第09章船舶甲板机械电力拖动及其电气控制

•ST 温度继电器 •S1 控制电源开关 •S2 风门开关 •SB 应急强制运行按钮， •SA1-9 主令开关的触点 •TA 电流互感器 •KT1、KT4、KT5 交流时 间继电器
•KT2、KT3 直流时间继电 器
•YB 直流电磁制动器线圈 •KB 制动接触器
第09章船舶甲板机械电力拖动及其电 气控制
•为中电中通降•过失为在速,高电继开其载电低零C速吸电触常时，1速位4跳合器点闭d低和绕时2闸(d闭触在闭速高1组,继上2•合点动中合C接速/通d电升自1•闭接1高)触C接同3电•,开3••器其和风锁常1•••••电合•触打风•均速器器做主 手 正 应b触时•失5做B关风d常1下机.开接器,器开门失1不dC准则1令柄常急2器•,压准组延•1器位b正机14闭接闭1触dd载C风开闭15备•控在情停C保3•备11成时闭d制常通1通d合触•合吸器111，合门关合17只.1••制０况止速护常闭.3零1继合C为电时电通电4器为合均速吸d闭有触接1继开合1压电中路低运电才6C制运合通合在点触常触保1(供速转能行C电6向风•闭器开点护吸延1的时电绕备进做吸控4生机合通触闭电时)常断组高准高合制运,电点合为路继闭开不速备(．动行做闭C，中．电触切过1回时准合5高器点断)路，d延再15 •冷却起货电动机
第09章船舶甲板机械电力拖动及其电 气控制
•§9.2 起货机的电力拖动与控制的基本要求
•9.2.1 船舶起货机的类型及特点 •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。 •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。
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• 高速运行时，负载继电
器TA有两个工作状态：KT4还 没有闭合，负载继电器避开换
档电流；KT4延时闭合，负载 继电器正常检测起货机负载。
• 若此时起吊重物超过半
载，则KA3将动作，KM3断开， KM2自动重新闭合，起货机自 动回到中速运行。
•9.3.2 交流恒转矩变极调速起货机的控制
•恒转矩变极调速三相交流异步电动起货机和 前节所述的恒功率变极调速三相交流异步电 动起货机有所不同
•9.1.2 船舶电力拖动系统的分类 •工作电流制式有直流和交流两大类。
•若以电力拖动中有无电流变换装置划分 ，则有单机拖 动和调速拖动两大类型。
•直流电力拖动系统有并励直流电动机或复励直流电动 机单机拖动系统 。
•交流电力拖动系统则多为单机拖动系统，其中鼠笼式 异步电动机拖动有恒速运行系统，或采用变极、变频、 调压、电磁转差离合器等方法的变速运行系统；而绕线 式异步电动机则以转子串电阻、调压、晶闸管串级等方 法实现调速运行。
• 负载继电器：KA3—当 起吊货物超过额定负载的一 半时，不允许上高速。
•负载继电器分析
•负载继电器的接线可以测 量起货机的负载，由图可见， IF不仅与IB的大小有关，而 且与IB的相位有关。因此， 可以用IF来反映起货机提升 负载的大小。
• 图中，R5是一个可以 改变阻值大小的电阻，可以 用来适应2档和3档时功率因 数不同而造成IF大小的不一 样。
•此外，要选用转动惯量(或飞轮惯量GD2)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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•对控制电路的要求
•对液压起货机而言，控制电路对油泵电动机实 施起／停控制，并对油泵电动机实施基本的保护。
•对电动起货机，控制电路应设有自动起动和分 级调速环节，并且根据拖动电机的类型和工作方 式设置保护，如以恒功率的工作方式防止重载高 速提升，或防止重载超速下降等保护环节，在系 统发生故障或在危及安全的场合，能自动采取措 施隔离电源，使系统停车。
•HJD型交流变极调速起货机控制原理电路图。 •该起货机的主要性能如下： •起货重量为1.5吨、3.0吨和5.0吨三种。 •对应的起升速度为35米／分、40米／分和24米／分。 •1.5吨起货机采用JZF-H5型15/15/3千瓦三速交流异步 电动机； •3吨和5吨起货机采用JZF-H6型26/26/5.5千瓦三速交 流异步电动机。
•起货2档
•KM2通电后，其常 闭触点使KM1断电。
•同时，其常闭触电 使KT3断电开始延时。
•避免在转速切换时， 负载继电器KA3动作 不能升速。
•KT2通电吸合，为 刹车做准备。
•高速运行（主电路）
• 起货机在中速运行后，
将主令手柄放到起货3档，则
正转接触器KMF和高速接触器 KM3有电，接通主电路，进入 高速运行状态。
•1） 吊杆式起货机
•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，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。
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•单杆式电动起货机结构图 •双杆式电动起货机结构图
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•交流三速恒功率起货机线路（全图）
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• 变极调速起货电动机M1 的三速绕组分别由KM1、 KM2和KM3控制；KMF和 KMB分别为正反转接触器， 控制起货机的升降。
• 起货电动机由风机M2进 行冷却。
• TA为电流互感器，向负 载继电器KA3提供电流分量， KA3的电压分量为控制电路中 变压器提供，保证测量有功 电流。
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•9 .设置有电磁制动器处于松闸的状态下防止“货物 自由跌落”的保护 ；
•10 .设置有电磁制动器线圈处于刹车状态下防止中、 高速档堵转的保护。
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•§9.3 起货机的电力拖动控制线路分 析
•9.3.1 交流恒功率变极调速起货机的控制
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•1 电动甲板机械
•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
•调速要求 •一般要求调速范围在1∶8 ～1∶10左右
•工作的可靠性要求 •甲板机械及其机电设备的高可靠性
•对电气设备的要求 •通用性 抗干扰性 环境条件
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•手柄零位
•ST 温度继电器 •S1 控制电源开关 •S2 风门开关
•KM1闭合后，KT5 线圈也通电,为刹车 打开做准备。KM1 的常开触点闭合自锁， 确保中速接通后才断 电。 •KT4常闭触点断开， 使负载继电器在高速 起作用。
•低速运行（主电路）
• 合上空气开关QS，钥 匙开关和控制开关闭合（见 控制线路），将主令手柄放 在0档位置上，若风门已经 开，则风机起动。 • 将主令手柄放在起货1 档位置上，则正转接触器 KMF和低速接触器KM1有电， 接通主电路，起货电动机工 作在低速运行状态。 • 蓝色表示触点断开。
•2）回转式电动起货机
•回转式起货机(克令吊) 包括提升、变幅和回转 三个主要机构。它可采 用电动机拖动，也可以 用电动液压装置拖动。
•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。
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•9.2Biblioteka Baidu3 起货机对电力拖动控制的基本要求
•提高生产率
•生产率是起货机的重要指标，“重载低速、轻载高速”
•对调速范围的要求 •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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•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。
•起货1档
•KT1延时到,KM5线 圈通电,并联在R2的 常闭触点断开，刹车 线圈串入R2，使电 流减小，起延长线圈 寿命和省电作用。
•KMF吸合起货机开 始运转。
• 中速运行（主电路）
• 起货机已经在低速运 行时再将主令手柄放在起货 2档位置上，则正转接触器 KMF和中速接触器KM2有电， 接通主电路，起货电动机工 作在中速运行状态。 • 中速运行时，负载继 电器KA3开始工作（经KM1、 KM2支路，未进入高速，KT4 不闭合）。
•d1 ：低速绕组过载继电器 •d2 ：中、高速绕组过载继电 器 •d11 ：失压继电器 •d12 ：上升继电器 •d13 ：下降继电器 •d14 ：中、高速跳闸继电器 •d15 ：时间继电器 •d16 ：时间继电器 •d17 ：时间继电器
第09章船舶甲板机械电力拖动及其电 气控制
第09章船舶甲板机械电力拖动及其电 气控制
第09章船舶甲板机械电力拖动及其电 气控制
•M1 交流三速异步电动机 •M2 风机电动机 •QS 隔离开关 •KMF 上升接触器 •KMB 下降接触器， •KM1低速接触器 •KM2中速接触器 •KM3高速接触器 •KM4 风机接触器 •KM5 制动器线圈限流控 制接触器 •KA1 零压继电器 •KA2 中间继电器 •KA3 负载继电器
•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。
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•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。
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•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）、电气与机械联合制动以及机 械制动 ；
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•恒转矩变极调速三相交流异步电动起货机起 动力矩大，但起动电流也大，约为额定电流 的5～6倍(恒功率调速电动起货机约为额定电 流的2倍)；
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•恒转矩电动起货机高速时的转矩比恒功率调 速电动起货机大；
•恒转矩电动起货机高速时可提升额定负载而 恒功率调速电动起货机高速时只能提升半载；
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•§9.1 船舶甲板机械的特点及驱动与控制方法
•9.1.1 甲板机械的特点、驱动及控制方式
•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；在液压控制方式中，目前大多采用 电子技术和液压技术相结合的电液复合系统，使它 在船舶甲板机械得到推广应用。
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•9.2.4 电动起货机的运行特点及电路控制要求
1. 电动起货机采用三档调速控制，并能实现正反转 运行；
• 2 .对电动机设置短路、过载、绕组过热、失压欠 压、缺相保护环节等；
• 3 .采用主令控制器实现运行操作，以保证起货 机操作灵活，工作可靠；
• 4 .电动机要求有通风机进行强制冷却，并设置风 道的风门对风机和起货电动机之间的联锁控制 ；
•7.对于恒功率调速的电动机，中、高速档设置有重载 不上高速的控制环节：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 ；
•8 .设置“逆转矩”控制环节，即首先实现从高速挡 到零档的自动制动停车，然后再实现从零档到反向高 速档三级延时起动的自动过程 ；
第09章船舶甲板机械电 力拖动及其电气控制
2020/11/24
第09章船舶甲板机械电力拖动及其电 气控制
•内容简介
•甲板机械主要指起货机、锚机、绞缆 机、舱盖开关机、舷梯起落机和吊艇 机等。本篇重点阐述电动锚机、电动 绞缆机、电动起货机及其控制系统。 其次介绍电动液压锚机、绞缆机和起 货机的基本工作原理。
•2 液压甲板机械
•液压起货机、锚机和绞缆机 •优点是：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。
•其缺点是：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。
第09章船舶甲板机械电力拖动及其电 气控制
•恒转矩电动起货机无需超载保护环节，控制 电路简单，维修方便。
第09章船舶甲板机械电力拖动及其电 气控制
第09章船舶甲板机械电力拖动及其电 气控制
•b1：应急停止开关 •b12 ：风门开关 •C11 ：正转接触器 •C12 ：反转接触器 •C13 ：低速接触器 •C14 ：中速接触器 •C15 ：高速接触器 •C16 ：风机接触器 •C17 ：制动接触器 •S11 ：电磁制动器