船舶電氣控制系統(tǒng)案例分析

1、第一章 交流電動機控制裝置§1.1 交流電動機控制箱性能介紹 交流電機控制箱的基本作用主要是對電機進行起動控制、轉(zhuǎn)向控制、制動控制，以及進行安全保護工作。 每個控制箱都有一個銘牌，上面標(biāo)有控制箱的型號、電壓、電流、防護等級等參數(shù)，以便于識別和使用。 控制箱在不同的場所使用有不同的防護等級要求，常用的表示方法是：“IP”加二個數(shù)字來表示其可達到的防護等級。如“IP21”表示這類控制箱具有防滴水且防護大于12毫米的固體物進入控制箱。 控制箱的核心部分是磁力起動器，船上不超過l0kW的電動機都可以直接由磁力起動器來控制起動(對于電站容量較大的船舶，有更大的電動機是直接起動的)。磁力起動器原

2、理如圖111所示。 圖111 磁力控制起動器原理圖 磁力起動器一般具有三相電源開關(guān)、保險絲、起動按鈕、停止按鈕、接觸器、熱繼電器和相關(guān)的線路。 磁力起動器線路由二部分組成：主電路和控制電路。主電路一般處于圖的左邊或上邊，由粗實線表示；控制電路一般在圖的右邊或下邊，由細(xì)實線來表示，很容易區(qū)分，主電路由接觸器來控制電動機的起動和停止；控制電路由自保、短路保護、失壓保護、過載保護等環(huán)節(jié)組成來控制接觸器。§1.2 交流電動機磁力起動器工作原理 磁力起動器的動作原理如圖111所示： 1接通三相電源QS使控制線路得電；主電路上部得電。 2正常情況下熱繼電器和停止按鈕處于閉合導(dǎo)通狀態(tài)，這時按下處于

3、常開位置的起動按鈕，使接觸器線圈通電，觸頭動作。 3通電后KM主觸頭閉合，輔觸頭閉合自保。一方面接通主電路使電動機通電運轉(zhuǎn)，另一方面接通并聯(lián)在起動按鈕上的輔觸頭，使起動按鈕在松開的狀態(tài)下也能繼續(xù)使接觸器的線圈通電，完成自保工作。 4停止時，按停止按鈕，使接觸器線圈失電，一方面其主觸頭斷開，使電動機定子繞組與電網(wǎng)脫開，電動機停轉(zhuǎn)，另一方面使并聯(lián)在起動按鈕上的輔觸頭脫開，解除自保。§1.3 交流電動機的保護 電動機的保護主要包括失壓欠壓保護、短路保護、過載保護和互鎖保護等。 1失壓欠壓保護 通常利用接觸器線圈本身的特性和接觸器的自保觸頭進行保護。當(dāng)電源失電后，接觸器失電，其自保觸頭斷開。

4、當(dāng)重新來電時，只有重新按下起動按鈕才能運行，實現(xiàn)失壓保護。當(dāng)電源電壓過低時，接觸器在反力彈簧作用下，銜鐵釋放，使主觸頭斷開，實現(xiàn)欠壓保護。 2過載保護 電動機的過載保護是通過熱繼電器實現(xiàn)的。熱繼電器的熱元件串在電動機的主電路中。對于三相電動機，至少要有兩個熱元件。當(dāng)電動機過載時，熱繼電器動作，串在控制電路中的常閉觸頭斷開，使控制電路失電而保護電動機。 3短路保護 電動機的短路保護是通過熔斷器來實現(xiàn)的。當(dāng)由于電動機或線路故障而形成短路時，會產(chǎn)生較大的電流，使熔斷器燒斷，從而切斷電動機的電源。 4互鎖保護 當(dāng)電動機具有正反轉(zhuǎn)控制時，都設(shè)有互鎖保護。一方面在電路中設(shè)有互鎖的觸頭，如正轉(zhuǎn)接觸器回路中串

5、有反轉(zhuǎn)常閉輔觸頭，反轉(zhuǎn)回路中串有正轉(zhuǎn)常閉輔觸頭。當(dāng)正轉(zhuǎn)回路工作時，串在反轉(zhuǎn)回路中的常閉觸頭打開，使反轉(zhuǎn)接觸器不能工作，防止了短路意外的發(fā)生；同理，反轉(zhuǎn)時也同時切除正轉(zhuǎn)回路。另一方面，在按鈕或接觸器上還設(shè)有機械的互鎖，使兩個回路不能同時工作。§1.4 交流電動機控制裝置的維護保養(yǎng) 1 日常保養(yǎng) (1)保持箱體清潔。 (2)日常檢查并保持電源指示、運轉(zhuǎn)指示狀態(tài)良好。 (3)保持箱體密封良好。 (4)監(jiān)視絕緣，低于“1M”時要及時處理。 2定期養(yǎng)護我們以列表的形式給出保養(yǎng)要求。周期項目維護內(nèi)容每月控制箱內(nèi)外部檢查清潔；檢查箱體水密；檢查指示燈應(yīng)完好每季接線檢查接線緊固；線路測絕緣器件檢查接

6、觸器保養(yǎng)；開關(guān)、保險檢查保養(yǎng)半年器件調(diào)整接觸器調(diào)整；器件動作順序檢查，時間調(diào)整1年箱體檢修視情除銹油漆；減振裝置檢查，底腳螺絲緊固2-3年接線檢查視情檢查背部接線并緊固；線路標(biāo)號器件檢查調(diào)整熱繼電器校調(diào)；聯(lián)鎖檢查校調(diào)§1.5 電動機控制裝置常見故障及處理故障現(xiàn)象可能的原因處理方法無電源顯示指示燈損壞查明是指示燈損壞時更換電源未接通用表測量電源，確認(rèn)后接通電源保險損壞測量保險上端有電壓、下端無電壓，更換保險絲指示燈線路斷線測量指示燈兩端無電壓，在指示燈回路中測量有電壓的線即為斷線，更換線路有電源指示，但按起動按鈕時無反應(yīng)起動按鈕損壞斷電后測量其按下時的電阻，電阻很大時應(yīng)修理或更換停止按

7、鈕損壞斷電后測量其電阻，電阻很大時應(yīng)修理或更換接觸器線圈損壞斷電后測量其電阻，應(yīng)有一定的阻值，無窮大時為線圈損壞，應(yīng)更換；或通電時測量有電壓，但沒有要動作的跡象，證明線圈損壞，應(yīng)更換控制回路中有斷線斷電后測量線圈電阻，在保證沒有其它通路的情況下，通的為正常，不通的為斷路處；帶電測量時，回路中有電壓的線路或器件為斷路點（接觸器線圈斷路時也一樣）電源電壓低測量電壓，太低時應(yīng)不允許起動起動后接觸器吸合但電動機不轉(zhuǎn)電動機故障按電動機故障處理電源缺相檢查電源電壓，排除缺相接線錯誤檢查接線并排除按起動按鈕時能起動，手拿開后就停止自保觸頭損壞斷電后將接觸器推向吸合位置，測量常開輔觸頭，不通時為已損壞，修理或

8、更換自?；芈窋嗑€斷電后測量并聯(lián)在起動按鈕的線路，從按鈕到常開觸頭的任何一根不通的線即為斷線，將其更換停止按鈕不起作用按鈕損壞更換按鈕接觸器卡阻可切斷電源，檢查卡阻原因，修理或更換接觸器線路絕緣損壞單個線路用萬用表測量時沒有問題，但用兆歐表測絕緣時發(fā)現(xiàn)有對地短路，造成電流繞過按鈕的情況，顆找出接地點并消除新控制箱或經(jīng)過修理則可能是接線錯誤按圖重新查線、接線控制箱異響接觸（繼電）器故障電壓不夠檢查并測量電壓，確認(rèn)后排除接觸器吸合不到位消除卡阻，并清潔活絡(luò)接觸器短路環(huán)損壞更換接觸器運行后自行停止熱繼電器損壞熱繼電器調(diào)整問題或過載、單相運行。測量電動機三相電流，平衡時，如超過額定值則因消除負(fù)載過大問題

9、；不平衡時檢查主電路，有單相或接觸不良，可檢查電動機或接觸器，接觸器上的反應(yīng)是主觸頭下端電壓不平衡，電壓低的為故障點，修復(fù)觸頭或更換接觸器，電動機問題可參閱電動機的故障處理線路松動接觸不良對控制回路線路重新緊固。為了確認(rèn)是哪一點出故障，可測量回路通路各處的電壓，正常情況下，導(dǎo)通的導(dǎo)線或觸頭開關(guān)是不應(yīng)有電壓的，但接觸不好或松動時會有一定的電壓，由此可以檢查出絕緣損壞線路絕緣損壞用兆歐表測量，找出故障點，對接頭進行處理或更換故障線路底板絕緣損壞用絕緣劑清潔底板，提高絕緣或更換底板§.6 異步電動機的起動及控制 一、三相異步電動機的起動 異步電動機定子繞組接入電網(wǎng)后，轉(zhuǎn)子從靜止?fàn)顟B(tài)到穩(wěn)定運

10、行狀態(tài)的過程，稱為起動過程，簡稱起動。通常要求電動機具有足夠大的起動轉(zhuǎn)矩，以拖動機械負(fù)載較快地達到穩(wěn)定運行狀態(tài)，而起動電流不要太大，以免引起電網(wǎng)電壓下降太多，影響電網(wǎng)上其它負(fù)載的正常工作。此外，還要求起動設(shè)備盡可能簡單、可靠、經(jīng)濟。 由電磁轉(zhuǎn)矩公式 T=KsR2U2(R2十(sX20)2) 式中：K一常數(shù) U1一定子電壓 R2一轉(zhuǎn)子電阻 S一轉(zhuǎn)差率 X20一轉(zhuǎn)子不動時的漏磁感抗 由此可知： 起動時轉(zhuǎn)差率為1，起動轉(zhuǎn)矩與電源電壓的平方成正比，與轉(zhuǎn)子電阻、轉(zhuǎn)子漏抗有關(guān)。通過理論分析可知，在一定的電源電壓和頻率下，適當(dāng)增大轉(zhuǎn)子電阻既能降低起動電流又能增大起動轉(zhuǎn)矩，是改善起動性能的最有效方法，但這只能

11、用于繞線式轉(zhuǎn)子，因為它能通過碳刷和滑環(huán)在轉(zhuǎn)子電路中串加起動電阻。對于鼠籠式異步電動機，轉(zhuǎn)子電阻是固定的，增加轉(zhuǎn)子電阻對起動有好處，但在正常情況下卻增加了轉(zhuǎn)子銅耗，使效率降低，在通常情況下是不可取的。對一般普通結(jié)構(gòu)的鼠籠式異步電動機，起動電流倍數(shù)為57；起動轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的12倍。另外，在一定的電源頻率和電動機參數(shù)下，降低外施電壓也能減小起動電流，但是，由于起動轉(zhuǎn)矩與外施電壓的平方成正比，所以起動轉(zhuǎn)矩也要減小。 鼠籠式異步電動機的起動： 鼠籠式異步電動機的起動方法主要有兩種：直接起動和降壓起動。直接起動就是把電動機的定子繞組直接接到額定電壓的電網(wǎng)上進行起動。前面講到的單獨用磁力起動器進行起動控制

12、的就是直接起動。它的優(yōu)點是起動設(shè)備簡單，操作方便，缺點是起動電流大。目前船舶上小容量的電動機大都采用直接起動。 降壓起動是降低鼠籠式異步電動機定子繞組電壓來起動的方法。降壓起動的目的是減小起動電流，但在降壓起動的同時，起動轉(zhuǎn)矩也減小了。所以，降壓起動只適用于對起動轉(zhuǎn)矩要求不高的場合，如驅(qū)動容量很大的離心泵和通風(fēng)機的電動機。常用的降壓起動方法有星形一三角形換接起動、自耦變壓器起動、定子電路中串電抗器(或電阻)起動三種?，F(xiàn)在較為先進的起動控制還有變頻起動和軟起動。 二、Y一起動Y一換接起動只適用于正常運行時定子繞組接成三角形的電動機，在起動時把它接成星形，起動完畢后再換接成三角形。如圖所示，定子繞

13、組的六個引出線分別接至換接開關(guān)K2上，起動時，定子繞組接成星形，使各相電壓降為額定相電壓的1，待轉(zhuǎn)速上升到8595額定轉(zhuǎn)速時，再將定子繞組接成三角形，使各相繞組以額定電壓運行。Y一起動控制實際接線如圖1-6-1所示。a)接線圖 b)原理圖 圖1-6-1所示Y一降壓起動接線原理圖a)圖按舊標(biāo)準(zhǔn)電氣圖形符號繪制 b)圖按新標(biāo)準(zhǔn)電氣圖形符號繪制 圖1-6-2 時間繼電器控制Y-降壓起動原理圖 圖1-6-2所示控制系統(tǒng)是使用時間控制原則，動作過程如下： 當(dāng)按下起動按鈕QA(SB2)時，接觸器C(KM)線圈同時得電吸合，電動機D(M)接成星形降壓起動。與此同時，時間繼電器SJ(KT)線圈同時得電，SJ(

14、KT)的常閉觸頭延時打開，CY (KMY)線圈失電釋放，SJ(KT)的常開觸頭延時閉合，C (KM)線圈得電吸合，電動機D(M)定子繞組由星形自動改按成三角形。時間繼電器SJ(KT)的觸頭延時動作的時間由電動機的容量及起動時間的快慢決定。 圖1-6-3是某艘貨輪消防總用泵或艙底總用泵的控制原理圖，它也是采用Y-降壓起動。 這個控制箱中起動控制要先通過自吸裝置(SPD)的控制才能進入下一個工作程序。當(dāng)自吸裝置電磁閥CT工作后，已經(jīng)有水使浮子開關(guān)FZK接通了，其起動過程就可以按程序進行。工作程序大致如下： 圖163 消防總用泵起動控制系統(tǒng)原理圖 1按起動按鈕QA則中間繼電器CJl得電，使23號線有

15、電，從而CT電磁閥得電，自吸裝置工作，進而使浮子繼電器FZK接通使24號線得電：同時25號線得電使JS2得電延時(延時2分鐘)，在此期間若不能建立水壓則去切除CJl進行保護，若建立水壓則壓力繼電器YT斷開切除CT和JS2。 2 在24號線有電時，接觸器XC工作使電機接成星形，同時自保觸頭自保并使JSl工作(延時38秒，為起動時間)，從而使接觸器QC工作，一方面使電機接通電源另一方面進行自保，星形起動就此開始。 3，當(dāng)JSl經(jīng)38秒延時后，一路觸頭切除接觸器XC，另一路使中間繼電器J得電工作。 4中間繼電器J工作后，一路觸頭自保，另一路觸頭接通三角形工作接觸器CJ使電動機在三角形接法狀態(tài)下工作。

16、三、自耦變壓器降壓起動自耦變壓器降壓起動的接線圖和原理圖如圖164所示。起動時，自耦變壓器的高壓邊接電源，低壓邊接到電動機的定子繞組上，待其轉(zhuǎn)速基本穩(wěn)定時，再把電動機直接接到電網(wǎng)上，同時將自耦變壓器從電網(wǎng)上切除。 a)接線圖 b)原理圖 c)一相電路圖 圖164 自耦變壓器降壓起動的接線圖和原理圖 若自耦變壓器的變比為K，則當(dāng)用自耦變壓器降壓起動時，電網(wǎng)供給的起動電流將為直接起動的1/K2，但由于起動轉(zhuǎn)矩正比于電壓的平方，所以起動轉(zhuǎn)矩也降至1K2。這種起動方法的優(yōu)點在于不受電動機定子繞組連接方式的限制。此外，自耦變壓器一般有好幾個抽頭，如40、60、80等，可以按容許的起動電流和所需的起動轉(zhuǎn)矩

17、倍數(shù)來進行選擇。 實際使用的控制電路如圖165所示，其工作過程如下：按下起動按鈕QA(SB2)，接觸器QC(KM)得電吸合，其三副常開主觸頭吸合，電動機D(M)經(jīng)自耦變壓器ZOB降壓起動。與此同時，QC(KMl)接觸器的常開觸頭閉合自鎖， 并且使時間繼電器SJ(KT)得電，其常開觸頭經(jīng)延時閉合，使中間繼電器ZJ(KA)得電吸合，其兩副常開觸頭吸合，一副自鎖，另一副觸頭接通交流接觸器XLC(KM2)使其得電吸合，其在主電路中的三副常開觸頭閉合，同時中間繼電器ZJ(KA) 常開觸頭，交流接觸器QC(KMl)失電，斷開其在主電路中的三副常開觸頭，電動機D(M)進入全電壓運行。四、定子電路中串電抗器起

18、動 定子電路中串接電抗器起動的接線圖如圖166所示。起動時將電抗器串入定子繞組中，待電動機轉(zhuǎn)速基本穩(wěn)定時再將它切除。由于起動時電抗器上降掉了一部分電壓(也限制了電流)，所以加在電動機上的端電壓就降低了，從而減小了起動電流。其控制電路與自耦變壓器起動控制電路相似。五、繞線式電機轉(zhuǎn)子回路中串電阻起動這種起動方法如圖167所示。轉(zhuǎn)子繞組回路中串適當(dāng)?shù)钠饎与娮瑁梢詼p小起動電流，增加起動轉(zhuǎn)距。其接線如圖所示。起動變阻器接成星型，通過電刷和滑環(huán)接入轉(zhuǎn)子電路。 a)按舊標(biāo)準(zhǔn)電氣圖形符號繪制的電路圖 b)按新標(biāo)準(zhǔn)電氣圖形符號繪制的電路圖 圖165 自耦變壓器降壓起動原理接線圖圖166定子電路中串接電抗器接線

19、圖 圖167轉(zhuǎn)子回路串電阻接線圖 六、交流異步電動機的軟起動裝置 1總述轉(zhuǎn)矩(啟動器型號：PS D75840)大功率軟啟動裝置主回路如圖168所示。 從主配電板上來的380V電源進入大功率軟啟動裝置控制箱的主開關(guān)1S1，送入隔離接觸器2Q2，進入軟啟動控制單元的1、3、5三個樁頭，通過2、4、6三個樁頭送入馬達，在軟啟動單元的兩頭并聯(lián)一個接觸器2Q4，其中開關(guān)1S1為電源開關(guān)。接觸器2Q2為隔離用，可提高系統(tǒng)的可靠性，防止誤操作。IT10為電流互感器，用于檢測馬達電流。1F9A為熱繼電器，用于馬達的過載保護。并聯(lián)的接觸器2Q4的作用是在馬達啟動正常后，該接觸器接入，以代替軟啟動單元，這樣可減少

20、軟啟動單元的工作時間，以提高軟啟動單元的使用壽命。圖168大功率軟啟動裝置控制系統(tǒng)原理圖 2軟啟動單元的工作原理 軟啟動單元的主回路采用三組大功率可控硅(晶閘管)組成三相回路的調(diào)壓電路，其控制單元由PLC、觸發(fā)電路組成，其觸發(fā)信號的寬度是可調(diào)的，該可調(diào)信號輸入到可控硅的觸發(fā)極，用來控制可控硅的導(dǎo)通角，從而控制其輸出電壓，達到對馬達軟啟動及軟停止的控制。 3軟啟動器數(shù)據(jù)的整定及調(diào)整 圖169軟啟動特性曲線圖 圖1610軟啟動單元面板圖(1)RATED CURRENT(額定電流)的設(shè)定 在選擇軟啟動器時，應(yīng)考慮使馬達的額定電流在軟啟動器額定電流的70-100范圍內(nèi)，其符號是IF。(2)SOFT S

21、TART(軟啟動) 啟動時的初始電壓從額定電壓的1060可調(diào)，符號是Uini，啟動時間從0560秒可調(diào)，這個時間可根據(jù)不同的負(fù)載來確定，一般離心泵的啟動時間調(diào)在5秒左右，初始電壓調(diào)在35左右。(3)SOFT STOP(軟停止) 軟停止時，初始電壓從30-100可調(diào)，符號是Usd，其設(shè)定點是根據(jù)不同的負(fù)載來調(diào)節(jié)，一般離心泵的軟停止時間設(shè)定較短，為03秒之間，容積泵調(diào)整在10秒以上。終點電壓根據(jù)不同的初始電壓的調(diào)節(jié)而使終點電壓在1060調(diào)節(jié)。軟停止時間從0240秒可調(diào)。 (4)CURRENT LIMIT(電流限制) 電流限制為啟動的最大電流，可為馬達額定電流的200-500，符號為ILIM，根據(jù)不

22、同的負(fù)載來調(diào)節(jié)，一般的離心泵調(diào)整在300左右。4維護保養(yǎng)及使用注意事項 (1)使用前，應(yīng)手動盤車，嚴(yán)禁在卡阻的情況下啟動；檢查啟動器的冷卻風(fēng)機是否正常。 (2)啟動時，檢查馬達的啟動電流，并經(jīng)常性的檢查馬達的工作電流。 (3)工作時檢查控制箱是否有異常溫度，并檢查控制器面板上的各種指示是否正常。 (4)每一個月檢查控制箱的緊固件，插板有無燒壞的痕跡，風(fēng)機的風(fēng)量是否正常。5故障報警及排除故障現(xiàn)象故障原因處理方法控制器不啟動無主電源無控制電源檢查輸入電源及保險檢查輸入電源、保險及各種指示控制器啟動時跳閘啟動時間過短初始電壓調(diào)整太高缺相（控制板故障）機械故障重新設(shè)定啟動時間重新設(shè)定初始電壓更換控制板

23、或聯(lián)系專業(yè)人員修理檢查機械方面問題軟停止時電網(wǎng)電壓波動嚴(yán)重停止時間調(diào)整太長軟停止的初始電壓調(diào)整過低重新調(diào)整軟停止時間重新調(diào)整軟停止初始電壓或聯(lián)系專業(yè)人員修理七、交流異步電動機變頻起動控制裝置 1BPC30型電機變頻起動調(diào)速裝置的介紹 BPC系列變頻起動控制箱是新一代電機起動設(shè)備，該產(chǎn)品采用變頻技術(shù)，減少電網(wǎng)沖擊，限制起動電流峰值，尤其適用于有限供電情況下的大功率起動，如電站容量較小的船舶。 (1)變頻起動裝置的組成 變頻起動控制箱主要有：箱體、空氣斷路器、隔離交流接觸器、互感器、起動裝置、停止裝置、顯示儀表、保護熔斷器等組成。并具有電流監(jiān)視、工作指示等功能，該產(chǎn)品帶有油壓過低、水壓過低、水溫過

24、高及過流保護。 (2)使用方法 1)合上控制箱空氣斷路器，面板電源指示燈HL1-W亮； 2)自動：轉(zhuǎn)換開關(guān)置自動位； 3)手動：轉(zhuǎn)換開關(guān)置手動位； 起動：按起動按鈕，電機運轉(zhuǎn)，變頻器頻率由0Hz上升到50Hz，運轉(zhuǎn)指示燈亮，起動完成，電機正常工作(監(jiān)視窗口顯示工作頻率)。 停止：按停止按鈕，電機停止工作。(3)顯示菜單(選擇在運行期間顯示的參數(shù))代碼功能單位-rdYrUnACCDECCLIdCbnStObr變頻器的狀態(tài)：顯示一個故障或電機的運行階段：變頻器準(zhǔn)備運行電機處于靜止?fàn)顟B(tài)或運行命令已發(fā)出而給定為零加速減速電流限制直流制動自由停車控制按照減速斜坡制動FrH頻率給定HzrFr輸出頻率HzS

25、Pd電機速度RpmLCr電機電流AUln進線電壓VTHr熱狀態(tài)：100%1對應(yīng)于電機的額定熱狀態(tài)。超過118%后，變頻器觸發(fā)OLF故障（電機過載）。%THd變頻器的熱狀態(tài)：100%對應(yīng)于電機的額定熱狀態(tài)。超過118%后，變頻器觸發(fā)OHF故障（變頻器過熱）。當(dāng)?shù)陀?0%后，這個信號能被復(fù)位%LFT顯示最后發(fā)生的故事LFr用顯示模塊控制變頻器時，這個參數(shù)替代FRH參數(shù)Hz (4)原理圖如圖1611所示。 (5)工作過程如下：接通電源開關(guān)Q1電源指示燈HLl-W亮，電源供給正常，面板手動自動轉(zhuǎn)換開關(guān)置自動位，空壓機即處于自動工作狀態(tài)，受氣壓開關(guān)控制，當(dāng)氣壓低于Pa開關(guān)設(shè)定值，P開關(guān)接通，接觸器KMl

26、工作，變頻器進行自檢確定無故障后起動電機運轉(zhuǎn)，工作頻率由0Hz上升到50Hz，當(dāng)電機達到額定轉(zhuǎn)速，經(jīng)10秒油壓、水壓、水溫均正常后，工作指示燈HL2-G亮，空壓機正常工作。當(dāng)氣壓高于Pa開關(guān)設(shè)定值時，自動停止工作；當(dāng)自動工作出故障時把面板轉(zhuǎn)換開關(guān)置手動位置，按起動按鈕S2，接觸器KMl工作，變頻器進行自檢確定無故障后起動電機運轉(zhuǎn)，工作頻率由0Hz上升到50Hz，當(dāng)電機達到額定轉(zhuǎn)速，經(jīng)10秒油壓、水壓、水溫均正常后，工作指示燈HL2-G亮，空壓機正常工作。需停止電機時按S1按鈕，接觸器KMl斷電，變頻器停止工作，電機停止運轉(zhuǎn)。 2，BPC-30型電機變頻起動調(diào)速裝置的維護 (1)控制箱的常規(guī)維護

27、。 1)接觸器、繼電器、時間繼電器觸頭檢查維護，保持觸頭光滑，能有效接觸。 2)檢查并維護電源開關(guān)、轉(zhuǎn)換開關(guān)、熔斷器、各種指示燈。 3)檢查并緊固接線端子。 4)箱內(nèi)清潔。 (2)定期檢查溫度、壓力開關(guān)(控制器)動作是否靈活可靠(每半年)。(3)變頻器接線檢查，出現(xiàn)故障不能解決時，由專業(yè)人員修理。圖1611變頻起動控制系統(tǒng)原理圖3BPC30型電機變頻起動調(diào)速裝置的常見故障及處理方法。不能自動復(fù)位的故障顯示及排除：（1） 斷電復(fù)位前必須查找故障原因，并清除，然后再通電。故障顯示原因措施OCF過流斜波太短慣性負(fù)載太大機械卡住檢查整定值檢查電動機/變頻機/負(fù)載檢查機械狀態(tài)SCF電機短路變頻器輸出有短

28、路或接地故障檢查變頻機與電機間連接電纜及電動機的絕緣INF內(nèi)部故障內(nèi)部故障檢查環(huán)境及EMC檢查“本機控制”選件是否按變頻器的電源（2） 故障消失后用自動再起動功能進行復(fù)位的故障 故障顯示原因措施DHF變頻器過載It太大或溫度太高檢查電機負(fù)載，變頻器通風(fēng)和環(huán)境條件，等待變頻器冷卻后再啟動OLF電機過載電機It太大而跳閘檢查電動機熱保護整定值，電動機負(fù)載，等待變頻器冷卻后再啟動OSF加速過程中或穩(wěn)態(tài)時過電壓電源電壓太高電源中干擾太大檢查電源電壓USF欠電壓電源電壓太低瞬時電壓降負(fù)載電阻壞檢查電壓和電壓參數(shù)復(fù)位把變頻器送修PHF變頻器故障變頻器輸入不正確或保險絲斷瞬時相故障檢查電壓接線和保險絲復(fù)位使

29、用3相電源OPF電動機相故障變頻器輸出缺相檢查變頻器和電機的連線§1.7 用模塊控制電拖線路案例分析 現(xiàn)代船舶機艙內(nèi)各種泵的控制方法大體上分兩類：一類是我們常見的用各種控制電器組成的控制線路，這種控制線路是對某一特定控制對象(特定負(fù)載)進行設(shè)計的，此方法在前面已作介紹；另一類是采用模塊控制的線路，用模塊控制的線路通用性好，維護修理時更換及時方便，將會在船舶上越來越廣泛運用。現(xiàn)有五種功能的模塊：分別為ESM101、ESM-102、ESM103、ESM104及ESM105，它們的工作參數(shù)是440V/19V，10VA。用這些模塊可以組成各種控制方法，具體說：用模塊ESM-101組成的控制電

30、路就是磁力起動器控制電路。 用模塊ESM102組成的控制電路就是正反轉(zhuǎn)起動控制電路。 用模塊ESM103組成的控制電路的特點是恢復(fù)供電后能自行起動。 用模塊ESM104組成的控制電路的特點是有兩級速度且恢復(fù)供電后能自行起動。用模塊ESM105組成的控制電路的特點是組合性負(fù)載自動切換且恢復(fù)供電后能自行起動。下面介紹這五種模塊（ESM-101、ESM-102、ESM-103、ESM104及ESM105）組成各種控制線路實例分析。 一、C02室排風(fēng)機的控制線路分析 在某船上C02室排風(fēng)機的控制線路(圖1-7-1)是用模塊ESM101組成的控制電路，實際上就是磁力起動器控制電路。相同的負(fù)載還有PUBL

31、IC SPACE EXH FAN、SANITRARY SPACE EXH FAN、PAINT STORE EXH FAN和FOAM ROOM EXH FAN等。 圖1-7-1 C02室排風(fēng)機控制線路 CO2室排風(fēng)機的操作過程如下： 起動：按模塊上的起動按鈕(3C)或按遙控起動按鈕(3C)(START)，起動繼電器“4”獲電，運行指示燈(L)亮，接觸器“88”線圈獲電吸合，電動機起動。接觸器“88”的輔觸頭閉合使繼電器“4”實現(xiàn)自鎖。 停止：按模塊上的停止按鈕(3-O)或按遙控停止按鈕(3O)(STOP)，停止繼電器“5X”獲電，使起動繼電器“4”失電，接觸器“88”線圈失電，電機停止，運行指示

32、燈(L)熄滅。 過載：在電機運行過程中，由于某些原因使電機過載，則熱繼電器(51)動作，其觸頭斷開，使起動繼電器“4”失電，接觸器“88”失電，電機停止。 二、廚房風(fēng)機的控制線路分析 在該船上廚房風(fēng)機的控制線路是用模塊ESM102組成控制電路，如圖1-7-2(a)、圖1-7-2(b)所示。由圖可見實際上就是正反轉(zhuǎn)起動控制電路，其負(fù)載包括GALLEY EXH FAN和GALLEY SUPPLY FAN等。其操作過程如下： 正向起動：按模塊上的正向起動按鈕(3CF)或按遙控正向起動按鈕3CF(START)，繼電器“4FX”獲電，繼電器“4 F”也獲電，運行指示燈(LF)亮，接觸器“88F”獲電，電

33、機正向起動。繼電器“4F ”的輔觸頭閉合使接觸器“88F”實現(xiàn)自鎖，保持電機運行。由于接觸器“88F”的輔觸頭打開，按反向起動按鈕(3CR)時，電機不能反向起動。 停止：按模塊上的停止按鈕(3-O)或按遙控停止按鈕(3-O)(STOP)，停止繼電器“5X”獲電，繼電器“4F ”失電，接觸器“88F”失電，電機停止，運行指示燈(LF)熄滅。 反向起動：首先停止電機，再用類似正向起動的方法反向起動電機。 過載：在電機運行過程中，由于某些原因使電機過載，則熱繼電器(51)動作，其常閉觸頭打開，使起動繼電器“4F”失電，接觸器“88”失電，電機停止運轉(zhuǎn)。 圖1-7-2(a) 廚房風(fēng)機控制線路 圖1-7

34、-2(b) 廚房風(fēng)機控制線路(ESM102)三、滑油輸送泵的控制線路分析在某船上滑油輸送泵的控制線路是用模塊ESM103組成的控制電路，圖1-7-3(a)、圖1-7-3(b)所示。該控制電路的特點是恢復(fù)供電后能自行起動，控制的負(fù)載有N01 ER FAN(SUPPLY)、N04 ER FAN(SUPPLY)、LO TRANSFER PUMP、MDO TRANSFER PUMP和HFO TRANSFER PUMP等。其操作過程如下： 起動：按模塊上的起動按鈕(3C)或按遙控停止按鈕(3C)(START)，繼電器“4”獲電，繼電器“4C”獲電，運行指示燈(L)亮，接觸器“88”獲電，電機起動。接觸器

35、“88”的輔觸頭閉合使繼電器“4”實現(xiàn)自鎖。停止：按模塊上的停止按鈕(3O)或按遙控停止按鈕(3-O)(STOP)，繼電器“5”獲電，繼電器“4T”獲電，相反，繼電器“4”失電，接觸器“88”失電，電機停止，指示燈(L)熄滅。 圖1-7-3a) 滑油輸送泵控制線路連續(xù)起動：在運行時模塊失電，電機停止運行。當(dāng)恢復(fù)供電后，連續(xù)起動計時器(T1)開始計時，當(dāng)計時到，計時器觸頭閉合，由于繼電器“4C”保持閉合，所以繼電器“4”獲電，運行指示燈(L)亮，接觸器“88”獲電，電機起動。 過載：在電機運行過程中，由于某些原因使電機過載，則熱繼電器(51)動作，其觸頭閉合，使繼電器“4T”和繼電器“5”獲電，

36、繼電器“4”失電，接觸器“88”失電，電動機停止運轉(zhuǎn)。當(dāng)熱繼電器(51)復(fù)位時，由于繼電器“4C”打開，因此，電機不能起動。四、主海水泵的控制線路分析 在該船上，1號、2號主海水泵的控制線路是用兩塊ESM105模塊組成的控制電路，圖1-7-4(a)、圖1-7-4(b)為1號主海水泵控制線路圖，2號主海水泵控制線路圖類似略)。該控制電路主要是組合性負(fù)載的控制，其特點是能自動切換且恢復(fù)供電后能自行起動?？刂频呢?fù)載還有N01N02 MAIN LO PUMP、N01N02 ME CAMSHAFT LO PUMP、NO1N02 HTPW PUMP、NO1N02 LTFW PUMP、N01N02 ME F

37、O SUPPLY PUMP、N01N02 ME FO BOOSTER PUMP和NO1N02 DECK SEAL PUMP等。 其工作過程如下： 1手動操作 手動操作時，必須把在NO1和NO2模塊上的MANUAUTO CHANGE(“手動自動轉(zhuǎn)換”)選擇開關(guān)(43)置于手動位置。此時，MANUSTANDBY(手動備用)指示燈(LM、LS)紅燈亮。 1)起動：按NO1模塊上的起動按鈕(3C)或按遙控停止按鈕，繼電器“4”獲電，運行指示燈(L)亮，接觸器“88”獲電，電機起動。接觸器“88”的輔觸頭和模塊相通實現(xiàn)自鎖。 2)停止：按NO1模塊上的停止按鈕(3-O)或按遙控停止按鈕，繼電器“4”失電

38、，接觸器“88”失電，電機停止運轉(zhuǎn)，指示燈(L)熄滅。 3)過載：在電機運行過程中，由于某些原因使電機過載，則熱繼電器(51)動作，其觸頭打開，接觸器“88”失電，電機停止運轉(zhuǎn)。當(dāng)熱繼電器(51)復(fù)位時，電機不能起動。 4)連續(xù)起動：在運行時模塊失電，電機停止運行。當(dāng)恢復(fù)供電時，連續(xù)起動計時器(T)開始計時，當(dāng)計時到，模塊發(fā)出起動信號，電機起動。2自動切換操作 自動切換操作時，必須把在NO1和NO2模塊上的MANUAUTO CHANGE(“手動自動轉(zhuǎn)換”)選擇開關(guān)(43)置于自動位置。此時，MANUSTANDBY(手動備用)指示燈(LM，LS)滅。(如果備用條件滿足，亮黃燈。) 例如：NO1主

39、海水泵運行，NO2主海水泵備用。 1)起動和備用：按NO1模塊上的起動按鈕(3C)或按遙控停止按鈕，繼電器“4”獲電，運行指示燈(L)亮，接觸器“88”獲電，電機起動。接觸器“88”的輔觸頭和模塊相通實現(xiàn)自鎖。 圖1-7-3b) 滑油輸送泵控制線路(ESM-103)如果NO1電機起動運行，NO2電機自動處于備用狀態(tài)，MANUSTANDBY(手動備用)指示燈(LM，LS)亮黃燈。 2)停止：按NO1模塊上的停止按鈕(3-O)或按遙控起動按鈕，繼電器“4”失電，接觸器“88”失電，電機停止運轉(zhuǎn)，指示燈(L)熄滅。 如果NO1電機停止運行，NO2電機備用狀態(tài)自動復(fù)位。 3)過載；在NO1電機運行過程

40、中，由于某些原因使NO1電機過載，則熱繼電器(51)動作，其觸頭打開，接觸器“88”失電，NO1電機停止運轉(zhuǎn)。NO2電機自動起動。當(dāng)熱繼電器(51)復(fù)位時，NO1電機不能起動。NO1電機自動處于備用狀態(tài)，MANUSTANDBY(手動備用)指示燈(LM，LS)亮黃燈。 4)低壓(壓力)情況：在NO1電機運行過程中，由于某些原因使NO1電機低壓，NO1電機將連續(xù)運行一個固定時間(此固定時間由定時器設(shè)定，一般為ls)后，NO2電機將自動起動，與NO1電機并聯(lián)運行。并聯(lián)運行時間由定時器設(shè)置的定時時間決定，定時時間到，NO1電機自動停止。NO1電機自動處于備用狀態(tài)，MANUSTANDBY(手動備用)指示

41、燈(LM，13)亮黃燈。 在備用狀態(tài)，下面兩種情況，只要滿足一個，NO1電機自動起動。 NO2電機起動器模塊失電(模塊電路損壞、連接開關(guān)斷開或控制電路保險絲熔斷)或NO2電機由于過載熱繼電器(51)動作，使NO2電機停止運行。 NO2電機起動運行，但由于某些原因使壓力繼續(xù)下降，并達到某一具體值。這個過程在NO1電機和NO2電機之間交替進行。(5)連續(xù)起動：在運行中模塊失電時，電機停止運行。當(dāng)恢復(fù)供電，連續(xù)起動計時器(T1)開始計時，當(dāng)計時到，模塊發(fā)出起動信號，電機起動。接觸器“88”的輔觸頭和模塊相通實現(xiàn)自鎖。如果起動條件滿足，NO2電機處于備用狀態(tài)。另一方面，由于某些原因使NO1電機起動器模

42、塊失電，NO2電機將自動起動。當(dāng)恢復(fù)供電后，NO1電機不能起動，NO1電機處于備用狀態(tài)，MANUSTANDBY(手動備用)指示燈LM，LS)亮黃燈。 圖1-7-4（a） NO.1主機海水泵的控制線路 圖1-7-4（b） NO.1主機海水泵的控制線路（ESM-105）第二章 三速錨機電動機及控制§2.1 三速錨機電動機控制性能介紹 一、對錨機電力拖動的要求 1能滿足在給定的航區(qū)內(nèi)，單錨出土后能起雙錨。 2能在最大負(fù)載力矩下起動運行。電動機在額定工況下工作應(yīng)不小于30分鐘，且能滿足在30分鐘內(nèi)起動25次。 3電動機要有軟的或下墜的機械特性，其堵轉(zhuǎn)力矩應(yīng)為額定力矩的兩倍。 4電動機應(yīng)能在堵

43、轉(zhuǎn)狀態(tài)下工作1分鐘左右。 5電動機有一定的調(diào)整范圍。要求破土后的起錨速度：單錨不小于12mmin，雙錨不小于8 m min；拉錨入孔的速度一般為34 mmin。 6為適應(yīng)甲板上的工作條件和短期工作狀態(tài)，應(yīng)選用防水式和短期(一般為30分鐘)工作制的電動機。 二、對錨機控制線路的要求 1當(dāng)主令控制器手柄從0位迅速扳到高速檔時，控制線路應(yīng)具有按時間或按電流方式逐級自動起動的環(huán)節(jié)，以免過大的沖擊電流給電動機帶來危害。 2控制線路應(yīng)能滿足電動機在超負(fù)荷時堵轉(zhuǎn)1分鐘的要求。通過調(diào)整熱繼電器或過電流繼電器的整定值予以實現(xiàn)。 3在深水處拋錨時，控制線路應(yīng)具有使電動機自動進入反饋和能耗制動的功能，以實現(xiàn)變加速拋

44、錨為等速拋錨。 4控制線路應(yīng)具有短路、過載、斷相、零位等保護環(huán)節(jié)。 5控制線路還應(yīng)具有電氣制動和機械制動相配合的可靠制動環(huán)節(jié)，以達到快速停車的目的。 6高速過載電流設(shè)定在11125倍額定電流。 三、錨機用電動機的特點 船舶上使用的錨機為多速變極式異步電動機。1684極三速二繞組鼠籠式異步電動機是最常用的一種。4極為高速繞組是單獨一套，中速8極、低速16極合用一套。 其接法如圖331所示。圖211 三速二繞組鼠籠式異步電動機接線圖 1 在高速狀態(tài)下，接的是4極，這是一套獨立的繞組，采用星形接法。 2 在中速狀態(tài)下，接的是8極，其接法為雙星形。 3 在低速狀態(tài)下，接的是16極，其接法為三角形。&#

45、167;2.2 三速錨機電動機的控制原理 圖221為交流三速錨機電動機控制原理圖。 圖221 三速錨機電動機控制系統(tǒng)原理圖一、主電路部分 1組成：由主電源開關(guān)DAK、接觸器的主觸頭、電動機及線路組成。 2接觸器功能：完成電動機的換向和調(diào)速。 (1) ZC是正轉(zhuǎn)功能接觸器，通電時起錨。 (2) NC是反轉(zhuǎn)功能接觸器，通電時拋錨。 (3) 1C是低速狀態(tài)接觸器，通電時電動機處于低速狀態(tài)，同時聯(lián)鎖觸頭使2C、3C夫電。 (4) 2C中速狀態(tài)接觸器，通電時2C1、2C2得電，使電動機處于雙星型接法下運行，同時其聯(lián)鎖觸頭使1C和3C失電。 (5) 3C是高速狀態(tài)接觸器，通電時使4極獨立繞組得電，電動機在

46、高速狀態(tài)下運行，同時，其聯(lián)鎖觸頭使1C、2C失電。 3常見故障：各接觸器通斷狀態(tài)正常而錨機工作不正常，可重點檢查：接觸器主觸頭閉合是否良好；電動機工作是否正常，重點檢查繞組接線是否正常。二、零壓保護功能 如果錨機在運行過程中突然失電，然后又恢復(fù)電源，沒有保護功能時會使錨機突然動作，這不僅危及人身安全，也可能會損壞錨機設(shè)備，為此設(shè)有零壓保護功能。失電后只有將手柄打到0位，錨機才能重新起動。該功能由零壓繼電器LYJ實現(xiàn)。 失電后，LYJ失電，使串接在控制電源變壓器原邊線路中的觸頭(3和5)斷開，切斷控制電源。重新起動后，若主令控制器不在零位，則LYJ仍不能得電，處于失電狀態(tài)。只有把手柄挪到零位，才

47、會使LYJ通電，LYJ通電后使3和5接通，接通控制電源。 注意：零壓繼電器在電源接通后它總是吸合的，否則會使錨機不能工作。三、制動功能 1錨機采用直流電磁機械制動，且為失電抱閘。制動功能由制動電源ZLl、制動線圈ZDQ和相應(yīng)的電路實現(xiàn)。 2制動電源由變壓器B、整流橋ZL1組成，通過3RD、4RD兩個保險輸出直流制動電源。 3無論是起錨還是拋錨，主令控制器的LK7均處于閉合狀態(tài)，制動器ZDQ通電，松開電磁抱閘，允許電動機轉(zhuǎn)動。 4直流制動器線圈的吸合電流遠大于維持電流，故設(shè)有經(jīng)濟電阻R3。當(dāng)起錨或拋錨時，ZC或NC通電，其輔觸頭ZC(49-57)或NC(5759)斷開，使3SJ失電，使并在電路6

48、1和53點的常開延時觸頭3SJ延時斷開，串上經(jīng)濟電阻R3，使其在維持電流下工作。 5直流制動線圈是個大電感，設(shè)有二極管和放電電阻R4，為ZDQ提供放電回路。 6制動部分常見故障分析。如果工作中制動器打不開，則應(yīng)檢查： 直流電源是否正常； 主令控制器在工作位置是否閉合良好； 制動線圈ZDQ是否正常； 負(fù)責(zé)切除經(jīng)濟電阻R3的3SJ觸頭是否動作過早(延時時間過短)； 提供放電回路的二極管ZL2是否反接或擊穿。四、控制功能 1控制起錨、拋錨以及變速。 2起錨第一檔：LK7閉合，打開電磁制動器；LK4閉合，1C通電，電動機以低速運行；LK2閉合，方向接觸器ZC通電，起錨(這三個開關(guān)動作應(yīng)無先后之分)。

49、3起錨第二檔：LK7閉合，打開電磁制動器；LK2閉合，ZC通電起錨；LK5閉合，中速接觸器2C2接通然后2C1接通，中速運行，電動機繞組接法為雙星形。1C與2Cl、2C2之間采用電氣互鎖。中速運行時，時間繼電器1SJ通電，為高速運行作準(zhǔn)備。 4起錨第三檔：錨機從中速檔到高速檔運行時，要求平穩(wěn)過渡，故設(shè)有時間繼電器1SJ，其整定時間為052秒。當(dāng)主令手柄扳到第三檔時，LK6閉合，因為中速運行時lSJ通電，1SJ(33-36)已閉合，2SJ剛通電，中間繼電器OJ通電，其常開觸頭OJ閉合，使過電流繼電器CLJ在換檔工作中不動作。OJ通電后，0J(37-39)閉合，3C通電，3C(3739)閉合自保，

50、電動機在高速檔運行。 由于錨機用電動機在高速檔時承受負(fù)載能力較小，故在高速檔時，設(shè)有過電流繼電器CLJ起保護作用。當(dāng)2SJ延時時間到，2SJ(3641)斷開，OJ失電，在主電路中的（H3-H4）常開觸頭斷開，GLJ投入工作，控制電路中的OJ (3739)斷開。如果過載，CLJ動作，CLJ(3637)斷開，3C失電，使錨機退出三檔運行，同時，3C(26)閉合，又使2C1、2C2通電，錨機進入第二檔運行。3C斷電后，其自保觸頭3C(3739)斷開，因而過載消失后，不能再自行回到三檔工作。如需高速運行，其手柄必須從第三檔退回第二檔，再扳到第三檔。 當(dāng)手柄從零位直接扳到第三檔時，2C1、2C2立即通電

51、，電動機直接從中速起動。 經(jīng)1SJ延時后(152秒)，3C通電，轉(zhuǎn)換到高速運行。 五、應(yīng)急運行功能 當(dāng)電動機過載，熱繼電器lEJ、2EJ動作，就會切斷零壓繼電器LYJ的電源，零壓繼電器失電，就會切斷控制電源。熱繼電器1EJ、2EJ自動復(fù)位需要2分鐘，在應(yīng)急情況下，按下應(yīng)急運行按鈕JA，使LYJ通電，讓錨機工作。§2.3 采用PLC控制的交流三速錨機控制系統(tǒng) 交流三速電動錨機在船舶上應(yīng)用較為廣泛，但是采用傳統(tǒng)的繼電接觸器控制方式，控制電路中的活動觸點多，線路復(fù)雜，主令控制器工作電流較大，可靠性差，需要經(jīng)常維護保養(yǎng)。為了克服繼電接觸器控制系統(tǒng)的缺陷，目前，逐漸開始采用可編程控制器(PLC

52、)對交流三速變極調(diào)速起錨機控制線路進行改造。以PLC為核心，結(jié)合原起錨系纜控制系統(tǒng)中的主接觸器，保留原繼電器的控制功能，使控制電路變得簡單、可靠。特別是它能可靠地防止在錨破土?xí)r電機堵轉(zhuǎn)在高速擋引起燒毀電機的事故，并且克服了繼電接觸器控制中過載繼電器工作不穩(wěn)定不可靠的缺點。此外系統(tǒng)還增加了故障監(jiān)視、限制操作頻率等功能。 船舶三速錨機PLC控制線路實例分析：我們以三速恒功率錨機控制線路為例進行討論，其控制線路原理圖見圖2-3-1。現(xiàn)在有些船舶已經(jīng)安裝了這種控制系統(tǒng)。圖2-3-1采用PLC控制的起錨系纜機械控制線路PLC采用SLC1000系列的L32AWA型，電源為AC 220V，輸入通道20個，輸出通道12個，用戶內(nèi)存1K，控制恒功率三速異步電動機。 (1)系統(tǒng)實時控制功能如下： 直接加速及延時加速； 直接制動及三級制動(再生制動，再生機械聯(lián)合制動，機械制動)； 逆轉(zhuǎn)矩?fù)Q向(先執(zhí)行三級制動再執(zhí)行延時加速)； 機械剎車滯后打開(先接通主電路)； 主令手柄越位保護(越位時間小于延時加速時系