《船舶电气》教案

第六章电力拖动控制电路及系统一、继电—接触器控制教学目的：使学生掌握常用控制电器的结构、性能和特点，掌握电动机的基本控制电路、分析方法及控制原则和保护环节。

重点：电器的基本性能和电动机的基本控制电路。

难点：电器的特点和电动机控制电路的基本分析方法。

计划课时：14节左右。

§1-1常用控制电器基本概念1.电器分类a.手动电器：人手操作的电器。

如闸刀（HK）、刀（HD与HS）、铁壳（HH）、倒顺（HZ132）、组合（HZ10）等负荷开关（通断大电流的主电路）及按纽（LA）、万能式转换开关（LW）等主令电器（通断小电流的控制电路）。

自动电器：通过电量与非电量的变化通断电路的电器。

如继电器（J）、接触器（C）、自动开关（DZ与DW）。

b.配电电器：用于配电装置。

如刀开关、熔断器和仪表等。

控制电器：控制电动机运行的电器。

如继电器、接触器等。

2．开关分类a. 隔离开关：隔离电源和负荷（保证安全）。

如刀开关等。

b. 操作开关：直接控制电器运行。

如接触器等。

一．负荷开关及组合开关1．闸刀（HK）与铁壳（HH）开关1）闸刀开关：作隔离开关和小电流的操作开关；里面熔丝作过电流保护。

2）铁壳开关：操作机构为弹簧储能式，能快速通断电路；联锁装置保证箱盖打开开关不能闭合，开关闭合不能箱盖打开。

作隔离开关和操作开关（容量大于闸刀）。

3）单投（HD）、双投（HS）开关：只作大容量的隔离开关。

2．组合开关1）结构：（见书）有动、静触点。

2）特点: 多触点、多位置通断负荷电路；切换电源和负载；控制小容量电动机正反转；测量三相电压等。

有状态表（每个触点、每个位置对应有“×”或“˙”通，无“×”或“˙”断）（见书）3）倒顺开关：属于组合开关，只有正、停、倒三个位置；控制小容量交流电动机正反转。

3．凸轮控制器：多触点、多位置、频繁通断负荷电路；有灭弧装置；用于小容量电机的变向、变速等控制；有状态表。

二．交流接触器1．结构：(见书)由电磁系统、触点系统、灭弧装置（大于10A有）和附属机构等组成。

短路环：减少振动和噪声；硅钢片叠成：减少铁损(涡流和磁滞损耗）触点：交流多采用桥式，有主触点（通断负荷电路）三对、常开和常闭辅助触点（通断的控制电路）各二对。

灭弧：交流多采用灭弧罩；直流多采用灭弧栅。

2．用途：频繁通断电动机等主电路。

3．符号：4．型号：交流：CJ10（10设计序号） CJ12 CJ910 CJ913(9船用) 直流：CZ 5．选用：（主触点）额定电流(见书)≥负荷电流；（线圈）额定电压(见书)=控制电路电压(接触器有时兼欠失压保护)。

三．继电器1．继电器(J):根据电量或非电量来通断小电流的控制（I＜5A）电路以实现自动控制和保护的电器。

常用: 热、时间、中间、速度和压力继电器等。

2．电磁式继电器: 结构和原理类似接触器(图形符号同接触器辅触点和线圈,无灭弧装置、只一种触点)。

分:a.电压继电器（JY）: 根据电压变化进行的控制或保护。

其线圈匝数多,线径细(电压线圈,接触器同),线圈与被监测的电压电路并联。

(文字符号: KV或KA)b.电流继电器（JL）: 根据电流的变化进行的控制或保护。

线圈匝数少,线径粗,线圈与被监测的电流电路串联。

(文字符号: KI或KA)c.中间继电器（JZ）:是一种中间传递信号的继电器,本质属电压继电器、但触点多触点容量大。

实现多路控制和以小控大的信号“放大”作用。

附1：三种电器的图形符号（I＞过流，U＜欠失压）(文字符号: KA)附2：交、直流接触器、电磁式继电器的区别：1）交流接触器、电磁式继电器的电磁铁是恒磁通(Φ)型的，衔铁吸合前后磁通和电磁吸力基本不变。

2）要求衔铁不能卡住。

因δ（气隙）大→µ小→L小→Xl小→I大I长期过大、线圈过热。

3）直流是恒磁势(F=IN)型的，衔铁吸合前后励磁电流(I)基本不变。

4）因磁阻变小吸合后的磁通和电磁吸力,远大于可靠吸合所需的吸力，故吸合后可在线圈电路串入经济电阻，以减少线圈的温升和电能损耗。

5）线圈额定电压相同的交、直流接触器、电磁式继电器也不能互相替代使用。

直流接入交流会因铁损太大而烧毁，交流接入直流会因线圈电流太大而烧毁。

3．时间继电器（JS）根据获得的信号，延时通断控制电路的电器；分空气式、电磁式、电动式和电子式等，空气式（JS7）结构见书。

符号：（重点延时触点）自动控制的时间原则是通过时间继电器进行控制。

3．速度继电器以速度为控制信号来控制触点的通断转换的电器；主要用于电机的反接制动；分为感应式（见书、主要）、离心式。

感应式原理：转子转动、定子产生感应电势、电流和受电磁力作用，当转速决定的力达一定值时，定子克服弹力偏转，从而控制触点通断。

4．热继电器 1）性能：根据电流的热效应通断控制电路的电器。

只作电动机等的过载及断相（单相）保护。

2）结构及原理：热元件电阻丝（串联在电动机主电路）发热，弯曲，推动连杆机构，常闭触点（串联在接触器线圈的控制电路）断开。

3）型号和符号：型号： JR0（封闭式） JR15 JR16 如JR15—50/2 JR16—20/3D 符号：4）特点：整定电流应等于电动机额定电流；保护具有反时限性，整定电流等于电动机额定电流时应长期不动作，过载电流越大动作时间越短，过载电流超过20%、20min内动作；排除过载后起动电机应按下复位按纽。

5）为了进行断相（单相）保护，热元件串联在至少两相电动机主电路中。

四．主令电器及主令控制器主令电器：通断控制电路（发布指令）的电器。

1．按纽特点: 通断控制电路且自动复位。

符号:2．万能式转换开关：多触点、多位置通断控制电路；也用于通断信号和测量电路；还可直接用于小功率电机的起动、变速和变向控制；有状态表。

3．主令控制器：多触点、多位置、频繁通断控制电路；和继电器、接触器等构成磁力控制屏，用于大容量电机的变向、变速等控制；有状态表。

4．行程开关：它是通过空间位置的碰撞，通断控制电路的电路器。

自动控制的行程原则是通过行程开关进行位置控制。

符号：五．熔断器1．性能：平常相当于一根导线串联在电路中，过电流熔断起保护作用。

电动机电路作短路保护；照明电路短路兼过载保护。

2．组成和分类：(符号画）由铅锡合金、铜和银等熔丝（片）与外壳构成熔体，底座等组成。

分瓷扦式（RC）、螺旋式（RL）、无填料管式（RM）和有填料封闭式（RTO）等。

3．选用照明：I熔≥I负荷电机：按起动电流：I熔≥I起/2.5；I熔 = I起/（1.6～2.0）(频繁起动)按额定电流：I熔 =（1.5～2.5）I额（单台机）I熔 =（1.5～2.5）I额m +ΣI额（多台机）六．磁力制动器1．制动：使电机迅速减低转速的过程；分类：电气制动（电磁力变向）——反接、能耗、再生和电容等；机械制动（加和转速相反的外力）——圆盘式、抱闸式[通电型、断电型（主要）]，2．断电型抱闸（电磁制动器、电磁刹车）原理：抱闸线圈通电，产生磁力克服弹簧反力使闸瓦、闸轮分开，电机自由旋转；电机及抱闸线圈断电，磁力消失，在弹力作用下闸瓦和闸轮紧紧抱住、电机制动停车。

适用于短时工作制较大容量的电机。

§1-2控制线路图示法（见书讲）一．图文符号（P121附录一）旧符号按汉语拼音，新符号依据国际标准。

二．电气线路图 1．原理图：表明线路原理；2．安装图：表明电器安装位置；3．一般电路只有原理图，复杂电路还有安装图三．绘制电路图的规定（见书讲）§1-3电动机的全压起动控制一．点动、连续和多地控制 1．电路：2．概念点动：按下按纽、线圈通电、电机起动，松开按纽、线圈断电、电机停止。

连续控制：按下按纽、线圈通电、电机起动，松开按纽、线圈仍通电、电机仍运行。

自锁：将接触器常开辅触点、并联在起动按纽两端，保证按下按纽、线圈通电，松开按纽、线圈仍通电。

自锁是连续运行的基础。

3．电路原理：(写)a.起动 b.停止 c.保护：短路过载零（欠失）压（KM兼大功率电机专门设）4．多地控制原则：起动按纽并联；停止按纽串联。

电路：二．正反转的控制线路1．电路：2．概念互锁：为防止正反转两个按纽同时按下，两个线圈同时通电，导致主电路短路。

将正（反）转接触器常闭触点或常闭按纽，串联在反（正）转接触器线圈电路。

确保一个线圈通电，另一个线圈断电。

3．原理：（写双重互锁正转起动停止）4．磁力起动器：将按纽、接触器、热继电器组合在一个铁中，分单向连续、正反转两种控制，具有过载和欠压（无短路）保护的功能。

5．零位保护：为防止主令控制器等手柄在高速档时，电机通电直接起动产生电流冲击，必须先将手柄板到零位，通过零压继电器等接通控制线路，保证电机从低速档开始起动。

（上图主令电路、还具有零压保护和互锁功能）三．顺序起动联锁控制（联动控制）用按纽、接触器控制两台及两台以上电机，使其按一定顺序依次起动或停止的控制。

图（a）（b）M1（滑油泵电机）先起动，同时停止或M2（主轴电机）先停止。

§1-4电动机的降压起动控制（U过高、过低，M的I都过大）一．Y―Δ降压起动控制性能：起动时电机接成Y，运行时接成Δ，电压降到1/√3、电流降到1/3、但转矩也降到1/3，适用于380/660 V、Δ接线的电机。

电路（画、主要主电路）原理（写、主要起动过程,通过KT按时间原则）电路性能为重点。

二．自耦变压器降压起动控制性能：起动时电机从自耦变压器分压，运行时加全压，通过抽头有多种电压可供选择，适用于220/380 V、Y接线的电机。

原理（写）三．转子电路串电阻起动控制性能：绕线式电机起动时，转子电路串电阻（或频敏变阻器），可减少起动电流、增加起动力矩。

原理（写、通过KI按电流原则）§1-5电动机的制动停车控制一．能耗制动停车控制能耗制动：交流电动机断三相交流电，任何两相通直流电，旋转磁场变固定磁场，切割速度（转差率）变向，电机受制动力矩作用迅速停车。

原理 1）起动2）停车（写）二．反接制动停车控制反接制动：运行中的交流电动机改变相序，电机受反转制动力矩作用，转速迅速下降，在转速接近于零时切断电源，电机停止。

原理（按速度原则：通过KS）1）起动2）停车（写）附1：转速与制动Δn o=n o-n＜0——制动 1）n o=-n o＇——反接2）n o =0——能耗 3）n o↓（变极调速）n↑（重载落货、直流电机同）——再生附2：时间、电流、速度为自动控制三原则（主要，还有行程原则）。

§1-6直流电动机的起动控制采用电枢串电阻限流起动，采用自动控制三原则（还有第四行程原则）。

1．按时间原则电路（见书讲）2．按电流原则电路（见书讲）3．按速度原则电路（见书讲）§1-7机舱电动辅机的自动控制一．双位控制1．压力继电器KP原理（见书图）气压使波纹管产生顶力，压力升高到低限，压力克服弹力使微动开关6动作；压力升高到高限，微动开关7动作；低于高限7复原；低于低限6复原。