船舶電力拖動系統(tǒng)第1章第2頁課程內(nèi)容本課程主要以船舶輔助機(jī)械為控制對象，介紹電力拖動自動控制系統(tǒng)課程的任務(wù)：熟悉掌握常用控制電器原理、正確使用；熟練掌握電氣控制線路的基本環(huán)節(jié)熟悉掌握船舶電力拖動自動控制系統(tǒng)的知識掌握有關(guān)電氣控制線路的分析方法

第1章第3頁課程安排教材：鄭華耀，《船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)》-第二篇，大連海事大學(xué)出版社參考：1.史際昌,《船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)》,大連海事大學(xué)出版社2.沈雄,《船舶電氣》,人民交通出版社第1章第4頁課程安排實驗一異步電動機(jī)降壓啟動第4周

試驗二船舶交流三速起貨機(jī)第7周

實驗三泵的自動切換控制電路第9周

實驗安排：第1章第5頁課程的計分方案：期末考試：70%作業(yè)：10%平時考勤：20%第1章第6頁第8章電動機(jī)的自動控制基礎(chǔ)內(nèi)容：8.1控制電器的結(jié)構(gòu)原理和功能

8.2電動機(jī)的基本保護(hù)環(huán)節(jié)8.3控制電路的基本控制環(huán)節(jié)8.4PLC及應(yīng)用

第1章第7頁電力拖動系統(tǒng)概述電力拖動系統(tǒng)的組成：生產(chǎn)機(jī)械電動機(jī)控制系統(tǒng)電動機(jī)：按生產(chǎn)機(jī)械的要求，選擇合適的容量、型式及機(jī)械特性控制系統(tǒng)：滿足起動、制動、調(diào)速、正反轉(zhuǎn)、順序工作的要求，由一定的控制電器組成滿足生產(chǎn)需要（工藝要求）第1章第8頁電動機(jī)之類用電設(shè)備運行時需要繼電器、接觸器、熔斷器等輔助電器作控制和保護(hù)

一般電器控制系統(tǒng)常選用繼電器和接觸器，因而稱為繼電—接觸器控制系統(tǒng)

由控制電器組成的系統(tǒng)稱為電器控制系統(tǒng)控制電器第1章第9頁由于生產(chǎn)設(shè)備越來越復(fù)雜，對控制和保護(hù)的可靠性要求越來越高，簡單的繼電接觸器控制系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足要求

可編程控制器（PLC）等新型控制電器被廣泛使用本章介紹常用的基本控制電器、基本電器控制電路第1章第10頁8.1控制電器的結(jié)構(gòu)原理和功能

控制電器：對電氣電路實現(xiàn)接通、斷開、控制、保護(hù)與調(diào)節(jié)的電路元件常用的有：按鈕、繼電器、接觸器、主令開關(guān)、熔斷器等了解結(jié)構(gòu)、原理、控制作用根據(jù)要求，選用合適的元件第1章第11頁8.1.1接觸器

接觸器是利用電磁吸力原理用于接通和切斷大電流電路(即主電路)的開關(guān)電器

接觸器的組成：電磁機(jī)構(gòu)、觸頭系統(tǒng)、滅弧裝置

電磁式接觸器按電磁機(jī)構(gòu)分為直流接觸器和交流接觸器

第1章第12頁交流接觸器的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖；銜鐵電路符號第1章第13頁1，觸頭系統(tǒng)包括：動觸頭、靜觸頭、觸頭彈簧、支架觸頭系統(tǒng)的動作受電磁機(jī)構(gòu)控制

常開(動合)觸頭

常閉(動斷)觸頭主觸頭輔助觸頭

第1章第14頁觸頭的接觸形式：點接觸線接觸面接觸觸頭的結(jié)構(gòu)形式：雙斷點橋式結(jié)構(gòu)單斷點指式結(jié)構(gòu)

第1章第15頁2滅弧裝置電弧的產(chǎn)生：由于撞擊游離、電子發(fā)射和熱游離，使動靜觸頭間的空氣隙產(chǎn)生電子流---電弧電弧對觸頭有損傷作用第1章第16頁電弧的熄滅：降溫，增加去游離作用---滅弧裝置滅弧裝置的種類：1)柵片滅弧

2)磁吹滅弧3)電動力滅弧4)縱縫（窄縫）滅弧第1章第17頁柵片滅?。╝)電弧分割；（b)柵片形狀圖8-2柵片滅弧第1章第18頁磁吹滅弧裝置

在直流接觸器中廣泛應(yīng)用磁吹滅弧裝置

第1章第19頁電動力滅弧雙斷點橋式觸頭結(jié)構(gòu)電動力滅弧第1章第20頁3電磁機(jī)構(gòu)由鐵心、吸引線圈、銜鐵、反力彈簧（釋放彈簧）等組成

電磁吸力釋放彈簧作用力銜鐵吸合/釋放第1章第21頁電磁機(jī)構(gòu)的吸力特性、電流特性電磁機(jī)構(gòu)分直流電磁機(jī)構(gòu)交流電磁機(jī)構(gòu)電磁吸力：吸力特性、電流特性的差異第1章第22頁直流電磁機(jī)構(gòu)線圈通直流---恒磁勢（電壓不變時電流恒定）Rm

---磁阻IW----磁勢---氣隙---磁通1第1章第23頁

交流電磁機(jī)構(gòu)線圈通交流---恒磁鏈W---磁鏈具有電壓線圈的交流電磁機(jī)構(gòu)電流與氣隙的關(guān)系：第1章第24頁吸力特性、電流特性曲線：（a)恒磁鏈機(jī)構(gòu)；（b)恒磁勢機(jī)構(gòu)圖8-5電磁機(jī)構(gòu)的特性曲線第1章第25頁反力特性Frdd0觸頭彈簧預(yù)緊力釋放彈簧預(yù)緊力反力彈簧觸頭彈簧d1吸力F>反力Fr－吸合吸力F<反力Fr－釋放電磁機(jī)構(gòu)的動作：第1章第26頁交流機(jī)構(gòu)Frdd0d1U1U2直流機(jī)構(gòu)Frdd0d1I1I2U>U1吸合U<U2釋放I>I1吸合：吸合后的吸力遠(yuǎn)大于反力I<I2釋放第1章第27頁直流電磁機(jī)構(gòu)和交流電磁機(jī)構(gòu)的特點：交流電磁機(jī)構(gòu)：線圈鐵芯和銜鐵由硅鋼片疊成電磁吸力有波動！短路環(huán)ui

F銜鐵鐵心第1章第28頁直流電磁機(jī)構(gòu)：鐵心和銜鐵可用整塊鋼。氣隙影響電磁吸力！適用于：頻繁操作，易卡死的場合第1章第29頁類似的電磁機(jī)構(gòu)：電磁制動器電磁閥等第1章第30頁接觸器的選用接觸器的額定電流：直流：25A、40A、60A、100A、150A、250A、400A、600A

交流：10A、20A、40A、60A、100A、150A、250A、400A、600A接觸器的額定電壓：直流：220V、440V、660V；交流：220V、380V、660V線圈的額定電壓：直流24V、48V、110V、220V、440V

交流36V、110V、220V、380V第1章第31頁8.1.2主令電器

主令電器是切換控制線路的單極或多極電器通常其觸頭容量小，不能切換主電路。主令電器主要包括按鈕、行程開關(guān)、萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)、主令控制器等。

第1章第32頁1按鈕開關(guān)

動斷（常閉）觸頭動合（常開）觸頭電路符合第1章第33頁2萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)(多路多極開關(guān))多觸頭、多位置，可以控制多個電氣回路通斷的主令開關(guān)

(a)外形圖；(b)開關(guān)位置圖圖8-8萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)換開關(guān)有自復(fù)位式和定位式第1章第34頁3行程開關(guān)又稱限位開關(guān)，是利用機(jī)械運動部件的碰撞或接近來控制其觸頭動作的開關(guān)電器。常用型式有按鈕式和轉(zhuǎn)臂式兩種(a)按鈕式；(b)轉(zhuǎn)臂式；(c)電路符號圖8-9行程開關(guān)自復(fù)位式

應(yīng)用第1章第35頁4主令控制器主令控制器是一種多位置多回路的控制開關(guān)，適合于頻繁操作并要求有多種控制狀態(tài)的場合如起貨機(jī)、錨機(jī)的控制

第1章第36頁（a)結(jié)構(gòu)示意圖；（b)電路符號圖8-10主令控制器結(jié)構(gòu)：一般由觸頭裝置和凸輪軸組成第1章第37頁8.1.3熔斷器

最簡單而又有效的短路保護(hù)電器船上常用的有管式和螺旋式

（a)管式熔斷器（b)螺旋式熔斷器（c)保護(hù)特性（d)電路符號圖8-11熔斷器第1章第38頁熔斷器構(gòu)成：熔片或熔絲

分類：不同熔體材料的熱慣性不同

緩熔：熱慣性較大的鉛、錫等熔體材料中熔：熱慣性較小的鋅、鋁等熔體材料速熔：銅、銀等熱慣性極小

不同的場合選用不同類型的熔斷器第1章第39頁熔斷器的保護(hù)特性：反時限特性緩熔型熔體額定電流≥(1.5～2.5)電動機(jī)額定電流

動力線路（電動機(jī)）中熔斷器的選擇:第1章第40頁8.1.4繼電器

根據(jù)電量(如電流、電壓)或非電量(如時間、溫度、壓力、轉(zhuǎn)速等)的變化而通斷控制線路的電器信號傳遞

Relay包括邏輯信號等第1章第41頁繼電器的種類按輸入信號的性質(zhì)分為：電壓繼電器、電流繼電器、時間繼電器、溫度繼電器、速度繼電器、壓力繼電器。按工作原理可分為：電磁式繼電器、感應(yīng)式繼電器、電動式繼電器、熱繼電器、電子式繼電器等。第1章第42頁1電磁式繼電器結(jié)構(gòu)和工作原理類似于接觸器，通常其觸頭容量較小，沒有滅弧裝置

邏輯中繼繼電器(中間繼電器)欠電壓繼電器（電壓線圈）過電流繼電器（電流線圈）第1章第43頁電磁式繼電器的符號KAI<I>KIKIKAKAU>U<KVKVa）一般的線圈b）過、欠電流繼電器的線圈c）過、欠電壓繼電器的線圈d）觸頭第1章第44頁2時間繼電器具有接受信號后觸頭延時動作的特點觸頭類型：通電延時失電延時線圈（線圈）通電延時閉合觸頭（線圈）通電延時斷開觸頭線圈（線圈）失電延時斷開觸頭（線圈）失電延時閉合觸頭特性第1章第45頁時間繼電器的符號KT一般線圈KT通電延時線圈KT斷電延時線圈KT延時閉合常開KT延時斷開常閉KT延時斷開常開KT延時閉合常閉KT瞬時常開、常閉第1章第46頁結(jié)構(gòu)類型

電磁式空氣阻尼式電動式鐘擺式半導(dǎo)體式等第1章第47頁1)半導(dǎo)體時間繼電器+-0V第1章第48頁2)空氣阻尼式時間繼電器圖8-13空氣阻尼式時間繼電器第1章第49頁3)熱繼電器1由熱元件、雙金屬片、觸頭系統(tǒng)等組成熱繼電器的符號FRFRa)熱元件b)常閉觸頭電動機(jī)過載保護(hù)第1章第50頁4)速度繼電器圖8-15速度繼電器結(jié)構(gòu)原理圖nKSb)常開觸頭nKSc)常閉觸頭第1章第51頁繼電器的返回系數(shù)接觸器、繼電器的主要技術(shù)參數(shù)定義：Kf=Xf/Xx

Xx是使電磁機(jī)構(gòu)可靠動作(銜鐵吸合)的最小輸入量，簡稱動作值；Xf是使電磁機(jī)構(gòu)可靠釋放的最大輸入量，簡稱釋放值。

輸入量吸合釋放XfXxKf愈接近于1，電磁機(jī)構(gòu)動作愈靈敏

第1章第52頁8.1.5電磁制動器用于電動機(jī)的機(jī)械制動（剎車）常見的有圓盤式和抱閘式兩種(a)松閘時(b)制動時圖8-16圓盤式電磁制動器原理類似接觸器電磁機(jī)構(gòu)第1章第53頁電磁制動器一般為直流電磁機(jī)構(gòu)電磁制動器的間隙調(diào)整：靜、動摩擦片之間的間隙通常在2-6mm之間第1章第54頁斷路器低壓斷路器,又稱為自動開關(guān)。可用來分配電能、不頻繁地起動電動機(jī)、對供電線路及電動機(jī)等進(jìn)行保護(hù)，當(dāng)它們發(fā)生嚴(yán)重的過載或短路及欠壓等故障時能自動切斷電路。1-彈簧；2-觸點；3-搭扣；4-過電流脫扣器；5-欠電壓脫扣器；6-熱脫扣器第1章第55頁8.2電動機(jī)的基本保護(hù)環(huán)節(jié)

自動控制功能：繼電接觸控制系統(tǒng)實現(xiàn)電動機(jī)的起動、制動、反轉(zhuǎn)、調(diào)速等控制。保護(hù)功能：當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生各種故障時，控制線路有必要的保護(hù)環(huán)節(jié)，能及時切斷主電路，保障電氣設(shè)備安全無損。

電力拖動控制系統(tǒng)M功能第1章第56頁電動機(jī)的基本保護(hù)：短路電流保護(hù)過載保護(hù)(或過電流保護(hù))欠電壓保護(hù)(包括零電壓保護(hù))三相交流電動機(jī)缺相保護(hù)例：圖8-17交流磁力起動器

電動機(jī)控制第1章第57頁電機(jī)控制L1L2L3MQSFU刀開關(guān)QS直接控制QSFUL1L2L3MKMFR主電路：接觸器控制，保護(hù)FRKMSB點動控制SB2FRKMSBKM連續(xù)控制SB2FRKMSBKM變壓器隔離第1章第58頁8.2.1短路保護(hù)

熔斷器

實現(xiàn)短路保護(hù)

熔斷器具有反時限保護(hù)特性tI第1章第59頁8.2.2過載保護(hù)

熱繼電器實現(xiàn)過載保護(hù)

電磁式電流繼電器實現(xiàn)過電流保護(hù)短時過電流保護(hù)第1章第60頁熱繼電器、熔斷器配合進(jìn)行保護(hù)tI熱繼電器熔斷器使用熱繼電器作過載保護(hù)的同時，須設(shè)短路保護(hù)

第1章第61頁8.2.3零電壓和欠電壓保護(hù)

零電壓保護(hù)（失壓保護(hù)

）欠電壓保護(hù)

用作零電壓和欠電壓保護(hù)的繼電器或接觸器，必須具備高返回系數(shù)，吸引線圈的吸合電壓Ux，一般整定在0.8~0.85額定電壓之間，釋放電壓Uf整定在0.5~0.7額定電壓之間。電壓繼電器或接觸器第1章第62頁8.2.4缺相保護(hù)

熱繼電器FR起著缺相保護(hù)的作用

控制電路采用三相電源供電圖8-17交流磁力起動器MKMKMJJ簡化示意圖第1章第63頁8.3控制電路的基本控制環(huán)節(jié)

8.3.1點動控制8.3.2連續(xù)控制--自鎖QSFUL1L2L3MKMFRSB2FRKMSBKMKMKM第1章第64頁QSFUL1L2L3MKMFRSB2FRKMSBKMKMKM8.3控制電路的基本控制環(huán)節(jié)

多地點控制起動停止LocalRemote第1章第65頁8.3控制電路的基本控制環(huán)節(jié)

QSFUL1L2L3MKMFR多地點控制SB2-2FRKMSB1-2KMSB1-1SB2-1起動停止SB1-1SB2-1起動停止SB1-2SB2-2第1章第66頁8.3控制電路的基本控制環(huán)節(jié)

8.3.5互鎖控制機(jī)械互鎖電氣互鎖

方式：互鎖：不允許同時動作正反轉(zhuǎn)控制線路8.3.6聯(lián)鎖控制（8.3.3行程控制）兩個或兩個以上設(shè)備協(xié)調(diào)工作，互為發(fā)生條件小車加油控制第1章第67頁例救生艇吊艇機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制線路改進(jìn)SQ1SQ2SQ3SQ4FB第1章第68頁8.3.7雙位控制

常用于溫度、壓力、水位等控制，對精度要求較低的場合。使用電器：壓力繼電器、溫度繼電器或液位繼電器HL高、低位控制：被控量限制在一個范圍內(nèi)例如：船舶輔鍋爐的高低水位控制，食品冷庫的高低溫度控制，空調(diào)壓縮機(jī)的自動起停控制等等

第1章第69頁海(淡)水柜水位自動控制電路（雙位控制）SPH(H)H(L)高限低限通過密閉水柜，將水位高低轉(zhuǎn)換為壓力信號，通過壓力繼電器（SP）實現(xiàn)水位自動控制（雙位控制）控制要求1）當(dāng)水位低于低限時，電動機(jī)起動，補(bǔ)水；2）當(dāng)水位到達(dá)高限時，電動機(jī)停止?？刂品椒刂齐娐返?章第70頁水位自動控制電路QSFUL1L2L3MKMFR手動控制FRKMSB1-2KMSB2-1起動停止SP(H)SP(L)自動控制起動停止手動自動SPH(H)H(L)第1章第71頁水位自動控制電路（雙位控制）71FUFRFRSB2SB1KMKMSP(H)SP(L)MSP(H)高限壓力常閉觸點，當(dāng)水位高于高限時動作（斷開）當(dāng)水位低于高限時復(fù)位（閉合）；SP(L)低限壓力常開觸點，當(dāng)水位低于低限時動作（閉合）；當(dāng)水位低于低限時復(fù)位（斷開）手動自動有無問題？第1章第72頁8.3.8時間控制

按照時間原則進(jìn)行控制時間繼電器

例：圖8-27三相交流異步電動機(jī)Y—△起動的控制線路

按照電流原則

進(jìn)行控制按照速度原則

進(jìn)行控制時間原則控制的缺陷第1章第73頁本章小結(jié)第1章第74頁圖8-1交流接觸器第1章第75頁接觸器第1章第76頁主令控制器船用主令控制器第1章第77頁圖8-17交流磁力起動器

第1章第78頁時間繼電器特性t通電NO觸點設(shè)定時間TT通電延時t通電NO觸點設(shè)定時間T失電延時T第1章第79頁救生艇吊艇機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制線路圖8-24吊艇機(jī)控制電路

第1章第80頁救生艇吊艇機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制線路（改）吊艇機(jī)控制電路

第1章第81頁三相交流異步電動機(jī)Y—△起動的控制線路互鎖；切換時機(jī)；第1章第82頁三相交流異步電動機(jī)Y—△聯(lián)接ABCxyzABCxyzY形聯(lián)接△形聯(lián)接ABCxyz三相繞組第1章第83頁交流電磁吸力ftFrI(F)F第1章第84頁