舶电气设备与系统 课 件 2021-6-23 轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系 一、电动甲板机械一、电动甲板机械 1船舶甲板机械的工况特点船舶甲板机械的工况特点 2调速要求调速要求 3工作的可靠性要求高工作的可靠性要求高 4对电气设备的要求对电气设备的要求 船舶电气设备与系统 课 件 2021-6-23 轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系 1船舶甲板机械的工况特点船舶甲板机械的工况特点 船舶甲板机

6、械与船舶电站紧密联系。甲板机械中船舶甲板机械与船舶电站紧密联系。甲板机械中 某某 些电动机单机功率相对发电机的容量而言，占有些电动机单机功率相对发电机的容量而言，占有 了了 较大的权重，拖动电机的起动、制动、运行状态较大的权重，拖动电机的起动、制动、运行状态 都都 会直接影响到船舶电网参数的变化。船舶电站的会直接影响到船舶电网参数的变化。船舶电站的 容容 量基本上是根据船舶机电设备的总容量来确定的。量基本上是根据船舶机电设备的总容量来确定的。 船舶电气设备与系统 课 件 2021-6-23 轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系 2调速要求调速要求 甲板机械要求调速的主要有起货机、锚机和绞缆甲板

7、机械要求调速的主要有起货机、锚机和绞缆 机机 等，但这几种设备对于电力拖动的各项调速指标等，但这几种设备对于电力拖动的各项调速指标 的的 要求并不高。一般要求调速范围在要求并不高。一般要求调速范围在1:8-1:10左左 右。至于特性的硬度、静差率以及动态性能方面右。至于特性的硬度、静差率以及动态性能方面 的的 指标都没有特殊的要求。目前在船用交流调速系指标都没有特殊的要求。目前在船用交流调速系 统统 中，起货机、锚机大多采用变极调速系统。有的中，起货机、锚机大多采用变极调速系统。有的 船船 舶起货机把可编程控制器和单片机引入到控制系舶起货机把可编程控制器和单片机引入到控制系 统统 中来，使其调

8、速系统更为可靠，性能更佳。中来，使其调速系统更为可靠，性能更佳。 船舶电气设备与系统 课 件 2021-6-23 轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系 3工作的可靠性要求高工作的可靠性要求高 甲板机械及其机电设备的高可靠性运行，这是由船甲板机械及其机电设备的高可靠性运行，这是由船 舶舶 的特殊性所决定的。除了要求它们可靠运行外，还的特殊性所决定的。除了要求它们可靠运行外，还 要要 方便日常管理和维护，一旦发生意外故障，则要求方便日常管理和维护，一旦发生意外故障，则要求 鼓鼓 掌部分能迅速恢复和切除，尽最大可能保持供电和掌部分能迅速恢复和切除，尽最大可能保持供电和 继继 续运行。续运行。 船舶电

9、气设备与系统 课 件 2021-6-23 轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系 4对电气设备的要求对电气设备的要求 对船舶的甲板机电设备有以下几点要求：对船舶的甲板机电设备有以下几点要求： （1）通用性，同一用途的设备应具有同一规格，以）通用性，同一用途的设备应具有同一规格，以 保保 证良好的互换性。证良好的互换性。 （2）抗干扰性，目前电力电子器件在船舶中大量运）抗干扰性，目前电力电子器件在船舶中大量运 用，必须抑制各种电磁干扰、提高电子设备和微用，必须抑制各种电磁干扰、提高电子设备和微 机系统的电磁兼容性以保证这些系统的正常工机系统的电磁兼容性以保证这些系统的正常工 作。作。 （3）环境条

10、件，要求机电设备能承受船舶在航行中）环境条件，要求机电设备能承受船舶在航行中 发发 生的振动和冲击力，以及环境温度的变化。生的振动和冲击力，以及环境温度的变化。 船舶电气设备与系统 课 件 2021-6-23 轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系 二、液压甲板机械二、液压甲板机械 甲板起重机大多采用液压传动，锚机、系泊绞缆机和甲板起重机大多采用液压传动，锚机、系泊绞缆机和 起货机也有不少是采用液压传动的。起货机也有不少是采用液压传动的。 液压起货机、锚机和绞缆机操作方便，工作比较平液压起货机、锚机和绞缆机操作方便，工作比较平 稳，可实现无级调速，而且能吸收冲击性负荷和自动稳，可实现无级调速，而

11、且能吸收冲击性负荷和自动 防止过载，并具有良好的制动能力。它们对环境温度防止过载，并具有良好的制动能力。它们对环境温度 和湿度不太敏感。但它们存在加工精度要求较高，制和湿度不太敏感。但它们存在加工精度要求较高，制 造安装比较复杂，维护管理工作量相对大。造安装比较复杂，维护管理工作量相对大。 表表 9-1为甲板机械两种驱动方式的性能及有关情况。为甲板机械两种驱动方式的性能及有关情况。 船舶电气设备与系统 课 件 2021-6-23 轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系 表表9-1 9-1 甲板机械两种驱动方式的比较甲板机械两种驱动方式的比较 适用范 围 各类工 程船舶 的选用 对船舶电站容 量的

12、要求 起动特 性 调速特 性 运行特 性 制造成 本及可 靠性 技术发 展趋向 维护 管理 电 气 传 动 油船、 化学品 船不宜 采用 较少 大功率装置起 动时对电站及 电网有冲击 加速时 间在 24S 内 大多采 用阶梯 式 难于保 证平稳 和抗冲 击 投资小， 可靠 PLC控 制 维修 方便 液 压 传 动 适用于 各种类 型船舶 广泛 基本不冲击电 站 加速时 间小于 2S 无级调 速速比 范围大 运动平 稳，能 抗冲击 投资大， 可靠 电液复 合机电 一体 维修 工作 量较 大 船舶电气设备与系统 课 件 2021-6-23 轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系 第二节第二节 起货机

13、的电力拖动与控制的基本要起货机的电力拖动与控制的基本要 求求 一、船舶起货机的类型及特点一、船舶起货机的类型及特点 船舶起货机的类型很多。依据拖动方式来分，有船舶起货机的类型很多。依据拖动方式来分，有 电电 力拖动起货机和电动液压起货机两种。从机械结力拖动起货机和电动液压起货机两种。从机械结 构构 的形式来分，主要有吊杆式起货机、回转式起货的形式来分，主要有吊杆式起货机、回转式起货 机机 （克令吊）和行走（门吊）式起重机几种类型。（克令吊）和行走（门吊）式起重机几种类型。 1.电动起货机的特点电动起货机的特点 2.电动液压起货机的特点电动液压起货机的特点 返回 船舶电气设备与系统 课 件 20

14、21-6-23 轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系 1. 电动起货机的特点电动起货机的特点 电动起货机系统结构紧凑、振动、噪音较小，便于实电动起货机系统结构紧凑、振动、噪音较小，便于实 现现 自动化和遥控；其缺点是电气线路较为复杂，在管理自动化和遥控；其缺点是电气线路较为复杂，在管理 和和 维护方面有一定的要求。通常采用多电动机拖动或选维护方面有一定的要求。通常采用多电动机拖动或选 用用 各种类型电动机的固有特性或人为特性来满足起货机各种类型电动机的固有特性或人为特性来满足起货机 对对 电力拖动提出的要求。电力拖动提出的要求。 船舶电气设备与系统 课 件 2021-6-23 轮机工程学院船电

15、系轮机工程学院船电系 2. 电动液压起货机的特点电动液压起货机的特点 电动液压起货机能实现无级平滑调速，加速时间短，电动液压起货机能实现无级平滑调速，加速时间短， 具具 有良好的制动能力，不需要电磁制动器。它的调速和有良好的制动能力，不需要电磁制动器。它的调速和 换换 向是在液力机械中进行的，而电动机维持恒速不变，向是在液力机械中进行的，而电动机维持恒速不变， 因因 此可采用普通鼠笼式异步电动机。它的缺点是工作效此可采用普通鼠笼式异步电动机。它的缺点是工作效 率率 低，制造精度要求高，油路系统复杂，一旦管路破损、低，制造精度要求高，油路系统复杂，一旦管路破损、 漏油不易修复。漏油不易修复。 船

16、舶电气设备与系统 课 件 2021-6-23 轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系 二、电动起货机的结构和运行特性二、电动起货机的结构和运行特性 起货机与其他机电设备一样，由原动机，传动机构起货机与其他机电设备一样，由原动机，传动机构 和和 执行机构三部分构成。电动起货机主要由以下三个执行机构三部分构成。电动起货机主要由以下三个 部部 分构成：电动机；减速箱和离合器组成的传动机构分构成：电动机；减速箱和离合器组成的传动机构 及及 卷筒；电磁卷筒；电磁/机械刹车装置与吊杆等。机械刹车装置与吊杆等。 船舶电气设备与系统 课 件 2021-6-23 轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系 1吊杆式起货

17、机吊杆式起货机 吊杆式起货机有单杆式和双杆式两种。单杆式电动吊杆式起货机有单杆式和双杆式两种。单杆式电动 起起 货机是一种具有电动回转和变幅的起货机，见货机是一种具有电动回转和变幅的起货机，见图图9-1。 双杆式电动起货机是采用两台起货机在起货过程中双杆式电动起货机是采用两台起货机在起货过程中 相相 互配合进行工作的，见互配合进行工作的，见图图9-2。 双杆吊货的工作过程见双杆吊货的工作过程见图图9-3。 船舶电气设备与系统 课 件 2021-6-23 轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系 图图9-1 9-1 单杆式电动起货机结构图单杆式电动起货机结构图 返回 船舶电气设备与系统 课 件 20

18、21-6-23 轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系 图图9-2 双杆式电动起货机结构图双杆式电动起货机结构图 返回 船舶电气设备与系统 课 件 2021-6-23 轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系 图图9-3双杆吊货时电动机负载图双杆吊货时电动机负载图 返回 船舶电气设备与系统 课 件 2021-6-23 轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系 由图由图9-39-3可见，起货电动机是重复短期工作，所以起可见，起货电动机是重复短期工作，所以起 货电动机一般采用专用的重复短期制。这种工作制用货电动机一般采用专用的重复短期制。这种工作制用 百分数百分数JCJC值表示，称为暂载率或通电持续率，它表

19、示值表示，称为暂载率或通电持续率，它表示 在一个周期内，工作时间与一个周期时间在一个周期内，工作时间与一个周期时间T T之比。之比。 式中：式中：t tg g为一周期内工作时间，为一周期内工作时间， t t1 1为一周内的停止时为一周内的停止时 间。船舶起货机采用的电动机的暂载率一般为间。船舶起货机采用的电动机的暂载率一般为15%15%， 20%20%，25%25%，40%40%。一个周期的时间一般不超过。一个周期的时间一般不超过 1010分钟。分钟。 %100%100 T t tt t JC g tg g 船舶电气设备与系统 课 件 2021-6-23 轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系

20、2回转式电动起货机回转式电动起货机 回转式起货机（克令吊）它包括提升、变幅和回转三回转式起货机（克令吊）它包括提升、变幅和回转三 个主要机构。其拖动方式可采用电动机拖动，也可以个主要机构。其拖动方式可采用电动机拖动，也可以 用电动液压装置拖动。用电动液压装置拖动。 如如图图9-4，是克令吊结构示意图，图中，是克令吊结构示意图，图中1是提升机构电是提升机构电 动机，动机，2是变幅机构电动机，是变幅机构电动机，3是旋转机构电动机。通是旋转机构电动机。通 常可操作两个机构同时运转，也可以操作三个机构同常可操作两个机构同时运转，也可以操作三个机构同 时工作。时工作。 回转式起货机的吊货过程可以用简化的

21、负载图来表回转式起货机的吊货过程可以用简化的负载图来表 示，见示，见图图9-5。图中纵坐标。图中纵坐标 ， ， 分别为提升机分别为提升机 构，回转机构和变幅机构的电动机轴上的负载力矩，构，回转机构和变幅机构的电动机轴上的负载力矩， 横坐标为时间横坐标为时间t。 L T / L T / L T 船舶电气设备与系统 课 件 2021-6-23 轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系 1 提升机构电动机 2 变幅机构电动机 3 旋转机构电动机 图图9-4 9-4 克令吊结构示意图克令吊结构示意图 返回 船舶电气设备与系统 课 件 2021-6-23 轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系 图图9-5 9

22、-5 各电动机轴上所受力矩的各电动机轴上所受力矩的 简化负载图简化负载图 t + 1 t2 t + 4 t5 t + 7 t8t + 10 t11 t + 8 t9 0 0 0 t1 t + 2 t3 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8t9t10 t11 t + 9 t10 t12 TL TL TL t t t 提 升 机 构 回 转 机 构 变 幅 机 构 卸 货 装 货 船舶电气设备与系统 课 件 2021-6-23 轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系 回转式电动起货回转式电动起货机的工作过程为机的工作过程为： （1）t1时间为吊起货物阶段，同时伸距由最小到最大。时间为吊起货物阶段

23、，同时伸距由最小到最大。 （2）t2时间为继续吊货至需要高度，同时开始回转。时间为继续吊货至需要高度，同时开始回转。 （3）t3时间为回转至需要位置，伸距同步由最小开始时间为回转至需要位置，伸距同步由最小开始 变变 大。大。 （4）t4时间伸距继续变化至最大，同时开始落货。时间伸距继续变化至最大，同时开始落货。 （5）t5时间继续落货，直至时间继续落货，直至“到位到位”。 （6）t6时间卸货，此时各电动机停止工作。时间卸货，此时各电动机停止工作。 船舶电气设备与系统 课 件 2021-6-23 轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系 （7）t7时间空钩吊上，同时伸距由最大至最小。时间空钩吊上，同

24、时伸距由最大至最小。 （8）t8时间继续吊至需要高度，同时开始回转。时间继续吊至需要高度，同时开始回转。 （9）t9时间继续回转至需要位置，同时伸距由最小开时间继续回转至需要位置，同时伸距由最小开 始始 变大。变大。 （10）t10时间伸距继续变化至最大，同时开始落空钩。时间伸距继续变化至最大，同时开始落空钩。 （11）t11时间继续落空钩，直至时间继续落空钩，直至“到位到位”。 （12）t12时间为装货，各电动机停止工作。时间为装货，各电动机停止工作。 t1 t12是一个工作周期，以后重复上述过程。是一个工作周期，以后重复上述过程。 船舶电气设备与系统 课 件 2021-6-23 轮机工程学

25、院船电系轮机工程学院船电系 三、船舶起货机电力拖动的基本要求三、船舶起货机电力拖动的基本要求 1提高生产率提高生产率 2对调速范围的要求对调速范围的要求 3对电动机型式的要求对电动机型式的要求 4对控制电路的要求对控制电路的要求 船舶电气设备与系统 课 件 2021-6-23 轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系 1提高生产率提高生产率 生产率是起货机的重要指标，以每小时的起货量生产率是起货机的重要指标，以每小时的起货量(t h) 表示，加快提升货物的速度可提高起货机生产率，表示，加快提升货物的速度可提高起货机生产率， 但但 从安全生产的角度来看，提升速度越高越不安全。从安全生产的角度来看，提

26、升速度越高越不安全。 为为 了提高生产率，必须合理确定额定起货速度。了提高生产率，必须合理确定额定起货速度。 提高空钩速度可以缩短起货周期、提高生产率。因提高空钩速度可以缩短起货周期、提高生产率。因 为为 空钩高速时造成生产事故的可能性较小，一般起货空钩高速时造成生产事故的可能性较小，一般起货 机机 空钩运行速度比额定起货的速度高出许多。对电动空钩运行速度比额定起货的速度高出许多。对电动 起起 货机选用飞轮惯量（货机选用飞轮惯量（GD2）小的电动机以缩短系统）小的电动机以缩短系统 的的 起动和制动时间也是提高生产率的一项有效措施。起动和制动时间也是提高生产率的一项有效措施。 船舶电气设备与系统

27、 课 件 2021-6-23 轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系 2 对调速范围的要求对调速范围的要求 调速范围是起货机的另一重要指标。起货电动机在调速范围是起货机的另一重要指标。起货电动机在 运运 行过程中，既有空钩高速，又有重载低速，要求较行过程中，既有空钩高速，又有重载低速，要求较 广广 的调速范围。一般直流起货机调速范围为的调速范围。一般直流起货机调速范围为10:1，调，调 速性能良好；交流起货机的调速范围为速性能良好；交流起货机的调速范围为7:1，基本上，基本上 也能满足起货的调速要求。而液压起货机的调速由也能满足起货的调速要求。而液压起货机的调速由 液液 压控制实现，拖动电动机本

28、身不需要调速。压控制实现，拖动电动机本身不需要调速。 船舶电气设备与系统 课 件 2021-6-23 轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系 3 对电动机型式的要求对电动机型式的要求 电动起货机必须选用防水式、重复短期工作制的电电动起货机必须选用防水式、重复短期工作制的电 动机动机 以适应甲板工作条件。直流起货机，一般采用起动以适应甲板工作条件。直流起货机，一般采用起动 力矩力矩 大而机械特性软的复励电动机以承受冲击负载，并大而机械特性软的复励电动机以承受冲击负载，并 且能且能 适应轻载高速、重载低速的工况。对交流起货机，适应轻载高速、重载低速的工况。对交流起货机， 宜选宜选 用起动力矩大、转差

29、率高而起动电流较小的深槽式用起动力矩大、转差率高而起动电流较小的深槽式 (或或 双笼式双笼式)的变极调速笼式异步电动机，也可选用绕线的变极调速笼式异步电动机，也可选用绕线 式式 异步电动机。对发电机异步电动机。对发电机-电动机（电动机（G-M）系统的起货）系统的起货 机，宜选用具有差复励绕组的发电机，使电动机获机，宜选用具有差复励绕组的发电机，使电动机获 得适得适 用于起货机的下坠特性。此外，要选用转动惯量小用于起货机的下坠特性。此外，要选用转动惯量小 的专的专 用电动机，使起动和制动过程中的能耗降低。用电动机，使起动和制动过程中的能耗降低。 船舶电气设备与系统 课 件 2021-6-23 轮

30、机工程学院船电系轮机工程学院船电系 4 对控制电路的要求对控制电路的要求 （1）电动起货机采用三档调速控制，并能实现正）电动起货机采用三档调速控制，并能实现正 反反 转运行。转运行。 （2）对电动机设置短路、过载、绕组过热、失压）对电动机设置短路、过载、绕组过热、失压 欠欠 压、缺相保护环节等。压、缺相保护环节等。 （3）采用主令控制器实现运行操作，以保证起货）采用主令控制器实现运行操作，以保证起货 机机 操作灵活，工作可靠。操作灵活，工作可靠。 （4）电动机要求有通风机进行强制冷却，并设置）电动机要求有通风机进行强制冷却，并设置 风风 道的风门对风机和起货电动机之间的联锁控道的风门对风机和起

31、货电动机之间的联锁控 制。制。 船舶电气设备与系统 课 件 2021-6-23 轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系 （5）设置从零档至上升（或下降）高速档的自动延时）设置从零档至上升（或下降）高速档的自动延时 起起 动控制，以防止快速操作引起电动机过大的冲击电动控制，以防止快速操作引起电动机过大的冲击电 流以及起货机过大的机械冲击。流以及起货机过大的机械冲击。 （6）从高速档回零档停车时设置有三级自动制动控制：）从高速档回零档停车时设置有三级自动制动控制： 电气制动（再生制动）、电气与机械联合制动以及电气制动（再生制动）、电气与机械联合制动以及 机械制动。机械制动。 （7）对于恒功率调速的电

32、动机，中、高速档设置有重）对于恒功率调速的电动机，中、高速档设置有重 载载 不上高速的控制环节：当额定负载（重载）时，既不上高速的控制环节：当额定负载（重载）时，既 使主令手柄扳至上升高速档，电动机也只能运行于使主令手柄扳至上升高速档，电动机也只能运行于 中速档；若电动机运行于高速档时出现重载，则应中速档；若电动机运行于高速档时出现重载，则应 自动回到中速档。自动回到中速档。 船舶电气设备与系统 课 件 2021-6-23 轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系 （8）设置）设置“逆转矩逆转矩”控制环节，即首先实现从高速挡控制环节，即首先实现从高速挡 到零到零 档的自动制动停车，然后再实现从零档

33、到反向高速档的自动制动停车，然后再实现从零档到反向高速 档三级延时起动的自动过程。档三级延时起动的自动过程。 （9）设置有电磁制动器处于松闸的状态下防止）设置有电磁制动器处于松闸的状态下防止“货物货物 自由自由 跌落跌落”的保护。的保护。 （10）设置有电磁制动器线圈处于刹车状态下防止中、）设置有电磁制动器线圈处于刹车状态下防止中、 高高 速档堵转的保护。速档堵转的保护。 船舶电气设备与系统 课 件 2021-6-23 轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系 第三节第三节 起货机的电力拖动控制线路分析起货机的电力拖动控制线路分析 一、交流恒功率变极调速起货机控制系统一、交流恒功率变极调速起货机控

34、制系统 图图9-6是国产交流变极调速起货机控制电路原理图是国产交流变极调速起货机控制电路原理图 （注意图中电气符号的表示方法）。（注意图中电气符号的表示方法）。 1.起货机控制电路的组成起货机控制电路的组成 2.控制电路分析控制电路分析 返回 船舶电气设备与系统 课 件 2021-6-23 轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系 风机起动 失压,过热保护 提升方向 落货方向 上升一挡 刹车接触器 刹车激磁变化 接触器 上升二挡 过载 上升三挡 正常刹车时间 正常刹车时间 刹车制动线圈 返回 船舶电气设备与系统 课 件 2021-6-23 轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系 1. 起货机控制电路

35、的组成起货机控制电路的组成 （1）利用主令控制器发出控制信号，使起货机按指）利用主令控制器发出控制信号，使起货机按指 令令 的要求工作。的要求工作。 （2）电机的起动和调速环节。）电机的起动和调速环节。 （3）制动环节。）制动环节。 （4）保护环节。）保护环节。 船舶电气设备与系统 课 件 2021-6-23 轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系 2. 控制电路分析控制电路分析 （1）准备（主令控制器置零位）准备（主令控制器置零位） （2）提升第一档）提升第一档 （3）提升第二档）提升第二档 （4）提升第三档）提升第三档 （5）主令控制器手柄从零位直接扳到第三档）主令控制器手柄从零位直接扳到第

36、三档 （6）主令控制器手柄直接从二档或三档扳回零位）主令控制器手柄直接从二档或三档扳回零位 （7）落货）落货 （8）主令控制器手柄从下降第三档直接扳到上升第）主令控制器手柄从下降第三档直接扳到上升第 三三 档或反之档或反之 （9）保护环节及其功能）保护环节及其功能 船舶电气设备与系统 课 件 2021-6-23 轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系 二、恒转矩交流三速起货机的线路分析二、恒转矩交流三速起货机的线路分析 恒转矩交流三速电动起货机的特点是，中高速之间恒转矩交流三速电动起货机的特点是，中高速之间 为为 恒转矩调速，并且高速也可以提升额定负载。防止恒转矩调速，并且高速也可以提升额定负载

37、。防止 重重 载高速运行的保护装置可以省去，这样使得控制线载高速运行的保护装置可以省去，这样使得控制线 路路 变得更加简单，同时又提高了可靠性。变得更加简单，同时又提高了可靠性。 目前，国外生产厂家及船东采用恒转矩型式交流三目前，国外生产厂家及船东采用恒转矩型式交流三 速速 起货机也比较多，如起货机也比较多，如图图9-7，为西门子公司生产的恒，为西门子公司生产的恒 转矩交流三速起货机的控制电路原理图。转矩交流三速起货机的控制电路原理图。 船舶电气设备与系统 课 件 2021-6-23 轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系 返回 船舶电气设备与系统 课 件 2021-6-23 轮机工程学院船电系

38、轮机工程学院船电系 1 1基本结构及参数基本结构及参数 额定电压：额定电压：440V440V，60Hz60Hz 极数：极数：4/8/284/8/28极极 额定转数：额定转数：1760/870/200r/min1760/870/200r/min； 额定功率：额定功率：38/19/4.4KW38/19/4.4KW； 负载持续率：负载持续率：25/25/25%25/25/25%； 额定电流：额定电流：69/55/38A69/55/38A； 起重速度：改变减速齿轮箱传动比可提升起重速度：改变减速齿轮箱传动比可提升2.5/52.5/5吨吨 重重 物，提升物，提升5 5吨货物时其速度为吨货物时其速度为37

39、.5/18.5/3.137.5/18.5/3.1 r/min r/min，提升，提升2.52.5吨货物时其速度为吨货物时其速度为73/36/6.173/36/6.1 r/min r/min。 船舶电气设备与系统 课 件 2021-6-23 轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系 2控制电路分析控制电路分析 （1）手柄置零位（准备）手柄置零位（准备） （2）提升第一档）提升第一档 （3）提升第二档）提升第二档 （4）提升第三档）提升第三档 （5）自动逐级延时起动过程）自动逐级延时起动过程 （6）停车过程）停车过程 （7）逆转矩控制）逆转矩控制 船舶电气设备与系统 课 件 2021-6-23 轮机工

40、程学院船电系轮机工程学院船电系 3控制线路中的保护环节控制线路中的保护环节 （1）短路保护）短路保护 （2）失压保护）失压保护 （3）起货电动机的过载保护）起货电动机的过载保护 （4）风机过载保护：）风机过载保护： （5）应急停车）应急停车 （6）吊杆电动机过载保护）吊杆电动机过载保护 （7）联锁保护）联锁保护 船舶电气设备与系统 课 件 2021-6-23 轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系 第四节第四节 锚机和系缆设备的电力拖动与控制锚机和系缆设备的电力拖动与控制 一、锚机、绞缆机的类型及运行特点一、锚机、绞缆机的类型及运行特点 锚机系缆机械是船舶必需配备的重要甲板机械，它们锚机系缆机械

41、是船舶必需配备的重要甲板机械，它们 主要用来使船舶安全地停泊于锚地或系泊于码头。锚主要用来使船舶安全地停泊于锚地或系泊于码头。锚 机与绞缆机的型式根据船舶类型及布置有多种多样，机与绞缆机的型式根据船舶类型及布置有多种多样， 如卧式锚机（带系缆滚筒）、立式锚机、立式系缆绞如卧式锚机（带系缆滚筒）、立式锚机、立式系缆绞 机和卧式绞缆机等。机和卧式绞缆机等。 全部起锚过程见全部起锚过程见图图9-8。 起锚过程中电动机的典型负载图见起锚过程中电动机的典型负载图见图图9-9。 返回 船舶电气设备与系统 课 件 2021-6-23 轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系 在在图图9-9中：中： 第第I阶段：

42、阶段： 收起躺在水底的余链阶段，锚链的拉力是不收起躺在水底的余链阶段，锚链的拉力是不 变的；变的； 第第阶段：随着悬链形状的改变，拉力变大，直到锚破阶段：随着悬链形状的改变，拉力变大，直到锚破 土；土； 第第阶段：锚破土；阶段：锚破土； 第第阶段：收锚出水，随着锚链长度减小，拉力成正比减阶段：收锚出水，随着锚链长度减小，拉力成正比减 小；小； 第第V阶段：阶段： 收锚入孔，是将锚拉入并紧固于锚链孔中。收锚入孔，是将锚拉入并紧固于锚链孔中。 船舶电气设备与系统 课 件 2021-6-23 轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系 返回 图图9-8 起锚过程示意图及作用力分析起锚过程示意图及作用力分析

43、 船舶电气设备与系统 课 件 2021-6-23 轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系 返回 图图9-9 典型的起锚阻力距曲线典型的起锚阻力距曲线 船舶电气设备与系统 课 件 2021-6-23 轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系 二、锚机、绞缆机械对电力拖动系统的基本要求二、锚机、绞缆机械对电力拖动系统的基本要求 1在锚机和绞缆机的控制系统中应设置自动逐级延时起在锚机和绞缆机的控制系统中应设置自动逐级延时起 动电路和应急保护电路。动电路和应急保护电路。 2电动机应具有足够大的过载能力，应能满足任何一种电动机应具有足够大的过载能力，应能满足任何一种 起锚状态所需要的最大转矩，并且能在最大负载

44、力矩起锚状态所需要的最大转矩，并且能在最大负载力矩 下起动（在下起动（在30min内允许起动内允许起动25次）。次）。 3电动机在堵转情况下能承受堵转电流时间为电动机在堵转情况下能承受堵转电流时间为1min （堵转力矩为额定力矩的两倍），在堵转时，对直流而（堵转力矩为额定力矩的两倍），在堵转时，对直流而 言，应能使电动机自动转到人为机械特性上运行，对言，应能使电动机自动转到人为机械特性上运行，对 交流而言，应能自动转换到低速运行。交流而言，应能自动转换到低速运行。 船舶电气设备与系统 课 件 2021-6-23 轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系 4 4为满足必须的起锚速度和拉锚入孔时的低速

45、，要求为满足必须的起锚速度和拉锚入孔时的低速，要求 电电 动机有一定的调速范围，一般要求在动机有一定的调速范围，一般要求在5 5：1 13 3：1 1。 5 5在电动抛锚时，由于是位能性负载，所以要求控制在电动抛锚时，由于是位能性负载，所以要求控制 系系 统必须具有稳定的制动抛锚功能，匀速抛锚。统必须具有稳定的制动抛锚功能，匀速抛锚。 6 6电动机起动次数不宜过于频繁，应能连续工作电动机起动次数不宜过于频繁，应能连续工作 30min30min，且要满足，且要满足30min30min内起动内起动2525次的要求。次的要求。 船舶电气设备与系统 课 件 2021-6-23 轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系 7 7采用电气和机械联合制动，以便满足快速停车及系缆采用电气和机械联合制动，以便满足快速停车及系缆 时具有轻载高速性能。时具有轻载高速性能。 8 8电力拖动装置应能满足在给定航区内，单锚破土后，电力拖动装置应能满足在给定航区内，单锚破土后， 能收起双锚。能收起双锚。 9 9电动液压锚机来应具有独立的电动机驱动，其液压管路电动液压锚机来应具有独立的电动机驱动，其液压管路 应不受其它甲板机械的管路影响。链轮与驱