第09章船舶甲板机械电力拖动及其电气控制课件

30 六月 2024第第09章船舶甲板机械电章船舶甲板机械电力拖动及其电气控制力拖动及其电气控制11 八月 2023第09章船舶甲板机械电力拖动及其电气控制1内容简介内容简介甲板机械主要指起货机、锚机、绞缆甲板机械主要指起货机、锚机、绞缆机、舱盖开关机、舷梯起落机和吊艇机、舱盖开关机、舷梯起落机和吊艇机等。本篇重点阐述电动锚机、电动机等。本篇重点阐述电动锚机、电动绞缆机、电动起货机及其控制系统。绞缆机、电动起货机及其控制系统。其次介绍电动液压锚机、绞缆机和起其次介绍电动液压锚机、绞缆机和起货机的基本工作原理。货机的基本工作原理。内容简介甲板机械主要指起货机、锚机、绞缆机、舱盖开关机、舷梯29.1 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 9.1.1 甲板机械的特点、驱动及控制方式甲板机械的特点、驱动及控制方式 船舶甲板机械的驱动方式有电动式和液压式两大类，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其相应的控制回路为电气控制回路电气控制回路和和液压控制回路液压控制回路。在电气控制回路中，当代船舶已经引入了在电气控制回路中，当代船舶已经引入了可编程控可编程控制器和单片机制器和单片机；在液压控制方式中，目前大多采用；在液压控制方式中，目前大多采用电子技术和液压技术相结合的电子技术和液压技术相结合的电液复合系统电液复合系统，使它，使它在船舶甲板机械得到推广应用。在船舶甲板机械得到推广应用。9.1 船舶甲板机械的特点及驱动与控制方法 9.1.1 甲31 电动甲板机械电动甲板机械 船舶甲板机械的工况特点船舶甲板机械的工况特点 调速要求调速要求 工作的可靠性要求工作的可靠性要求 对电气设备的要求对电气设备的要求 一般要求调速范围在一般要求调速范围在1 8 1 10左右左右 甲板机械及其机电设备的高可靠性甲板机械及其机电设备的高可靠性 通用性通用性 抗干扰性抗干扰性 环境条件环境条件 船舶甲板机械与船舶电站紧密联系船舶甲板机械与船舶电站紧密联系 1 电动甲板机械 船舶甲板机械的工况特点 调速要求 工作的42 液压甲板机械液压甲板机械 液压起货机、锚机和绞缆机液压起货机、锚机和绞缆机优点是：操作方便，工作比较平稳，可实现无级调速，优点是：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防止过载，并具有良好而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。它们对环境温度和湿度不太敏感。的制动能力。它们对环境温度和湿度不太敏感。其缺点是：加工精度要求较高，制造安装比较复杂，其缺点是：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。维护管理工作量相对大。2 液压甲板机械 液压起货机、锚机和绞缆机59.1.2 船舶电力拖动系统的分类船舶电力拖动系统的分类 工作电流制式有工作电流制式有直流直流和和交流交流两大类。两大类。若以电力拖动中有无电流变换装置划分若以电力拖动中有无电流变换装置划分，则，则有单机拖动有单机拖动和和调速拖动调速拖动两大类型。两大类型。直流电力拖动系统有直流电力拖动系统有并励直流电动机并励直流电动机或或复励直流电动复励直流电动机机单机拖动系统单机拖动系统。交流电力拖动系统则多为单机拖动系统，其中交流电力拖动系统则多为单机拖动系统，其中鼠笼式鼠笼式异步电动机异步电动机拖动有恒速运行系统，或采用变极、变频、拖动有恒速运行系统，或采用变极、变频、调压、电磁转差离合器等方法的变速运行系统；而调压、电磁转差离合器等方法的变速运行系统；而绕线绕线式异步电动机式异步电动机则以转子串电阻、调压、晶闸管串级等方则以转子串电阻、调压、晶闸管串级等方法实现调速运行。法实现调速运行。9.1.2 船舶电力拖动系统的分类 工作电流制式有直流和交69.2 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 9.2.1 船舶起货机的类型及特点船舶起货机的类型及特点 船用起货机从机械机构的型式主要分为船用起货机从机械机构的型式主要分为吊杆式吊杆式和和回转式回转式起货机两大类。起货机两大类。船用起货机按拖动方式分为船用起货机按拖动方式分为蒸汽起货机蒸汽起货机、电动电动液压起货机液压起货机和和电动起货机电动起货机等几种类型。等几种类型。9.2 起货机的电力拖动与控制的基本要求 9.2.1 船7吊杆式起货机又分为吊杆式起货机又分为单吊杆式单吊杆式和和双吊杆式双吊杆式。单。单吊杆电动起货机是一种具有电动回转和变幅的吊杆电动起货机是一种具有电动回转和变幅的起货机，双杆式电动起货机是采用两台起货机起货机，双杆式电动起货机是采用两台起货机在起货过程中相互配合进行工作的。在起货过程中相互配合进行工作的。1）吊杆式起货机吊杆式起货机 吊杆式起货机又分为单吊杆式和双吊杆式。单吊杆电动起货机是一种8单杆式电动起货机结构图单杆式电动起货机结构图 双杆式电动起货机结构图双杆式电动起货机结构图 单杆式电动起货机结构图 双杆式电动起货机结构图 92）回转式电动起货机）回转式电动起货机 回转式起货机回转式起货机(克令吊克令吊)包括提升、变幅和回转包括提升、变幅和回转三个主要机构。它可采三个主要机构。它可采用用电动机拖动电动机拖动，也可以，也可以用用电动液压装置拖动电动液压装置拖动。通常可操作两个机构同时通常可操作两个机构同时运转，也可以操作三个机运转，也可以操作三个机构同时工作。构同时工作。2）回转式电动起货机 回转式起货机(克令吊)包括提升、变幅和109.2.3 起货机对电力拖动控制的基本要求起货机对电力拖动控制的基本要求 提高生产率提高生产率 对调速范围的要求对调速范围的要求 生产率是起货机的重要指标，生产率是起货机的重要指标，“重载低速、轻载高速重载低速、轻载高速”一般直流起货机调速范围为一般直流起货机调速范围为10:1，调速性能良好；，调速性能良好；交流起货机的调速范围为交流起货机的调速范围为7:1，基本上也能满足起货，基本上也能满足起货的调速要求。的调速要求。而液压起货机的调速由液压控制实现，而液压起货机的调速由液压控制实现，拖动电动机本身不需要调速。拖动电动机本身不需要调速。9.2.3 起货机对电力拖动控制的基本要求 提高生产率 对11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电动起货机必须选用防水式、重复短期工作制防水式、重复短期工作制的电动的电动机以适应甲板工作条件。机以适应甲板工作条件。直流起货机，一般采用起动力矩大而机械特性软的直流起货机，一般采用起动力矩大而机械特性软的复复励电动机励电动机以承受冲击负载，并且能适应以承受冲击负载，并且能适应轻载高速、重轻载高速、重载低速载低速的工况。的工况。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12对交流起货机，宜选用起动力矩大、转差率高而起动对交流起货机，宜选用起动力矩大、转差率高而起动电流较小的深槽式电流较小的深槽式(或双笼式或双笼式)的变极调速笼式异步电的变极调速笼式异步电动机，也可选用绕线式异步电动机。动机，也可选用绕线式异步电动机。对发电机对发电机电动机（电动机（GM）系统的起货机，宜选用）系统的起货机，宜选用具有具有差复励绕组的发电机差复励绕组的发电机，使电动机获得适用于起货，使电动机获得适用于起货机的机的下坠特性下坠特性。此外，要选用转动惯量此外，要选用转动惯量(或飞轮惯量或飞轮惯量GD2)小的专用电小的专用电动机，使起动和制动过程中的能耗降低。动机，使起动和制动过程中的能耗降低。对交流起货机，宜选用起动力矩大、转差率高而起动电流较小的深槽13对控制电路的要求对控制电路的要求 对液压起货机而言，控制电路对油泵电动机实对液压起货机而言，控制电路对油泵电动机实施起停控制，并对油泵电动机实施基本的保护。施起停控制，并对油泵电动机实施基本的保护。对电动起货机，控制电路应设有自动起动和分对电动起货机，控制电路应设有自动起动和分级调速环节，并且根据拖动电机的类型和工作方级调速环节，并且根据拖动电机的类型和工作方式设置保护，如以恒功率的工作方式防止式设置保护，如以恒功率的工作方式防止重载高重载高速提升速提升，或防止，或防止重载超速下降重载超速下降等保护环节，在系等保护环节，在系统发生故障或在危及安全的场合，能自动采取措统发生故障或在危及安全的场合，能自动采取措施隔离电源，使系统停车。施隔离电源，使系统停车。对控制电路的要求 对液压起货机而言，控制电路对油泵电动机实施149.2.4 电动起货机的运行特点及电路控制要求电动起货机的运行特点及电路控制要求 1.1.电动起货机采用电动起货机采用三档调速三档调速控制，并能控制，并能实现正反转实现正反转运行运行；2.2.对电动机设置对电动机设置短路、过载、绕组过热、失压欠短路、过载、绕组过热、失压欠压、缺相保护环节压、缺相保护环节等；等；3.3.采用采用主令控制器实现运行操作主令控制器实现运行操作，以保证起货机，以保证起货机操作灵活，工作可靠；操作灵活，工作可靠；4.4.电动机要求有通风机进行强制冷却，并设置风电动机要求有通风机进行强制冷却，并设置风道的风门对风机和起货电动机之间的道的风门对风机和起货电动机之间的联锁控制联锁控制 ；9.2.4 电动起货机的运行特点及电路控制要求 电动起货机155.5.设置从设置从零档至上升（或下降）高速档的自动延时零档至上升（或下降）高速档的自动延时起动控制起动控制，以防止快速操作引起电动机过大的冲击电，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 ；6.6.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机电气制动（再生制动）、电气与机械联合制动以及机械制动械制动 ；5.设置从零档至上升（或下降）高速档的自动延时起动控制，以167.7.对于恒功率调速的电动机，对于恒功率调速的电动机，中、高速档设置有重载中、高速档设置有重载不上高速的控制环节不上高速的控制环节：当额定负载（重载）时，既使：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中速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，则应自动回档；若电动机运行于高速档时出现重载，则应自动回到中速档到中速档 ；8.8.设置设置“逆转矩逆转矩”控制环节控制环节，即首先实现从高速挡，即首先实现从高速挡到零档的自动制动停车，然后再实现从零档到反向高到零档的自动制动停车，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速档三级延时起动的自动过程 ；7.对于恒功率调速的电动机，中、高速档设置有重载不上高速的控179.9.设置有设置有电磁制动器电磁制动器处于松闸的状态下防止处于松闸的状态下防止“货物货物自由跌落自由跌落”的保护的保护 ；10.10.设置有设置有电磁制动器线圈处于刹车状态下防止中、电磁制动器线圈处于刹车状态下防止中、高速档堵转的保护高速档堵转的保护。9.设置有电磁制动器处于松闸的状态下防止“货物自由跌落”的189.3 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9.3.1 交流恒功率变极调速起货机的控制交流恒功率变极调速起货机的控制 HJD型交流变极调速起货机控制原理电路图。型交流变极调速起货机控制原理电路图。该起货机的主要性能如下：该起货机的主要性能如下：起货重量为起货重量为1.5吨、吨、3.0吨和吨和5.0吨三种。吨三种。对应的起升速度为对应的起升速度为35米分、米分、40米分和米分和24米分。米分。1.5吨起货机采用吨起货机采用JZF-H5型型15/15/3千瓦三速交流异步千瓦三速交流异步电动机；电动机；3吨和吨和5吨起货机采用吨起货机采用JZF-H6型型26/26/5.5千瓦三速交千瓦三速交流异步电动机。流异步电动机。9.3 起货机的电力拖动控制线路分析9.3.1 交流恒功19M1 交流三速异步电动机交流三速异步电动机M2 风机电动机风机电动机QS 隔离开关隔离开关KMF 上升接触器上升接触器KMB 下降接触器，下降接触器，KM1低速接触器低速接触器KM2中速接触器中速接触器KM3高速接触器高速接触器KM4 风机接触器风机接触器KM5 制动器线圈限流控制动器线圈限流控制接触器制接触器KA1 零压继电器零压继电器KA2 中间继电器中间继电器KA3 负载继电器负载继电器ST 温度继电器温度继电器S1 控制电源开关控制电源开关S2 风门开关风门开关SB 应急强制运行按钮，应急强制运行按钮，SA1-9 主令开关的触点主令开关的触点TA 电流互感器电流互感器KT1、KT4、KT5 交流时间交流时间继电器继电器KT2、KT3 直流时间继电直流时间继电器器YB 直流电磁制动器线圈直流电磁制动器线圈KB 制动接触器制动接触器M1 交流三速异步电动机20交流三速恒功率起货机线路（全图）交流三速恒功率起货机线路（全图）交流三速恒功率起货机线路（全图）21 变极调速起货电动机变极调速起货电动机M1的三速绕组分别由的三速绕组分别由KM1、KM2和和KM3控制；控制；KMF和和KMB分别为正反转接触器，控制分别为正反转接触器，控制起货机的升降。起货机的升降。起货电动机由风机起货电动机由风机M2进进行冷却。行冷却。TA为电流互感器，向负为电流互感器，向负载继电器载继电器KA3提供电流分量，提供电流分量，KA3的电压分量为控制电路中的电压分量为控制电路中变压器提供，保证测量有功变压器提供，保证测量有功电流。电流。负载继电器：负载继电器：KA3当当起吊货物超过额定负载的一起吊货物超过额定负载的一半时，不允许上高速。半时，不允许上高速。变极调速起货电动机M1的三速绕组分别由KM122负载继电器分析负载继电器分析负载继电器的接线可以测负载继电器的接线可以测量起货机的负载，由图可见，量起货机的负载，由图可见，I IF F不仅与不仅与I IB B的大小有关，而的大小有关，而且与且与I IB B的相位有关。因此，的相位有关。因此，可以用可以用I IF F来反映起货机提升来反映起货机提升负载的大小。负载的大小。图中，图中，R R5 5是一个可以改是一个可以改变阻值大小的电阻，可以用变阻值大小的电阻，可以用来适应来适应2 2档和档和3 3档时功率因数档时功率因数不同而造成不同而造成I IF F大小的不一样。大小的不一样。负载继电器分析负载继电器的接线可以测量起货机的负载，由图可见23手柄零位手柄零位ST 温度继电器温度继电器S1 控制电源开关控制电源开关S2 风门开关风门开关KM1闭合后，闭合后，KT5线圈也通电线圈也通电,为刹车为刹车打开做准备。打开做准备。KM1的常开触点闭合自锁，的常开触点闭合自锁，确保中速接通后才断确保中速接通后才断电。电。KT4常闭触点断开，常闭触点断开，使负载继电器在高速使负载继电器在高速起作用。起作用。手柄零位ST 温度继电器24 合上空气开关合上空气开关QSQS，钥，钥匙开关和控制开关闭合（见匙开关和控制开关闭合（见控制线路），将主令手柄放控制线路），将主令手柄放在在0 0档位置上，若风门已经档位置上，若风门已经开，则风机起动。开，则风机起动。将主令手柄放在起货将主令手柄放在起货1 1档位置上，则正转接触器档位置上，则正转接触器KMKMF F和低速接触器和低速接触器KMKM1 1有电，有电，接通主电路，起货电动机工接通主电路，起货电动机工作在低速运行状态。作在低速运行状态。蓝色表示触点断开。蓝色表示触点断开。低速运行（主电路）低速运行（主电路）合上空气开关QS，钥匙开关和控制开关闭合（见控制线路25起货起货1档档KT1延时到延时到,KM5线线圈通电圈通电,并联在并联在R2的的常闭触点断开，刹车常闭触点断开，刹车线圈串入线圈串入R2，使电，使电流减小，起延长线圈流减小，起延长线圈寿命和省电作用。寿命和省电作用。KMF吸合起货机开吸合起货机开始运转。始运转。起货1档KT1延时到,KM5线圈通电,并联在R2的常闭触点断26 起货机已经在低速运行起货机已经在低速运行时再将主令手柄放在起货时再将主令手柄放在起货2 2档档位置上，则正转接触器位置上，则正转接触器KMKMF F和和中速接触器中速接触器KMKM2 2有电，接通主有电，接通主电路，起货电动机工作在中电路，起货电动机工作在中速运行状态。速运行状态。中速运行时，负载继电中速运行时，负载继电器器KAKA3 3开始工作（经开始工作（经KMKM1 1、KMKM2 2支路，未进入高速，支路，未进入高速，KTKT4 4不闭不闭合）。合）。中速运行（主电路）中速运行（主电路）起货机已经在低速运行时再将主令手柄放在起货2档位置上27起货起货2档档KM2通电后，其常通电后，其常闭触点使闭触点使KM1断电。断电。同时，其常闭触电同时，其常闭触电使使KT3断电开始延时。断电开始延时。避免在转速切换时，避免在转速切换时，负载继电器负载继电器KA3动作动作不能升速。不能升速。KT2通电吸合，为通电吸合，为刹车做准备。刹车做准备。起货2档KM2通电后，其常闭触点使KM1断电。28 起货机在中速运行后，起货机在中速运行后，将主令手柄放到起货将主令手柄放到起货3 3档，则档，则正转接触器正转接触器KMKMF F和高速接触器和高速接触器KMKM3 3有电，接通主电路，进入有电，接通主电路，进入高速运行状态。高速运行状态。高速运行时，负载继电高速运行时，负载继电器器TATA有两个工作状态：有两个工作状态：KTKT4 4还还没有闭合，负载继电器避开换没有闭合，负载继电器避开换档电流；档电流；KTKT4 4延时闭合，负载延时闭合，负载继电器正常检测起货机负载。继电器正常检测起货机负载。若此时起吊重物超过半若此时起吊重物超过半载，则载，则KAKA3 3将动作，将动作，KMKM3 3断开，断开，KMKM2 2自动重新闭合，起货机自自动重新闭合，起货机自动回到中速运行。动回到中速运行。高速运行（主电路）高速运行（主电路）起货机在中速运行后，将主令手柄放到起货3档，则正转接299.3.2 交流恒转矩变极调速起货机的控制交流恒转矩变极调速起货机的控制 恒转矩变极调速三相交流异步电动起货机和恒转矩变极调速三相交流异步电动起货机和前节所述的恒功率变极调速三相交流异步电前节所述的恒功率变极调速三相交流异步电动起货机有所不同动起货机有所不同恒转矩变极调速三相交流异步电动起货机起恒转矩变极调速三相交流异步电动起货机起动力矩大，但起动电流也大，约为额定电流动力矩大，但起动电流也大，约为额定电流的的56倍倍(恒功率调速电动起货机约为额定电恒功率调速电动起货机约为额定电流的流的2倍倍)；9.3.2 交流恒转矩变极调速起货机的控制 恒转矩变极调速30恒转矩电动起货机高速时的转矩比恒功率调速恒转矩电动起货机高速时的转矩比恒功率调速电动起货机大；电动起货机大；恒转矩电动起货机高速时可提升额定负载而恒恒转矩电动起货机高速时可提升额定负载而恒功率调速电动起货机高速时只能提升半载；功率调速电动起货机高速时只能提升半载；恒转矩电动起货机无需超载保护环节，控制电恒转矩电动起货机无需超载保护环节，控制电路简单，维修方便。路简单，维修方便。恒转矩电动起货机高速时的转矩比恒功率调速电动起货机大；恒转矩31第09章船舶甲板机械电力拖动及其电气控制课件32b1b1：应急停止开关：应急停止开关b12 b12：风门开关：风门开关 C11 C11：正转接触器：正转接触器 C12 C12：反转接触器：反转接触器 C13 C13：低速接触器：低速接触器 C14 C14：中速接触器：中速接触器 C15 C15：高速接触器：高速接触器 C16 C16：风机接触器：风机接触器 C17 C17：制动接触器：制动接触器 S11 S11：电磁制动器：电磁制动器 d1 d1：低速绕组过载继电器：低速绕组过载继电器 d2 d2：中、高速绕组过载继电：中、高速绕组过载继电器器 d11 d11：失压继电器：失压继电器 d12 d12：上升继电器：上升继电器 d13 d13：下降继电器：下降继电器 d14 d14：中、高速跳闸继电器：中、高速跳闸继电器 d15 d15：时间继电器：时间继电器 d16 d16：时间继电器：时间继电器 d17 d17：时间继电器：时间继电器 b1：应急停止开关d1：低速绕组过载继电器 33第09章船舶甲板机械电力拖动及其电气控制课件34延时继电器d15的常闭触点延时断开切断再生制动回路接触器C13吸合同时,延时继电器d15通电C13常开闭合为制动接触器C17通电做准备.C16常开触点闭合为中(C14)高(C15)速接触器通电做准备只有在风机运行时，才能进高速正常时低速绕组不过载，d1通电吸合d11常开触点闭合，组成零压保护电路主令控制器手柄在位B11闭合正常情况应急停止开关b1闭合中速C14和高速C15接触器均为失电，低速接触器C13吸合为低速绕组通电做准备.失压保护继电器d11闭合d11闭合向控制电路供电风机接触器C16吸合风机通电运转冷却起货电动机打开风门风门开关b12闭合在零位时,上升和下降继电器d12/d13均失电,其常闭触点闭合,则中高速跳闸继电器d14通电吸合(在中高速不过载时d2闭合),其常开触点闭合自锁.d14触点闭合,为中高速运行做准备在零在零位位 延时继电器d15的常闭触点延时断开切断再生制动回路接触器C135主令控制器b11-3接通,上升辅助继电器d12通电吸合d12常开闭合,使上升接触器C11通电吸合,接通低速绕组电源此期间，电动机高速绕组不过载，则d2吸合，其常开触点闭合。(d12常闭开)中高速继电器d14获电吸合并自锁。若电机高速过载，则d2释放，d14释放，起货机不能上高速。其常开触点闭合。为中高速接触器通电作准备。D16常开触点延时闭合为向中高速接触器通电作准备。延时保证在手柄快速扳到中高速档时，有足够时间低速起动，防止直接进入高速起动而造成对起货机电机的冲击。d12通电吸合,常闭断开,使下降辅助继电器断电,实现互锁.d12和C11常开闭合,使电磁制动器接触器C17通电吸合,电磁制动器S11通过整流器获电动作,松开刹车,使起货电机低速运行.C11与C17间组成程序连锁，确保电动机低速绕组先通电，S11才能通电松闸，避免重物自行落下。起货一起货一位位同时延时继电器d16通电 主令控制器b11-3接通,上升辅助继电器d12通电吸合d1236中速接触器通电吸合，其主触点闭合，接通中速绕组，起货机中速运行。主令手柄至2位，b11触点9-09接通d17触点延时闭合,为高速运行做准备D17通电吸合(1)接触器C14常闭触点断开，低速接触器C13断电，使低速绕组断电，保证电动机在换档时不会中断供电。(2)接触器C13触点断开，C14触点闭合，保证刹车在换档时不会中断供电。起货二起货二位位 (2)d15失电，其触点立即闭合。为停车或反向操作时进行再生制动做好准备。(1)C13,d15失电中速接触器通电吸合，其主触点闭合，接通中速绕组，起货机中速运37C15接触器常闭触点断开，C14失电，中速绕组断电，保证换档不断电。主令手柄至3位，b11触点11-011接通高速接触器通电吸合，其主触点闭合，接通高速绕组，起货机高速运行。起货三起货三位位C15触点闭合，C14触点断开，保证换档刹车接触器不断电。C15常闭触点断开，C14常闭触点闭合，C13和d15断电。C15接触器常闭触点断开，C14失电，中速绕组断电，保证换档38C15C15通电吸合，高速绕组通电，起货机进入通电吸合，高速绕组通电，起货机进入高速运行。同时，切断高速运行。同时，切断C14C14电路，中速绕组电路，中速绕组断电。断电。C13C13保持断电，保持断电，C17C17保持通电。保持通电。由上述分析，主令控制器手柄突由上述分析，主令控制器手柄突然从零位扳到然从零位扳到3 3位，起动过程与手位，起动过程与手柄的操作速度无关，而是通过时柄的操作速度无关，而是通过时间继电器间继电器d16d16和和d17d17的延时控制，的延时控制，按时间原则自动起动并逐步加速按时间原则自动起动并逐步加速到高速运行。不会出现中、高速到高速运行。不会出现中、高速绕组堵转，也不会出现直接高速绕组堵转，也不会出现直接高速起动的情况。起动的情况。零位快速到三位零位快速到三位零位时零位时C16,d11,d14,C13,d15C16,d11,d14,C13,d15通电吸合通电吸合手柄突然扳到三位，手柄突然扳到三位，d12d12和和C11C11先后通电，使低速绕组先后通电，使低速绕组通电，同时通电，同时C17(d12,C11,C13C17(d12,C11,C13已吸合已吸合)通电吸合，电磁制通电吸合，电磁制动器动器S11S11通电松闸，起货机低速运行。通电松闸，起货机低速运行。C17C17通电同时，通电同时，d16d16也通电，经也通电，经0.25S0.25S延时后，其常开触延时后，其常开触点闭合，使点闭合，使C14C14通电吸合，中速绕组通电，起货机中速通电吸合，中速绕组通电，起货机中速加速运行。加速运行。C14C14吸合，其常闭触点断开，吸合，其常闭触点断开，C13C13断电，低速绕组断断电，低速绕组断电，电，d15d15断电，其常闭触点闭合，为再生制动做准备。断电，其常闭触点闭合，为再生制动做准备。C14C14通电同时，通电同时，d17d17也通电，经也通电，经0.5S0.5S延时，延时，其常开触点闭合。其常开触点闭合。C15通电吸合，高速绕组通电，起货机进入高速运行。同时，切断39二、三位快速到零位二、三位快速到零位在中高速时，在中高速时，C14C14或或C15C15吸合，其常闭触点断开，吸合，其常闭触点断开，d15d15断电，其常闭触点闭合，为再生制动做准备。断电，其常闭触点闭合，为再生制动做准备。手柄回零位，手柄回零位，d12d12断电释放，断电释放，d12d12常开触点断开，常开触点断开，C14,C15C14,C15断电，断电，断开中高速绕组，断开中高速绕组，C14,C15 C14,C15常闭触点闭合，常闭触点闭合，C13 C13通电吸合接通低通电吸合接通低速绕组，同时速绕组，同时d15d15通电其常闭触电延时断开，在延时期间通电其常闭触电延时断开，在延时期间C11C11仍吸仍吸合，此时低速绕组与电源接通，电动机进入再生制动。合，此时低速绕组与电源接通，电动机进入再生制动。在在d12d12断电的同时，其常断电的同时，其常开触点断开，开触点断开，C17C17失电，电失电，电磁制动器断电，由于其为磁制动器断电，由于其为大电感，通过电阻放电，大电感，通过电阻放电，并在短时间内维持吸合状并在短时间内维持吸合状态，到态，到S11S11放电到不足以使放电到不足以使电磁铁吸合而释放使制动电磁铁吸合而释放使制动器刹车。此期间器刹车。此期间d15d15未断开，未断开，故再生制动和机械制动同故再生制动和机械制动同时起作用时起作用(联合制动联合制动)。当。当d15d15延时结束，延时结束，d15d15断开，断开，C11C11释放，低速绕组断电，释放，低速绕组断电，起货机电动机在机械制动起货机电动机在机械制动作用下停车。作用下停车。进行三阶段制动进行三阶段制动(1)(1)再生制动再生制动(2)(2)再生制动与机械制动再生制动与机械制动(3)(3)机械制动机械制动二、三位快速到零位在中高速时，C14或C15吸合，其常闭触点40零位时，零位时，C16,d11,d14,C13,d15C16,d11,d14,C13,d15通电吸合，通电吸合，d12,d13,C11,C12,d16,C17,C14,d17,C15d12,d13,C11,C12,d16,C17,C14,d17,C15断电释放，与前同。断电释放，与前同。零位快速到落货三位零位快速到落货三位手柄快速扳到落货手柄快速扳到落货3 3位，位，d13,C12,d16(d13,C12,d16(触点延时闭合触点延时闭合),C17),C17依依次通电次通电(松开刹车松开刹车)，低速绕组接通电源，电机在反向低速运，低速绕组接通电源，电机在反向低速运行。行。D16D16触点延时闭合触点延时闭合,C14(,C14(中速绕组中速绕组)d17()d17(触点延时闭合触点延时闭合)通电，通电，中速绕组接通电源，电机在反向中速运行。切断低速绕组。中速绕组接通电源，电机在反向中速运行。切断低速绕组。d17d17触点延时闭合触点延时闭合,C15(,C15(高速绕组高速绕组)通电，高速绕组接通电源，通电，高速绕组接通电源，电机在反向高速运行。切断低速和中速绕组。保持刹车通电。电机在反向高速运行。切断低速和中速绕组。保持刹车通电。可见落货各档或从零位到落货二、三，或从落货二、三档快可见落货各档或从零位到落货二、三，或从落货二、三档快速扳回零位与起货时类似，不同的由的速扳回零位与起货时类似，不同的由的d13d13代替代替d12d12，C12C12代替代替C11C11，起货机反转。由于货物是位能性负载，在落货时使电动，起货机反转。由于货物是位能性负载，在落货时使电动机处于再生制动状态下运行，起货电动机使货物匀速下降。机处于再生制动状态下运行，起货电动机使货物匀速下降。从落货二、三档快速扳回零位与起货时类似，进行三阶段制从落货二、三档快速扳回零位与起货时类似，进行三阶段制动，动，(1)(1)再生制动再生制动(2)(2)再生制动与机械制动再生制动与机械制动(3)(3)机械制动机械制动零位时，C16,d11,d14,C13,d15通电吸合，d141起货三位快速扳到落货三位起货三位快速扳到落货三位(或相或相反反)手柄从正三至倒三时，手柄从正三至倒三时，d12d12断开，断开，C17C17失电，刹车失电，刹车(S11)(S11)延时释放。手柄从中延时释放。手柄从中速至过零时，使速至过零时，使C13(C13(低速绕组低速绕组)和和d15(d15(触点延时断开触点延时断开)通电，使通电，使C11C11自锁自锁(d13(d13不能通电不能通电)，电动机在起货方向上减速，电动机在起货方向上减速(再生制动再生制动)。S11S11放电至释放刹车，此放电至释放刹车，此时时d15d15延时时间未到，再生制动与机械制动共存延时时间未到，再生制动与机械制动共存(联合制动联合制动)。d15d15延时时间到，延时时间到，C11C11断电，则再生制动结束，由机械制动至停车。实现三级制动。断电，则再生制动结束，由机械制动至停车。实现三级制动。其过程为首先三级制动停车，然后按时间其过程为首先三级制动停车，然后按时间原则逐级起动。原则逐级起动。起货三位快速扳到落货三位(或相反)手柄从正三至倒三时，d1242起货三位快速扳到落货三位起货三位快速扳到落货三位(或相或相反反)C11C11失电，失电，d13,C12d13,C12依次通电吸合，依次通电吸合，C17C17通电松开刹车。低速绕组通电松开刹车。低速绕组(C13)(C13)接通接通电路电路,电动机在落货方向低速运转。同时电动机在落货方向低速运转。同时d16d16通电延时，通电延时，d16d16延时时间到，延时时间到，C14C14通电通电(断开断开C13)C13)中速绕组接通电路，电动机在中速加速运转，同时中速绕组接通电路，电动机在中速加速运转，同时d17d17通电延通电延时，时，d17d17延时时间到，延时时间到，C15 C15通电通电(断开断开C13,C14)C13,C14)高速绕组接通电路，电动机在高速绕组接通电路，电动机在高速运转。实现按时间原则起动。高速运转。实现按时间原则起动。停车自动制动，自动延时起动。这种控制方停车自动制动，自动延时起动。这种控制方式称式称“逆转矩控制逆转矩控制”起货三位快速扳到落货三位(或相反)C11失电，d13,C1243基本保护环基本保护环节节(1)“(1)“逆转矩控制逆转矩控制”(2)(2)防止货物自由跌落防止货物自由跌落货物下落时，电动机处于再生制动状态货物下落时，电动机处于再生制动状态在换档时，始终有一个接触器吸合，对在换档时，始终有一个接触器吸合，对应绕组通电，保持货物不会自由下落。应绕组通电，保持货物不会自由下落。基本保护环节(1)“逆转矩控制”(2)防止货物自由跌落货物下44(3)(3)应急切断：遇特殊情况，按下应急按钮应急切断：遇特殊情况，按下应急按钮b1b1切断控制电路，使起货机立即停止工作。切断控制电路，使起货机立即停止工作。(4)(4)失压保护失压保护(零电压保护零电压保护):):零压继电器和主零压继电器和主令零位触点实现保护。令零位触点实现保护。(3)应急切断：遇特殊情况，按下应急按钮b1切断控制电路，使45(5)(5)过载保护，通过安装过载保护，通过安装在低速和高速绕组内部的在低速和高速绕组内部的热敏电阻和继电器热敏电阻和继电器d1d1和和d2d2来实现。来实现。低速低速 中高速中高速(5)过载保护，通过安装在低速和高速绕组内部的热敏电阻和继电46当过载时，热敏电阻的阻当过载时，热敏电阻的阻值升高，负载继电器电流减值升高，负载继电器电流减小，继电器释放，串联在控小，继电器释放，串联在控制电路中的触点断开，使相制电路中的触点断开，使相应的控制电路失电。应的控制电路失电。低速低速 中高速中高速当过载时，热敏电阻的阻值升高，负载继电器电流减小，继电器释放47若低速过载则若低速过载则d1d1失电起失电起货机停止工作。若中高速货机停止工作。若中高速过载则的过载则的d2d2失电，则起货失电，则起货机不能进入高速运行，只机不能进入高速运行，只能在低速运行。能在低速运行。低速低速 中高速中高速若低速过载则d1失电起货机停止工作。若中高速过载则的d2失电48(6)(6)风机过载，通过热继电器实现保护。风机过载，通过热继电器实现保护。接触器接触器C16C16失电，串联在高速控制电路的失电，串联在高速控制电路的常开触点断开，则起货机不能在中、高速常开触点断开，则起货机不能在中、高速运行而只能在低速运行。运行而只能在低速运行。(7)(7)短路保护：由熔断器短路保护：由熔断器e11e13e11e13来实现来实现(6)风机过载，通过热继电器实现保护。接触器C16失电，串联49(8)(8)缺相保护：电动机在缺相运行时，缺相保护：电动机在缺相运行时，会使电动机过热而损坏。由于本电路的会使电动机过热而损坏。由于本电路的控制电路由三相供电，在电源的任意一控制电路由三相供电，在电源的任意一相失电的情况下都使控制电路失电，电相失电的情况下都使控制电路失电，电动机都会停止运转而起保护作用。动机都会停止运转而起保护作用。(8)缺相保护：电动机在缺相运行时，会使电动机过热而损坏。由509.4 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9.4.1 锚机运行特点锚机运行特点 收起沉躺在水底的锚链收起沉躺在水底的锚链 收紧锚链收紧锚链 拔锚出土拔锚出土 收起悬于水中的锚及锚链收起悬于水中的锚及锚链 拉锚入锚链孔中拉锚入锚链孔中 9.4 锚机和系缆设备的电力拖动与控制9.4.1 锚机运511.根据我国钢质海船建造规范规定，锚机电力拖根据我国钢质海船建造规范规定，锚机电力拖动装置在规定的海区内，动装置在规定的海区内，应能满足单锚破土后起双锚应能满足单锚破土后起双锚的要求。的要求。2.电动机能在最大负荷力矩下起动。要求锚机、绞缆电动机能在最大负荷力矩下起动。要求锚机、绞缆机工作定额应不小于机工作定额应不小于30min，且应满足且应满足30min内起动内起动25次的要求。次的要求。9.4.2 锚机对电力拖动控制的要求锚机对电力拖动控制的要求 1.根据我国钢质海船建造规范规定，锚机电力拖动装置在规定52 3.要求电动机有软的或下坠的机械特性，其堵转力要求电动机有软的或下坠的机械特性，其堵转力矩应为额定力矩的两倍，矩应为额定力矩的两倍，以满足拔锚出土和系缆开以满足拔锚出土和系缆开始时需要很大的拉力，以克服船舶惯性的要求。始时需要很大的拉力，以克服船舶惯性的要求。4.电动机能在堵转情况下工作电动机能在堵转情况下工作1min左右。左右。3.要求电动机有软的或下坠的机械特性，其堵转力矩应为额定力53 6.为适应甲板上的工作条件和短期工作状态，为适应甲板上的工作条件和短期工作状态，应选用应选用防水式和短期（一般为防水式和短期（一般为30min）工作制电机。）工作制电机。5.电动机应有一定的调速范围，要求破土后的起锚电动机应有一定的调速范围，要求破土后的起锚速度：速度：单锚不小于单锚不小于12m/min；双锚不小于；双锚不小于8m/min；拉锚入孔时的速度为拉锚入孔时的速度为34m/min。6.为适应甲板上的工作条件和短期工作状态，应选用防水式和短549.4.2 锚机和系缆设备的电力拖动控制线路锚机和系缆设备的电力拖动控制线路 图所示的是国产交流三速电动起锚机控制线路，用图所示的是国产交流三速电动起锚机控制线路，用主令控制器控制锚机电动机的起动、制动、调速及反主令控制器控制锚机电动机的起动、制动、调速及反转。锚机电动机是三速笼式电动机，有两套绕组：一转。锚机电动机是三速笼式电动机，有两套绕组：一套为套为4极高速绕组；另一套是变极绕组，极高速绕组；另一套是变极绕组，16极低速是极低速是D形接法。形接法。8极中速是极中速是YY形接法，从形接法，从D形改接成形改接成YY形形属于恒功率调速。中、低速级采用直接起动的方法，属于恒功率调速。中、低速级采用直接起动的方法，中速至高速级按时间原则自动延时起动。中速至高速级按时间原则自动延时起动。9.4.2 锚机和系缆设备的电力拖动控制线路 图所示的是国55控制箱具有下列保护：失压保护，低速与中速级过控制箱具有下列保护：失压保护，低速与中速级过载保护，高速级过载保护，接触器载保护，高速级过载保护，接触器KMF与与KMB间及间及KM1与与KM2间有互锁作为防止电源短路的保护，控间有互锁作为防止电源短路的保护，控制回路用熔断器作短路保护。制回路用熔断器作短路保护。控制箱具有下列保护：失压保护，低速与中速级过载保护，高速级过56高速：高速：独立的一套独立的一套4极高速极高速绕组采用星形接法，绕组采用星形接法，4U、4V、4W分别接电源，另一分别接电源，另一套绕组开路。套绕组开路。16/8/4极三速二绕组鼠笼式异步电动机有两套独立的绕组。极三速二绕组鼠笼式异步电动机有两套独立的绕组。一套为一套为4极高速绕组，另一套绕组为中速和低速合用。极高速绕组，另一套绕组为中速和低速合用。高速绕组高速绕组高速：独立的一套4极高速绕组采用星形接法，4U、4V、4W分57中速：中速：采用双星形接法为采用双星形接法为8极，极，8U、8V、8W分别接电分别接电源，源，16U1、16U2、16V、16W 合并短接，合并短接，4U、4V、4W开路。开路。中速绕组中速绕组中速：采用双星形接法为8极，8U、8V、8W分别接电源，158低速：低速：采用三角形接法为采用三角形接法为16极，极，16U1、16U2连接后连接后和和16V、16W分别接电源，分别接电源，8U、8V、8W和和4U、4V、4W开路。开路。低速绕组低速绕组低速：采用三角形接法为16极，16U1、16U2连接后和159M交流三速异步电动机交流三速异步电动机QS隔离开关隔离开关KMF上升接触器上升接触器KMB 下降接触器下降接触器KM1低速接触器低速接触器KM2-1、KM2-2中速接触器中速接触器KM3 高速接触器高速接触器KA1零压继电器零压继电器KA2中间继电器中间继电器KA3过电流继电器过电流继电器SA0控制电源开关控制电源开关SB应急强制运行按钮应急强制运行按钮SA1-7主令开关主令开关M交流三速异步电动机KA1 零压继电器60第09章船舶甲板机械电力拖动及其电气控制课件61