船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)大連海事大學(xué) 船舶甲板機(jī)械電力拖動(dòng)及其電氣控制

船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)大連海事大學(xué)船舶甲板機(jī)械電力拖動(dòng)及其電氣控制第1頁(yè)/共73頁(yè)第一節(jié)船舶甲板機(jī)械的特點(diǎn)及驅(qū)動(dòng)與控制方法

當(dāng)今各類(lèi)運(yùn)輸船舶通常將錨機(jī)、絞纜機(jī)和起貨機(jī)稱為船舶甲板機(jī)械。當(dāng)然各類(lèi)工程船舶上的移船絞車(chē)，捕魚(yú)船的拖網(wǎng)機(jī)，救撈船的尾拖纜機(jī)都屬于運(yùn)輸船舶的絞車(chē)類(lèi)和起貨機(jī)類(lèi)。船舶甲板機(jī)械的驅(qū)動(dòng)方式有電動(dòng)式和液壓式兩大類(lèi)。其相應(yīng)的控制回路為電氣控制回路和液壓控制回路。在電氣控制回路中，當(dāng)代船舶已經(jīng)引入了可編程控制器和單片機(jī)；在液壓控制回路中，大多采用電子技術(shù)和液壓技術(shù)相結(jié)合的電液復(fù)合系統(tǒng)，進(jìn)一步提高了系統(tǒng)的自動(dòng)化程度。返回第2頁(yè)/共73頁(yè)一、電動(dòng)甲板機(jī)械

1．船舶甲板機(jī)械的工況特點(diǎn)

2．調(diào)速要求

3．工作的可靠性要求高

4．對(duì)電氣設(shè)備的要求

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1．船舶甲板機(jī)械的工況特點(diǎn)

船舶甲板機(jī)械與船舶電站緊密聯(lián)系。甲板機(jī)械中某些電動(dòng)機(jī)單機(jī)功率相對(duì)發(fā)電機(jī)的容量而言，占有了較大的權(quán)重，拖動(dòng)電機(jī)的起動(dòng)、制動(dòng)、運(yùn)行狀態(tài)都會(huì)直接影響到船舶電網(wǎng)參數(shù)的變化。船舶電站的容量基本上是根據(jù)船舶機(jī)電設(shè)備的總?cè)萘縼?lái)確定的。第4頁(yè)/共73頁(yè)2．調(diào)速要求甲板機(jī)械要求調(diào)速的主要有起貨機(jī)、錨機(jī)和絞纜機(jī)等，但這幾種設(shè)備對(duì)于電力拖動(dòng)的各項(xiàng)調(diào)速指標(biāo)的要求并不高。一般要求調(diào)速范圍在1:8-1:10左右。至于特性的硬度、靜差率以及動(dòng)態(tài)性能方面的指標(biāo)都沒(méi)有特殊的要求。目前在船用交流調(diào)速系統(tǒng)中，起貨機(jī)、錨機(jī)大多采用變極調(diào)速系統(tǒng)。有的船舶起貨機(jī)把可編程控制器和單片機(jī)引入到控制系統(tǒng)中來(lái)，使其調(diào)速系統(tǒng)更為可靠，性能更佳。第5頁(yè)/共73頁(yè)3．工作的可靠性要求高甲板機(jī)械及其機(jī)電設(shè)備的高可靠性運(yùn)行，這是由船舶的特殊性所決定的。除了要求它們可靠運(yùn)行外，還要方便日常管理和維護(hù)，一旦發(fā)生意外故障，則要求故障部分能迅速恢復(fù)和切除，盡最大可能保持供電和繼續(xù)運(yùn)行。第6頁(yè)/共73頁(yè)4．對(duì)電氣設(shè)備的要求對(duì)船舶的甲板機(jī)電設(shè)備有以下幾點(diǎn)要求：（1）通用性，同一用途的設(shè)備應(yīng)具有同一規(guī)格，以保證良好的互換性。（2）抗干擾性，目前電力電子器件在船舶中大量運(yùn)用，必須抑制各種電磁干擾、提高電子設(shè)備和微機(jī)系統(tǒng)的電磁兼容性以保證這些系統(tǒng)的正常工作。（3）環(huán)境條件，要求機(jī)電設(shè)備能承受船舶在航行中發(fā)生的振動(dòng)和沖擊力，以及環(huán)境溫度的變化。第7頁(yè)/共73頁(yè)二、液壓甲板機(jī)械甲板起重機(jī)大多采用液壓傳動(dòng)，錨機(jī)、系泊絞纜機(jī)和起貨機(jī)也有不少是采用液壓傳動(dòng)的。液壓起貨機(jī)、錨機(jī)和絞纜機(jī)操作方便，工作比較平穩(wěn)，可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，而且能吸收沖擊性負(fù)荷和自動(dòng)防止過(guò)載，并具有良好的制動(dòng)能力。它們對(duì)環(huán)境溫度和濕度不太敏感。但它們存在加工精度要求較高，制造安裝比較復(fù)雜，維護(hù)管理工作量相對(duì)大。

表9-1為甲板機(jī)械兩種驅(qū)動(dòng)方式的性能及有關(guān)情況。第8頁(yè)/共73頁(yè)表9-1甲板機(jī)械兩種驅(qū)動(dòng)方式的比較適用范圍各類(lèi)工程船舶的選用對(duì)船舶電站容量的要求起動(dòng)特性調(diào)速特性運(yùn)行特性制造成本及可靠性技術(shù)發(fā)展趨向維護(hù)管理電氣傳動(dòng)油船、化學(xué)品船不宜采用較少大功率裝置起動(dòng)時(shí)對(duì)電站及電網(wǎng)有沖擊加速時(shí)間在2—4S內(nèi)大多采用階梯式難于保證平穩(wěn)和抗沖擊投資小，可靠PLC控制維修方便液壓傳動(dòng)適用于各種類(lèi)型船舶廣泛基本不沖擊電站加速時(shí)間小于2S無(wú)級(jí)調(diào)速速比范圍大運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，能抗沖擊投資大，可靠電液復(fù)合機(jī)電一體維修工作量較大第9頁(yè)/共73頁(yè)第二節(jié)起貨機(jī)的電力拖動(dòng)與控制的基本要求

一、船舶起貨機(jī)的類(lèi)型及特點(diǎn)船舶起貨機(jī)的類(lèi)型很多。依據(jù)拖動(dòng)方式來(lái)分，有電力拖動(dòng)起貨機(jī)和電動(dòng)液壓起貨機(jī)兩種。從機(jī)械結(jié)構(gòu)的形式來(lái)分，主要有吊桿式起貨機(jī)、回轉(zhuǎn)式起貨機(jī)（克令吊）和行走（門(mén)吊）式起重機(jī)幾種類(lèi)型。

1.電動(dòng)起貨機(jī)的特點(diǎn)

2.電動(dòng)液壓起貨機(jī)的特點(diǎn)返回第10頁(yè)/共73頁(yè)1.電動(dòng)起貨機(jī)的特點(diǎn)電動(dòng)起貨機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊、振動(dòng)、噪音較小，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和遙控；其缺點(diǎn)是電氣線路較為復(fù)雜，在管理和維護(hù)方面有一定的要求。通常采用多電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)或選用各種類(lèi)型電動(dòng)機(jī)的固有特性或人為特性來(lái)滿足起貨機(jī)對(duì)電力拖動(dòng)提出的要求。

第11頁(yè)/共73頁(yè)2.電動(dòng)液壓起貨機(jī)的特點(diǎn)電動(dòng)液壓起貨機(jī)能實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)平滑調(diào)速，加速時(shí)間短，具有良好的制動(dòng)能力，不需要電磁制動(dòng)器。它的調(diào)速和換向是在液力機(jī)械中進(jìn)行的，而電動(dòng)機(jī)維持恒速不變，因此可采用普通鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)。它的缺點(diǎn)是工作效率低，制造精度要求高，油路系統(tǒng)復(fù)雜，一旦管路破損、漏油不易修復(fù)。第12頁(yè)/共73頁(yè)二、電動(dòng)起貨機(jī)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行特性起貨機(jī)與其他機(jī)電設(shè)備一樣，由原動(dòng)機(jī)，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)三部分構(gòu)成。電動(dòng)起貨機(jī)主要由以下三個(gè)部分構(gòu)成：電動(dòng)機(jī)；減速箱和離合器組成的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及卷筒；電磁/機(jī)械剎車(chē)裝置與吊桿等。第13頁(yè)/共73頁(yè)1．吊桿式起貨機(jī)

吊桿式起貨機(jī)有單桿式和雙桿式兩種。單桿式電動(dòng)起貨機(jī)是一種具有電動(dòng)回轉(zhuǎn)和變幅的起貨機(jī)，見(jiàn)圖9-1。雙桿式電動(dòng)起貨機(jī)是采用兩臺(tái)起貨機(jī)在起貨過(guò)程中相互配合進(jìn)行工作的，見(jiàn)圖9-2。雙桿吊貨的工作過(guò)程見(jiàn)圖9-3。第14頁(yè)/共73頁(yè)返回單桿式電動(dòng)起貨機(jī)結(jié)構(gòu)圖

雙桿式電動(dòng)起貨機(jī)結(jié)構(gòu)圖第15頁(yè)/共73頁(yè)圖9-3雙桿吊貨時(shí)電動(dòng)機(jī)負(fù)載圖返回第16頁(yè)/共73頁(yè)

由圖9-3可見(jiàn)，起貨電動(dòng)機(jī)是重復(fù)短期工作，所以起貨電動(dòng)機(jī)一般采用專用的重復(fù)短期制。這種工作制用百分?jǐn)?shù)JC值表示，稱為暫載率或通電持續(xù)率，它表示在一個(gè)周期內(nèi)，工作時(shí)間與一個(gè)周期時(shí)間T之比。式中：tg為一周期內(nèi)工作時(shí)間，t1為一周內(nèi)的停止時(shí)間。船舶起貨機(jī)采用的電動(dòng)機(jī)的暫載率一般為15%，20%，25%，40%。一個(gè)周期的時(shí)間一般不超過(guò)10分鐘。第17頁(yè)/共73頁(yè)2．回轉(zhuǎn)式電動(dòng)起貨機(jī)回轉(zhuǎn)式起貨機(jī)（克令吊）它包括提升、變幅和回轉(zhuǎn)三個(gè)主要機(jī)構(gòu)。其拖動(dòng)方式可采用電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，也可以用電動(dòng)液壓裝置拖動(dòng)。如圖9-4，是克令吊結(jié)構(gòu)示意圖，圖中1是提升機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)，2是變幅機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)，3是旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)。通常可操作兩個(gè)機(jī)構(gòu)同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)，也可以操作三個(gè)機(jī)構(gòu)同時(shí)工作?；剞D(zhuǎn)式起貨機(jī)的吊貨過(guò)程可以用簡(jiǎn)化的負(fù)載圖來(lái)表示，見(jiàn)圖9-5。圖中縱坐標(biāo)，，分別為提升機(jī)構(gòu)，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和變幅機(jī)構(gòu)的電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載力矩，橫坐標(biāo)為時(shí)間t。第18頁(yè)/共73頁(yè)1提升機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)2變幅機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)3旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)圖9-4克令吊結(jié)構(gòu)示意圖返回第19頁(yè)/共73頁(yè)第20頁(yè)/共73頁(yè)圖9-5各電動(dòng)機(jī)軸上所受力矩的簡(jiǎn)化負(fù)載圖第21頁(yè)/共73頁(yè)回轉(zhuǎn)式電動(dòng)起貨機(jī)的工作過(guò)程為：（1）t1時(shí)間為吊起貨物階段，同時(shí)伸距由最小到最大。（2）t2時(shí)間為繼續(xù)吊貨至需要高度，同時(shí)開(kāi)始回轉(zhuǎn)。（3）t3時(shí)間為回轉(zhuǎn)至需要位置，伸距同步由最小開(kāi)始變大。（4）t4時(shí)間伸距繼續(xù)變化至最大，同時(shí)開(kāi)始落貨。（5）t5時(shí)間繼續(xù)落貨，直至“到位”。（6）t6時(shí)間卸貨，此時(shí)各電動(dòng)機(jī)停止工作。第22頁(yè)/共73頁(yè)（7）t7時(shí)間空鉤吊上，同時(shí)伸距由最大至最小。（8）t8時(shí)間繼續(xù)吊至需要高度，同時(shí)開(kāi)始回轉(zhuǎn)。（9）t9時(shí)間繼續(xù)回轉(zhuǎn)至需要位置，同時(shí)伸距由最小開(kāi)始變大。（10）t10時(shí)間伸距繼續(xù)變化至最大，同時(shí)開(kāi)始落空鉤。（11）t11時(shí)間繼續(xù)落空鉤，直至“到位”。（12）t12時(shí)間為裝貨，各電動(dòng)機(jī)停止工作。

t1~t12是一個(gè)工作周期，以后重復(fù)上述過(guò)程。第23頁(yè)/共73頁(yè)三、船舶起貨機(jī)電力拖動(dòng)的基本要求

1．提高生產(chǎn)率2．對(duì)調(diào)速范圍的要求3．對(duì)電動(dòng)機(jī)型式的要求4．對(duì)控制電路的要求

第24頁(yè)/共73頁(yè)1．提高生產(chǎn)率

生產(chǎn)率是起貨機(jī)的重要指標(biāo)，以每小時(shí)的起貨量(t／h)表示，加快提升貨物的速度可提高起貨機(jī)生產(chǎn)率，但從安全生產(chǎn)的角度來(lái)看，提升速度越高越不安全。為了提高生產(chǎn)率，必須合理確定額定起貨速度。提高空鉤速度可以縮短起貨周期、提高生產(chǎn)率。因?yàn)榭浙^高速時(shí)造成生產(chǎn)事故的可能性較小，一般起貨機(jī)空鉤運(yùn)行速度比額定起貨的速度高出許多。對(duì)電動(dòng)起貨機(jī)選用飛輪慣量（GD2）小的電動(dòng)機(jī)以縮短系統(tǒng)的起動(dòng)和制動(dòng)時(shí)間也是提高生產(chǎn)率的一項(xiàng)有效措施。“重載低速、輕載高速”

第25頁(yè)/共73頁(yè)2．對(duì)調(diào)速范圍的要求調(diào)速范圍是起貨機(jī)的另一重要指標(biāo)。起貨電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中，既有空鉤高速，又有重載低速，要求較廣的調(diào)速范圍。一般直流起貨機(jī)調(diào)速范圍為10:1，調(diào)速性能良好；交流起貨機(jī)的調(diào)速范圍為7:1，基本上也能滿足起貨的調(diào)速要求。而液壓起貨機(jī)的調(diào)速由液壓控制實(shí)現(xiàn)，拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)本身不需要調(diào)速。第26頁(yè)/共73頁(yè)3．對(duì)電動(dòng)機(jī)型式的要求電動(dòng)起貨機(jī)必須選用防水式、重復(fù)短期工作制的電動(dòng)機(jī)以適應(yīng)甲板工作條件。直流起貨機(jī)，一般采用起動(dòng)力矩大而機(jī)械特性軟的復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)以承受沖擊負(fù)載，并且能適應(yīng)輕載高速、重載低速的工況。對(duì)交流起貨機(jī)，宜選用起動(dòng)力矩大、轉(zhuǎn)差率高而起動(dòng)電流較小的深槽式(或雙籠式)的變極調(diào)速籠式異步電動(dòng)機(jī)，也可選用繞線式異步電動(dòng)機(jī)。對(duì)發(fā)電機(jī)-電動(dòng)機(jī)（G-M）系統(tǒng)的起貨機(jī)，宜選用具有差復(fù)勵(lì)繞組的發(fā)電機(jī)，使電動(dòng)機(jī)獲得適用于起貨機(jī)的下墜特性。此外，要選用轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小的專用電動(dòng)機(jī)，使起動(dòng)和制動(dòng)過(guò)程中的能耗降低。第27頁(yè)/共73頁(yè)4．對(duì)控制電路的要求（1）電動(dòng)起貨機(jī)采用三檔調(diào)速控制，并能實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)運(yùn)行。（2）對(duì)電動(dòng)機(jī)設(shè)置短路、過(guò)載、繞組過(guò)熱、失壓欠壓、缺相保護(hù)環(huán)節(jié)等。（3）采用主令控制器實(shí)現(xiàn)運(yùn)行操作，以保證起貨機(jī)操作靈活，工作可靠。（4）電動(dòng)機(jī)要求有通風(fēng)機(jī)進(jìn)行強(qiáng)制冷卻，并設(shè)置風(fēng)道的風(fēng)門(mén)對(duì)風(fēng)機(jī)和起貨電動(dòng)機(jī)之間的聯(lián)鎖控制。第28頁(yè)/共73頁(yè)（5）設(shè)置從零檔至上升（或下降）高速檔的自動(dòng)延時(shí)起動(dòng)控制，以防止快速操作引起電動(dòng)機(jī)過(guò)大的沖擊電流以及起貨機(jī)過(guò)大的機(jī)械沖擊。（6）從高速檔回零檔停車(chē)時(shí)設(shè)置有三級(jí)自動(dòng)制動(dòng)控制：電氣制動(dòng)（再生制動(dòng)）、電氣與機(jī)械聯(lián)合制動(dòng)以及機(jī)械制動(dòng)。（7）對(duì)于恒功率調(diào)速的電動(dòng)機(jī)，中、高速檔設(shè)置有重載不上高速的控制環(huán)節(jié)：當(dāng)額定負(fù)載（重載）時(shí)，既使主令手柄扳至上升高速檔，電動(dòng)機(jī)也只能運(yùn)行于中速檔；若電動(dòng)機(jī)運(yùn)行于高速檔時(shí)出現(xiàn)重載，則應(yīng)自動(dòng)回到中速檔。第29頁(yè)/共73頁(yè)（8）設(shè)置“逆轉(zhuǎn)矩”控制環(huán)節(jié)，即首先實(shí)現(xiàn)從高速擋到零檔的自動(dòng)制動(dòng)停車(chē)，然后再實(shí)現(xiàn)從零檔到反向高速檔三級(jí)延時(shí)起動(dòng)的自動(dòng)過(guò)程。（9）設(shè)置有電磁制動(dòng)器處于松閘的狀態(tài)下防止“貨物自由跌落”的保護(hù)。（10）設(shè)置有電磁制動(dòng)器線圈處于剎車(chē)狀態(tài)下防止中、高速檔堵轉(zhuǎn)的保護(hù)。第30頁(yè)/共73頁(yè)第三節(jié)起貨機(jī)的電力拖動(dòng)控制線路分析

一、交流恒功率變極調(diào)速起貨機(jī)控制系統(tǒng)

圖9-6是國(guó)產(chǎn)交流變極調(diào)速起貨機(jī)控制電路原理圖（注意圖中電氣符號(hào)的表示方法）。

1.起貨機(jī)控制電路的組成

2.控制電路分析返回第31頁(yè)/共73頁(yè)返回第32頁(yè)/共73頁(yè)1.起貨機(jī)控制電路的組成

（1）利用主令控制器發(fā)出控制信號(hào)，使起貨機(jī)按指令的要求工作。（2）電機(jī)的起動(dòng)和調(diào)速環(huán)節(jié)。（3）制動(dòng)環(huán)節(jié)。（4）保護(hù)環(huán)節(jié)。第33頁(yè)/共73頁(yè)2.控制電路分析（1）準(zhǔn)備（主令控制器置零位）（2）提升第一檔（3）提升第二檔（4）提升第三檔（5）主令控制器手柄從零位直接扳到第三檔（6）主令控制器手柄直接從二檔或三檔扳回零位（7）落貨（8）主令控制器手柄從下降第三檔直接扳到上升第三檔或反之（9）保護(hù)環(huán)節(jié)及其功能第34頁(yè)/共73頁(yè)二、恒轉(zhuǎn)矩交流三速起貨機(jī)的線路分析

恒轉(zhuǎn)矩變極調(diào)速三相交流異步電動(dòng)起貨機(jī)和前節(jié)所述的恒功率變極調(diào)速三相交流異步電動(dòng)起貨機(jī)有所不同，恒轉(zhuǎn)矩變極調(diào)速三相交流異步電動(dòng)起貨機(jī)起動(dòng)力矩大，但起動(dòng)電流也大，約為額定電流的5～6倍(恒功率調(diào)速電動(dòng)起貨機(jī)約為額定電流的2倍)；恒轉(zhuǎn)矩電動(dòng)起貨機(jī)高速時(shí)的轉(zhuǎn)矩比恒功率調(diào)速電動(dòng)起貨機(jī)大；恒轉(zhuǎn)矩電動(dòng)起貨機(jī)高速時(shí)可提升額定負(fù)載而恒功率調(diào)速電動(dòng)起貨機(jī)高速時(shí)只能提升半載；恒轉(zhuǎn)矩電動(dòng)起貨機(jī)無(wú)需超載保護(hù)環(huán)節(jié)，控制電路簡(jiǎn)單，維修方便。

第35頁(yè)/共73頁(yè)返回第36頁(yè)/共73頁(yè)b1：應(yīng)急停止開(kāi)關(guān)b12：風(fēng)門(mén)開(kāi)關(guān)C11：正轉(zhuǎn)接觸器C12：反轉(zhuǎn)接觸器C13：低速接觸器C14：中速接觸器C15：高速接觸器C16：風(fēng)機(jī)接觸器C17：制動(dòng)接觸器S11：電磁制動(dòng)器d1：低速繞組過(guò)載繼電器d2：中、高速繞組過(guò)載繼電器d11：失壓繼電器d12：上升繼電器d13：下降繼電器d14：中、高速跳閘繼電器d15：時(shí)間繼電器d16：時(shí)間繼電器d17：時(shí)間繼電器第37頁(yè)/共73頁(yè)C23吊桿電動(dòng)機(jī)控制聯(lián)鎖第38頁(yè)/共73頁(yè)延時(shí)繼電器d15的常閉觸點(diǎn)延時(shí)斷開(kāi)切斷再生制動(dòng)回路接觸器C13吸合同時(shí),延時(shí)繼電器d15通電C13常開(kāi)閉合為制動(dòng)接觸器C17通電做準(zhǔn)備.C16常開(kāi)觸點(diǎn)閉合為中(C14)高(C15)速接觸器通電做準(zhǔn)備只有在風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，才能進(jìn)高速正常時(shí)低速繞組不過(guò)載，d1通電吸合．d11常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，組成零壓保護(hù)電路．主令控制器手柄在０位B11閉合正常情況應(yīng)急停止開(kāi)關(guān)b1閉合中速C14和高速C15接觸器均為失電，低速接觸器C13吸合為低速繞組通電做準(zhǔn)備.失壓保護(hù)繼電器d11閉合d11閉合向控制電路供電風(fēng)機(jī)接觸器C16吸合風(fēng)機(jī)通電運(yùn)轉(zhuǎn)冷卻起貨電動(dòng)機(jī)打開(kāi)風(fēng)門(mén)風(fēng)門(mén)開(kāi)關(guān)b12閉合在零位時(shí),上升和下降繼電器d12/d13均失電,其常閉觸點(diǎn)閉合,則中高速跳閘繼電器d14通電吸合(在中高速不過(guò)載時(shí)d2閉合),其常開(kāi)觸點(diǎn)閉合自鎖.d14觸點(diǎn)閉合,為中高速運(yùn)行做準(zhǔn)備在零位

第39頁(yè)/共73頁(yè)主令控制器b11-3接通,上升輔助繼電器d12通電吸合d12常開(kāi)閉合,使上升接觸器C11通電吸合,接通低速繞組電源此期間，電動(dòng)機(jī)高速繞組不過(guò)載，則d2吸合，其常開(kāi)觸點(diǎn)閉合。(d12常閉開(kāi))中高速繼電器d14獲電吸合并自鎖。若電機(jī)高速過(guò)載，則d2釋放，d14釋放，起貨機(jī)不能上高速。其常開(kāi)觸點(diǎn)閉合。為中高速接觸器通電作準(zhǔn)備。D16常開(kāi)觸點(diǎn)延時(shí)閉合為向中高速接觸器通電作準(zhǔn)備。延時(shí)保證在手柄快速扳到中高速檔時(shí)，有足夠時(shí)間低速起動(dòng)，防止直接進(jìn)入高速起動(dòng)而造成對(duì)起貨機(jī)電機(jī)的沖擊。d12通電吸合,常閉斷開(kāi),使下降輔助繼電器斷電,實(shí)現(xiàn)互鎖.d12和C11常開(kāi)閉合,使電磁制動(dòng)器接觸器C17通電吸合,電磁制動(dòng)器S11通過(guò)整流器獲電動(dòng)作,松開(kāi)剎車(chē),使起貨電機(jī)低速運(yùn)行.C11與C17間組成程序連鎖，確保電動(dòng)機(jī)低速繞組先通電，S11才能通電松閘，避免重物自行落下。起貨一位同時(shí)延時(shí)繼電器d16通電

第40頁(yè)/共73頁(yè)中速接觸器通電吸合，其主觸點(diǎn)閉合，接通中速繞組，起貨機(jī)中速運(yùn)行。主令手柄至2位，b11觸點(diǎn)9-09接通d17觸點(diǎn)延時(shí)閉合,為高速運(yùn)行做準(zhǔn)備D17通電吸合(1)接觸器C14常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，低速接觸器C13斷電，使低速繞組斷電，保證電動(dòng)機(jī)在換檔時(shí)不會(huì)中斷供電。(2)接觸器C13觸點(diǎn)斷開(kāi)，C14觸點(diǎn)閉合，保證剎車(chē)在換檔時(shí)不會(huì)中斷供電。起貨二位

(2)d15失電，其觸點(diǎn)立即閉合。為停車(chē)或反向操作時(shí)進(jìn)行再生制動(dòng)做好準(zhǔn)備。(1)C13,d15失電第41頁(yè)/共73頁(yè)C15接觸器常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，C14失電，中速繞組斷電，保證換檔不斷電。主令手柄至3位，b11觸點(diǎn)11-011接通高速接觸器通電吸合，其主觸點(diǎn)閉合，接通高速繞組，起貨機(jī)高速運(yùn)行。起貨三位C15觸點(diǎn)閉合，C14觸點(diǎn)斷開(kāi)，保證換檔剎車(chē)接觸器不斷電。C15常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，C14常閉觸點(diǎn)閉合，C13和d15斷電。

第42頁(yè)/共73頁(yè)C15通電吸合，高速繞組通電，起貨機(jī)進(jìn)入高速運(yùn)行。同時(shí)，切斷C14電路，中速繞組斷電。C13保持?jǐn)嚯?，C17保持通電。由上述分析，主令控制器手柄突然從零位扳到3位，起動(dòng)過(guò)程與手柄的操作速度無(wú)關(guān)，而是通過(guò)時(shí)間繼電器d16和d17的延時(shí)控制，按時(shí)間原則自動(dòng)起動(dòng)并逐步加速到高速運(yùn)行。不會(huì)出現(xiàn)中、高速繞組堵轉(zhuǎn)，也不會(huì)出現(xiàn)直接高速起動(dòng)的情況。零位快速到三位零位時(shí)C16,d11,d14,C13,d15通電吸合手柄突然扳到三位，d12和C11先后通電，使低速繞組通電，同時(shí)C17(d12,C11,C13已吸合)通電吸合，電磁制動(dòng)器S11通電松閘，起貨機(jī)低速運(yùn)行。C17通電同時(shí)，d16也通電，經(jīng)0.25S延時(shí)后，其常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，使C14通電吸合，中速繞組通電，起貨機(jī)中速加速運(yùn)行。C14吸合，其常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，C13斷電，低速繞組斷電，d15斷電，其常閉觸點(diǎn)閉合，為再生制動(dòng)做準(zhǔn)備。C14通電同時(shí)，d17也通電，經(jīng)0.5S延時(shí)，其常開(kāi)觸點(diǎn)閉合。

第43頁(yè)/共73頁(yè)二、三位快速到零位在中高速時(shí)，C14或C15吸合，其常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，d15斷電，其常閉觸點(diǎn)閉合，為再生制動(dòng)做準(zhǔn)備。手柄回零位，d12斷電釋放，d12常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)，C14,C15斷電，斷開(kāi)中高速繞組，C14,C15常閉觸點(diǎn)閉合，C13通電吸合接通低速繞組，同時(shí)d15通電其常閉觸電延時(shí)斷開(kāi)，在延時(shí)期間C11仍吸合，此時(shí)低速繞組與電源接通，電動(dòng)機(jī)進(jìn)入再生制動(dòng)。在d12斷電的同時(shí)，其常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)，C17失電，電磁制動(dòng)器斷電，由于其為大電感，通過(guò)電阻放電，并在短時(shí)間內(nèi)維持吸合狀態(tài)，到S11放電到不足以使電磁鐵吸合而釋放使制動(dòng)器剎車(chē)。此期間d15未斷開(kāi)，故再生制動(dòng)和機(jī)械制動(dòng)同時(shí)起作用(聯(lián)合制動(dòng))。當(dāng)d15延時(shí)結(jié)束，d15斷開(kāi)，C11釋放，低速繞組斷電，起貨機(jī)電動(dòng)機(jī)在機(jī)械制動(dòng)作用下停車(chē)。

進(jìn)行三階段制動(dòng)(1)再生制動(dòng)(2)再生制動(dòng)與機(jī)械制動(dòng)(3)機(jī)械制動(dòng)第44頁(yè)/共73頁(yè)零位時(shí)，C16,d11,d14,C13,d15通電吸合，d12,d13,C11,C12,d16,C17,C14,d17,C15斷電釋放，與前同。零位快速到落貨三位手柄快速扳到落貨3位，d13,C12,d16(觸點(diǎn)延時(shí)閉合),C17依次通電(松開(kāi)剎車(chē))，低速繞組接通電源，電機(jī)在反向低速運(yùn)行。D16觸點(diǎn)延時(shí)閉合,C14(中速繞組)d17(觸點(diǎn)延時(shí)閉合)通電，中速繞組接通電源，電機(jī)在反向中速運(yùn)行。切斷低速繞組。d17觸點(diǎn)延時(shí)閉合,C15(高速繞組)通電，高速繞組接通電源，電機(jī)在反向高速運(yùn)行。切斷低速和中速繞組。保持剎車(chē)通電。

可見(jiàn)落貨各檔或從零位到落貨二、三，或從落貨二、三檔快速扳回零位與起貨時(shí)類(lèi)似，不同的由的d13代替d12，C12代替C11，起貨機(jī)反轉(zhuǎn)。由于貨物是位能性負(fù)載，在落貨時(shí)使電動(dòng)機(jī)處于再生制動(dòng)狀態(tài)下運(yùn)行，起貨電動(dòng)機(jī)使貨物勻速下降。從落貨二、三檔快速扳回零位與起貨時(shí)類(lèi)似，進(jìn)行三階段制動(dòng)，(1)再生制動(dòng)(2)再生制動(dòng)與機(jī)械制動(dòng)(3)機(jī)械制動(dòng)第45頁(yè)/共73頁(yè)起貨三位快速扳到落貨三位(或相反)手柄從正三至倒三時(shí)，d12斷開(kāi)，C17失電，剎車(chē)(S11)延時(shí)釋放。手柄從中速至過(guò)零時(shí)，使C13(低速繞組)和d15(觸點(diǎn)延時(shí)斷開(kāi))通電，使C11自鎖(d13不能通電)，電動(dòng)機(jī)在起貨方向上減速(再生制動(dòng))。S11放電至釋放剎車(chē)，此時(shí)d15延時(shí)時(shí)間未到，再生制動(dòng)與機(jī)械制動(dòng)共存(聯(lián)合制動(dòng))。d15延時(shí)時(shí)間到，C11斷電，則再生制動(dòng)結(jié)束，由機(jī)械制動(dòng)至停車(chē)。實(shí)現(xiàn)三級(jí)制動(dòng)。其過(guò)程為首先三級(jí)制動(dòng)停車(chē)，然后按時(shí)間原則逐級(jí)起動(dòng)。第46頁(yè)/共73頁(yè)起貨三位快速扳到落貨三位(或相反)C11失電，d13,C12依次通電吸合，C17通電松開(kāi)剎車(chē)。低速繞組(C13)接通電路,電動(dòng)機(jī)在落貨方向低速運(yùn)轉(zhuǎn)。同時(shí)d16通電延時(shí)，d16延時(shí)時(shí)間到，C14通電(斷開(kāi)C13)中速繞組接通電路，電動(dòng)機(jī)在中速加速運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)d17通電延時(shí)，d17延時(shí)時(shí)間到，C15通電(斷開(kāi)C13,C14)高速繞組接通電路，電動(dòng)機(jī)在高速運(yùn)轉(zhuǎn)。實(shí)現(xiàn)按時(shí)間原則起動(dòng)。停車(chē)自動(dòng)制動(dòng)，自動(dòng)延時(shí)起動(dòng)。這種控制方式稱“逆轉(zhuǎn)矩控制”第47頁(yè)/共73頁(yè)基本保護(hù)環(huán)節(jié)(1)“逆轉(zhuǎn)矩控制”(2)防止貨物自由跌落

1、貨物下落時(shí)，電動(dòng)機(jī)處于再生制動(dòng)狀態(tài)

2、在換檔時(shí)，始終有一個(gè)接觸器吸合，對(duì)應(yīng)繞組通電，保持貨物不會(huì)自由下落。(3)應(yīng)急切斷：遇特殊情況，按下應(yīng)急按鈕b1

切斷控制電路，使起貨機(jī)立即停止工作。(4)失壓保護(hù)(零電壓保護(hù)):零壓繼電器和主令零位觸點(diǎn)實(shí)現(xiàn)保護(hù)第48頁(yè)/共73頁(yè)(5)過(guò)載保護(hù)，通過(guò)安裝在低速和高速繞組內(nèi)部的熱敏電阻和繼電器d1和d2來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)過(guò)載時(shí)，熱敏電阻的阻值升高，負(fù)載繼電器電流減小，繼電器釋放，串聯(lián)在控制電路中的觸點(diǎn)斷開(kāi)，使相應(yīng)的控制電路失電。若低速過(guò)載則d1失電起貨機(jī)停止工作。若中高速過(guò)載則的d2失電，則起貨機(jī)不能進(jìn)入高速運(yùn)行，只能在低速運(yùn)行低速中高速第49頁(yè)/共73頁(yè)(6)風(fēng)機(jī)過(guò)載，通過(guò)熱繼電器實(shí)現(xiàn)保護(hù)。接觸器C16失電，串聯(lián)在高速控制電路的常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)，則起貨機(jī)不能在中、高速運(yùn)行而只能在低速運(yùn)行。(7)短路保護(hù)：由熔斷器e11—e13來(lái)實(shí)現(xiàn)(8)缺相保護(hù)：電動(dòng)機(jī)在缺相運(yùn)行時(shí)，會(huì)使電動(dòng)機(jī)過(guò)熱而損壞。由于本電路的控制電路由三相供電，在電源的任意一相失電的情況下都使控制電路失電，電動(dòng)機(jī)都會(huì)停止運(yùn)轉(zhuǎn)而起保護(hù)作用。第50頁(yè)/共73頁(yè)第四節(jié)錨機(jī)和系纜設(shè)備的電力拖動(dòng)與控制

一、錨機(jī)、絞纜機(jī)的類(lèi)型及運(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)船舶類(lèi)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)、立式系纜絞機(jī)和臥式絞纜機(jī)等。

第51頁(yè)/共73頁(yè)第52頁(yè)/共73頁(yè)1—錨；2—錨鏈筒；3—制鏈器；4—錨鏈；5—錨機(jī)；6—錨鏈管；7—棄鏈器；8—錨鏈艙。第53頁(yè)/共73頁(yè)錨設(shè)備的布置圖1—錨；2—錨鏈筒；3—制鏈器；4—起錨機(jī)；5—錨鏈管；6—錨鏈艙。第54頁(yè)/共73頁(yè)

錨和收錨用的動(dòng)力機(jī)械，目前多用電動(dòng)錨機(jī)和液壓錨機(jī)兩種。按鏈輪軸線布置不同可分為臥式錨機(jī)和立式錨機(jī)。臥式錨機(jī)第55頁(yè)/共73頁(yè)錨機(jī)實(shí)例：第56頁(yè)/共73頁(yè)系纜機(jī)船舶在水上做靠岸停泊的一種方式。利用系纜設(shè)備，將船舶安全牢固地系結(jié)于碼頭、浮筒、船塢或其它船舶的一種停泊方法。系泊設(shè)備一般由纜索、系纜屬和系纜機(jī)械三部分組成。船舷系泊船舶系纜的方式船尾系泊首尾系泊單點(diǎn)系泊第57頁(yè)/共73頁(yè)組成：

1.纜索

2.帶纜樁（系纜器）

3.導(dǎo)纜器（導(dǎo)纜孔、導(dǎo)纜鉗）

4.絞纜機(jī)械

5.纜索卷車(chē)第58頁(yè)/共73頁(yè)返回圖9-8起錨過(guò)程示意圖及作用力分析第I階段：收起躺在水底的余鏈階段，錨鏈的拉力是不變的；全部起錨過(guò)程第59頁(yè)/共73頁(yè)返回圖9-8起錨過(guò)程示意圖及作用力分析第Ⅱ階段：隨著懸鏈形狀的改變，拉力變大，直到錨破土；第60頁(yè)/共73頁(yè)返回圖9-8起錨過(guò)程示意圖及作用力分析第Ⅲ階段：錨破土；第61頁(yè)/共73頁(yè)返回圖9-8起錨過(guò)程示意圖及作用力分析第Ⅳ階段：收錨出水，隨著錨鏈長(zhǎng)度減小，拉力成正比減??；第62頁(yè)/共73頁(yè)返回圖9-8起錨過(guò)程示意圖及作用力分析第V階段：收錨入孔，是將錨拉入并緊固于錨鏈孔中。第63頁(yè)/共73頁(yè)返回圖9-9典型的起錨阻力距曲線起錨過(guò)程中電動(dòng)機(jī)的典型負(fù)載圖第64頁(yè)/共73頁(yè)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