船舶电机与电力拖动系统.ppt

第二章 船舶电机与电力拖动系统1.1 1.1 1.1 1.1 直流电机的结构、励磁方式与运行特性直流电机的结构、励磁方式与运行特性直流电机的结构、励磁方式与运行特性直流电机的结构、励磁方式与运行特性1.2 1.2 1.2 1.2 变压器变压器变压器变压器1.3 1.3 1.3 1.3 交流异步电动机交流异步电动机交流异步电动机交流异步电动机1.4 1.4 1.4 1.4 控制电机及其在船舶上的应用控制电机及其在船舶上的应用控制电机及其在船舶上的应用控制电机及其在船舶上的应用1.5 1.5 1.5 1.5 船舶常用控制电器船舶常用控制电器船舶常用控制电器船舶常用控制电器1.6 1.6 1.6 1.6 异步电动机常用控制电路异步电动机常用控制电路异步电动机常用控制电路异步电动机常用控制电路1.7 1.7 1.7 1.7 锚机、绞缆机电力拖动控制系统锚机、绞缆机电力拖动控制系统锚机、绞缆机电力拖动控制系统锚机、绞缆机电力拖动控制系统1.8 1.8 1.8 1.8 起货机电力拖动控制系统起货机电力拖动控制系统起货机电力拖动控制系统起货机电力拖动控制系统1.9 1.9 1.9 1.9 船舶舵机控制系统船舶舵机控制系统船舶舵机控制系统船舶舵机控制系统第二章 船舶电机与电力拖动系统第二章 船舶电机与电力拖动系统第二章 船舶电机与电力拖动系统第二章 船舶电机与电力拖动系统锚机的电力拖动与控制锚机的电力拖动与控制主要内容：主要内容：两大点。两大点。一一.锚机运行工作特点锚机运行工作特点；二二.对电力拖动及控制的要求对电力拖动及控制的要求；学习要求：学习要求：1.锚机运行工作特点主要要求知道锚机的锚机运行工作特点主要要求知道锚机的3种工种工况和起锚过程中各个阶段的特点；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：对电力拖动及控制的要求包含两方面：.对对电动机的要求；电动机的要求；.对控制线路的要求。对控制线路的要求。第二章 船舶电机与电力拖动系统运行工况：运行工况：1.1.正常起锚工况；正常起锚工况；2.2.应急起锚工况；应急起锚工况；3.3.抛锚工况。抛锚工况。正常起锚工况：正常起锚工况：正常起锚工况有正常起锚工况有5 5个阶段：个阶段：.收躺锚链：电动机轴上负载转矩不变，且较小。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。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，拔锚出土：负载转矩达到最大，“出土出土”后突然减后突然减小。小。.提锚出水：负载转矩逐渐减小。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。拉锚入孔：负载转矩再次用所增大，但不多。注意：注意：拔锚不出土时拔锚不出土时电动机将堵转，电动机将堵转，此时要求电动机能够承此时要求电动机能够承受堵转转矩。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，依靠动船舶前进，依靠船舶前进的动力拔锚出土。船舶前进的动力拔锚出土。一、锚机运行工作特点一、锚机运行工作特点第二章 船舶电机与电力拖动系统第二章 船舶电机与电力拖动系统船舶抛锚时有两种情况：船舶抛锚时有两种情况：抛锚工况抛锚工况：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；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。气制动的方法，使锚下落的速度恒定。电气制动的方法有：电气制动的方法有：1.能耗制动；能耗制动；2.再生（回馈、发再生（回馈、发电）制动。电）制动。通常采用再生制动（节能）。通常采用再生制动（节能）。应急起锚工况：应急起锚工况：1.教材定义：深水抛锚时，由于水深锚教材定义：深水抛锚时，由于水深锚抛不到底，需将锚拉起，找合适地方再抛。抛不到底，需将锚拉起，找合适地方再抛。此时锚链最长此时锚链最长（约（约200米左右），起锚负载转矩最大。米左右），起锚负载转矩最大。2.一般定义：在电动一般定义：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。继电器进行的起锚。锚机其它工况说明锚机其它工况说明第二章 船舶电机与电力拖动系统 对电机要求对电机要求（6 6方面）：方面）：1.1.容量：容量：单锚破土起双锚；单锚破土起双锚；2.2.起动：起动：可最大负荷起动，工作时间可最大负荷起动，工作时间30min30min，30min30min内起内起2525；3.3.特性：特性：软或下坠的机械特性；软或下坠的机械特性；4.4.过载：过载：堵转堵转1min1min；5.5.速速度：度：单锚单锚12m/min12m/min，双锚，双锚8m/min8m/min，入孔，入孔3 34m/min4m/min；6.6.电电机：机：防水式，短时工作制电动机。防水式，短时工作制电动机。对控制线路要求对控制线路要求（5 5方面）：方面）：1.1.起动：起动：逐级自动起逐级自动起动；动；2.2.过载：过载：保证堵转保证堵转1 1分钟不保护动作；分钟不保护动作；3.3.抛锚：抛锚：匀速深水匀速深水抛锚（再生或能耗制动）；抛锚（再生或能耗制动）；4.4.保护：保护：短路、失压、过载、断短路、失压、过载、断相保护；相保护；5.5.制动：制动：电气和机械配合制动。电气和机械配合制动。二、对电力拖动及控制的要求二、对电力拖动及控制的要求第二章 船舶电机与电力拖动系统7.2 7.2 锚机控制线路锚机控制线路主要内容：主要内容：三部分内容：三部分内容：一一.复杂电路分析方法和控制线路符号说明；复杂电路分析方法和控制线路符号说明；二二.锚机电动机起动和运转的分析；锚机电动机起动和运转的分析；三三.电动机的停止过程分析。电动机的停止过程分析。学习要求：学习要求：1.1.学会复杂电路分析方法；学会复杂电路分析方法；2.2.能够结合对船舶锚机电力拖动及控制线路要求和锚机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，分析工作过程、特点，分析“交流三速锚机控制线路图交流三速锚机控制线路图”。第二章 船舶电机与电力拖动系统 复杂电路的分析方法复杂电路的分析方法复杂电路分析方法：复杂电路分析方法：1.1.经典读图法：经典读图法：从主令元件入手，逐路分析。经从主令元件入手，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，且需要经验积累。解，且需要经验积累。2.2.逻辑代数读图法：逻辑代数读图法：采用逻辑函数表示线圈的通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。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。采用经典读图法分析。需要注意的主要工作过程：需要注意的主要工作过程：.打开刹车串电阻；打开刹车串电阻；.三速运行及换档；三速运行及换档；.制动刹车放电抱闸。制动刹车放电抱闸。第二章 船舶电机与电力拖动系统 电动机说明电动机说明电锚机电动机：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，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）。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：采用国产的交流电动锚机（定型产品）为：采用16/8/416/8/4三速鼠笼式异步电动机拖动。有两套独立绕组，三速鼠笼式异步电动机拖动。有两套独立绕组，高速高速4 4极，单独一套绕组，中速极，单独一套绕组，中速8 8级（级（YYYY），低速），低速1616极极（），中低速合用一套绕组。（见书）。），中低速合用一套绕组。（见书）。YY YY变极调速属于恒功率调速，这样可以保证变极调速属于恒功率调速，这样可以保证低速时有大的转矩（即满足低速时有大的转矩（即满足2 2倍额定转矩起动）。中倍额定转矩起动）。中速速8 8级（级（YYYY）为额定级。）为额定级。第二章 船舶电机与电力拖动系统第二章 船舶电机与电力拖动系统 1.1.时间继电器：时间继电器：都是断电延时。都是断电延时。KTKT1 1：2 23 3档延时；档延时；KTKT2 2：延时过流保护；延时过流保护；KTKT3 3：刹车经济电阻延时接入。刹车经济电阻延时接入。2.2.其它继电器：其它继电器：KAKA1 1：为负载继电器，重载不上高速；为负载继电器，重载不上高速；KAKA2 2：“零压（位）继电器零压（位）继电器”，失、欠压保护；，失、欠压保护；KAKA3 3：为中间继电器，为中间继电器，与与KTKT2 2配合，配合，3 3档（高速）换档过载检测。档（高速）换档过载检测。3.3.接触器：接触器：KMKM1 1：正转，起锚用；正转，起锚用；KMKM2 2：反转，抛锚用；反转，抛锚用；KMKM3 3：“1“1速速”，低速用；，低速用；KMKM4-14-1 、KM KM4-24-2：“2“2速速”，中速用，中速用（YYYY需要两个）；需要两个）；KMKM5 5：“3“3速速”，高速用；，高速用；KMKM6 6：接通刹车电接通刹车电磁铁用。磁铁用。4.4.主令触点、开关：主令触点、开关：SASA：电源开关；电源开关；SASA1 17 7：各档控制。各档控制。5.5.“十字格十字格”中数字说明：中数字说明：左边：左边：为常开触点位置；为常开触点位置；右右边：边：为常闭触点位置。为常闭触点位置。6.6.触头下数字：触头下数字：表示控制线圈所在支路。表示控制线圈所在支路。控制元件及电路图说明控制元件及电路图说明第二章 船舶电机与电力拖动系统 起锚操作起锚操作 起锚操作的分析包含四个部分：起锚操作的分析包含四个部分：1.1.接通电接通电源；源；2.2.起锚起锚1 1档；档；3.3.起锚起锚2 2或或3 3档；档；4.4.重载自动回到起重载自动回到起锚中速档（锚中速档（2 2档）。档）。1.1.接通电源：只有手柄在零位，接通电源：只有手柄在零位，KAKA2 2才能得电。才能得电。2.2.起锚起锚1 1档：档：SA(2SA(2、4 4、7)7)等三路接通。等三路接通。3.3.起锚起锚2 2或或3 3档：档：SA(2SA(2、5 5、6 6、7)7)等四路接通。等四路接通。可实现自动延时加速。可实现自动延时加速。4.4.重载自动回到起锚中速档（重载自动回到起锚中速档（2 2档）。档）。注意：注意：从起锚从起锚3 3档回档回2 2档后，若负载减小，不会自档后，若负载减小，不会自动再升到动再升到3 3档。应将手柄扳回档。应将手柄扳回2 2档后再推向档后再推向3 3档才行。档才行。1 1档档3 3档档重载重载其它其它通电通电2 2档档第二章 船舶电机与电力拖动系统 手柄在零位时，将电源开关手柄在零位时，将电源开关SASA闭合，合闭合，合上空气断路器上空气断路器QSQS，由于手柄在零档时主令控，由于手柄在零档时主令控制器的触点只有制器的触点只有SA1SA1一路接通，此时一路接通，此时KA2KA2线圈线圈通电自锁触头闭合，控制线路有电。为其它通电自锁触头闭合，控制线路有电。为其它操作做准备。操作做准备。电源开关电源开关空气断路器空气断路器起锚起锚 抛锚抛锚3 2 1 0 1 2 3QSQSSASA手手柄柄0 0位位第二章 船舶电机与电力拖动系统 手柄在零位时，将电源开关手柄在零位时，将电源开关SASA闭合，合闭合，合上空气断路器上空气断路器QSQS，由于手柄在零档时主令控，由于手柄在零档时主令控制器的触点只有制器的触点只有SA1SA1一路接通，此时一路接通，此时KA2KA2线圈线圈通电自锁触头闭合，控制线路有电。为其它通电自锁触头闭合，控制线路有电。为其它操作做准备。操作做准备。电源开关电源开关空气断路器空气断路器QSQSSASA起锚起锚 抛锚抛锚3 2 1 0 1 2 3手手柄柄0 0位位第二章 船舶电机与电力拖动系统 手柄扳到手柄扳到起锚起锚1 1档档：主令触点：主令触点SA2SA2、SA4SA4和和SA7SA7三路接通，三路接通，SA2SA2使起锚（正转）接触器使起锚（正转）接触器KM1KM1通电，通电，KM1KM1触点使触点使KM6KM6、刹车、刹车YBYB打开，打开，KT3KT3断电断电延时，延时到，串入经济电阻。延时，延时到，串入经济电阻。SA4SA4使低速接使低速接触器触器KM3KM3通电，低速起锚。通电，低速起锚。电源开关电源开关空气断路器空气断路器QSQSSASA起锚起锚 抛锚抛锚3 2 1 0 1 2 3起起锚锚1 1档档第二章 船舶电机与电力拖动系统 手柄扳到手柄扳到起锚起锚2 2档档：主令触点：主令触点SA2SA2、SA7SA7不不变，变，SA4SA4断开，断开，SA5SA5闭合。闭合。SA4SA4使使KM3KM3断电；而断电；而 SA5SA5使使KM4-2KM4-2、4-14-1先后通电，锚机电动机进入先后通电，锚机电动机进入中速起锚。中速起锚。电源开关电源开关空气断路器空气断路器QSQSSASA起锚起锚 抛锚抛锚3 2 1 0 1 2 3 KM4-1 KM4-1通电后，通电后，KT1KT1断电延时，延时时间断电延时，延时时间到，其常闭触点闭合，为进入第到，其常闭触点闭合，为进入第3 3档做准备。档做准备。注：注：中、高速是不同的两套绕组，切中、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，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。必须等电机转速确实达到中速后才行。起起锚锚2 2档档第二章 船舶电机与电力拖动系统电源开关电源开关空气断路器空气断路器QSQSSASA起锚起锚 抛锚抛锚3 2 1 0 1 2 3 手柄扳到手柄扳到起锚起锚3 3档档：增加：增加SA6SA6闭合，闭合，KT1KT1延时已到，延时已到，KM5KM5有电，其常闭触点使有电，其常闭触点使KM4-1KM4-1和和KM4-2KM4-2都断电，锚机由中速切换到高速运行。都断电，锚机由中速切换到高速运行。同时同时KT2KT2断电延时，准备使过流继电器断电延时，准备使过流继电器KA1KA1投投入负载电流检测。入负载电流检测。KT2 KT2延时使过流继电器延时使过流继电器KA1KA1投入，是为了投入，是为了避开换档时出现的大电流。避开换档时出现的大电流。当当KT2KT2常闭触点断开后，若无过载，则常闭触点断开后，若无过载，则KA1KA1不动作，锚机在高速稳定运行。否则，将不动作，锚机在高速稳定运行。否则，将使使KA3KA3动作，退回中速运行。动作，退回中速运行。起起锚锚3 3档档第二章 船舶电机与电力拖动系统电源开关电源开关空气断路器空气断路器QSQSSASA起锚起锚 抛锚抛锚3 2 1 0 1 2 3 KT2 KT2延时使过流继电器延时使过流继电器KA1KA1投入，是为了投入，是为了避开换档时出现的大电流。避开换档时出现的大电流。当当KT2KT2常闭触点断开后，若无过载，则常闭触点断开后，若无过载，则KA1KA1不动作，锚机在高速稳定运行。否则，将不动作，锚机在高速稳定运行。否则，将使使KA3KA3动作，退回中速运行。动作，退回中速运行。重重载载 当当KA3KA3动作且自锁后，其常闭触点使动作且自锁后，其常闭触点使KM5KM5断电，断电，KM4-2KM4-2、4-14-1自行通电，锚机退回中速自行通电，锚机退回中速运行。此时，运行。此时，KA1KA1无电流，但无电流，但KA3KA3已自锁，已自锁，要再进入高速，须将手柄扳到中速后，再扳要再进入高速，须将手柄扳到中速后，再扳到高速才行。到高速才行。第二章 船舶电机与电力拖动系统 快速操作和抛锚快速操作和抛锚 操作时若操作时若快速将手柄扳快速将手柄扳到第到第3 3档，则控档，则控制线路将直接制线路将直接从中速开始，从中速开始，使电动机起动，使电动机起动，经过经过KT1KT1延时后，延时后，再自动进入高再自动进入高速运行。速运行。抛锚过程与起锚相似，但负载继电器抛锚过程与起锚相似，但负载继电器KA1KA1不会动作。此不会动作。此时电动机处于再生制动状态。时电动机处于再生制动状态。第二章 船舶电机与电力拖动系统 停机停机 手柄扳到零位，所有接触器失电，手柄扳到零位，所有接触器失电，YBYB也失电，但不马也失电，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路的电阻R4R4，可调整放电时间，从而调整刹车制动的时间。，可调整放电时间，从而调整刹车制动的时间。