船舶电气系统全套课程课件八

第九章甲板机械电力拖动控制原理§9-1.锚机的电力拖动与控制§9-2.锚机控制线路§9-3.船舶起货机的电力拖动与控制§9-4.直流电动起货机§9-5.交流电动起货机§9-6.电动液压起货机§9-7.电力拖动系统故障检测与维护学习第九章应该注意的点第九章学习应注意的几个问题：1.锚机和起货机有哪些基本要求？2.锚机和起货机控制线路各由哪些主要环节组成？能实现什么功能？3.锚机和起货机控制线路中有哪些保护措施？4.锚机和起货机控制各自的主要工作过程如何？本章重点线路为：1.交流电动锚机控制线路；2.交流三速起货机控制线路。§9-1.锚机的电力拖动与控制本节主要内容：主要内容：——两大点。一.锚机运行工作特点；二.对电力拖动及控制的要求；学习要求：1.锚机运行工作特点主要要求知道锚机的3种工况和起锚过程中各个阶段的特点；2.对电力拖动及控制的要求包含两方面：⑴.对电动机的要求；⑵.对控制线路的要求。——

这些要求是本节的重点内容，要求一定要掌握。运行工况：1.正常起锚工况；2.应急起锚工况；3.抛锚工况。正常起锚工况：——正常起锚工况有5个阶段：①.收躺锚链：电动机轴上负载转矩不变，且较小。②.拉紧锚链：轴上负载转矩逐渐增大。③.拔锚出土：负载转矩达到最大，“出土”后突然减小。④.提锚出水：负载转矩逐渐减小。⑤.拉锚入孔：负载转矩再次用所增大，但不多。注意：拔锚不出土时电动机将堵转，此时要求电动机能够承受堵转转矩。为了减小对电动机的冲击，通常可以通过主机推进器推动船舶前进，依靠船舶前进的动力拔锚出土。一、锚机运行工作特点船舶抛锚时有两种情况：——抛锚工况：

1.水深不大时，直接松开制动器，锚自由下落，靠锚和锚链自重进行抛锚；

2.海水较深时，则锚自由下落的速度较大，为了较好地控制下落速度也为了防止起锚困难和损坏设备，应该采取电气制动的方法，使锚下落的速度恒定。电气制动的方法有：——1.能耗制动；2.再生（回馈、发电）制动。——通常采用再生制动（节能）。应急起锚工况：——1.海事局教材定义：深水抛锚时，由于水深锚抛不到底，需将锚拉起，找合适地方再抛。∵此时锚链最长（约200米左右），起锚负载转矩最大。2.一般定义：在电动机热继电器动作后，由于情况紧急通过应急起锚按钮短接热继电器进行的起锚。——书上并未说明。锚机其它工况说明对电机要求（6方面）：——1.容量：单锚破土起双锚；2.起动：可最大负荷起动，工作时间＜30min，30min内起25；3.特性：软或下坠的机械特性；4.过载：堵转1min；5.速度：单锚≮12m/min，双锚≮8m/min，入孔3～4m/min；6.电机：防水式，短时工作制电动机。对控制线路要求（5方面）：——1.起动：逐级自动起动；2.过载：保证堵转1分钟不保护动作；3.抛锚：匀速深水抛锚（再生或能耗制动）；4.保护：短路、失压、过载、断相保护；5.制动：电气和机械配合制动。[第一节要点]：锚机工作特点；要求（总体5点、电动机和控制线路各6点）。二、对电力拖动及控制的要求§9-2.锚机控制线路本节主要内容主要内容：——三部分内容：一.复杂电路分析方法和控制线路符号说明；二.锚机电动机起动和运转的分析；三.电动机的停止过程分析。学习要求：1.学会复杂电路分析方法；2.能够结合对船舶锚机电力拖动及控制线路要求和锚机工作过程、特点，分析“交流三速锚机控制线路图”。复杂电路的分析方法复杂电路分析方法：

1.经典读图法：——从主令元件入手，逐路分析。经典读图法要求对图中元件的作用清楚，工作过程有一定的了解，且需要经验积累。

2.逻辑代数读图法：——采用逻辑函数表示线圈的通电逻辑，先列出各个线圈的逻辑函数并化简，然后根据逻辑函数读图。由于时间关系，不能介绍逻辑函数及其化简，所以只能采用经典读图法分析。需要注意的主要工作过程：

——

①.打开刹车串电阻；②.三速运行及换档；③.制动刹车放电抱闸。电动机说明电锚机电动机：采用继电接触器控制的锚机一般采用变极调速，因此电动机一般要求具有两套绕组（或三套绕组）。国产的交流电动锚机（定型产品）为：采用16/8/4三速鼠笼式异步电动机拖动。有两套独立绕组，高速4极，单独一套绕组，中速8级（YY），低速16极（Δ），中低速合用一套绕组。（见书P.126）。YY—Δ变极调速属于恒功率调速，这样可以保证低速时有大的转矩（即满足2倍额定转矩起动）。中速8级（YY）为额定级。1.时间继电器：——都是断电延时。KT1：2～3档延时；KT2：延时过流保护；KT3：刹车经济电阻延时接入。2.其它继电器：KA1：为负载继电器，重载不上高速；KA2：“零压（位）继电器”，失、欠压保护；KA3：为中间继电器，与KT2配合，3档（高速）换档过载检测。3.接触器：KM1：正转，起锚用；KM2：反转，抛锚用；KM3：“1速”，低速用；KM4-1、KM4-2：“2速”，中速用（YY需要两个）；KM5：“3速”，高速用；KM6：接通刹车电磁铁用。4.主令触点、开关：SA：电源开关；SA1～7：各档控制。5.“十字格”中数字说明：左边：为常开触点位置；右边：为常闭触点位置。6.触头下数字：表示控制线圈所在支路。控制元件及电路图说明起锚操操作起锚操操作的的分析析包含含四个个部分分：——1.接通电电源；；2.起锚1档；；3.起锚2或3档；；4.重载自自动回回到起起锚中中速档档（2档））。1.接通电电源：：只有有手柄柄在零零位，，KA2才能得得电。。2.起锚1档：：SA(2、、4、、7)等三路路接通通。3.起锚2或3档：：SA(2、、5、、6、、7)等四路路接通通。可可实现现自动动延时时加速速。4.重载自自动回回到起起锚中中速档档（2档））。注意：：从起锚锚3档档回2档后后，若若负载载减小小，不不会自自动再再升到到3档档。应应将手手柄扳扳回2档后后再推推向3档才才行。。1档3档重载其它通电2档手柄在在零位位时，，将电电源开开关SA闭合，，合上上空气气断路路器QS，，由于手手柄在在零档档时主主令控控制器器的触触点只只有SA1一路接接通，，此时时KA2线圈通通电自自锁触触头闭闭合，，控制制线路路有电电。为为其它它操作作做准准备。。电源开关空气断路器起锚抛锚321

0123QSSA手柄0位手柄在在零位位时，，将电电源开开关SA闭合，，合上上空气气断路路器QS，，由于手手柄在在零档档时主主令控控制器器的触触点只只有SA1一路接接通，，此时时KA2线圈通通电自自锁触触头闭闭合，，控制制线路路有电电。为为其它它操作作做准准备。。电源开关空气断路器QSSA起锚抛锚321

0123手柄0位手柄扳扳到起锚1档：主令令触点点SA2、SA4和SA7三路接接通，，SA2使起锚（（正转转）接接触器器KM1通电，，KM1触点使使KM6、刹车YB打开，，KT3断电延延时，，延时时到，，切除除经济济电阻阻。SA4使低速速接触触器KM3通电，，低速速起锚锚。电源开关空气断路器QSSA起锚抛锚321

0123起锚1档手柄扳扳到起锚2档：主令令触点点SA2、SA7不变，，SA4断开，，SA5闭合。。SA4使KM3断电；；而SA5使KM4-2、4-1先后通通电，，锚机机电动动机进进入中中速起起锚。。电源开关空气断路器QSSA起锚抛锚321

0123KM4-1通电后后，KT1断电延延时，，延时时时间间到，，其常常闭触触点闭闭合，，为进进入第第3档档做准准备。。注：∵∵中、、高速速是不不同的的两套套绕组组，切切换时时允许许同时时通电电，但但从中中速到到高速速的切切换，，必须须等电电机转转速确确实达达到中中速后后才行行。起锚2档电源开关空气断路器QSSA起锚抛锚321

0123手柄扳扳到起锚3档：增加加SA6闭合，，∵KT1延时已已到，，KM5有电，，其常常闭触触点使使KM4-1和KM4-2都断电电，锚锚机由由中速速切换换到高高速运运行。。同时时KT2断电延延时，，准备备使过过流继继电器器KA1投入负负载电电流检检测。。KT2延时使使过流流继电电器KA1投入，，是为为了避避开换换档时时出现现的大大电流流。当KT2常闭触触点断断开后后，若若无过过载，，则KA1不动作作，锚锚机在在高速速稳定定运行行。否否则，，将使使KA3动作，，退回回中速速运行行。起锚3档电源开关空气断路器QSSA起锚抛锚321

0123KT2延时使使过流流继电电器KA1投入，，是为为了避避开换换档时时出现现的大大电流流。当KT2常闭触触点断断开后后，若若无过过载，，则KA1不动作作，锚锚机在在高速速稳定定运行行。否否则，，将使使KA3动作，，退回回中速速运行行。重载当KA3动作且且自锁锁后，，其常常闭触触点使使KM5断电，，KM4-2、4-1自行通通电，，锚机机退回回中速速运行行。此此时，，KA1无电流流，但但∵KA3已自锁锁，要要再进进入高高速，，须将将手柄柄扳到到中速速后，，再扳扳到高高速才才行。。快速操操作和和抛锚锚操作时时若快快速将将手柄柄扳到到第3档，，则控控制线线路将将直接接从中中速开开始，，使电电动机机起动动，经经过KT1延时后后，再再自动动进入入高速速运行行。抛锚过过程与与起锚锚相似似，但但负载载继电电器KA1不会动动作。。此时时电动动机处处于再再生制制动状状态。。停机手柄扳扳到零零位，，所有有接触触器失失电，，YB也失电电，但但不马马上制制动，，要等等其线线圈放放电后后才进进行机机械制制动。。调整整放电电回路路的电电阻R4，可调整放电时间，，从而调整刹车制制动的时间。[第二节要点]：能够独立立地分析书P.127.图9-2-2线路路的“起动、停止止和运转”过程。。§9-3.船舶起货机的电力力拖动与控制本节主要内容主要内容：——两大点。一.起货机运行工工作特点；二.对电力拖动及及控制的要求；；学习要求：1.要求知道起货货机的工作特点；；2.对电力拖动及及控制的要求包含含两方面：⑴.对电动机的要要求；⑵.对控制线路的的要求。——这些要求是本节的的重点内容，要求一定要掌握。。起货机分类和工工作制分类：按驱动原理分类类：——蒸汽、电电液、电动起货货机。按机械结构分类类：——吊杆式（（单、双杆）和和回转式（克令令）起货机。工作制：起货机的工作制制为：重复短时（或间间歇式、断续式式等）。起货机运行工作作特点特点：起货机工作特点点是：负载变化化大，无固定循循环，短时间内内不断重复循环环：吊货、移动动、落货、空钩钩返回，每个循循环所吊的货物物重量不尽相同同。起货机的安全：：起货机的安全必必须通过各种保保护措施实现。。起货机工作时，，安全问题非常常重要。不但过过载会损坏电动动机等机械设备备，制动、限位位及速度控制不不正常则将引起起人身安全事故故及设备的损坏坏。对电力拖动及控控制的要求对电动机的要求求：——书P.129～130，共6点。1.过载性好，，起动力矩足够够大；2.机械特性软软；3.调速范围广广；4.惯量小；5.防水式；6.重复短时。。对控制线路的要要求根据港监“轮补补电”教材P.79叙述共有8点：：1.起动时间（2秒秒之内）；2.制动时间（1秒秒之内）；3.逐级自动起动；；4.逆转矩控制（防防止高、中速时时反接制动）；；5.防货物跌落；6.堵转；7.冷却（与通风机机联锁）；8.安全保护等。此外：手柄换档档时至少有一个个绕组通电，设设有紧急停车按按钮，设有重物物低速放下按钮钮。[第三节要点点]：基本本要求（电动机机：六点；控制制电路：主要是是“安全保护””）。§9-4.直流电动起货机机本节主要内容主要内容：——两部分内内容：一.双输出G-M系统起货机；二.晶闸管直直流电动起货机机。学习要求：1.了解船舶直直流电动起货机机的类型；知道道“G-M系统”及“双输输出G-M起货机”工作原原理；2.了解船舶直直流电动起货机机的可能发展趋趋向——晶晶闸管直流电动动起货机及其可可能的实现方案案。需要注意的内容容：1.G-M系统；2.直直流电动起货机机的类型；3.各继电器器的作用（尤其其是FR、FA、KI等）。G-M系统：G-M系统是指：发电机-电动机机组成的变流机机组的直流调速速拖动系统。原理：异步机拖动发电电机和励磁机，，调节发电机励励磁，改变电压压，直流电动机机转速得到调节节。特点：调速性能好，但但系统庞大，维维护量大。一、双输出G-M系统起货机励磁：发电机有两个励励磁支路，每个个支路电流单独独调节。电枢：发电机电枢分成成两部分，由于于每个磁极下的的绕组元件支路路感应的电动势势取决于该磁极极的磁通，因此此相同励磁磁极极下的电枢绕组组元件支路电势势相等，可单独独输出，且不互互相干扰。双输出直流发电电机组成：1台三相交流异异步电动机，拖拖动1台双输出出直流发电机，，双输出直流发发电机向2台直直流电动机供电电。改错：异步电动机起动动电路为自耦变变压器降压起动动，与P.111图8-4-2同同。但P.132图中，KM3线圈支路中KA1常闭触点应改为为常开触点。直流电动机的励励磁：与负载有关，重重载强励，轻载载弱磁。由KI实现。双输出G-M系统直流起货机机直流起货机工作作原理：改变发电机励磁磁大小和方向，，可改变其输出出电压大小和极极性，使直流电电动机转速发生生变化。——共共有11档。。只有手柄在零零位，才有励磁磁。发电机的励励磁由励磁机GE提供。制动减速：改变发电机励磁磁，由于励磁经经RG和RGF放电时间较慢，，电压不会突然然下降太多或出出现反接制动，，因此只有再生生制动。手柄操作不当时时：可能出现反接制制动，由FA和KA2实现保护。工作原理控制线路异步机完全起动动后，KM4闭合，励磁发电电机提供控制线线路的电压，指指示灯HL亮。只有主令控制器器手柄在0位，，SA1触点接通，零压压继电器KA2才能通电自锁，，方向接触器才才可能有电，起起货机才能工作作。不同转向操作：：KMH、KML分别通电；不同同转速，SA5～8先后接通，短接接直流发电机励励磁绕组的电阻阻，使发电机发发出不同的电压压，电动机就能能得到不同转速速。到§9-7二、晶闸管直流电动动起货机有三种类型：1.单独一组电电枢供电，接触触器控制方向；；2.两组分别电电枢供电，进行行方向控制；3.两组分别励励磁供电，励磁磁变反，电压也也反。单独一组晶闸管管电枢供电方式式：特点：仍然存在接触器器控制，即有触触点控制。原理：晶闸管控制速度度，接触器控制制转向。线路正转反转两组晶闸管分别别向电枢供电原理：采用两组晶闸管管分别向直流电电动机电枢绕组组进行供电。即即一组用于起货货机提升货物控控制，另外一组组则用于起货机机下放货物控制制。起货机运行行的速度由晶闸闸管控制输出电电压实现。特点：没有接触器，属属于无触点控制制。但需要两组组大功率的晶闸闸管整流装置。。——相对最好的。线路正转反转[第四节要点点]：类型型，工作原理，各继电器作用用（尤其是FR、FA、KI）。两组晶闸管分别别向励磁供电原理：采用两组晶闸管管分别向发电机机励磁供电。励励磁电压反向，，发出电压变反反，电动机反转转。特点：没有接触器，属属于无触点控制制。但需要增加加一台直流发电电机。——早早期的方案。线路正转反转§9-5.交流电动起货机机本节主要内容主要内容：——两部分内内容（重点在““要求”）1.交流三速起起货机简介———介绍变极极调速起货机特特点；掌握对恒恒功率起货机要要求；2.线路分析———主电路路的分析；控制制电路分析（包包括：零位保护护、正转起动1-3档的分析析、停车分析和和快速反转分析析）。学习本节的目的的：主要目的就是锻锻炼分析复杂线线路的能力。书书上对起货机的的线路分析比较较详细，但自己己看，较为麻烦烦。通过课堂““跑线路”后，，应该自己再试试着读懂整个起起货机的线路。。交流电三速起货货机简介：电动机：变极调速起货机机采用三套独立立绕组电机。具具体见书P.135.JZF-H6型26/26/5.5KW，p=2/4/14。总要求：⑴.逐级起动；；⑵.低速通电电后松刹车；⑶⑶.总有一绕组组通电；⑷.中中高速不堵转；；⑸.中高速不不允许反接制动动——[P.140.““逆转矩控制”]。控制线路：除上述“五点””外，还有：⑴⑴.风机连锁；；⑵.重载不上上高速；⑶.逐逐级制动；⑷.保护，等。保护功能：⑴.短路；⑵.过载；⑶.失失压；⑷缺相；；和其它保护措措施等。一、交流三速起起货机全图控制线路分析零位起货三速：停车快速反转起货机线路图主电路（零位）低速中速高速主电路控制线路1233档过载控制线路分析交流三速恒功率起起货机线路（全图图）控低中高123过停反主0变极调速起货电动动机2M的三速绕组分别由由KM1、KM2和KM3控制；KMH和KMF分别为正反转接触触器，控制起货机机的升降。起货电动机由风机机1M进行冷却。CT为电流互感器，向向负载继电器KI提供电流分量，KI的电压分量为控制制电路中变压器提提供，其相位与L1、L3两线之间线电压同同相位。若设L1、L2和L3分别为A、B和C相，则电压分量为为AC相，电流分量为B相，只有这样，才才能保证测量有功功电流。其原理后后面再介绍（见P.141.图9-5-3）。。负载继电器：KI—当起吊货物超过额额定负载的一半时时，不允许上高速速。全图主电路全图到§9-7控制电路合上空气开关QS，钥匙开关和控制开开关闭合（见控制制线路），将主令令手柄放在0档位位置上，若风门已已经开，则风机起起动。将主令手柄放在起起货1档位置上，，则正转接触器KMH和低速接触器KM1有电，接通主电路路，起货电动机工工作在低速运行状状态。到控制电路全图低速运行（主电路路）起货机已经在低速速运行时再将主令令手柄放在起货2档位置上，则正正转接触器KMH和中速接触器KM2有电，接通主电路路，起货电动机工工作在中速运行状状态。中速运行时，负载载继电器KI开始工作（经KM1、KM2支路，未进入高速速，KT4不闭合）。中速运行（主电路路）到控制电路全图起货机在中速运行行后，将主令手柄柄放到起货3档，，则正转接触器KMH和高速接触器KM3有电，接通主电路路，进入高速运行行状态。高速运行时，负载载继电器KI有两个工作状态：：KT4还没有闭合，负载继继电器避开换档电电流；KT4延时闭合，负载继继电器正常检测起起货机负载。若此时起吊重物超超过半载，则KI将动作，KM3断开，KM2自动重新闭合，起起货机自动回到中中速运行。到控制电路全图高速运行（主电路路）手柄零位全图起货1档查看主电路全图起货2档查看主电路全图起货3档查看主电路全图3档重载返回2档全图停车全图快速反转（逆转矩矩控制）全图负载继电器的接线线可以测量起货机机的负载，由图可可见，IF不仅与IB的大小有关，而且且与IB的相位有关。因此此，可以用IF来反映起货机提升升负载的大小。图中，R5是一个可以改变阻阻值大小的电阻，，可以用来适应2档和3档时功率率因数不同而造成成IF大小的不一样。[第五节要点]：：懂得KI和KT1～4的工作原理；能分分析“工作过程””；“各种保护””。负载继电器分析§9-6.电动液压起货机特点：电气方面简单；但但液压传动系统对对制造维护等方面面要求较高。组成原理：主油泵：斜盘式双双向变量泵。提供供高压油，驱动双双向油马达转动使使起货机工作。泵泵的吸排油流动方方向和排量的大小小可以通过主令手手柄改变，从而控控制起货机转向和和转速。辅油泵：主要用于于向液压刹车油缸缸提供压力油，同同时也向主油泵循循环系统补充液压压油。异步电动机带动主主油泵和辅油泵。。工作原理：液压系统工作原理理电气系统工作原理理手柄0位：刹车8未打开，阀4工工作在上位，主油油泵打循环。起货：电磁阀6线线圈通电，工作在在右位，刹车打开开。油马达运转。。此时，变量泵a管排压力油，d管吸入，管路ab段为高压油，cd为低压油。落货：主令手柄扳扳到“下降”位置置，变量泵的倾斜斜盘方向反向倾斜斜，使吸排方向与与起货时相反，高高压油从C管进入，使油马达达产生反向转矩而而反转落货。。。下放重物时：货物物重量使油马达转转速不断升高，当当马达排油量大于于油泵排量时，ab管油压高于cd管，使油马达产生生制动转矩，阻碍碍货物快速下落