第09章 船舶甲板机械电力拖动及其电气控制
船舶设计—船舶机械电力拖动
动态转矩不变理论上是不管 *" 和 *, 的各自变化，而只管其二者差或和的值不变，这种拖动装置很难
— #.6 —
实现。实际上，具有恒转矩机械特性的起重机械拖动装置可视为符合这种状态，如图 !" #" !" # 所示。一般
具有电流负反馈环节或具有挖土机特性的自动控制系统能方便地实现恒转矩机械特性。
$" 动态转矩线性变化
第!篇 船舶机械电力拖动
第 ! 章" 船舶机械电力拖动的一般问题
#$ !$ !" 概" 述
本章论述电力拖动的一般问题，即电力拖动的基本原理和共性问题。包括电力拖动动力学基础、电力 拖动动态分析基础、电动机分类及容量选择、直流和交流电力拖动基本原理、自动控制系统的基本原理和 电力拖动节能问题等。这些一般理论与基本性能分析对于无论何种机械的电力拖动设计均是有用的，可以 起到参考和指导作用。对于承担电力拖动和控制设计的人员来说，必须十分熟悉这些基本理论，在面临各 种具体的新的机械时，就能灵活分析应用，参考这些基本的理论来解决新的问题。对船舶机械电力拖动的 一般要求：
偿，并简化了解决实际问题的方法，可供工程计算参考。
6$ 传动的功率
%） 转动运动时为：
,"
"
(" ’" 36’6
（#$ %$ !$ %(）
式中* ," ———电动机功率（ +7）； (" ———电动机转矩（ -·. 1 % ）； ’" ———电动机转速（ 8·.9: 1 % ）。
!） 起重运动时为：
电动状态中传动效率将使电动机转矩增大，而在制动状态中传动效率将使电动机转矩减小。这在起重机械
中反映最为典型，当起升重物时，电动转矩为：
船舶辅机电力拖动知识点
船舶辅机电力拖动知识点船舶辅机电力拖动是船舶工程中的重要技术之一，可以提高船舶的效率和可靠性。
在这篇文章中，我们将逐步介绍船舶辅机电力拖动的知识点。
1.什么是船舶辅机电力拖动？船舶辅机电力拖动是指利用电力来驱动船舶的辅助设备，例如发电机、泵、压缩机等。
传统的船舶辅机通常由柴油机直接驱动，而电力拖动可以提供更高的效率和更好的控制性能。
2.电力拖动的优势与传统的柴油机驱动相比，电力拖动有以下优势：•高效率：电力拖动可以根据负载需求灵活调整转速和功率，从而提供更高的效率。
•环保：电力拖动可以减少燃料消耗和排放，降低对环境的影响。
•控制性能：电力拖动可以提供更好的控制性能，包括启停时间短、负载平衡等。
3.电力拖动系统的组成一个典型的船舶辅机电力拖动系统包括以下几个组成部分：•发电机：负责将机械能转化为电能，并提供给其他辅助设备使用。
•变频器：用于将发电机产生的交流电转化为需要的频率和电压。
•电动机：负责将电能转化为机械能，驱动辅助设备运行。
•控制系统：包括传感器、控制器等设备，用于监测和控制电力拖动系统的运行状态。
4.电力拖动系统的工作原理电力拖动系统的工作原理可以简单分为以下几个步骤：•发电机将柴油机产生的机械能转化为电能，并提供给变频器。
•变频器将交流电转化为需要的频率和电压，并提供给电动机。
•电动机将电能转化为机械能，驱动辅助设备运行。
•控制系统监测电力拖动系统的运行状态，并根据需要调整电动机的转速和功率。
5.电力拖动系统的应用电力拖动系统广泛应用于各类船舶的辅助设备中，例如：•发电机组：负责为船舶提供电力供应，满足各种设备的用电需求。
•泵站系统：用于海水的供应、消防系统以及液体的输送等。
•压缩机：用于船舶的空气调节和压缩空气供应等。
总结：船舶辅机电力拖动技术是提高船舶效率和可靠性的重要手段之一。
通过电力拖动，船舶可以获得更高的效率和更好的控制性能，同时减少对环境的影响。
了解船舶辅机电力拖动的知识点可以帮助船舶工程师更好地设计和维护船舶的辅助设备系统。
船舶电气 电子教材
第一章船舶常用电器第二章船舶电力拖动基本控制第三章船舶重要辅机的自动控制第四章甲板机械的电力拖动及自动控制第五章船舶舵机的电力拖动及自动控制第六章船舶电力系统第七章船舶同步发电机参数调节及运行控制第八章船舶电站自动化第九章船舶照明与通讯第十章机舱集中监视与报警系统第十一章船舶安全用电和安全管理第十二章船舶电气管理职责第一章船舶常用电器§1-1 电器基本知识现代商船大多采用内燃机作为主推进动力装置,所配备的绝大多数机械都采用电力拖动方式进行工作。
其电能供给由独立的船舶电力系统予以实现。
为了满足船舶正常运营的需要,该系统必须具备供电、配电、控制与保护等功能。
因此,船舶电力系统是一个电气线路十分复杂的系统。
任何复杂的电气线路都是由一些基本的单元电路组合而成,而基本单元电路又均为若干功能不同的电器元件的组合。
所以,了解各类电器元件的结构、功能及工作原理,是掌握一个控制线路乃至一个系统工作原理的必然要求。
所谓电器,即是根据外界的电信号或非电信号自动或手动地实现电路的接通、断开、控制、保护与调节的电路元件。
简言之,电器就是电的控制元件。
电力系统中所使用的电器,种类、数目非常之多,下面就扼要介绍一下它们的分类方法及相应类型。
1.按工作电压分类1)高压电器交流大于1200V,直流大于1500V的电器。
2)低压电器交流小于1200V,直流小于1500V的电器。
船舶电力系统中常用电器均为低压电器。
2.按用途分类1)控制电器用于各种电气传动系统中,对电路及系统进行控制的电器。
如接触器,各种控制继电器等。
2)保护电器用于电力系统中,对发电机电网与用电设备进行保护的电器。
如:熔断器、热继电器等。
3)主令电器在电器控制系统中,发出指令,改变系统工作状态的电器。
如:按钮、主令控制器等。
4)执行电器接受电信号以实现某种功能或完成某种动作的电器。
如:电磁铁、制动器等。
3.按动作方式分类1)手动控制电器依靠人工操作进行动作而执行指令的电器。
甲板机械电力拖动控制原理
4．当主令控制器手柄扳到起锚第三档时，触头SA2（8）、 SA7（17）、SA5（11）、SA6（13）闭合。高速接触器KM5 （13）通电，电动机的另一套星形绕组接通电源，电动机进 入高速起锚；使KT2（19）失电，其触头KT2（4）延时2.5S 断开，此时间是电动机高速起动的整定时间，在此时间内触 头闭合为避免过电流继电器KA1（4）动作，使电动机不能上 高速，当起动完毕后，触头打开，因此使KA1（4）能起高速 运行过载保护作用。 当高速运行过载时，过电流继电器KA1（4）动作，使电 机的电力拖动与控制 一.锚机运行工作特点 船舶抛锚
起锚时，整个过程按拉力的变化特性可分为五个阶段：
Ⅰ：收起 躺在海底 的锚链
图9-1-1 正常起锚过 程 Ⅲ：拔锚出土 Ⅳ：收起悬于水中的锚及锚链 Ⅴ：将锚拉入锚链孔中
Ⅱ：收紧锚链
（一）对电力拖动的要求
1.根据我国《钢质海船建造规范》规定，锚机电力拖 动装置在规定的海区内，应能满足单锚破土后起双 锚的要求。 2.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30min，且应满足30min内起 动25次的要求。 3.要求电动机有软的或下坠的机械特性，其堵转力矩 应为额定力矩的两倍，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。
§9-3 船舶起货机的电力拖动与控制
船用起货机按拖动方式分为蒸汽起货机、电动液压起 货机和电动起货机等几种类型。 一.起货机运行工作特点 船用起货机从机械机构的型式主要分为吊杆式和回 转式起货机两大类。 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 具有电动回转和变幅的 起货机。
3. 控制发电机励磁方向的两组晶闸管整流装置
§9-5 交流电动起货机
船舶电气 电子教材
第一章船舶常用电器第二章船舶电力拖动基本控制第三章船舶重要辅机的自动控制第四章甲板机械的电力拖动及自动控制第五章船舶舵机的电力拖动及自动控制第六章船舶电力系统第七章船舶同步发电机参数调节及运行控制第八章船舶电站自动化第九章船舶照明与通讯第十章机舱集中监视与报警系统第十一章船舶安全用电和安全管理第十二章船舶电气管理职责第一章船舶常用电器§1-1 电器基本知识现代商船大多采用内燃机作为主推进动力装置,所配备的绝大多数机械都采用电力拖动方式进行工作。
其电能供给由独立的船舶电力系统予以实现。
为了满足船舶正常运营的需要,该系统必须具备供电、配电、控制与保护等功能。
因此,船舶电力系统是一个电气线路十分复杂的系统。
任何复杂的电气线路都是由一些基本的单元电路组合而成,而基本单元电路又均为若干功能不同的电器元件的组合。
所以,了解各类电器元件的结构、功能及工作原理,是掌握一个控制线路乃至一个系统工作原理的必然要求。
所谓电器,即是根据外界的电信号或非电信号自动或手动地实现电路的接通、断开、控制、保护与调节的电路元件。
简言之,电器就是电的控制元件。
电力系统中所使用的电器,种类、数目非常之多,下面就扼要介绍一下它们的分类方法及相应类型。
1.按工作电压分类1)高压电器交流大于1200V,直流大于1500V的电器。
2)低压电器交流小于1200V,直流小于1500V的电器。
船舶电力系统中常用电器均为低压电器。
2.按用途分类1)控制电器用于各种电气传动系统中,对电路及系统进行控制的电器。
如接触器,各种控制继电器等。
2)保护电器用于电力系统中,对发电机电网与用电设备进行保护的电器。
如:熔断器、热继电器等。
3)主令电器在电器控制系统中,发出指令,改变系统工作状态的电器。
如:按钮、主令控制器等。
4)执行电器接受电信号以实现某种功能或完成某种动作的电器。
如:电磁铁、制动器等。
3.按动作方式分类1)手动控制电器依靠人工操作进行动作而执行指令的电器。
船舶甲板机械电力拖动与控制1323
2
3
4
5 6
防水等级
数字
0 1 2 3 4 5 6
防护范围
无防护 防止水滴侵入 倾斜15度时，仍可 防止水滴侵入 防止喷洒的水侵入 防止飞溅的水侵入 防止喷射的水侵入 防止大浪侵入 防止浸水时水的侵 入 防止沉没时水的侵 入 对水或湿气无特殊的防护
说明
垂直落下的水滴（如凝结水）不会对电器造成损坏 当电器由垂直倾斜至15度时，滴水不会对电器造成损坏 防雨或防止与垂直的夹角小于60度的方向所喷洒的水侵入电器而造成损坏 防止各个方向飞溅而来的水侵入电器而造成损坏 防止来自各个方向飞由喷嘴射出的水侵入电器而造成损坏 装设于甲板上的电器，可防止因大浪的侵袭而造成的损坏 电器浸在水中一定时间或水压在一定的标准以下，可确保不因浸水而造成 损坏 电器无限期沉没在指定的水压下，可确保不因浸水而造成损坏
（4）电动机要求有通风机迚行强制冷却，并设置风道的风
门对风机和起货电动机之间的联锁控制 ；
9.2 起货机的电力拖动与控制的基本要求
9.2.3 船舶起货机电力拖动的控制要求
4）对控制电路的要求
（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 ； （6）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）、电气不机械联合制动以及机械制动 ； （7）对于恒功率调速的电动机，中、高速档设置有重载丌上高速的控 制环节：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 ；
9.3
起货机的电力拖动控制线路
1）HJD型交流变极调速起货机概述
电动机：变枀调速起货机采用三套独立绕组电机。p = 2/4/14。
第09章_船舶甲板机械电力拖动及其电气控制
•
2．回转式电动起货机 回转式起货机（克令吊）它包括提升、变幅和 回转三个主要机构。其拖动方式可采用电动机 拖动，也可以用电动液压装置拖动。 如图9-4，是克令吊结构示意图，图中1是提 升机构电动机，2是变幅机构电动机，3是旋转 机构电动机。通常可操作两个机构同时运转， 也可以操作三个机构同时工作。 回转式起货机的吊货过程可以用简化的负载图
•
2. 电动液压起货机的特点 电动液压起货机能实现无级平滑调速，加速时 间短，具有良好的制动能力，不需要电磁制动 器。它的调速和换向是在液力机械中进行的， 而电动机维持恒速不变，因此可采用普通鼠笼 式异步电动机。它的缺点是工作效率低，制造 精度要求高，油路系统复杂，一旦管路破损、 漏油不易修复。
•
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，见图9-2。
双杆吊货的工作过程见图9-3。
•
•单杆式电动起货机结构图 •双杆式电动起货机结构图•返回
•
•图9-3双杆吊货时电动机负载图
•
•返回
由图9-3可见，起货电动机是重复短期工作，所以 起货电动机一般采用专用的重复短期制。这种工作 制用百分数JC值表示，称为暂载率或通电持续率， 它表示在一个周期内，工作时间与一个周期时间T 之比。
•
3．工作的可靠性要求高 甲板机械及其机电设备的高可靠性运行，这是由船 舶的特殊性所决定的。除了要求它们可靠运行外， 还要方便日常管理和维护，一旦发生意外故障，则 要求故障部分能迅速恢复和切除，尽最大可能保持 供电和继续运行。
船舶电力拖动21世纪高职船舶系列教材
船舶电力拖动21世纪高职船舶系列教材•内容简介：•本书是一本阐述电机基本原理、常用低压电气线路和船舶电力拖动专业知识的教材。
全书共分十三章，第一章至第八章主要阐述直流电机、变压器、三相异步电动机、同步电动机，意在突出交流异步电动机的应用，突出电机的拖动性能主线。
第九章至第十章阐述常用低压电器基本知识。
第十一章至十三章主要阐述船舶机舱辅机控制、船舶甲板机械电力拖动控制、船舶舵机装置的自动控制系统，对每个控制环节给出具体的控制电路，深入浅出，层次分明，并采用树状形式对电路图进行原理论述。
本书编写时力求实用性，可作为高职高专教材，也可供从事船舶电气工程技术人员的学习和培训教材。
•目录：•第一章直流电机的原理••第一节直流电机的工作原理••第二节直流电机的基本结构和铭牌数据••第三节直流发电机的运行原理••第四节直流电动机的运行原理••第五节直流电机的换向••本章小结••思考题与习题••第二章直流电动机的电力拖动•第一节电力拖动系统的运动方程式••第二节生产机械的负载转矩特性••第三节他励直流电动机的机械特性••第四节他励直流电动机的启动和反转••第五节他励直流电动机的制动••第六节他励直流电动机的调速••本章小结••思考题与习题••第三章变压器••第一节变压器的基本工作原理、用途及结构••第二节变压器的空载运行••第三节变压器的负载运行••第四节变压器参数测定••第五节变压器的运行特性••第六节三相变压器•第七节其他用途的变压器••本章小结••思考题与习题••第四章三相感应电动机••第一节三相交流绕组••第二节三相交流绕组的磁动势••第三节三相交流绕组的电动势••第四节三相异步电动机的结构与基本工作原理••第五节三相异步电动机的空载运行••第六节三相异步电动机的负载运行••第七节三相异步电动机的功率和电磁转矩••第八节三相异步电动机的工作特性••第九节三相异步电动机的参数测定••本章小结••思考题与习题•第五章三相异步电动机的电力拖动••第一节三相异步电动机的电磁转矩••第二节三相异步电动机的机械特性••第三节三相异步电动机的启动••第四节三相异步电动机的调速••第五节三相异步电动机的反转与制动••本章小结••思考题与习题••第六章同步电动机••第一节同步电机的基本结构与工作原理••第二节同步电动机的电动势相量图••第三节同步电动机的功率、转矩和功(矩)角特性••第四节同步电动机的启动••本章小结••思考题与习题•第七章其他用途的电动机••第一节单相异步电动机••第二节其他电动机••本章小结••思考题与习题••第八章电动机的选择••第一节电动机的一般选择••第二节电动机的发热与温升••第三节电动机额定功率的选择••本章小结••思考题与习题••第九章常用低压电器••第一节电器的作用与分类••第二节低压电器的电磁机构及执行机构••第三节常用控制电器•思考题与习题••第十章继电器一接触器控制电路基本环节••第一节电气图••第二节三相笼型感应电动机全压启动控制电路••第三节三相笼型感应电动机减压启动控制电路••第四节三相绕线转子感应电动机启动控制电路••第五节三相感应电动机电制动控制电路••第六节三相感应电动机调速控制电路••思考题与习题••第十一章船舶甲板机械电力拖动控制••第一节锚机的电力拖动与控制••第二节锚机控制线路••第三节直流电动起货机••第四节交流电动起货机••第五节电动液压起货机•思考题与习题••第十二章船舶机舱辅机控制••第一节船舶冷藏装置自动控制••第二节空调设备电气控制••第三节船舶辅助锅炉自动控制••第四节船舶分油机电气系统••思考题与习题••第十三章船舶舵机装置的自动控制系统••第一节舵与舵机装置••第二节操舵方式及基本工作原理••第三节自动舵的基本类型及其基本要求••第四节舵机自动控制系统实例••思考题与习题••附录电气图常用图形及文字符号新旧对照表。
船舶电汽设备及系统教案之六(中职教育).docx
《船舶电气设备及系统》课程教案第25页总44页课程名称《船舶电气设备及系统》教材版本《船舶电气设备及系统》史际昌，1998年课程进度所属教研室教案版本修订日期教学内容：第九章甲板机械电力拖动控制原理§ 9 — 1 .锚机的电力拖动与控制1.锚机运行工作特点；2.对电力拖动及控制的要求；§ 9 — 2 •锚机控制线路1•符号说明；2•起动和运转；3.电动机的停止［第一节要点］:锚机工作特点；要求（总体、控制线路各“六点”）。
［第二节要点］:能够对书P. 127 ,图9-2-2进行“起动、停止和运转” 分析。
教学目的：1.了解船舶锚机工作过程和特点，掌握对船舶锚机电力拖动及控制线路的要求；2.学习复杂线路图的读图方法；能够结合对船舶锚机电力拖动及控制线路要求和锚机工作过程、特点，分析“交流三速锚机控制线路图”。
教学要求：1.介绍船舶锚机的工作过程和特点；详细说明对船舶锚机电力拖动及控制线路的要求；2•介绍复杂线路图的读图方法（如：经典读图法、逻辑代数读图法），详细分析“交流三速锚机控制线路图”。
教学重点1.对船舶锚机电力拖动及控制线路要求；2.复杂线路读图方法。
教学难点“交流三速锚机控制线路图”的分析。
教学手段课堂授课作业教案撰写人教案审核人教研室主任《船舶电气设备及系统》课程教案第26页总44页课程名称《船舶电气设备及系统》教材版本《船舶电气设备及系统》史际昌，1998年押进度所属教研室教案版本修订日期擞学内容：第九章甲板机械电力拖动控制原理§9—3.船舶起货机的电力拖动与控制1.起货机运行工作特点；2.对电力拖动及控制的要求；§9 — 5・交流电动起货机1.交流三速起货机；2.线路分析；［第三节要点］:基本要求［电动机：六点；控制电路：主要是“安全保护”］。
［第五节要点］:能分析“工作过程”；“各种保护”；懂得KI和KT1〜4 工作原理。
教学目的：1.了解起货机运行工作特点；掌握对船舶起货机电力拖动及控制线路的要求；2.了解船舶交流电动起货机的工作过程，能够分析“图9-5-1 ”的工作过程，懂得KI和KT1~4的作用原理。
船舶电气设备及系统-第九章 PPT课件
§9.3.1 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：起货重量为1.5吨、 3.0吨和5.0吨，起升速度：35米/分、40米/分和24 米/分，功率：JZF-H5型15/15/3千瓦、JZF-H6型 26/26/5.5千瓦。
★ 电动机：三套独立绕组，p分别为4/8/28，n0为
集美大学轮机工程学院《船舶电1气2 设备及系统》
单杆式起货机 回转式起货机
集美大学轮机工程学院《船舶电1气3 设备及系统》
吊杆式起货机
★ 单杆吊：吊钩、回转和变幅。三台电动绞车：① 吊钩绞车；②变幅绞车；③回转绞车。两个主令控 制器： ①吊钩控制； ②变幅和回转控制(共用)。操 作灵活平稳，效率较高。 ★ 双杆吊：两台起货电动机，两个主令控制器控制， 配合工作。需要操作经验。 ★ 电动机：重复短时，变极电机。p=4/8/28,每小 时接通次数：240/480/480。
L/O/G/O
第九章 船舶的甲板机 械电力拖动与控制
集美大学轮机工程学院《船舶电气设备及系统》
1
第九章 船舶的甲板机械电力拖动与控制
§9-1 船舶甲板机械的特点及驱动与控制方法 §9-2 起货机的电力拖动与控制的基本要求 §9-3 起货机的电力拖动控制线路 §9-4 锚机和系缆设备的电力拖动与控制 基本要求
集美大学轮机工程学院《船舶电气8 设备及系统》
第一节要点
★ 拖动方式(电/液)，特点(容量大/峰值负荷)，调 速范围要求，机电设备要求(通用/抗扰/环境)。 ★ 系统分类：交流与直流；单机与变流机组(单机 恒速，机组则调速)。
集美大学轮机工程学院《船舶电气9 设备及系统》
§9-2 起货机的电力拖动与控制 的基本要求
第九章船舶甲板机械电力拖动及其电气控制(精)
船舶电气设备与系统
2018/9/17
第一节 船舶甲板机械的特点及驱动与控制方法
当今各类运输船舶通常将锚机、绞缆机和起货机称为船 舶甲板机械。当然各类工程船舶上的移船绞车，捕鱼 船的拖网机，救捞船的尾拖缆机都属于运输船舶的绞 车类和起货机类。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电气控制回路 和液压控制回路。
在电气控制回路中，当代船舶已经引入了可编程控制器 和单片机；在液压控制回路中，大多采用电子技术和 液压技术相结合的电液复合系统，进一步提高了系统 的自动化程度。
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轮机工程学院船电系
课 件
船舶电气设备与系统
2018/9/17
一、电动甲板机械
1．船舶甲板机械的工况特点
2．调速要求
3．工作的可靠性要求高
课 件
船舶电气设备与系统
2018/9/17
4．对电气设备的要求 对船舶的甲板机电设备有以下几点要求：
（1）通用性，同一用途的设备应具有同一规格，以保 证良好的互换性。 （2）抗干扰性，目前电力电子器件在船舶中大量运 用，必须抑制各种电磁干扰、提高电子设备和微 机系统的电磁兼容性以保证这些系统的正常工 作。 （3）环境条件，要求机电设备能承受船舶在航行中发 生的振动和冲击力，以及环境温度的变化。
维护 管理
电 气 传 动 液 压 传 动
油船、化 学品船不 宜采用 适用于各 种类型船 舶
较少
大功率装置起动 时对电站及电网 有冲击
大多采 用阶梯 式
难于保证 投资小， 平稳和抗 可靠 冲击
PLC控 制
维修 方便 维修 工作 量较 大
广泛
基本不冲击电站
无级调 电液复 运动平稳， 投资大， 速速比 合机电 能抗冲击 可靠 范围大 一体
船舶机械电气控制电器基础
船舶机械电气控制电器基础船舶机械电气控制电器是指船舶上用于控制各种机械设备的电器部件。
这些电器设备包括马达、液压系统、水泵、风扇、灯光等，通过控制电器设备来实现船舶各种设备的控制。
本文将介绍船舶机械电气控制电器基础。
船舶电气控制系统船舶电气控制系统是指船舶上所有机械设备的电气控制系统，包括电源系统、照明系统、电力分配系统、起动系统、显示仪表系统和传动控制系统等。
电气控制系统的工作原理是通过开关控制电路的通断，以完成电气设备的启停或变速控制。
船舶电气控制系统的主要组成部分包括：•电源系统：负责提供电力，由发电机、电池组和变压器等构成。
•电力分配系统：负责将电力传输到各个部分，由总线、开关、接触器、断路器、熔断器和保险丝等构成。
•控制系统：控制电气设备的启停和变速控制，由传感器、执行器、继电器、定时器和编码器等构成。
•显示仪表系统：将各种参数和状态显示出来，由各种显示板、警告灯和仪表表盘等构成。
船舶机械电气控制电器船舶机械电气控制电器由两个部分构成：机械控制部分和电气控制部分。
机械控制部分是机械设备的驱动部件，通过马达、变速器、齿轮箱等机械元件来驱动机械设备的运动；电气控制部分是控制机械控制部分的电气设备，通过编程控制器、PLC、触摸屏等电气元件来控制机械设备的运动。
船舶机械电气控制电器的主要组成部分包括：•传感器：用于感应机械设备的运动状态或物理参数，由光电传感器、磁电传感器、压力传感器、温度传感器等构成。
•执行器：根据电气信号驱动机械控制部分来实现机械设备的运动，由电机、气缸、伺服驱动器等构成。
•继电器：用于放大电气信号，驱动执行器以控制机械设备的运动，由杆式继电器、固态继电器等构成。
•控制位置器：用于当执行器的位置不正确时纠正位置，由伺服控制器、简单位置控制器等构成。
•编码器：用于从机械控制部分学习位置信息和变速信息，由光轴编码器、机械式编码器等构成。
•编程控制器：用于按照规定的程序控制机械设备动作顺序，并提供状态和数据信息，由PLC等构成。
《船舶电气设备及系统》课程教学大纲
XX海事大学《船舶电气设备及系统》课程教学大纲Syllabus forMARINE ELECTRICAL EQUIPMENT AND SYSTEM 课程编号新13006610原13006610学时/学分90/5开课单位轮机工程学院考核方式考试适用专业轮机工程执笔者朱周、X春来编写日期2008年7月一、本课程的性质与任务本课程是为轮机管理（机电合一）专业开设的专业课之一。
通过本课程的学习，获得有关电机、船舶电气设备的机构、工作原理和运行管理方而的基本知识、基本理论和基本技能。
培养学生具有初步的对电机和主要电气设备的运行管理能力，为将来深入广泛地学习船舶电工技术和从事专业工作打下理论和实践的基础。
二、课程简介本课程主要内容包括：船用电机、电器和电力拖动基础；机舱和甲板机械电力拖动的控制：船舶电站与船舶电力网的组成、运行原理和笛理技术：船舶照明系统：常用电工测量仪表；船用电气设备、汕轮电气系统的特殊要求与安全管理以及安全用电等。
具有层次分明，适用面较广，有较强的理论性和实践性的特点。
The course mainly covers marine electrical motor、rudiments of electrical equipments and electrical drive; control methods of the drive machines in the engine space and on the deck; the position of the ship power station and the ship electrical network, and its working principle and the technique of its management; ship lighting system: the usage of the electrical measure instruments; marine electrical equipments、special requirement of oil tanker elcctriccal system and so on. The course bines the theory and the practice together, covers a widely area of appliance.三、课程知识体系架构及教学要求（一）理论授课1. 磁路概念：•磁滞损耗及涡流损耗；◎磁性材料的磁性能及分类：电磁感应：O磁路：磁场强度：磁感应强度；磁导率；原理：•磁路欧姆迫律；O安培环路泄律：方法及应用：•右手螺旋泄则；右手左则：左手左则：2. 变压器概念：•变压器及基本结构：匝数比及变比：变压器外特性；◎自耦变压器；电压/电流互感器O绕组相对极性（同名端、异名端）;原理：•单相变压器的工作原理；◎三相变压器的工作原理：方法及应用：•单相变压器电压变换、电流变换及阻抗变换的基本原理及计•算方法：◎三相变压器的绕组接法与变比关系：电流互感器及电压互感器工作原理及安全防X；O交流铁心线圈的电路分析：直流铁心线圈的电路分析；单相变压器的电路分析：绕组相对极性的判别方法：3. 异步电动机概念：•旋转磁场：同步转速；转差率；电磁功率；电磁转距；◎三相异步电动机的基本参数：原理：•三相异步电动机转动原理：三种工作状态的条件及特性；三相异步电动机的机械特性；单相异步电机的特性；◎三相异步电动机的等效电路：O三相异步电动机的转矩及功率平衡方程；方法及应用：•三相电动机起动方法；单相电动机起动方法4. 同步电机概念：•励磁方式：空载特性；电枢反应；外特性；调肖特性；◎功角特性：原理：•同步发动机的工作原理；◎同步电动机的工作原理：方法及应用：•同步发电机的电压方程式及相量图；有功功率和无功功率调节方法：电磁功率与转距的计算方法;同步发电机并联运行的条件：◎同步电动机的起动：O同步发电机的短路与振荡5. 直流电机概念：•励磁方式；电动势；电磁转距：空载特性；外特性：机械特性：直流发电机的自励起压条件：直流电动机的起动和反转：◎直流电动机铭牌：直流发动机铭牌：电枢反应：O转子结构：建子结构：原理：•直流电机的励磁方式；电动势与电磁转距的计算：直流发电机的空载特性：直流发电机的外特性:直流电动机的机械特性；◎直流电动机的基本工作原理：直流发电机的基本工作原理：O无刷直流电动机；（选讲）：方法及应用：•宜流发电机的自励起压条件：直流电动机的起动和反转：◎直流电机的电压平衡方程：6. 控制用电机概念：•伺服电动机；测速发电机：自整角机；步进电动机：原理：•伺服电动机的工作原理：测速发电机的工作原理：自整角机的工作原理：步进电动机的工作原理: 方法及应用：•伺服电动机的运行特性：测速发电机的运行特性：控制式自整角机的工作原理：力矩式自整角机的工作原理：步进电动机的运行方式：◎控制式自整角机的接线方式：力矩式自整角机的接线方式：7. 电力拖动基础概念：•恒转矩负载：恒功率负载：起动；调速；制动：原理：•电力拖动的运动方程：负载的机械特性：电动机的起动方法：交流电动机的调速方法；直流电动机的调速方法：电动机的制动方法：◎电动机凋速时的机械特性曲线；电动机制动时的机械特性曲线；方法及应用：•尼动方法：转速公式；调速方法；制动方法：反转方法◎电力拖动系统运动方程式8. 电动机的自动控制基础概念：•各种控制电器；保护环节：控制环节：典型控制电路：可编程序控制器（PLC）；◎可编程序控制器（PLC）的基本指令；原理：•各种控制电器的工作原理：基本控制环节的工作原理；典型控制电路的工作原理；◎可编程序控制器（PLC）的工作原理：方法及应用：•各种控制电器的电路符号：电动机的磁力起动器控制电路：电动机的降压起动控制：◎可编程序控制器（PLC）的应用：9. 船舶甲板机械电力拖动与控制概念：•甲板机械（锚机、绞缆机、起货机等）；电力拖动自动控制系统：◎电动液压控制系统：原理：•尼货机的电力拖动与控制的工作原理与基本要求；◎锚机的电力拖动与控制的工作原理与基本要求：方法及应用：•起货机的电力拖动控制线路：◎锚机的电力拖动控制线路：10. 船舶舵机的电力拖动与控制概念：•舵机：单动舵；随动舵；自动舵；◎比例舵：比例微分舵；比例微分积分舵：原理：•舵机电力拖动控制的基本要求；各种操舵方式的工作原理；自动舵的调节规律：自动舵的各种工作原理：◎自动操舵系统的基本要求：方法及应用：•各种操舵系统的工作原理：◎自动操舵系统的基本工作原理；11・辅助机械的电力拖动与控制概念：•自动切换：自动控制；组合起动屏：原理：•备用泵的自动切换控制电路的工作原理；方法及应用：•备用泵的自动切换控制线路的运行分析；O分汕机自动控制线路：（选讲）油水分离器的自动控制线路：（选讲）船舶冷藏箱设备的自动控制线路；（选讲）12. 船舶电力系统的组成概念：•船舶电力系统：电站：配电装置：船舶电网；发电机并联运行：手动并车的操作；应急电源：万能式自动空气断路器：轴带发动机：◎左矩浆：变矩浆：原理：•船舶电力系统的组成及特点：发电机并联运行的条件：◎电网的保护及保护装置；方法及应用：•同步发动机的保护及保护装程；应急电源实际操作；◎主配电盘与应急配电盘的关系；船舶轴带发动机的主要种类及其应用：O船舶电站容量和发电机组数量确定：13. 同步发动机的并车运行概念：•同步指示灯；同步表；自动并车装置：◎船舶电站自动整步器：原理：•发电机并联运行的条件的分析；手动并车整步原理；◎自动准同步并车原理；方法及应用：•发电机手动并车的操作：◎同步指示灯法的应用；同步表法的应用；O船舶电站自动整步器14. 同步发动机电压及无功功率自动调整概念：•静态电压调整率：动态电压调整率：自励恒压装置：相复励；均压线；◎电压调整特性：原理：•自励起压的基本条件和恒压原理；◎并联运行发动机组间无功功率的分配：方法及应用：•电流叠加相复励自励恒压装宜的分析：直流均压线法和交流均压线法的应用：◎电磁叠加相复励自励恒压装宜的分析：无刷发动机励磁系统的分析：O晶闸管自励恒压励磁系统：可控相复励自励恒压装置的分析；15. 电力系统频率及有功功率自动调整概念：•调速器：调速特性：自动分级卸载：◎自动调频调载；原理：•发动机并联运行的有功功率分配；◎调速器的动作原理；方法及应用：•有功功率的转移操作；自动分级卸载装置：◎自动调频调载原理：16. 船舶自动化电站概念：•机舱自动化；电站自动化：船舶电站自动控制装置：中压电力系统:◎功率自动管理功能：原理：•船舶电站自动控制装置的组成及工作原理；船舶中压电力系统：©PMA71型船舶电力管理系统；方法及应用：•船舶电站自动化主要功能：◎船舶中压电力系统的组成：17. 船舶照明系统管理概念：•主照明：应急照明：临时应急照明：◎航行灯：信号灯：原理：•船舶照明电光源的种类和工作原理：方法及应用：•船舶照明系统控制线路：航行灯控制器线路：信号灯控制线路：◎船舶照明系统的维护保养：船舶照明系统的常见故障检查；18. 船舶安全用电和安全管理概念：•安全用电：保护接地；工作接地；屏蔽接地：保护接零；静电；◎重复接地：避雷接地：原理：•船舶安全用电的基本要求：汕轮电气系统的安全管理；◎油船电气设备的管理要求；方法及应用：•船用电机的基本要求；船舶电气设备接地与保护措施：◎油船静电起火的预防：19. 船舶电气管理人员的安全职责概念：•安全职责：航修：小修；检修；◎审图；监造；试验：交接班：原理：•船舶修理及建造的职责；船舶航行期间的职责：◎船员交接班时的职责；方法及应用：•修理项目的确定和修理后的检验；监造新船时的职责；◎船舶机动状态下的安全职责：船舶正常航行状态下的安全职责；船舶停泊状态下的安全职责：（二）实验授课1.三相异步电动机磁力启动器实验内容：三相异步电动机磁力启动器实验要求：1）掌握用接触器控制三相异步电动机的直接起动的原理和接线方法。
船舶电力拖动课程教学大纲
《船舶电力拖动》课程教学大纲适用专业:船舶电气工程与自动化专业学制：3年学时：113 学分：7编者：宋谦一、课程目的与任务船舶电力拖动是船舶电气工程与自动化专业的一门职业技术课。
本课程是研究电力拖动系统的基本理论和船舶电力拖动与控制系统的组成、工作原理及相关的基础知识，使学生掌握电力拖动系统的运行性能和基本计算，熟悉船舶主要机电设备,拖动系统的线路与原理，初步具备设计选型，安装调试，检验操作，管理等基本技能。
学生在学习本课程后应达到下列基本要求：１、掌握交、直流电机的基本结构、原理、运行特性。
２、掌握交、直流电动机的机械特性及起动、调速、制动、反转的基本理论和计算方法。
３、了解选择电动机的原则和方法。
４、学习低压电器基础知识，具备使用有关手册，图表资料的初步能力。
５、学会分析电拖系统中电动机的机械特性，各种运行状态及控制特性，掌握它们的基本原理和相应计算方法。
６、学习船舶电拖与控制系统常用低压电器构造、原理及应用，掌握选用原则和检修方法。
７、掌握电力拖动控制理论和线路分析方法，具备排除一般故障的能力。
８、通过实验、实习等教学环节，深化专业理论，增强动手能力，具备初步的电拖系统调试、维修管理的能力。
二、课程和课时分配表（一）教学内容及教学时数分配表（二）实验项目及课时分配表（三）主要实验仪器设备清单（每组配套）三相交流电源一台直流电源一台三相鼠笼式异步电动机一台三相绕线式异步电动机一台三相变极电动机一台交流可逆式控制极一台直流并激电动机一台直流复激电动机一台直流发电机一台直流可逆式控制极或四点式起动器一台三相调压器一台三相变阻器一台磁场变阻器一台自耦变压器一台频敏变阻器一台变频调速器一台磁力起动器一台主令控制器一台手动法码压力机一台电磁阀一只温度继电器一只压差继电器一只高低压继电器一只电动液压起货机控制箱一台交流电动起货机控制箱一台交流锚机控制箱一台万用表一块兆欧表一块转速表一块电秒表一块钳形电流表一块交、直流电流表各一块交、直流电压表各一块示波器一台三、课程内容绪论：船舶电力拖动与控制研究对象，电力拖动的特点及其重要地位。
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4．对电气设备的要求 对船舶的甲板机电设备有以下几点要求： （1）通用性，同一用途的设备应具有同一规格， 以保证良好的互换性。 （2）抗干扰性，目前电力电子器件在船舶中大 量运用，必须抑制各种电磁干扰、提高电子设 备和微机系统的电磁兼容性以保证这些系统的 正常工作。 （3）环境条件，要求机电设备能承受船舶在航 行中发生的振动和冲击力，以及环境温度的变 化。
1．吊杆式起货机
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吊杆式起货机有单杆式和双杆式两种。单杆式 电动起货机是一种具有电动回转和变幅的起货 机，见图9-1。 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，见图9-2。 双杆吊货的工作过程见图9-3。
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（7）t7时间空钩吊上，同时伸距由最大至最小。 （8）t8时间继续吊至需要高度，同时开始回转。 （9）t9时间继续回转至需要位置，同时伸距由最 小开始变大。 （10）t10时间伸距继续变化至最大，同时开始落 空钩。 （11）t11时间继续落空钩，直至“到位”。 （12）t12时间为装货，各电动机停止工作。 t1 ~t12是一个工作周期，以后重复上述过程。
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第九章 船舶甲板机械电力拖动及其电气控制
本章概述 现代船舶一般都把锚机，绞缆机，起货机和甲板起重 设备统称为甲板机械。 船舶的甲板机械大多采用电力拖动自动控制系统和电 动液压控制系统。 船舶航行于海上，它处于与陆地完全不同的工作环境。 机电设备运行的可靠性决定了船舶及海员的安全。因 此要求船舶机电设备必须适应海上各种恶劣情况，如 高温、潮湿和海水的侵蚀、风浪引起的撞击和摇摆。 另外，还要求机电设备操作灵活，维修方便。本篇还 将介绍甲板机电设备的日常维护要点，引入典型实例 来介绍一些常见故障处理方法。
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二、电动起货机的结构和运行特性 起货机与其他机电设备一样，由原动机，传 动机构和执行机构三部分构成。电动起货机主 要由以下三个部分构成：电动机；减速箱和离 合器组成的传动机构及卷筒；电磁/机械刹车 装置与吊杆等。
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大功率装置 起动时对电 站及电网有 冲击
基本不冲击 电站
加速 时间 在2— 4S内 加速 时间 小于 2S
大多 采用 阶梯 式
无级 调速 速比 范围 大
难于保 证平稳 和抗冲 击 运动平 稳，能 抗冲击
PLC控 维修 制 方便
广泛
投资 大， 可靠
电液 复合 机电 一体
维修 工作 量较 大
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第二节 起货机的电力拖动与控制的基本要求 一、船舶起货机的类型及特点 船舶起货机的类型很多。依据拖动方式来分， 有电力拖动起货机和电动液压起货机两种。从机 械结构的形式来分，主要有吊杆式起货机、回转 式起货机（克令吊）和行走（门吊）式起重机几 种类型。 1.电动起货机的特点 2.电动液压起货机的特点
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3． 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 的电动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复励电动机以 承受冲击负载，并且能适应轻载高速、重载低速 的工况。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(或双笼式)的变 极调速笼式异步电动机，也可选用绕线式异步电 动机。对发电机-电动机（G-M）系统的起货机， 宜选用具有差复励绕组的发电机，使电动机获得 适用于起货机的下坠特性。此外，要选用转动惯 量小的专用电动机，使起动和制动过程中的能耗 降低。
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1 提升机构电动机 2 变幅机构电动机 3 旋转机构电动机
图9-4 克令吊结构示意图
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TL
提 升 机 构
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第一节 船舶甲板机械的特点及驱动与控制方法 当今各类运输船舶通常将锚机、绞缆机和起货机 称为船舶甲板机械。当然各类工程船舶上的移船绞 车，捕鱼船的拖网机，救捞船的尾拖缆机都属于运 输船舶的绞车类和起货机类。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 为电气控制回路和液压控制回路。 在电气控制回路中，当代船舶已经引入了可编程 控制器和单片机；在液压控制回路中，大多采用电 子技术和液压技术相结合的电液复合系统，进一步 提高了系统的自动化程度。
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3．工作的可靠性要求高 甲板机械及其机电设备的高可靠性运行，这是由船 舶的特殊性所决定的。除了要求它们可靠运行外， 还要方便日常管理和维护，一旦发生意外故障，则 要求故障部分能迅速恢复和切除，尽最大可能保持 供电和继续运行。
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“重载低速、轻载高速”
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2． 对调速范围的要求 调速范围是起货机的另一重要指标。起货电 动机在运行过程中，既有空钩高速，又有重载 低速，要求较广的调速范围。一般直流起货机 调速范围为10:1，调速性能良好；交流起货机 的调速范围为7:1，基本上也能满足起货的调 速要求。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。
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一、电动甲板机械 1．船舶甲板机械的工况特点 2．调速要求 3．工作的可靠性要求高 4．对电气设备的要求
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1．船舶甲板机械的工况特点
船舶甲板机械与船舶电站紧密联系。甲板机 械中某些电动机单机功率相对发电机的容量而言， 占有了较大的权重，拖动电机的起动、制动、运 行状态都会直接影响到船舶电网参数的变化。船 舶电站的容量基本上是根据船舶机电设备的总容 量来确定的。
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船舶电气设备与系统 表9-1
适用范 围 各类 工程 船舶 的选 用 较少
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甲板机械两种驱动方式的比较
对船舶电站 容量的要求 起动 特性 调速 特性 运行特 性
制造 成本 及可 靠性
投资 小， 可靠
技术 发展 趋向
维护 管理
电 油船、 气 化学品 传 船不宜 动 采用 液 适用于 压 各种类 传 型船舶 动
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回转式电动起货机的工作过程为： （1）t1时间为吊起货物阶段，同时伸距由最小到 最大。 （2）t2时间为继续吊货至需要高度，同时开始回 转。 （3）t3时间为回转至需要位置，伸距同步由最小 开始变大。 （4）t4时间伸距继续变化至最大，同时开始落货。 （5）t5时间继续落货，直至“到位”。 （6）t6时间卸货，此时各电动机停止工作。
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第九章 船舶甲板机械电力拖动及其电气控制 本章主要讲解内容
第一节 第二节 船舶甲板机械的特点及驱动与控制方法 起货机的电力拖动与控制的基本要求
第三节
第四节
起货机的电力拖动控制线路分析
锚机和系缆设备的电力拖动与控制
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二、液压甲板机械 甲板起重机大多采用液压传动，锚机、系泊绞缆 机和起货机也有不少是采用液压传动的。 液压起货机、锚机和绞缆机操作方便，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，并具有良好的制动能力。它们对环 境温度和湿度不太敏感。但它们存在加工精度要求 较高，制造安装比较复杂，维护管理工作量相对大。 表 9-1为甲板机械两种驱动方式的性能及有关 情况。
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2．调速要求 甲板机械要求调速的主要有起货机、锚机和绞缆机 等，但这几种设备对于电力拖动的各项调速指标的 要求并不高。一般要求调速范围在1:8-1:10左
右。至于特性的硬度、静差率以及动态性能方面的
指标都没有特殊的要求。目前在船用交流调速系统 中，起货机、锚机大多采用变极调速系统。有的船 舶起货机把可编程控制器和单片机引入到控制系统 中来，使其调速系统更为可靠，性能更佳。
2．回转式电动起货机 回转式起货机（克令吊）它包括提升、变幅和 回转三个主要机构。其拖动方式可采用电动机 拖动，也可以用电动液压装置拖动。 如图9-4，是克令吊结构示意图，图中1是提 升机构电动机，2是变幅机构电动机，3是旋转 机构电动机。通常可操作两个机构同时运转， 也可以操作三个机构同时工作。 回转式起货机的吊货过程可以用简化的负载图 来表示，见图9-5。图中纵坐标 ， ， 分别 为提升机构，回转机构和变幅机构的电动机轴 TL T T 上的负载力矩，横坐标为时间t。
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三、船舶起货机电力拖动的基本要求 1．提高生产率 2．对调速范围的要求 3．对电动机型式的要求 4．对控制电路的要求