1、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 9-2.锚机控制线路 9-3.船舶起货机的电力拖动与控制 9-4.直流电动起货机 9-5.交流电动起货机 9-6.电动液压起货机 9-7.电力拖动系统故障检测与维护,第九章小结,学习第九章应该注意的点,第九章学习应注意的几个问题：1.锚机和起货机有哪些基本要求 ？2.锚机和起货机控制线路各由哪些主要环节组成？能实现什么功能？3.锚机和起货机控制线路中有哪些保护措施 ？4.锚机和起货机控制各自的主要工作过程如何？ 本章重点线路为：1.交流电动锚机控制线路；2.交流三速起货机控制线路。,9-1.锚机的电力拖动与控制,本节主要内容： 主
2、要内容： 两大点。一. 锚机运行工作特点 ；二. 对电力拖动及控制的要求 ； 学习要求：1. 锚机运行工作特点主要要求知道锚机的3种工况和起锚过程中各个阶段的特点；2. 对电力拖动及控制的要求包含两方面：. 对电动机的要求；. 对控制线路的要求。 这些要求是本节的重点内容，要求一定要掌握。,运行工况：1.正常起锚工况；2.应急起锚工况；3.抛锚工况。 正常起锚工况： 正常起锚工况有5个阶段：.收躺锚链：电动机轴上负载转矩不变，且较小。.拉紧锚链：轴上负载转矩逐渐增大。.拔锚出土：负载转矩达到最大，“出土”后突然减小。.提锚出水：负载转矩逐渐减小。.拉锚入孔：负载转矩再次用所增大，但不多。 注意
3、：拔锚不出土时电动机将堵转，此时要求电动机能够承受堵转转矩。为了减小对电动机的冲击，通常可以通过主机推进器推动船舶前进，依靠船舶前进的动力拔锚出土。,一、锚机运行工作特点,船舶抛锚时有两种情况： 抛锚工况：1. 水深不大时，直接松开制动器，锚自由下落，靠锚和锚链自重进行抛锚；2. 海水较深时，则锚自由下落的速度较大，为了较好地控制下落速度也为了防止起锚困难和损坏设备，应该采取电气制动的方法，使锚下落的速度恒定。 电气制动的方法有： 1. 能耗制动；2. 再生（回馈、发电）制动。 通常采用再生制动（节能）。 应急起锚工况： 1. 海事局教材定义：深水抛锚时，由于水深锚抛不到底，需将锚拉起，找合适
4、地方再抛。此时锚链最长（约200米左右），起锚负载转矩最大。2.一般定义：在电动机热继电器动作后，由于情况紧急通过应急起锚按钮短接热继电器进行的起锚。 书上并未说明。,锚机其它工况说明,对电机要求（6方面）： 1.容量：单锚破土起双锚；2.起动：可最大负荷起动，工作时间30min，30min内起25；3.特性：软或下坠的机械特性；4.过载：堵转1min；5.速度：单锚12m/min，双锚8m/min，入孔34m/min；6.电机：防水式，短时工作制电动机。对控制线路要求（5方面）： 1.起动：逐级自动起动；2.过载：保证堵转1分钟不保护动作；3.抛锚：匀速深水抛锚（再生或能耗制动）；4.保护：
5、短路、失压、过载、断相保护；5.制动：电气和机械配合制动。, 第一节要点 ：锚机工作特点；要求（总体5点、电动机和控制线路各6点）。,二、对电力拖动及控制的要求,9-2.锚机控制线路,本节主要内容 主要内容： 三部分内容：一.复杂电路分析方法和控制线路符号说明；二.锚机电动机起动和运转的分析；三.电动机的停止过程分析。 学习要求：1.学会复杂电路分析方法；2.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”。,复杂电路的分析方法,复杂电路分析方法：1.经典读图法： 从主令元件入手，逐路分析。经典读图法要求对图中元件的作用清楚，工作过程有一定的了解，且
6、需要经验积累。2.逻辑代数读图法： 采用逻辑函数表示线圈的通电逻辑，先列出各个线圈的逻辑函数并化简，然后根据逻辑函数读图。由于时间关系，不能介绍逻辑函数及其化简，所以只能采用经典读图法分析。需要注意的主要工作过程： .打开刹车串电阻；.三速运行及换档；.制动刹车放电抱闸。,电动机说明,电锚机电动机：采用继电接触器控制的锚机一般采用变极调速，因此电动机一般要求具有两套绕组（或三套绕组）。国产的交流电动锚机（定型产品）为：采用16/8/4三速鼠笼式异步电动机拖动。有两套独立绕组，高速4极，单独一套绕组，中速8级（YY），低速16极（），中低速合用一套绕组。（见书P.126）。YY变极调速属于恒功率
7、调速，这样可以保证低速时有大的转矩（即满足2倍额定转矩起动）。中速8级（YY）为额定级。,1.时间继电器： 都是断电延时。KT1：23档延时；KT2：延时过流保护；KT3：刹车经济电阻延时接入。 2.其它继电器：KA1：为负载继电器，重载不上高速；KA2：“零压（位）继电器”，失、欠压保护；KA3：为中间继电器，与KT2配合，3档（高速）换档过载检测。 3.接触器：KM1：正转，起锚用；KM2：反转，抛锚用；KM3：“1速”，低速用；KM4-1 、 KM4-2：“2速”，中速用（YY需要两个）；KM5：“3速”，高速用；KM6：接通刹车电磁铁用。4.主令触点、开关：SA：电源开关；SA17：各
8、档控制。 5.“十字格”中数字说明：左边：为常开触点位置；右边：为常闭触点位置。6.触头下数字：表示控制线圈所在支路。,控制元件及电路图说明,起锚操作,起锚操作的分析包含四个部分： 1.接通电源；2.起锚1档；3.起锚2或3档；4.重载自动回到起锚中速档（2档）。1.接通电源：只有手柄在零位，KA2才能得电。2.起锚1档：SA(2、4、7) 等三路接通。3.起锚2或3档：SA(2、5、6、7) 等四路接通。可实现自动延时加速。4.重载自动回到起锚中速档（2档）。注意：从起锚3档回2档后，若负载减小，不会自动再升到3档。应将手柄扳回2档后再推向3档才行。,1档,3档,重载,其它,通电,2档,手柄
9、在零位时，将电源开关SA闭合，合上空气断路器QS，由于手柄在零档时主令控制器的触点只有SA1一路接通，此时KA2线圈通电自锁触头闭合，控制线路有电。为其它操作做准备。,手柄0位,手柄在零位时，将电源开关SA闭合，合上空气断路器QS，由于手柄在零档时主令控制器的触点只有SA1一路接通，此时KA2线圈通电自锁触头闭合，控制线路有电。为其它操作做准备。,手柄0位,手柄扳到起锚1档：主令触点SA2、SA4和SA7三路接通，SA2使起锚（正转）接触器KM1通电，KM1触点使KM6、刹车YB打开，KT3断电延时，延时到，切除经济电阻。SA4使低速接触器KM3通电，低速起锚。,起锚1档,手柄扳到起锚2档：主
10、令触点SA2、SA7不变，SA4断开，SA5闭合。SA4使KM3断电；而 SA5使KM4-2、4-1先后通电，锚机电动机进入中速起锚。,KM4-1通电后，KT1断电延时，延时时间到，其常闭触点闭合，为进入第3档做准备。注：中、高速是不同的两套绕组，切换时允许同时通电，但从中速到高速的切换，必须等电机转速确实达到中速后才行。,起锚2档,手柄扳到起锚3档：增加SA6闭合，KT1延时已到，KM5有电，其常闭触点使KM4-1和KM4-2都断电，锚机由中速切换到高速运行。同时KT2断电延时，准备使过流继电器KA1投入负载电流检测。,KT2延时使过流继电器KA1投入，是为了避开换档时出现的大电流。当KT2
11、常闭触点断开后，若无过载，则KA1不动作，锚机在高速稳定运行。否则，将使KA3动作，退回中速运行。,起锚3档,KT2延时使过流继电器KA1投入，是为了避开换档时出现的大电流。当KT2常闭触点断开后，若无过载，则KA1不动作，锚机在高速稳定运行。否则，将使KA3动作，退回中速运行。,重载,当KA3动作且自锁后，其常闭触点使KM5断电，KM4-2、4-1自行通电，锚机退回中速运行。此时，KA1无电流，但KA3已自锁，要再进入高速，须将手柄扳到中速后，再扳到高速才行。,快速操作和抛锚,操作时若快速将手柄扳到第3档，则控制线路将直接从中速开始，使电动机起动，经过KT1延时后，再自动进入高速运行。,抛锚
12、过程与起锚相似，但负载继电器KA1不会动作。此时电动机处于再生制动状态。,停机,手柄扳到零位，所有接触器失电，YB也失电，但不马上制动，要等其线圈放电后才进行机械制动。调整放电回路的电阻R4，可调整放电时间，从而调整刹车制动的时间。, 第二节要点 ：能够独立地分析书P.127.图9-2-2线路的“起动、停止和运转”过程 。,9-3.船舶起货机的电力拖动与控制,本节主要内容 主要内容： 两大点。一.起货机运行工作特点 ；二.对电力拖动及控制的要求 ； 学习要求：1.要求知道起货机的工作特点；2.对电力拖动及控制的要求包含两方面：.对电动机的要求；.对控制线路的要求。 这些要求是本节的重点内容，要
13、求一定要掌握。,起货机分类和工作制,分类：按驱动原理分类 ： 蒸汽、电液、电动起货机。按机械结构分类 ： 吊杆式（单、双杆）和回转式（克令）起货机。工作制：起货机的工作制为：重复短时（或间歇式、断续式等）。,起货机运行工作特点,特点：起货机工作特点是：负载变化大，无固定循环，短时间内不断重复循环：吊货、移动、落货、空钩返回，每个循环所吊的货物重量不尽相同。起货机的安全：起货机的安全必须通过各种保护措施实现。起货机工作时，安全问题非常重要。不但过载会损坏电动机等机械设备，制动、限位及速度控制不正常则将引起人身安全事故及设备的损坏。,对电力拖动及控制的要求,对电动机的要求： 书P.129130，共
14、6点。1.过载性好，起动力矩足够大；2.机械特性软；3.调速范围广；4.惯量小；5.防水式；6.重复短时。,对控制线路的要求,根据港监“轮补电”教材P.79 叙述共有8点：1.起动时间（2秒之内）；2.制动时间（1秒之内）；3.逐级自动起动；4.逆转矩控制（防止高、中速时反接制动）；5.防货物跌落；6.堵转；7.冷却（与通风机联锁）；8.安全保护等。此外：手柄换档时至少有一个绕组通电，设有紧急停车按钮，设有重物低速放下按钮。, 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”）。,9-4.直流电动起货机,本节主要内容 主要内容： 两部分内容：一. 双输出G - M系统起货机；
15、二. 晶闸管直流电动起货机。 学习要求：1.了解船舶直流电动起货机的类型；知道“G-M系统”及“双输出G-M起货机”工作原理；2.了解船舶直流电动起货机的可能发展趋向 晶闸管直流电动起货机及其可能的实现方案。 需要注意的内容：1.G-M系统 ；2.直流电动起货机的类型；3.各继电器的作用（尤其是FR、FA、KI 等）。,G-M系统：G-M系统是指：发电机-电动机组成的变流机组的直流调速拖动系统。原理：异步机拖动发电机和励磁机，调节发电机励磁，改变电压，直流电动机转速得到调节。,特点：调速性能好，但系统庞大，维护量大。,一、双输出G-M系统起货机,励磁：发电机有两个励磁支路，每个支路电流单独调节
16、。电枢：发电机电枢分成两部分，由于每个磁极下的绕组元件支路感应的电动势取决于该磁极的磁通，因此相同励磁磁极下的电枢绕组元件支路电势相等，可单独输出，且不互相干扰。,双输出直流发电机,组成：1台三相交流异步电动机，拖动1台双输出直流发电机，双输出直流发电机向2台直流电动机供电。改错：异步电动机起动电路为自耦变压器降压起动，与P.111图8-4-2同。但P.132图中，KM3线圈支路中KA1常闭触点应改为常开触点。,直流电动机的励磁：与负载有关，重载强励，轻载弱磁。由KI实现。,双输出G-M系统直流起货机,直流起货机工作原理：改变发电机励磁大小和方向，可改变其输出电压大小和极性，使直流电动机转速发
17、生变化。 共有11档。只有手柄在零位，才有励磁。发电机的励磁由励磁机GE提供。制动减速：改变发电机励磁，由于励磁经RG和RGF放电时间较慢，电压不会突然下降太多或出现反接制动，因此只有再生制动。手柄操作不当时：可能出现反接制动，由FA和KA2实现保护。,工作原理,控制线路,异步机完全起动后，KM4闭合，励磁发电机提供控制线路的电压，指示灯HL亮。只有主令控制器手柄在0位，SA1触点接通，零压继电器KA2才能通电自锁，方向接触器才可能有电，起货机才能工作。不同转向操作：KMH、KML分别通电；不同转速，SA58先后接通，短接直流发电机励磁绕组的电阻，使发电机发出不同的电压，电动机就能得到不同转速
18、。,到9-7,二、晶闸管直流电动起货机,有三种类型：1.单独一组电枢供电，接触器控制方向；2.两组分别电枢供电，进行方向控制；3.两组分别励磁供电，励磁变反，电压也反。,单独一组晶闸管电枢供电方式：特点：仍然存在接触器控制，即有触点控制。原理：晶闸管控制速度，接触器控制转向。,线路,正转,反转,两组晶闸管分别向电枢供电,原理：采用两组晶闸管分别向直流电动机电枢绕组进行供电。即一组用于起货机提升货物控制，另外一组则用于起货机下放货物控制。起货机运行的速度由晶闸管控制输出电压实现。特点：没有接触器，属于无触点控制。但需要两组大功率的晶闸管整流装置。 相对最好的。,线路,正转,反转, 第四节要点 ：
19、类型，工作原理，各继电器作用（尤其是FR、FA、KI）。,两组晶闸管分别向励磁供电,原理：采用两组晶闸管分别向发电机励磁供电。励磁电压反向，发出电压变反，电动机反转。特点：没有接触器，属于无触点控制。但需要增加一台直流发电机。 早期的方案。,线路,正转,反转,9-5.交流电动起货机,本节主要内容 主要内容： 两部分内容（重点在“要求”）1.交流三速起货机简介 介绍变极调速起货机特点；掌握对恒功率起货机要求；2.线路分析 主电路的分析；控制电路分析（包括：零位保护、正转起动1-3档的分析、停车分析和快速反转分析）。 学习本节的目的：主要目的就是锻炼分析复杂线路的能力。书上对起货机的线路分析比较详
20、细，但自己看，较为麻烦。通过课堂“跑线路”后，应该自己再试着读懂整个起货机的线路。,交流电三速起货机简介：电动机：变极调速起货机采用三套独立绕组电机。具体见书P.135. JZF-H6型26/26/5.5KW，p = 2/4/14。总要求： .逐级起动；.低速通电后松刹车；.总有一绕组通电；.中高速不堵转；.中高速不允许反接制动 P.140.“逆转矩控制”。 控制线路：除上述“五点”外，还有：.风机连锁；.重载不上高速；.逐级制动；.保护，等。 保护功能：.短路；.过载；.失压；缺相；和其它保护措施等。,一、交流三速起货机,全图,控制线路分析,零位,起货三速：,停车,快速反转,起货机线路图,主
21、电路（零位）,低速,中速,高速,主电路,控制线路,1,2,3,3档过载,控制线路分析,交流三速恒功率起货机线路（全图）,控,低,中,高,1,2,3,过,停,反,主,0,变极调速起货电动机2M的三速绕组分别由KM1、KM2和KM3控制；KMH和KMF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1M进行冷却。CT为电流互感器，向负载继电器KI提供电流分量，KI的电压分量为控制电路中变压器提供，其相位与L1、L3两线之间线电压同相位。若设L1、L2和L3分别为A、B和C相，则电压分量为AC相，电流分量为B相，只有这样，才能保证测量有功电流。其原理后面再介绍（见P.141.图9-5-3）。负
22、载继电器：KI当起吊货物超过额定负载的一半时，不允许上高速。,全图,主电路,全图,到9-7,控制电路,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KMH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。,到控制电路,全图,低速运行（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KMH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KI开始工作（经KM1、KM2支路，未进入高速，KT4不闭合）。,中速运行（
23、主电路）,到控制电路,全图,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KMH和高速接触器KM3有电，接通主电路，进入高速运行状态。高速运行时，负载继电器KI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KI将动作，KM3断开，KM2自动重新闭合，起货机自动回到中速运行。,到控制电路,全图,高速运行（主电路）,手柄零位,全图,起货1档,查看主电路,全图,起货2档,查看主电路,全图,起货3档,查看主电路,全图,3档重载返回2档,全图,停车,全图,快速反转（逆转矩控制）,全图,负载继电器的接线可以测量起
24、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。,第五节要点：懂得KI和KT14的工作原理；能分析“工作过程”；“各种保护”。,负载继电器分析,9-6.电动液压起货机,特点：,电气方面简单；但液压传动系统对制造维护等方面要求较高。,组成原理：,主油泵：斜盘式双向变量泵。提供高压油，驱动双向油马达转动使起货机工作。泵的吸排油流动方向和排量的大小可以通过主令手柄改变，从而控制起货机转向和转速。辅油泵：主要用于向液压刹车油缸提供压力油，
25、同时也向主油泵循环系统补充液压油。,异步电动机带动主油泵和辅油泵。,工作原理：,液压系统工作原理,电气系统工作原理,手柄0位：刹车8未打开，阀4工作在上位，主油泵打循环。起货：电磁阀6线圈通电，工作在右位，刹车打开。油马达运转。此时，变量泵a管排压力油，d管吸入，管路ab段为高压油，cd为低压油。 落货：主令手柄扳到“下降”位置，变量泵的倾斜盘方向反向倾斜，使吸排方向与起货时相反，高压油从C管进入，使油马达产生反向转矩而反转落货。 。,下放重物时：货物重量使油马达转速不断升高，当马达排油量大于油泵排量时，ab管油压高于cd管，使油马达产生制动转矩，阻碍货物快速下落。系统变成逆系统，能量传递方向
26、为：油马达油泵，油泵油马达，电动机反馈给电网，与电动起货机的再生制动状态类似。,空钩时：油马达克服摩擦力而拖动卷筒反转,液压系统工作原理,1M、2M为吊杆电动机，是特殊绕线式机，转子部分绕组整流后向刹车供电。M2辅油泵，直接起动。M1主油泵，在M2起动后即可起动。方法为Y-降压（原理同第八章）。YV1、YV2为直流电磁制动器（图9-6-1中阀6线圈），仅当手柄离开0位时，SA1和SA2才闭合打开刹车。, 第六节要点 ：液压系统的组成和工作原理。,参见液压系统,返回,电气系统工作原理,9-7.电力拖动系统故障检测与维护,维护工作：,1.测绝缘；2.清洁；3.检查触头（状态、压力、开距和超程）；4
27、.查整定值；5.检查、调刹车。,主要故障：,G-M系统：1.继电器不动作；2.接触器不动作；3.主令控制器故障；4.电机转速上不去；5.电机超速；6.电机温高；7.刹车故障。交流三速：1.无正倒车；2.单向不转；3.有低速无中高速；4.滑程太大；5.手柄反向，电机转向不变；6.轻载不上高速；7.刹车不开。,排除故障：,方法见P.145/6.表9-7-1/2，但应根据实际情况具体分析，后确定检查方法。有待于经验积累。,GM系统,控制线路,第九章 各节要点,各节要点： 第一节：锚机工作特点；要求（总体5点、电动机和控制线路各6点）。 第二节：能够独立地分析书P.127.图9-2-2线路的“起动、停
28、止和运转”过程 。 第三节：基本要求（电动机：六点；控制电路：主要是“安全保护”）。 第四节：直流起货机的类型，工作原理，各继电器作用（尤其是FR、FA、KI）。 第五节：能分析交流三速起货机的“工作过程”；“各种保护”；懂得KI和KT14的工作原理。 第六节：液压系统的组成和工作原理。,第九章的主要内容,主要内容：锚机和起货机的基本要求；交流电动锚机和交流三速起货机线路的功能、保护措施和工作原理；要求能够分析这两个控制线路的工作过程，尤其是主要环节的工作过程。 掌握对锚机的基本要求和线路的特点、功能； 掌握对起货机基本要求和线路的特点、功能； 掌握锚机和起货机线路的保护措施； 能够分析锚机和起货机线路主要环节的工作过程。,
