船舶电气

第八章船舶电气第一节甲板机械电力拖动控制原理第二节船舶舵机的电力拖动与控制第三节船舶电站第四节船舶同步发电机的自动调节装置第五节船舶电网第六节船舶照明系统第七节电工仪表（附：报警系统）第八节船舶电气安全和安全用电习题教学目的：使学生掌握锚机、起货机控制电路的性能、特点，理解锚机、起货机控制电路的原理、了解其分析方法。重点：锚机、起货机控制电路的性能。难点：锚机，交直流起货机控制电路的原理分析。计划课时：10节左右。第一节甲板机械电力拖动控制原理§1-1锚机的电力拖动与控制§1-2锚机控制线路§1-3船舶起货机的电力拖动与控制§1-4直流电动起货机§1-5交流电动起货机§1-6电动液压起货机（机动略）§1-7电力拖动系统故障检测与维护甲板机械电力拖动控制原理返回§1-1锚机的电力拖动与控制性能：一般锚机与绞缆机构成联动机一、锚机运行工作特点阶段一：收起躺在海底的锚链——力矩不变；阶段二：收紧锚链——力矩增加；阶段三：拨锚出土——力矩大；阶段四：收起悬于水中的锚及锚链——力矩减少；阶段五：拉锚入锚链孔中——力矩回增。二、对电力拖动及控制的要求（一）对电力拖动的要求要点：堵转1分钟、软或下坠的机械特性、30分钟短时工作制、防水式。（二）对电动锚机控制线路的基本要求要点：主令直接从0到高速、线路逐级加速、防电流冲击；抛锚为再生或能耗制动、回零为电气和机械制动，有短路、失压、过载、断相保护。返回§1-2锚机控制线路一、交流三速电动机1．双速绕组n=(1-s)60f1/P2．电机绕组两套：一套为4极（高速n0=1500r/min）；另一套含8极（YY中速n0=750r/min）、16极（Δ低速n0=375r/min二、控制线路原理1.准备合上QS、SA→HL1亮（表示电源有电）SA（主令控制器）→0→SA通→KA2（零压继电器）通电→KA2（7）闭→接通控制线路（零位、欠失压保护）→KT1通电→KT1（14）瞬时断→KT2通电→KT2（4）瞬时闭→KT3通电→KT3（22）瞬时闭2．起锚一挡SA→起1SA2通→KM1通电→KM1（2）主触点闭→a→KM1（9）断→对KM2互锁→KM1（17）闭→bSA4通→KM3通电→KM3（1）主触点闭→c→KM3（11）断→对KM4-1、KM4-2互锁→KM3（13）断→对KM5互锁SA7通→KM6通电→KM6（20）断→KT3断电→db↗→KM6（21）闭→YB通电抱闸松（R4、V2为续流电路）→ea→M接成低速→M低速运转（YB电路极性：上+、下-）c↗e↗d→KT3（22）延时断→经济电阻R3接入（减少线圈发热：延长使用寿命、省电）（YB不接经济电阻为强励松闸）3.起锚二挡SA→起2SA4断→KM3断电→KM3（1）主触点断→a→KM3（11）闭→b→KM3（13）闭SA5通→KM4-2通电→KM4-2（1）主触点闭→cb↗→KM4-2（10）断→对KM3互锁→KM4-2（11）闭→KM4-1通电→KM4-1（2）主触点闭→d→KM4-1（10）断→对KM3互锁→KM4-1（18）断→ea↘c→M由低速换成中速运转d↗e→KT1断电→KT1（14）延时闭→使低速直接到高速有中速运行的间隙（0.5～2s）4．起锚三挡SA→起3SA6通→KM5通电→KM5（3）主触点闭→aa↘→KM5（10）断→对KM3互锁↗主触点断→M换成高速运转→KM4-1、KM4-2断电→辅触点复原→KM5（13）闭→自锁→KM5（19）断→KT2断电→KT2（4）延时断→KA1接入5．抛锚同起锚、KM2通电、M反转；深水抛锚M为再生制动（也有能耗制动）、变加速为等速。6．停止SA→0SA7断→KM6断电→YB断电为机械制动；SA→3→2→1为再生电气制动→0。7．保护高速运行的过载保护（其余保护略）高速过载→KA1达动作值→KA1（16）闭→KA3通电→KA3（16）闭→自锁→KA3（13）断→KM5断电→aa→KM5（3）主触点断→bb↘→KM5（10）闭→KM4-1、KM4-2通电→主触点闭→M转入中速→KM5（13）断、KM5（19）闭→KT2瞬时闭短接KA1过载消失、KA1达释放值KA1（16）断、但KA3自锁仍通电；故要由3挡→（回）2挡→3挡（进）才能重新进入高速。返回§1-3船舶起货机的电力拖动与控制一、起货机运行工作的特点分吊杆式（又分单吊和双吊）、旋转式二、对电力拖动及控制的要求要点：过载能力强；起动转矩大；机械特性软（重载低速、轻载高速）；调速范围广nmax/nmin=7～10；转动惯量小；能防水和重复短期工作。三、对控制线路的要求要点：1）采用主令控制器操作，其操作手柄的正、反和调速各档具有明显的空间位置差异；起动、加速与操作速度无关。2）手柄从零位快速扳到高速档，应能使转速由零自动逐级加速到高速，不发生由静止起动直接到中速或高速；3）采用电气制动与电磁机械制动相配合的制动；不发生中速、高速反接制动，以避免电流的冲击和损耗；高速超载时自动返回中速，采用再生或能耗或倒拉制动等速下放重物，控制线路设有防止重载高速提升和超速下落的保护环节。4）不发生自由落体，电机绕组先通电后松闸，应先接通高（低）档绕组后断开低（高）档绕组的交替电路环节。5）设强制低速下放重物的应急按纽；具有零位保护；设短路、过载、欠失压和起/落货互锁等保护。返回§1-4直流电动起货机一、双输出G—M系统起货机1．G—M系统的工作原理2．双输出直流发电机（1）两个独立的励磁电路控制两个独立的电枢绕组输出电路；（2）系统具有电机台数少、体积小、重量轻和装机容量小等优点。3．控制线路原理（1）变流机组M（交）--G（直）--GE（直）的起动起动过程：合上QS→KM2通电主触点闭→a按下SB2→KM1通电自锁→常开辅触点闭→KT1通电→b→常闭辅触点断→对KM2互锁→主触点闭→M（交）从自耦变压器分压降压起动a↗b→KT1触点延时闭→KA1通电→常闭触点断→KM1、KM2、KT1依次断电触点复原→常开触点闭→KM3通电→cc→主触点闭→M（交）加全压运转→GE、G带动转动→KM4通电触点闭→GE发电→HL亮（2）SA（主令控制器）→0SA1通→KA2（零压继电器）触点闭→零位保护和欠失压保护→KT2通电触点瞬时闭→短接RE（经济电阻）（3）SA→上升1SA1断SA2通→KMH通电→常闭触点断→对KML互锁→上方两个常开触点闭→a→下方常开触点闭→ba→G励磁绕组得直流（方向：上下）→G（先转动）发电→M电枢获电产生转矩（先有励磁）→cc↘SA4通→KMB通电→常开触点闭→YB通电抱闸松→M起动b↗→常闭触点断→KT2断电触点延时断→RE接入（5）SA上升各位→0（停车）a.SA2、SA4断→KMH、KMB断电触点复原→G励磁电流↓→0的时间Δt1很小→G发电↓→0→M因惯性处于再生制动状态；b.YB电流经RBF、V3放电减少→磁力↓=弹力的时间为Δt2→在时间Δt1～Δt2内M电源无电在惯性下产生能耗制动；c.YB电流↓↓→磁力↓↓＜弹力→电路除能耗制动外增加抱闸制动。(6)SA下降各位：类似下降，但重物下降为再生制动。(7)SA上升各位→下降5（或相反）KMH由通电变断电、KML由断电变通电→电机为反接制动冲击电流（力矩）大→FA（过流继电器）达动作值（整定2.5～3Ie）触点断→KA2断电→KML断电→G无励磁不发电→M不能变向运转避免冲击电流。二、晶闸管直流电动起货机返回§1-5交流电动起货机一、交流三速起货机（一）变极调速起货机简介电机采用三套绕组：P=2、4、14，n0=1500、750、214r/min控制线路性能（二）控制线路各挡位工作情况的分析1．SA→0（准备）合上QS、S→KM5通电主触点闭→1M（风机）启动SA→0↘→SA1通→KA1通电触点闭→接通控制线路（零位、欠失压保护）→a合上SC↗→SA4通→KM1通电→KT5通电a→KT3、KT4通电a↗2．SA→起货1SA1断SA2通→KMH通电主触点闭→2M有低速正转转矩KM1通电主触点闭↗SA5通→KMB通电触点（26）闭→YB通电抱闸松→M低速运转KT5（15）闭↗KMB通电触点（16）闭→KT1通电触点延时闭→KM4通电触点（27）断→经济电阻R3接入3.SA→起货2（1）SA4断、SA7通→KM1断电、KM2通电→换成中速（2）KM2（12）断→KM2先通电、KM1才断电，电机低速——中速供电不中断（3）SA9闭→KT2通电触点（10）瞬时闭→KMH（9）、KML（11）串联构成“逆转矩控制电路”。4．SA→起货3轻载→KI为释放值触点（20）断→KA2无电触点（21）闭↘SA8通→KM3通电主触点闭→M高速重载→KI达动作值触点闭→KA2通电触点（21）断→KM3无电M不能进入高速特点：中速过载不能进入高速（锚机：高速过载退回中速）5．SA：0→起货30位：KA1、KT3、KT4通电，KM1、KT5依次通电，KM5通电。过1位：KMH通电，虽KMB通电但开始励磁不够、YB未松（YB松闸固有时间大于手柄过1位时间），为低速堵转（KMH、KM1通电）。过2位：KM2通电开始YB仍未松，中速堵转；随后YB松闸进入中速。到3位：轻载：KM2（25）断→KT3断电→经0.5s延时KM3通电进入高速。重载：KA2通电不能进入高速。过程：低速堵转→中速堵转→中速→高速（轻载）→不能进高速（重载）6.SA：起货2、3→0SA7（SA8）断→KM2（KM3）断电↘SA4通→KM1通电→M进行反馈制动到低速SA5断→KMB、YB断电→YB经V、R4放电（释放磁能）抱闸仍松；电机进入低速后叫能耗制动（速度低，反馈电能不够变成热能消耗的电能故叫能耗制动）。YB放电到磁力＜弹力开始机械制动；SA2断↘SA9断→KT2（10）延时断→KMH断电→能耗制动毕、剩机械制动。制动过程为：反馈（高速）→能耗+机械（降速后）→机械（速度接近零）7．落货：同起货（由KML控制）重载落货时为反馈制动，但电流小、KI失去作用，可高速。8．起货3→落货3（或相反）如起货3→落货3经0位：KT2断电触点（10）延时断→KMH断电，先完成起3→0反馈制动，再进行0→落3起动过程。逆转矩控制：先制动停车、再反向起动，防止反接制动产生电流冲击。9．保护：BT为温度继电器、电机T＞130±10%℃动作；SB为紧急运行按纽。其它保护略。10．负载继电器的连接IF决定于IB和功率因素返回§1-6电动液压起货机（特点：可实现无级调速和微动转动，可频繁起停和换向、对电网冲击小，但价格贵、管理麻烦。组成：电机和油泵构成油泵机组（发电机），油马达（电动机），管路（导线），电磁阀（开关）等。一、液压系统工作原理（辅机学）1．主油泵和油马达主油泵为斜盘式双向变量泵，改变倾斜盘倾斜角的方向，改变油马达的吸排油的流动方向，从而改变油马达的旋转方向；改变倾斜盘倾斜角的排量大小，从而改变油马达的转速。2．液压系统工作原理1)组成M1：主油泵电动机M2：辅油泵电动机（提供液压刹车压力油，补充主油泵系统油液）1M、2M吊杆电动机：控制起货机前后（吊杆上下）、左右移动。2)1M（2M）控制用按纽和机械联锁点动控制正反转，SQ为上升限位开关。抱闸YB1经V三相整流通直流，1M通电、YB1通电（Rf短接）抱闸松，1M断电、YB1断电抱闸制动，同时Rf接入加快放电（τ=L/R）。3)M1、M2控制起货机在零位→SA1、SA2（零位开关）常开触点复原断→控制油马达的双刹车YV1、YV2断电制动；按下SB4→KM1通电→M2起动；SA1、SA2零位时