船舶电动起货机锚机类控制电路的分析方法

船舶电动起货机、锚机类控制电路的分析方法〖内容提要〗针对轮机若理人员对有关船舶电气设备方面知识的需求，此文以交流变极调速起货机电路为例介绍了一种继电接触控制电路的分析方法－控制功能单列分析法。关键词：继电接触控制起货机控制功能单列分析法1引言根据STCW78/95国际公约中有关不再强制设置电机员的条款，绝大部分船舶均取消了电机员设置，因而使船舶电气设备的维护管理工作必须由轮机人员担当。这对轮机人员的电气知识提出了更高的要求。目前，船舶电力拖动设备大多仍以继电接触控制为主。由于大部分船舶电气设备需要长时间连续工作或频繁操作，而且所处的工作环境恶劣（潮湿、盐雾、高温、粉煤尘等），尤其是船舶起货机、锚机等船舶甲板机械的电力拖动设备，即使严格按照各项条例对其进行维护保养，也总难免出现较高的故障率。能否准确、及时地判断和排除起货机、锚机等电气设备的故障将直接关系到整个船舶的安全和正常营运。而掌握这一基本技能的基础和前提除了丰富的工作经验外，更需要对船舶电气设备以及控制电路的工作原理有透彻的了解。因此，掌握对继电接触控制电路的有效的分析方法，是一个轮机管理人员所必备的技能。以下介绍一种继电接触器控制电路的分析方法，该方法主要是将电路的各种控制功能单列独立进行分析，较为适用于电动锚机、起货机类控制电路的分析。2船舶起货机、锚机类电路的分析船舶交流变极调速起货机、锚机类控制电路包含了调速、变向、制动以及其他诸多方面的控制功能，在电气设备的继电接触控制电路中较为典型。因此了解与掌握电路的工作原理，对于轮机管理人员来说不仅是对设备管理所必须具备的基本技能，也对继电接触控制电路的学习具有积极的意义。电气控制电路主要由控制元件、信号元件和执行器件组成；而一般的继电接触控制电路从构成上均可分为主电路和控制电路两部分。在主电路中，通过接触器的主触点实现对电气设备运行状态的控制（如电动机的运行和停止，正反转，变速等）；而在控制电路中，则通过控制元件以及各接触器、继电器的触点实现对接触器、继电器线圈的通断电的控制。通常对电路的分析在粗略了解其主电路工作原理的前提下，都是由控制电路中的按钮、主令开关等组成的控制元件着手，根据其触点的动作，从其所在的支路开始，采用查线读图的方法，对控制电路部分电路自上而下，逐路进行分析，最终通过主接触器线圈的通断电状态来确定被控制的电气设备的运行状态，从而了解主电路中执行器件的动作过程和整个电路的工作原理。此方法具有较普遍的适用性，尤其是对被控制的电气设备的动作不甚明确的电路。但是对于较为复杂的控制电路，如电动起货机、锚机等具有多状态（调速、变向）的控制电路，若采用查线读图的方法，逐档进行分析，则分析时将面对一个完整的较为复杂的电路图，因而使得电路的分析变得较为繁琐复杂。这是因为电动机在调速各档运行时必将涉及电路的诸多控制功能，以及电路中几乎所有的继电接触器，且各档之间又有着密切的联系。一般而言，起货机、锚机类继电接触控制电路从功能上来说，可分为主电路（执行对电动机的控制）、基本控制电路、保护控制环节电路等部分组成，各部分间的关系可用如图1框图来表示。因此电路的分析也可采用控制功能单列分析的方法，将实现各个控制功能的元器件及其支路分列开来，作为一个独立的环节，单独进行分析。由于每个流至环节所涉及的元件较少，这样就可使得电路得分析大为简化，简明易学。以下通过交流变极调速起货机部分控制功能得分析，介绍这一方法得具体应用。首先通过图2所示得主电路，可了解电路得基本控制要求：其升降、调速以及制动控制可通过六个接触器来执行，即FKM、BKM实现电动机得转向控制；1KM、2KM、3KM的主触点分别控制低、中、高三套定子绕组，以实现速度控制；则KB用于对电磁制动器的控制，而各接触器的动作，则可通过主令控制器来控制。由此可得图3所示的由主令控制器控制的基本控制电路。而对起货机电机所具有的延时起到控制、逆转矩控制等等保护控制功能，则是在基本控制电路的基础上，增加相应的控制环节来实现。例如：（1）停车过程中电气制动的实现电动机由中、高速档返回零位停车时，要求有电气制动、电气和机械联合制动以及机械制动的三级制动过程，其中的电气制动（再生制动）是通过时间继电器2KT和相应的辅助电路来实现的，如图4所示。主令手柄从中。高档回零后，其控制2KT和FKM(或BKM)的支路断开，但由于2KT延时断开的常开触点与FKM(或BKM)自锁触点构成的支路将继续维持FKM（或BKM）线圈通电，而零位时，1KM线圈保持通电，故电机的低速绕组接通，由于从中、高速档回零，此时转子仍以高速旋转，其转速高于旋转磁场转速，从而使电动机运行于再生制动状态。（2）重载不上高速控制由于本电路中所用电动机从中速到高速为恒功率变极调速，因此控制线路中要求有“重载不上高速”控制环节。这一功能的实现，只需在基本控制电路中加入中间继电器2KA以及相应的触点，并且使中速档接触器2KM线圈回路中的主令开关在中、高速档均接通即可，如图5所示（为了使问题简化，电路中用于延时起动控制的相关触点未画出）。重载时，用于检测重载信号的电流继电器31KA吸合，其常开触点闭合，使得2KA得电，其在高速档接触器3KM线圈回路中的常闭触点断开，故此时无论主令手柄在中速档或高速档，均为2KM得电，电动机只能运行于中速档。对于电路所具有的其它控制功能，均可采用此方法来进行分析。此外，往往在控制电路中出现同一电路元器件可能担负着多种控制功能，而各个控制环节之间也未必完全独立，例如“逆转矩控制”环节，实质上就是“停车自动制动”与“延时起动”两种控制功能的综合。因此在运用本方法进行电路分析时，必须注意每一个元器件的完整的作用以及各个控制环节之间的相互联系。同样，对电路的分析也不能仅停留在各独立控制功能的分析上，而是应该以各独立环节的分析为基础，在了解了各个环节工作原理的前提下，最后对电路进行全面的综合分析。3结束语控制功能单列分析法是根据教学实践需求所探索出的一种控制电路分析方法，其特点是将电路的各个控制环节逐个细分，化整为零，化繁为简，由浅入深，因此特别适用于课堂教学以及基础理论知识程度不同的各层次人员，尤其是非电专业人员的自学。同时，利用这一方法，也有利于对控制电路的故障分析与判断。但是另一方面，由于采用这一方法的前提是必须对电路所具有的基本控制要求和各保护、控制功能有明确的了解．而一般生产实践中所给出的电气控制电路都缺少充足的文字说明，因此得其实际应用的范围受到了一定的限制。