船舶電氣與自動(dòng)化(大管輪)：lxq02控制電路

1、Maritime college,第6章 電力拖動(dòng)控制電路及系統(tǒng),6.1 常用控制電器 6.2 三相異步電動(dòng)機(jī)的基本保護(hù)環(huán)節(jié) 6.3 三相異步電動(dòng)機(jī)的各種控制電路 6.4 三相異步電動(dòng)機(jī)的典型控制電路 6.5 錨機(jī)、絞纜機(jī)電力拖動(dòng)控制系統(tǒng) 6.6 起貨機(jī)的運(yùn)行特點(diǎn)和對(duì)電力拖動(dòng)控制的基本要求 6.7 自動(dòng)操舵控制系統(tǒng),船舶常用控制電器主要包括主令電器、熔斷器、接觸器、繼電器及電磁制動(dòng)器。 一般的電氣控制系統(tǒng)常選用繼電器和接觸器作為主要的控制電器，即人們常稱的繼電接觸器控制系統(tǒng)。 近年來(lái)隨著可編程控制器（PLC）在工業(yè)控制中的廣泛應(yīng)用，在船舶電氣的控制系統(tǒng)中也引入了可編程控制器。,低壓電器：常指用

2、于交流額定電壓1200v、直流額定電壓1500v及以下的電路中的電器產(chǎn)品,第一節(jié) 常用控制電器,一、主令電器 主令電器是切換控制線路的單極或多極電器，其 觸頭容量小，不能切換主電路。主令電器主要包 括按鈕、萬(wàn)能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、行程開(kāi)關(guān)、主令控制器等。,返回,1. 按鈕開(kāi)關(guān),按鈕開(kāi)關(guān)通常用來(lái)接通或斷開(kāi)控制電路，從而控制電動(dòng)機(jī)或其他電氣設(shè)備的運(yùn)行。,急停,起動(dòng),1. 按鈕開(kāi)關(guān),按鈕開(kāi)關(guān)通常用來(lái)接通或斷開(kāi)控制電路，從而控制電動(dòng)機(jī)或其他電氣設(shè)備的運(yùn)行。,控制按鈕結(jié)構(gòu)原理示意圖,1-按鈕 2-復(fù)位彈簧 3-常閉靜觸頭 4-動(dòng)觸頭 5-常開(kāi)靜觸頭,電路符號(hào),常開(kāi) 常閉 復(fù)合開(kāi)關(guān),組合開(kāi)關(guān)又稱轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，是一種多路

3、多級(jí)開(kāi)關(guān)，并 可以控制多個(gè)電氣回路通斷的主令開(kāi)關(guān) 按額定電流：10A/20A/40A/60A四種,2. 組合開(kāi)關(guān),（a）結(jié)構(gòu)圖 （b）示意圖 （c）觸頭閉合表,2. 組合開(kāi)關(guān),行程開(kāi)關(guān)又稱限位開(kāi)關(guān)，是利用機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件的碰 撞或接近來(lái)控制其觸頭動(dòng)作的開(kāi)關(guān)電器。 常用型式有按鈕式和轉(zhuǎn)臂式兩種,3. 行程開(kāi)關(guān),實(shí)物 原理示意圖,電路符號(hào),主令控制器是一種多位置多回路的控制開(kāi)關(guān)，適合于 頻繁操作并要求有多種控制狀態(tài)的場(chǎng)合，例如起貨機(jī)、 錨機(jī)和絞纜機(jī)的控制等。,4.主令控制器,低壓熔斷器是低壓配電系統(tǒng)中起安全保護(hù)作用的一 種電器，廣泛應(yīng)用于電網(wǎng)保護(hù)和用電設(shè)備保護(hù)。 主要作短路保護(hù)，有時(shí)也可起過(guò)載保護(hù)作用

4、。,螺旋式熔斷器,瓷插式熔斷器,二、熔斷器,由熔體（熔芯、熔片）、絕緣底座組成 熔斷器按結(jié)構(gòu)可分為：開(kāi)啟式、半封閉式和封閉式三種。 封閉式熔斷器又分為無(wú)填料管式、有填料管式和有填料螺旋式等 1 熔斷器的結(jié)構(gòu)和特征 （1）插入式熔斷器 （2）螺旋式熔斷器 （3）有填料封閉管式快速熔斷器,熔斷器,（a）管式熔斷器,（b）螺旋式熔斷器,（c）保護(hù)特性,（d）電路符號(hào),2熔斷器的選用 （1）電燈支路：熔體額定電流支路上所有電燈的工作電流之和。 （2）單臺(tái)直接起動(dòng)電動(dòng)機(jī)：熔體額定電流（1525）電動(dòng)機(jī)額定電流 （3）配電變壓器低壓側(cè)：熔體額定電流（112）變壓器低壓側(cè)額定電流,3熔斷器使用時(shí)的注意事項(xiàng)

5、（1）根據(jù)各種電器設(shè)備用電情況（電壓等級(jí)、電流等級(jí)、負(fù)載變化情況等），在更換熔體時(shí)，應(yīng)按規(guī)定換上相同型號(hào)、材料、尺寸、電流等級(jí)的熔體。 （2）按線路電壓等級(jí)選用相應(yīng)電壓等級(jí)的熔斷器，通 常熔斷器額定電壓不應(yīng)低于線路額定電壓。 （3）根據(jù)配電系統(tǒng)中可能出現(xiàn)的最大短路電流，選擇 具有相應(yīng)分?jǐn)嗄芰Φ娜蹟嗥鳌?（4）在電路中，各級(jí)熔斷器應(yīng)相應(yīng)配合，通常要求前 一級(jí)熔體比后一級(jí)熔體的額定電流大23倍，以 免發(fā)生越級(jí)動(dòng)作而擴(kuò)大停電范圍。,（5）不能隨便改變?nèi)蹟嗥鞯墓ぷ鞣绞?，在熔體熔斷后， 應(yīng)根據(jù)熔斷管端頭上所標(biāo)明的規(guī)格，換上相應(yīng)的新 熔斷管。不能用一根熔絲搭在熔管的兩端，裝入熔 斷器內(nèi)繼續(xù)使用。 （6）作

6、為電動(dòng)機(jī)保護(hù)的熔斷器，應(yīng)按要求選擇熔絲，而 熔斷器只能作電動(dòng)機(jī)主回路的短路保護(hù)，不能作過(guò) 載保護(hù)。 （7）在下列線路中，不允許接入熔斷器 接地線路中。 三相四線制的中性線路中。 直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁回路。,接觸器是利用電磁吸力原理用于頻繁地接通和切斷大電流電路(即主電路)的開(kāi)關(guān)電器。 主要控制對(duì)象是電動(dòng)機(jī) 接觸器按控制電流的種類可分為：交流接觸器和直流接觸器，兩類接觸器在觸頭系統(tǒng)、電磁機(jī)構(gòu)、滅弧裝置等方面均有所不同 。,三、接觸器,交流接觸器主要是由電磁鐵和觸點(diǎn)組兩部分組成。 鐵芯分上、下兩部分。 下鐵芯-固定不動(dòng)的靜鐵芯； 上鐵芯-可以上下移動(dòng)的動(dòng)鐵芯； 接觸器在線圈未通電時(shí)的狀態(tài)稱為釋放狀態(tài)；

7、線圈通電、鐵心吸合時(shí)的狀態(tài)稱為吸合狀態(tài)。接觸器處于釋放狀態(tài)時(shí)斷開(kāi)、而處于吸合狀態(tài)時(shí)閉合的觸點(diǎn)稱為動(dòng)合觸點(diǎn)；反之稱為動(dòng)斷觸點(diǎn)。,1交流接觸器,（a）結(jié)構(gòu)圖 （b）原理圖 交流接觸器,參數(shù) 1.線圈額定電壓：吸合線圈的額定工作電壓； 2.額定電流：主觸頭的額定工作電流。 3.動(dòng)作值 （1）吸合線圈電壓大于等于85%-可靠吸合 （2）線圈電壓小于等于70%-釋放電壓,點(diǎn)動(dòng)控制,QS,QS,按用途，觸點(diǎn)分主觸點(diǎn)和輔助觸點(diǎn)。 輔助觸點(diǎn)既有動(dòng)合觸點(diǎn)，也有動(dòng)斷觸點(diǎn)，通常接在由按鈕和接觸器線圈組成的控制電路中，以實(shí)現(xiàn)某些功能，這部分電路又稱輔助電路。 接觸器點(diǎn)動(dòng)控制電路。 不用輔助觸點(diǎn) 接觸器連續(xù)運(yùn)行控制電路

8、。 動(dòng)合輔助觸點(diǎn)與啟動(dòng)按鈕并聯(lián),連續(xù)運(yùn)行控制電路,QS,2直流接觸器 直流接觸器由操作電磁系統(tǒng)、觸點(diǎn)滅弧系統(tǒng)、輔助觸點(diǎn)及底板等部分組成。當(dāng)接通操作線圈的操作電源時(shí)，電磁系統(tǒng)就產(chǎn)生電磁吸力，帶動(dòng)可動(dòng)部分，使接觸器觸點(diǎn)閉合；當(dāng)操作線圈斷電時(shí)，電磁吸力消失，在觸點(diǎn)壓力和反力彈簧的帶動(dòng)下，使觸點(diǎn)斷開(kāi)。,交直流接觸器在電磁機(jī)構(gòu)有很大的區(qū)別，交流接觸器的線圈鐵芯和銜鐵由硅鋼片疊成，以便減少鐵損，而直流接觸器的鐵心和銜鐵可用整塊鋼。交流接觸器的吸引線圈因具有較大的交流阻抗，故線圈匝數(shù)比較少，且采用較粗的漆包銅線繞制。相比之下，直流接觸器的線圈匝數(shù)較多，繞制的漆包線較細(xì)。 為了消除交流接觸器工作時(shí)的振動(dòng)和噪聲

9、，交流接觸器的電磁鐵心上必須裝有短路環(huán)，其原理參見(jiàn)關(guān)于交流電磁鐵的介紹,（a)恒磁鏈機(jī)構(gòu)；（b)恒磁勢(shì)機(jī)構(gòu) 短路環(huán),圖1-24 電磁鐵結(jié)構(gòu)圖,電磁鐵結(jié)構(gòu),直流勵(lì)磁線圈電路的特點(diǎn),（R 為線圈的電阻）,1.直流電磁鐵,U 一定,I 一定,（線圈中沒(méi)有反電動(dòng)勢(shì)）,直流電磁鐵,磁動(dòng)勢(shì) F=IN -恒磁勢(shì),磁通和磁阻成反比,吸合過(guò)程中，磁阻減小，磁通增大，吸力大大增加，往往串聯(lián)經(jīng)濟(jì)電阻來(lái)減小工作電流（仍能保持吸合），可以減小發(fā)熱和損耗，延長(zhǎng)使用壽命。,交流勵(lì)磁線圈電路的特點(diǎn),2.交流電磁鐵,交流激勵(lì),線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì),交流電磁鐵,電路方程：,一般情況下 很小,假設(shè),則,有效值,恒磁通,磁阻減小，電流

10、減小,銜鐵被卡住后，氣隙變大，磁阻變大，電流變大，線圈易被燒壞,繼電器是根據(jù)電量(如電流、電壓)或非電量(如時(shí) 間、溫度、壓力、轉(zhuǎn)速等)的變化而通斷控制線路的 電器，常用于信號(hào)傳遞和多個(gè)電路的擴(kuò)展控制。,四、繼電器,與接觸器相比，繼電器觸頭容量較小，無(wú)滅弧裝置。它也有交流和直流之分。 過(guò)電流繼電器：電動(dòng)機(jī)過(guò)載運(yùn)行時(shí)的過(guò)電流保護(hù)，串聯(lián)在主電路中。 欠電壓繼電器：跨接在電源上，電源電壓低于繼電器的釋放值時(shí)，銜鐵釋放，觸頭復(fù)位，切斷控制電路。,1電磁式繼電器-中間繼電器,2. 時(shí)間繼電器,特點(diǎn)：接通或失去電信號(hào)后觸點(diǎn)延時(shí)動(dòng)作； 有電磁式、空阻尼式、電子式等,斷電式,斷電 延時(shí)閉合,斷電 延時(shí)斷開(kāi),通

11、電式,瞬 時(shí),延 時(shí),常閉觸點(diǎn),常開(kāi)觸點(diǎn),通電 延時(shí)閉合,通電 延時(shí)斷開(kāi),3. 熱繼電器-過(guò)載保護(hù),1.熱繼電器是利用電流的熱效應(yīng)而動(dòng)作的電器。 2.允許短時(shí)過(guò)載，不允許長(zhǎng)期過(guò)載，超過(guò)允許值后，切斷電路。 3.熔斷器熔體的額定電流遠(yuǎn)大于電動(dòng)機(jī)的額定電流。因此，熔斷器過(guò)流保護(hù)特性與電動(dòng)機(jī)所需要的過(guò)載保護(hù)特性不匹配，所以，熔斷器適合做短路保護(hù)，熱繼電器適合過(guò)載保護(hù)。,（a）外形圖 （b）原理圖 熱繼電器,接線： 發(fā)熱元件-接主電路-電動(dòng)機(jī)線電流 動(dòng)斷觸點(diǎn)-控制電路-串接接觸器線圈 復(fù)位： 動(dòng)作后，需要經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，等雙金屬片冷卻 自動(dòng)復(fù)位，手動(dòng)復(fù)位 整定電流： 整定電流=11.1電動(dòng)機(jī)額定電流 發(fā)

12、熱元件允許該電流長(zhǎng)期通過(guò)，又恰恰不導(dǎo)致 觸點(diǎn)動(dòng)作的電流,速度繼電器原理圖,4. 速度繼電器,1.按轉(zhuǎn)速大小傳遞信號(hào)的繼電器。2.原理類似異步電動(dòng)機(jī)， 轉(zhuǎn)軸（裝有永久磁鐵）與主令軸相連 3.圓環(huán)的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩很小，當(dāng)轉(zhuǎn)速降到100rmin時(shí)，觸頭在彈簧反力作用下恢復(fù)原位。,5. 電磁制動(dòng)器,電動(dòng)機(jī)的機(jī)械制動(dòng)采用電磁制動(dòng)器來(lái)實(shí)現(xiàn)的，常見(jiàn)的有圓盤式和抱閘式兩種。 調(diào)節(jié)螺栓可調(diào)節(jié)彈簧反力，需要均勻調(diào)節(jié)。,圓盤式電磁制動(dòng)器,五、空氣斷路器-自動(dòng)開(kāi)關(guān),1.常用斷路器 （1）框架式斷路器：額定電流較大 （2）塑料外殼式斷路器：額定電流在600A以下 （3）直流快速斷路器：對(duì)半導(dǎo)體控制和保護(hù) （4）限流式斷路器：

13、短路電流特別大的支路 （5）漏電保護(hù)斷路器：有漏電保護(hù)要求 2.選用 （1）一般選用 （2）配電用 （3）電動(dòng)機(jī)用 （4）照明用 （5）保護(hù)裝置,第二節(jié) 電動(dòng)機(jī)的基本保護(hù)環(huán)節(jié),在電力拖動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，不僅應(yīng)保證設(shè)備在正常工作條件下安全運(yùn)行，而且還應(yīng)考慮到在異常情況下保證設(shè)備和人身的安全。為此，必須在系統(tǒng)中設(shè)置必要的保護(hù)環(huán)節(jié)。 最常見(jiàn)的電氣保護(hù)環(huán)節(jié)：有短路保護(hù)、過(guò)載保護(hù)、欠壓、失壓保護(hù)及缺相保護(hù)。,電流不經(jīng)負(fù)載而直接形成回路稱短路。 常用的短路保護(hù)措施有：在電路中裝設(shè)自動(dòng)空氣斷路器（又稱自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)）、熔斷器（俗稱保險(xiǎn)絲）等。 自動(dòng)空氣斷路器： 短路（電磁脫扣器）過(guò)載（熱繼電器） 熔斷器：過(guò)載保護(hù)

14、 串聯(lián)在電源和用電電路之間。,一、短路保護(hù),對(duì)于大多數(shù)電氣設(shè)備來(lái)說(shuō)，當(dāng)電流超過(guò)其額定值（即過(guò)載）時(shí)，并不一定會(huì)立即損壞，但長(zhǎng)時(shí)間的或嚴(yán)重的過(guò)載是不能允許的。故在電路中常裝設(shè)過(guò)載保護(hù)，以防被保護(hù)電器因過(guò)載而損壞。 過(guò)載保護(hù)的原理是：當(dāng)被保護(hù)電器出現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間過(guò)載或超強(qiáng)度過(guò)載時(shí)，利用過(guò)載時(shí)出現(xiàn)的熱效應(yīng)、電磁效應(yīng)等使過(guò)載保護(hù)電器動(dòng)作，使被保護(hù)設(shè)備脫離電源。 用于過(guò)載保護(hù)的電器：熱繼電器、過(guò)電流繼電器、自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)。,二、過(guò)載保護(hù),失壓（欠壓）保護(hù)是依據(jù)接觸器本身的電磁機(jī)構(gòu)和起動(dòng)按鈕來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 當(dāng)電源電壓由于某種原因消失時(shí)，電動(dòng)機(jī)會(huì)自動(dòng)停車。當(dāng)電源電壓恢復(fù)時(shí)，電動(dòng)機(jī)不會(huì)自動(dòng)起動(dòng)，只有在操作人員按下起動(dòng)按鈕

15、后，電動(dòng)機(jī)才可起動(dòng)，這種保護(hù)稱為失壓保護(hù)。 當(dāng)電源電壓過(guò)分降低（欠壓）時(shí)，電動(dòng)機(jī)為了維護(hù)電磁轉(zhuǎn)矩滿足負(fù)載轉(zhuǎn)矩的需要，其電流必將增加，使電動(dòng)機(jī)可能過(guò)載甚至燒毀。 此時(shí)接觸器反力彈簧的作用力大于電磁吸力時(shí)銜鐵將釋放，主觸頭斷開(kāi)，使電動(dòng)機(jī)脫離電源，實(shí)現(xiàn)欠壓保護(hù)。,三、失壓（欠壓）保護(hù),三相交流異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，任一相斷線(或失電)，會(huì)造成單相運(yùn)行，此時(shí)電動(dòng)機(jī)為了得到同樣的電磁轉(zhuǎn)矩，定子電流將大大超過(guò)其額定電流，導(dǎo)致電機(jī)發(fā)熱燒壞，缺相運(yùn)行的電機(jī)，還伴隨著劇烈的電振動(dòng)和機(jī)械振動(dòng)。 一般熱繼電器的發(fā)熱元件串接在三相主電路的任意兩相之中，在任一相發(fā)生斷路（缺相）故障時(shí)，必然導(dǎo)致另兩相電流的大幅度增加，熱繼電

16、器動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)缺相保護(hù)。,四、缺相保護(hù)熱繼電器,第三節(jié) 控制電路的控制環(huán)節(jié),一、電氣控制系統(tǒng)原理電路圖和安裝接線圖,在電氣控制系統(tǒng)中，各種電機(jī)、電器等元件是按照生產(chǎn)工藝的要求，按照一定的規(guī)律，由導(dǎo)線等聯(lián)成電氣線路，而表示電氣電路圖的方法有兩種，即原理圖和安裝接線圖。,原理圖：是用來(lái)說(shuō)明電氣控制系統(tǒng)工作原理的電氣 電路圖，繪制原理圖的出發(fā)點(diǎn)是便于閱讀，下面列 出繪制原理圖的幾項(xiàng)原則：,（1）所有電機(jī)、電器等元件都應(yīng)采用統(tǒng)一規(guī)定的圖形 符號(hào)和文字符號(hào)來(lái)表示。 （2）原理圖一般分主電路和輔助電路兩大部分。 （3）在原理圖中，同一電器的不同部分（如線圈、觸 點(diǎn)）分散在圖內(nèi)不同的部位，為易于識(shí)別，規(guī)定 使

17、用同一文字符號(hào)標(biāo)明。,（4）在原理圖中所有的觸點(diǎn)均表示“正常狀態(tài)”，所謂正常狀態(tài)是指各種電器在沒(méi)有通電和沒(méi)有外力作用時(shí)的狀態(tài)。 （5）為安裝和維修方便，電機(jī)和電器的各接線端都要用數(shù)字編號(hào)。,安裝接線圖：是用來(lái)表明電氣控制系統(tǒng)中各元件的 實(shí)際安裝位置和接線情況的，在安裝和檢修電氣設(shè) 備時(shí)用安裝接線圖更為方便，下面列出繪制安裝接 線圖的幾項(xiàng)原則： （1）安裝接線圖應(yīng)表示出各電器的實(shí)際位置，同一電器的各元件要畫在一起。 （2）要表示出各電機(jī)、電器之間的電氣聯(lián)接，凡是導(dǎo)線走向相同的可以合并畫成單線。 （3）安裝接線圖中元件的圖形和文字符號(hào)以及端子的編號(hào)應(yīng)與原理圖一致。 （4）應(yīng)標(biāo)明導(dǎo)線的走線管的型號(hào)、

18、規(guī)格和尺寸。,二、電動(dòng)機(jī)的點(diǎn)動(dòng)控制電路 合三相電源開(kāi)關(guān)QS，按下起動(dòng)按鈕SB，接觸器KM線圈有電，主觸頭閉合，電動(dòng)機(jī)M起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，手松開(kāi)，接觸器失電，主觸頭斷開(kāi)，電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。,三、電動(dòng)機(jī)的連續(xù)控制電路 大多數(shù)鼠籠式電動(dòng)機(jī)的連續(xù)控制采用磁力起動(dòng)器進(jìn)行控制。 磁力起動(dòng)器是用來(lái)遠(yuǎn)距離控制和保護(hù)鼠籠式電動(dòng)機(jī)最簡(jiǎn)單的成套電器，它是由電源開(kāi)關(guān)、熔斷器、按鈕、交流接觸器和熱繼電器等組成。,四、電動(dòng)機(jī)的多地點(diǎn)控制電路 為了操作方便，某些設(shè)備往往要求在兩個(gè)或兩個(gè)以上的地點(diǎn)對(duì)它都能進(jìn)行操作。 實(shí)現(xiàn)這一要求的就是多地點(diǎn)控制，只要將兩個(gè)或多個(gè)起動(dòng)按鈕和停止按鈕分別組成并聯(lián)和串聯(lián)電路即可。,五、電動(dòng)機(jī)的行程控制電路

19、某些生產(chǎn)機(jī)械的運(yùn)動(dòng)部件的行程范圍有一定限制，例如船舶舵機(jī)的左右舵角偏轉(zhuǎn)必須限制在35以內(nèi)；起貨機(jī)提升機(jī)構(gòu)必須防止吊索收盡以免造成吊鉤撞碰吊臂事故等。 實(shí)現(xiàn)行程控制，應(yīng)將限位（行程）開(kāi)關(guān)安置在設(shè)限的位置上。STB和STA分別為左右移動(dòng)的終端限位（行程）開(kāi)關(guān)。 為實(shí)現(xiàn)行程控制的要求，限位（行程）開(kāi)關(guān)的常閉觸頭STA、STB與控制線路中的停止控鈕SB1串聯(lián)。顯然限位控制是避免生產(chǎn)機(jī)械進(jìn)入異常位置的一種限位保護(hù)。,六、電動(dòng)機(jī)的互鎖控制電路 多種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的生產(chǎn)機(jī)械或多個(gè)生產(chǎn)機(jī)械往往存在著相互制約的關(guān)系。 比如，對(duì)正在進(jìn)行正轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī)，要求電動(dòng)機(jī)閉鎖其反轉(zhuǎn)控制，反之亦然。 線路中的接觸器觸頭KMF和KMR

20、構(gòu)成了電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)電氣互鎖保護(hù)，用于防止正、反轉(zhuǎn)接觸器KMF和KMR的同時(shí)動(dòng)作。,七、電動(dòng)機(jī)的連鎖控制電路 船舶主空壓機(jī)正常工作時(shí)，需要冷卻水進(jìn)行冷卻，要求冷卻水泵先運(yùn)行，冷卻水壓力建立后才能起動(dòng)空壓機(jī)。 還有船舶甲板上的電動(dòng)起貨機(jī)中的主拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)，只有在為它冷卻的風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)后它才能起動(dòng)。,八、電動(dòng)機(jī)的雙位控制電路 在許多無(wú)人管理的生產(chǎn)場(chǎng)合，常用到 “雙位”自動(dòng)控制。例如船舶輔鍋爐的高低水位控制，食品冷庫(kù)的高低溫度控制，空調(diào)壓縮機(jī)的自動(dòng)起?？刂频鹊?。 在壓力雙位控制中，通常使用組合式壓力開(kāi)關(guān)，此種壓力開(kāi)關(guān)有兩對(duì)觸頭，一對(duì)是高壓觸頭(為動(dòng)斷觸頭)，一對(duì)是低壓觸頭(為動(dòng)合觸頭)。 被控對(duì)

21、象的高限對(duì)應(yīng)于壓力開(kāi)關(guān)SP的高壓觸頭的斷開(kāi)值，而其低限則對(duì)應(yīng)于壓力開(kāi)關(guān)SP的低壓觸頭的閉合值。,(a)單元式雙位控制 (b)組合式雙位控制 雙位控制,第四節(jié) 異步電機(jī)的典型控制電路,一、電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路 1電動(dòng)機(jī)正、反轉(zhuǎn)互鎖控制電路,KMF接通：U-L1，V-L2，W-L3 KMR接通：U-L2，V-L1，W-L3 KMF，KMR同時(shí)接通：電源短路 電路要求：KMF,KMR不能同時(shí)工作 -互鎖控制,用輔助觸頭作連鎖的正反轉(zhuǎn)起動(dòng)控制,復(fù)合按鈕正、反轉(zhuǎn)起動(dòng)控制,（a）密封式壓力水柜,（b）自動(dòng)控制線路圖,用水,水空間,氣空間,手動(dòng),進(jìn)水,自動(dòng),海淡水柜自動(dòng)控制電路,二、海（淡）水柜水位自動(dòng)控制

22、電路,上圖所示是某壓力水柜給水原理及水泵控制電路 圖，圖中水柜為壓力水柜，隨著用水量的變化，水、氣空間容積在變化，即液位高度和氣壓都在變化。 水位上升，氣的空間高度減小，氣壓增加，如果不考慮漏氣損耗，氣壓大小顯然是與水位高低成正比例的，高限水位HH對(duì)應(yīng)著高限壓力，低限水位HL對(duì)應(yīng)著低限壓力。,三、 空壓機(jī)控制電路分析,船舶柴油主機(jī)和柴油發(fā)電機(jī)的起動(dòng)能源主要依靠 高壓空氣。高壓空氣還用于主機(jī)的控制空氣、其 他自動(dòng)控制系統(tǒng)中的氣動(dòng)元件的壓縮空氣、船用 汽笛以及船舶雜用空氣等。 在船上空壓機(jī)一般都設(shè)有兩套機(jī)組，并設(shè)計(jì) 成為互為備用的系統(tǒng)，可同時(shí)使用，也可單獨(dú)使 用。 下圖（a）、（b）、（c）為某輪

23、無(wú)人機(jī)艙自 動(dòng)化船舶主空壓機(jī)系統(tǒng)電氣原理圖。,（b）,（b）,“手動(dòng)”起動(dòng),（b）,紅：低油壓；紫：高溫；綠：過(guò)載,（c）,保護(hù)措施：報(bào)警,（c）,（b）,“自動(dòng)”起動(dòng),一、空壓機(jī)“手動(dòng)”起動(dòng) 二、空壓機(jī)“手動(dòng)”停止 三、空壓機(jī)控制系統(tǒng)的保護(hù)措施 1. 空壓機(jī)低油壓停車 2. 空壓機(jī)高溫停車 3. 空壓機(jī)自動(dòng)控制過(guò)程 4. 空壓機(jī)的“遙控”控制過(guò)程,設(shè)：電機(jī)每相阻抗為,四、異步電機(jī)Y換接起動(dòng)控制電路,Y 起動(dòng)應(yīng)注意的問(wèn)題：,（1）僅適用于正常接法為三角形接法的電機(jī)。,所以降壓起動(dòng)適合于空載或輕載起動(dòng)的場(chǎng)合,（2）,Y 起動(dòng)，IST時(shí)，TST也,Y 換接起動(dòng)控制電路,四、異步電機(jī)Y換接起動(dòng)控制電

24、路,五、 泵組自動(dòng)切換控制電路分析,為主機(jī)服務(wù)的燃油泵、滑油泵、冷卻水泵等主要電 動(dòng)輔機(jī)，為了控制方便和工作可靠均設(shè)置兩套機(jī)組。 不僅能在機(jī)組旁控制，也能在集中控制室進(jìn)行遙 控；而且在運(yùn)行中泵系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)能實(shí)現(xiàn)機(jī)組的 自動(dòng)切換，使備用機(jī)組立即起動(dòng)投入工作，以保證 主機(jī)處于正常工作狀態(tài)。 下圖為某輪泵的自動(dòng)切換控制線路原理圖 一、機(jī)組的手動(dòng)操作 二、機(jī)組的自動(dòng)切換操作,泵的自動(dòng)切換控制線路原理圖,手動(dòng),自動(dòng)切換,第五節(jié) 錨機(jī)、絞纜機(jī)電力拖動(dòng)控制系統(tǒng),一、錨機(jī)、絞纜機(jī)的運(yùn)行特點(diǎn) 錨機(jī)系纜機(jī)械是船舶必需配備的重要甲板機(jī)械，它們 主要用來(lái)使船舶安全地停泊于錨地或系泊于碼頭。錨 機(jī)與絞纜機(jī)的型式根據(jù)船

25、舶類型及布置有多種多樣， 如臥式錨機(jī)（帶系纜滾筒）、立式錨機(jī)、臥式絞纜機(jī)和立式系纜絞機(jī)等。 （a）電動(dòng)錨機(jī)和電動(dòng)絞纜機(jī)分為直流和交流拖動(dòng)兩種 （b）電動(dòng)錨機(jī)，絞纜機(jī)，起貨機(jī)控制方式基本相同 采取交流三速錨機(jī)或G-M系統(tǒng) （c）錨鏈笨重，錨鏈艙,拋錨： 自由落體拋錨，手動(dòng)帶式制動(dòng)器來(lái)控制速度 電動(dòng)拋錨，電機(jī)處于制動(dòng)控制狀態(tài) 起錨： （a）靠拉力將錨鏈拉直 （b）船舶移動(dòng)慣性力和電動(dòng)機(jī)最大力矩使錨破土 （c）開(kāi)動(dòng)主機(jī)，靠螺旋槳推力破土 應(yīng)急起錨： 水深大于錨鏈長(zhǎng)度,應(yīng)急起錨過(guò)程示意圖及作用力分析,典型的起錨阻力距曲線,第I階段：收起躺在水底的余鏈階段，錨鏈的拉力是 不變的； 第階段：隨著懸鏈形狀的

26、改變，拉力變大，直到 錨破土； 第階段：錨破土； 第階段：收錨出水，隨著錨鏈長(zhǎng)度減小，拉力成 正比減??； 第V階段：收錨入孔，是將錨拉入并緊固于錨鏈孔中。,二、錨機(jī)、絞纜機(jī)械對(duì)電力拖動(dòng)系統(tǒng)的基本要求 1在錨機(jī)和絞纜機(jī)的控制系統(tǒng)中應(yīng)設(shè)置自動(dòng)逐級(jí)延時(shí)起動(dòng)電路和應(yīng)急保護(hù)電路。 2電動(dòng)機(jī)應(yīng)具有足夠大的過(guò)載能力，應(yīng)能滿足任何一種起錨狀態(tài)所需要的最大轉(zhuǎn)矩，并且能在最大負(fù)載力矩下起動(dòng)（在30min內(nèi)允許起動(dòng)25次）。 3電動(dòng)機(jī)在堵轉(zhuǎn)情況下能承受堵轉(zhuǎn)電流時(shí)間為1min （堵轉(zhuǎn)力矩為額定力矩的兩倍），在堵轉(zhuǎn)時(shí)，對(duì)直流而言，應(yīng)能使電動(dòng)機(jī)自動(dòng)轉(zhuǎn)到人為機(jī)械特性上運(yùn)行，對(duì)交流而言，應(yīng)能自動(dòng)轉(zhuǎn)換到低速運(yùn)行。,4為滿足必須

27、的起錨速度和拉錨入孔時(shí)的低速，要求電動(dòng)機(jī)有一定的調(diào)速范圍，一般要求在5：13：1。 5在電動(dòng)拋錨時(shí)，由于是位能性負(fù)載，所以要求控制系統(tǒng)必須具有穩(wěn)定的制動(dòng)拋錨功能，勻速拋錨。 6電動(dòng)機(jī)起動(dòng)次數(shù)不宜過(guò)于頻繁，應(yīng)能連續(xù)工作 30min，且要滿足30min內(nèi)起動(dòng)25次的要求。,7采用電氣和機(jī)械聯(lián)合制動(dòng)，以便滿足快速停車及系纜時(shí)具有輕載高速性能。 8電力拖動(dòng)裝置應(yīng)能滿足在給定航區(qū)內(nèi)，單錨破土后，能收起雙錨。 9電動(dòng)液壓錨機(jī)來(lái)應(yīng)具有獨(dú)立的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，其液壓管路應(yīng)不受其它甲板機(jī)械的管路影響。鏈輪與驅(qū)動(dòng)軸之間應(yīng)裝有離合器，離合器應(yīng)有可靠的鎖緊裝置；鏈輪或卷筒應(yīng)裝有可靠的制動(dòng)器，制動(dòng)器剎緊后應(yīng)能承受錨鏈斷裂負(fù)荷

28、45%的靜拉力；錨鏈輪上必須裝有止鏈器。,三、交流三速電動(dòng)錨機(jī)控制電路,1.控制系統(tǒng)的特點(diǎn) 控制系統(tǒng)中的主令控制器上正反轉(zhuǎn)操作均有三檔位置，分別來(lái)控制三檔速度，拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)采用交流三速鼠籠式電動(dòng)機(jī)，其定子上有兩套繞組：一套為4極，稱為高速繞組；另一套是變極繞組，16極低速是三角形（）接法，8極中速是雙星形（YY）接法，從改接成YY屬于恒功率調(diào)速。系統(tǒng)設(shè)計(jì)低速與中速可直接起動(dòng)，高速則要通過(guò)中速延時(shí)起動(dòng)。正反轉(zhuǎn)是對(duì)稱控制線路，系統(tǒng)采用了可逆的對(duì)稱控制，用主令控制器來(lái)控制錨機(jī)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、調(diào)速、停止及反轉(zhuǎn)。,當(dāng)錨機(jī)電動(dòng)機(jī)在高速檔運(yùn)行時(shí)，一旦由于某種原因過(guò)載，系統(tǒng)能自動(dòng)瞬時(shí)轉(zhuǎn)換到中速檔運(yùn)行。在負(fù)載減小后

29、，為了重新回到高速檔運(yùn)行，則主令控制器手柄必須從第三檔扳回到第二檔的位置，然后再扳到第三檔位置，錨機(jī)電動(dòng)機(jī)才能重新進(jìn)入高速運(yùn)行。 系統(tǒng)中設(shè)置有失壓保護(hù)，在低速與中速檔位置設(shè)置了熱保護(hù)，在高速繞組回路設(shè)置了過(guò)載保護(hù)（過(guò)電流繼電器GLJ的動(dòng)作電流設(shè)置為高速檔額定電流的110%）。方向主接觸器ZC與FC之間以及1C與2C之間設(shè)置有機(jī)械聯(lián)鎖裝置，目的是為了防止電源短路?？刂齐娐凡捎萌蹟嗥髯鞫搪繁Ｗo(hù)。,2.系統(tǒng)的工作原理 （1）起動(dòng)及運(yùn)行 主令控制器手柄扳到零位： 起錨第一檔 起錨第二檔 起錨第三檔 停車 （2）拋錨,第七節(jié) 自動(dòng)操舵控制系統(tǒng),舵機(jī)設(shè)備主要由下列幾個(gè)部分組成： 1主操舵裝置 2輔助操舵裝

30、置 3舵機(jī)裝置動(dòng)力設(shè)備 4動(dòng)力轉(zhuǎn)舵系統(tǒng)： 5轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu) 6操舵裝置控制系統(tǒng) 目前，遠(yuǎn)洋船舶上裝備的都是遠(yuǎn)距離控制自動(dòng)操舵 儀，簡(jiǎn)稱自動(dòng)舵，幾乎全部是電動(dòng)液壓舵機(jī)。,一.對(duì)舵機(jī)裝置及自動(dòng)操舵裝置的基本要求,我國(guó)鋼質(zhì)海船入級(jí)與建造規(guī)范根據(jù)國(guó)際海上人命安全公約（SOLAS公約）的規(guī)定，對(duì)于從事于國(guó)際航行的大于500 總噸的貨船或僅從事于非國(guó)際沿海航行的大于1600總噸的貨船的舵機(jī)提出了明確的要求，基本技術(shù)要求如下： 1每艘船舶均應(yīng)設(shè)置1 套主操舵裝置和1 套輔助操舵裝置。主操舵裝置和輔助操舵裝置的布置，應(yīng)滿足當(dāng)其中一套發(fā)生故障時(shí)不致引起另一套也失效；如主操舵裝置具有2臺(tái)或2臺(tái)以上相同的動(dòng)力設(shè)備則在下列

31、條件下可不設(shè)置輔助操舵裝置：,對(duì)于客船，當(dāng)任一臺(tái)動(dòng)力設(shè)備不工作時(shí)，主操舵裝置仍能按本規(guī)定進(jìn)行操舵； 對(duì)于貨船，當(dāng)所有動(dòng)力設(shè)備都工作時(shí)，主操舵裝置能按本規(guī)定進(jìn)行操舵； 主操舵裝置應(yīng)布置成當(dāng)其管系或一臺(tái)動(dòng)力設(shè)備發(fā)生單項(xiàng)故障時(shí)此缺陷能被隔離，使操舵能力能夠保持或迅速恢復(fù)。,2主操舵裝置和舵桿：具有足夠的強(qiáng)度并能在船舶最大航海吃水和最大營(yíng)運(yùn)前進(jìn)航速時(shí)進(jìn)行操舵，使舵自任一舷的35，轉(zhuǎn)至另一舷的35，且于相同條件下自一舷的35轉(zhuǎn)至另一舷的30所需時(shí)間不超過(guò)28s。,3輔助操舵裝置： 具有足夠的強(qiáng)度和足以在可駕駛的航速下操縱船舶，并能在應(yīng)急情況下迅速投入工作； 應(yīng)能在船舶最大航海吃水和以最大營(yíng)運(yùn)前進(jìn)航速的一

32、半但不小于7kn 時(shí)進(jìn)行操舵，使舵自一舷 15，轉(zhuǎn)至另一舷的15，且所需時(shí)間不超過(guò) 60s。,4主、輔操舵裝置動(dòng)力設(shè)備： 當(dāng)動(dòng)力源發(fā)生故障失效后又恢復(fù)輸送時(shí)能自動(dòng)再起動(dòng)； 能從駕駛室控制使其投入工作； 任一臺(tái)操舵裝置動(dòng)力設(shè)備的動(dòng)力源發(fā)生故障時(shí)，應(yīng)在駕駛室發(fā)出聲、光警報(bào)； 駕駛室與舵機(jī)室之間，應(yīng)設(shè)有通信設(shè)施； 操舵裝置應(yīng)設(shè)有有效的舵角限位器。以動(dòng)力轉(zhuǎn)舵的操舵裝置，應(yīng)裝設(shè)限位開(kāi)關(guān)或類似設(shè)備，使舵在到達(dá)舵角限位器前停住。裝設(shè)的限位開(kāi)關(guān)或類似設(shè)備，應(yīng)該與轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)本身同步而不應(yīng)與舵機(jī)的控制相同步； 舵裝置應(yīng)有保持舵位不動(dòng)的制動(dòng)裝置。,二 單動(dòng)舵,單動(dòng)舵也叫應(yīng)急舵或非隨動(dòng)舵。它是在自動(dòng)舵及隨 動(dòng)操舵都不能

33、用的情況下，作為應(yīng)急操舵。單動(dòng)舵 控制線路比較簡(jiǎn)單。 單動(dòng)操舵控制可用方框圖來(lái)表示。在操舵控制信號(hào) 較弱時(shí)，不足以直接推動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作，或即使能 推動(dòng)工作，但其靈敏度太低，故必須加放大環(huán)節(jié)。,DSI型應(yīng)急操舵裝置簡(jiǎn)圖,單動(dòng)操舵方框圖,第三節(jié) 隨動(dòng)舵,隨動(dòng)舵控制系統(tǒng)只要操作人員給出某一操舵指令，系統(tǒng)就能自動(dòng)地按指令把舵葉轉(zhuǎn)到所要求的舵角上，并且自動(dòng)使舵葉停轉(zhuǎn)。 隨動(dòng)舵系統(tǒng)是按偏差原則進(jìn)行調(diào)節(jié)的。,隨動(dòng)操舵系統(tǒng)方框圖,四 自動(dòng)舵,自動(dòng)舵是根據(jù)電羅經(jīng)送來(lái)的船舶實(shí)際航向與給定航向信號(hào)的偏差進(jìn)行控制的。在舵機(jī)投入自動(dòng)工作時(shí)，如果船舶偏離了航向，不用人的干預(yù)，自動(dòng)舵就能自動(dòng)投入運(yùn)行，轉(zhuǎn)動(dòng)舵葉，使船舶回到給

34、定航向上來(lái)。,一、自動(dòng)舵的基本類型 船舶應(yīng)用的自動(dòng)舵類型眾多，究其調(diào)節(jié)規(guī)律，有三種基本類型：以船舶偏航角的大小和方向進(jìn)行調(diào)節(jié)的比例舵，以船舶偏航角和偏航角速度的大小和方向調(diào)節(jié)的比例一微分舵和以船舶偏航角、偏航角速度及偏航角積分的大小和方向來(lái)調(diào)節(jié)的比例一微分一積分舵。,1比例舵 比例舵調(diào)節(jié)中偏舵角B與偏航角 成比例關(guān)系變化，即 B = - K1 式中，K1為比例系數(shù)；負(fù)號(hào)“”表示偏舵的方向是消除偏航。 船舶因風(fēng)浪等影響引起偏航時(shí)，采用比例舵操舵有糾正偏航的能力。但是它使船舶周而復(fù)始地圍繞正航向左右搖擺，船舶的航跡呈“S”形振蕩，衰減很慢。,2比例一微分舵 按比例操舵的偏舵角僅考慮了偏航角的大小，

35、沒(méi)有考慮偏航角速度。其實(shí)，偏航速度高時(shí)，應(yīng)當(dāng)加大偏舵角，以有效地抑制船舶繼續(xù)偏航；另外，該船舶回到正航向后，雖然偏航角等于零，但由于慣性，船舶仍然有一個(gè)偏航角速度，使船舶又繼續(xù)朝另一側(cè)偏航。因此比例操舵會(huì)造成船舶沿航向作S形航行。比例一微分舵就是為解決這個(gè)問(wèn)題而產(chǎn)生的。它的調(diào)節(jié)規(guī)律符合關(guān)系式：,3比例一微分一積分舵 為提此以提高航向調(diào)節(jié)的精度，減少、甚至消除靜態(tài)誤差，在比例一微分舵的基礎(chǔ)上，設(shè)置積分調(diào)節(jié)，亦即比例一微分一積分舵。它滿足下面的關(guān)系式。,二、自動(dòng)操舵系統(tǒng)基本要求 1自動(dòng)操舵性能良好 2具有必要的調(diào)節(jié)裝置 （l）靈敏度調(diào)節(jié)（俗稱天氣調(diào)節(jié)） （2）舵角比例調(diào)節(jié) （3）反舵角調(diào)節(jié) （4）壓舵調(diào)節(jié) （5）航向調(diào)節(jié) 3應(yīng)設(shè)有隨動(dòng)、單動(dòng)等操舵設(shè)備 此外，自動(dòng)舵還應(yīng)設(shè)有雙電源，雙機(jī)組等換轉(zhuǎn)裝置。,三、自動(dòng)舵的工作原理 1電動(dòng)機(jī)械自動(dòng)舵 下面分5個(gè)階段（其實(shí)是連續(xù)的）說(shuō)明船舶因外界干擾而偏轉(zhuǎn)離正航向K后是如何通過(guò)自動(dòng)舵的作用又重返正航向的。,G-M系統(tǒng)自動(dòng)操舵的原理圖,第一階段（）：船舶沿正航向K航行，滾輪1恰好與絕緣塊4接觸，電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)動(dòng)，舵葉在艏艉線上，艏艉線與正航向重合，偏航角、偏舵角都為零。 第二階段（）：假設(shè)由于受到風(fēng)、流等外界影響，船舶向右偏航，首先航向發(fā)送器使自動(dòng)操舵儀