船舶电气设备与系统-PowerPointPresent

船舶电气设备与系统课件2019/8/5轮机工程学院船电系第八章电力拖动控制电路及系统本章概述船舶各种常用控制电器主要包括主令电器、熔断器、接触器、继电器及电磁制动器。一般的电气控制系统常选用继电器和接触器作为主要的控制电器，即人们常称的继电——接触器控制系统。近年来随着可编程控制器（PLC）在工业控制中的广泛应用，在船舶电气的控制系统中也引入了可编程控制器。本章主要介绍常用的控制电器，如接触器、继电器等；介绍交、直流电动机的典型控制电路；简单介绍西门子—200系列的基本组成，基本编程方法与使用方法。船舶电气设备与系统课件2019/8/5轮机工程学院船电系本章主要讲解内容第一节常用控制电器第二节电动机的基本保护环节第三节控制电路的控制环节第四节异步电机的典型控制电路第五节电动机的智能控制第六节可编程序控制器船舶电气设备与系统课件2019/8/5轮机工程学院船电系电器是一种能根据外界的信号（机械力、电动力和其它物理量），自动或手动接通和断开电路，从而断续或连续地改变电路参数或状态，实现对电路或非电对象的切换、控制、保护、检测和调节用的电气元件或设备。什么是电器低压电器：常指用于交流额定电压1200v、直流额定电压1500v及以下的电路中的电器产品船舶电气设备与系统课件2019/8/5轮机工程学院船电系第一节常用控制电器接触器交流接触器直流接触器继电器电磁式继电器时间继电器温度继电器速度继电器压力继电器自动空气断路器行程开关熔断器其他电器如按钮刀开关等电压继电器电流继电器中间继电器直流电磁式空气阻尼式半导体式管式螺旋塞式式快速式装置式开敞式常用低压电器直动式滚动式微动式、船舶电气设备与系统课件2019/8/5轮机工程学院船电系时间继电器热继电器按钮熔断器限位开关接触器组合按钮中间继电器船舶电气设备与系统课件2019/8/5轮机工程学院船电系一、主令电器主令电器是切换控制线路的单极或多极电器，其触头容量小，不能切换主电路。主令电器主要包括按钮、万能转换开关、行程开关、主令控制器等。返回船舶电气设备与系统课件2019/8/5轮机工程学院船电系主令电器1．按钮开关（图8-1）2．组合开关（图8-2）3．行程开关（图8-3）4．主令控制器（图8-4）船舶电气设备与系统课件2019/8/5轮机工程学院船电系1.按钮开关按钮开关通常用来接通或断开控制电路，从而控制电动机或其他电气设备的运行。图1-35控制按钮结构示意图1-按钮2-复位弹簧3-常闭静触头4-动触头5-常开静触头船舶电气设备与系统课件2019/8/5轮机工程学院船电系2.组合开关船舶电气设备与系统课件2019/8/5轮机工程学院船电系组合开关又称转换开关，是一种多路多级并可以控制多个电气回路通断的主令开关，如图8-2所示。（a）结构图（b）示意图（c）触头闭合表图8-2组合开关船舶电气设备与系统课件2019/8/5轮机工程学院船电系3.行程开关行程开关又称限位开关，是利用机械运动部件的碰撞或接近来控制其触头动作的开关电器。常用型式有按钮式和转臂式两种船舶电气设备与系统课件2019/8/5轮机工程学院船电系船舶电气设备与系统课件2019/8/5轮机工程学院船电系(a)按钮式；(b)转臂式；(c)电路符号图8-3行程开关返回船舶电气设备与系统课件2019/8/5轮机工程学院船电系3.主令控制器主令控制器是一种多位置多回路的控制开关，适合于频繁操作并要求有多种控制状态的场合，例如起货机、锚机和绞缆机的控制等。船舶电气设备与系统课件2019/8/5轮机工程学院船电系（a）结构示意图（b）电路符号图8-4主令控制器返回船舶电气设备与系统课件2019/8/5轮机工程学院船电系二、熔断器低压熔断器是低压配电系统中起安全保护作用的一种电器，广泛应用于电网保护和用电设备保护。主要作短路保护，有时也可起过载保护作用。螺旋式熔断器瓷插式熔断器船舶电气设备与系统课件2019/8/5轮机工程学院船电系熔断器按结构可分为：开启式、半封闭式和封闭式三种。封闭式熔断器又分为无填料管式、有填料管式和有填料螺旋式等，如图8-5（a）、（b）所示，熔断器的保护特性如图8-5（c）所示，其电路符号图8-5（d）所示。船舶电气设备与系统课件2019/8/5轮机工程学院船电系图8-5熔断器返回（a）管式熔断器（b）螺旋式熔断器（c）保护特性（d）电路符号船舶电气设备与系统课件2019/8/5轮机工程学院船电系1．熔断器的结构和特征（1）插入式熔断器（2）螺旋式熔断器（3）有填料封闭管式快速熔断器船舶电气设备与系统课件2019/8/5轮机工程学院船电系2．熔断器的选用（1）电灯支路：熔体额定电流≥支路上所有电灯的工作电流之和。（2）单台直接起动电动机：熔体额定电流＝（1．5～2．5）×电动机额定电流（3）配电变压器低压侧：熔体额定电流＝（1～1．2）×变压器低压侧额定电流船舶电气设备与系统课件2019/8/5轮机工程学院船电系3．熔断器使用时的注意事项（1）根据各种电器设备用电情况（电压等级、电流等级、负载变化情况等），在更换熔体时，应按规定换上相同型号、材料、尺寸、电流等级的熔体。（2）按线路电压等级选用相应电压等级的熔断器，通常熔断器额定电压不应低于线路额定电压。（3）根据配电系统中可能出现的最大短路电流，选择具有相应分断能力的熔断器。（4）在电路中，各级熔断器应相应配合，通常要求前一级熔体比后一级熔体的额定电流大2～3倍，以免发生越级动作而扩大停电范围。船舶电气设备与系统课件2019/8/5轮机工程学院船电系（5）不能随便改变熔断器的工作方式，在熔体熔断后，应根据熔断管端头上所标明的规格，换上相应的新熔断管。不能用一根熔丝搭在熔管的两端，装入熔断器内继续使用。（6）作为电动机保护的熔断器，应按要求选择熔丝，而熔断器只能作电动机主回路的短路保护，不能作过载保护。（7）在下列线路中，不允许接入熔断器①接地线路中。②三相四线制的中性线路中。③直流电动机的励磁回路。船舶电气设备与系统课件2019/8/5轮机工程学院船电系三、接触器接触器是利用电磁吸力原理用于频繁地接通和切断大电流电路(即主电路)的开关电器。接触器按控制电流的种类可分为：交流接触器和直流接触器，两类接触器在触头系统、电磁机构、灭弧装置等方面均有所不同。船舶电气设备与系统课件2019/8/5轮机工程学院船电系按操作方式分有：●电磁接触器、气动接触器和电磁气动接触器；按灭弧介质分有：●空气电磁式接触器、油浸式接触器和真空接触器等；按主触头控制的电路种类分有：●交流接触器、直流接触器、切换电容接触器等；按电磁机构的励磁方式分有：●直流励磁操作与交流励磁操作两种。船舶电气设备与系统课件2019/8/5轮机工程学院船电系1．交流接触器图8-6是交流接触器的结构图和原理图。它主要是由电磁铁和触点组两部分组成。按状态的不同，接触器的触点分为动合（常开）触点和动断（常闭）触点两种。接触器在线圈未通电时的状态称为释放状态；线圈通电、铁心吸合时的状态称为吸合状态。接触器处于释放状态时断开、而处于吸合状态时闭合的触点称为动合触点；反之称为动断触点。船舶电气设备与系统课件2019/8/5轮机工程学院船电系辅助触点既有动合触点，也有动断触点，通常接在由按钮和接触器线圈组成的控制电路中，以实现某些功能，这部分电路又称辅助电路。图8-7为接触器点动控制电路。图8-8为接触器连续运行控制电路。船舶电气设备与系统课件2019/8/5轮机工程学院船电系（a）结构图（b）原理图图8-6交流接触器返回船舶电气设备与系统课件2019/8/5轮机工程学院船电系图8-7接触器点动控制电路QS返回船舶电气设备与系统课件2019/8/5轮机工程学院船电系图8-8接触器连续运行控制电路QS返回船舶电气设备与系统课件2019/8/5轮机工程学院船电系2．直流接触器直流接触器由操作电磁系统、触点灭弧系统、辅助触点及底板等部分组成。当接通操作线圈的操作电源时，电磁系统就产生电磁吸力，带动可动部分，使接触器触点闭合；当操作线圈断电时，电磁吸力消失，在触点压力和反力弹簧的带动下，使触点断开。船舶电气设备与系统课件2019/8/5轮机工程学院船电系交直流接触器在电磁机构有很大的区别，交流接触器的线圈铁芯和衔铁由硅钢片叠成，以便减少铁损，而直流接触器的铁心和衔铁可用整块钢。交流接触器的吸引线圈因具有较大的交流阻抗，故线圈匝数比较少，且采用较粗的漆包铜线绕制。相比之下，直流接触器的线圈匝数较多，绕制的漆包线较细。为了消除交流接触器工作时的振动和噪声，交流接触器的电磁铁心上必须装有短路环，其原理参见关于交流电磁铁的介绍，图8-9所示为交流接触器上短路环的示意图。船舶电气设备与系统课件2019/8/5轮机工程学院船电系（a)恒磁链机构；（b)恒磁势机构图8-9短路环返回船舶电气设备与系统课件2019/8/5轮机工程学院船电系四、继电器继电器是根据电量(如电流、电压)或非电量(如时间、温度、压力、转速等)的变化而通断控制线路的电器，常用于信号传递和多个电路的扩展控制。船舶电气设备与系统课件2019/8/5轮机工程学院船电系其结构和动作原理与电磁式接触器相似，与接触器不同的地方是继电器无主、辅触头之分，动作灵敏。它也有交流和直流之分。分类：过电压、欠电压、零电压继电器。1．电磁式继电器船舶电气设备与系统课件2019/8/5轮机工程学院船电系2.时间继电器类型：电子式阻容式电磁式（空气式）电动式机诫式数字式船舶电气设备与系统课件2019/8/5轮机工程学院船电系断电式常闭断电后延时闭合常开断电后延时断开通电式瞬时动作延时动作常闭触点常开触点常开通电后延时闭合常闭通电后延时断开船舶电气设备与系统课件2019/8/5轮机工程学院船电系3.热继电器热继电器是利用电流的热效应而动作的电器。热继电器脱扣后，经过一段时间冷却可自动或手动复位，图示的结构只能手动复位。热继电器也是反时限特性。船舶电气设备与系统课件2019/8/5轮机工程学院船电系（a）外形图（b）原理图图8-10热继电器返回船舶电气设备与系统课件2019/8/5轮机工程学院船电系图8-11速度继电器原理图返回4.速度继电器按转速大小传递信号的继电器。按结构的不同分为感应式、离心式等。圆环的转动力矩很小，当转速降到100r／min时，触头在弹簧反力作用下恢复原位。船舶电气设备与系统课件2019/8/5轮机工程学院船电系5.电磁制动器电动机的机械制动采用电磁制动器来实现的，常见的有圆盘式和抱闸式两种。图8-12圆盘式电磁制动器船舶电气设备与系统课件2019/8/5轮机工程学院船电系第二节电动机的基本保护环节在电力拖动系统设计时，不仅应保证设备在正常工作条件下安全运行，而且还应考虑到在异常情况下保证设备和人身的安全。为此，必须在系统中设置必要的保护环节。最常见的电气保护环节有短路保护、过载保护、欠压、失压保护及缺相保护。返回船舶电气设备与系统课件2019/8/5轮机工程学院船电系一、短路保护电流不经负载而直接形成回路称短路。常用的短路保护措施有：在电路中装设自动空气断路器（又称自动空气开关）、熔断器（俗称保险丝）等。熔断器串联在电源和用电电路之间，如图8-13中的FU1。当流过的电流超过其允许值时，熔体自动熔断，从而切断故障电路。当流过熔断器的电流小于其额定电流时，熔断器可长期工作而不熔断。当流过的电流超过其额定电流时，并不是立即熔断，而是要经过一定的时间使熔体的温度达到熔点后才会熔断。船舶电气设备与系统课件2019/8/5轮机工程学院船电系图8-13三相异步电动机控制电路返回2SB1SBKMFRKM2FU1FUQS1L2L3LFRUWV135KMM船舶电气设备与系统课件2019/8/5轮机工程学院船电系二、过载保护对于大多数电气设备来说，当电流超过其额定值（即过载）时，并不一定会立即损坏，但长时间的或严重的过载是不能允许的。故在电路中常装设过载保护，以防被保护电器因过载而损坏。过载保护的原理是：当被保护电器出现长时间过载或超强度过载时，利