船舶設備自動控制系統劉以建yjliu@答疑時間：周三上下午；周四下午船舶設備自動控制系統培訓課程第1頁課程內容本課程主要以船舶電氣設備為控制對象，介紹電力拖動自動控制系統課程任務：熟悉掌握慣用控制電器原理、正確使用；熟練掌握電氣控制線路基本步驟熟悉掌握船舶電力拖動自動控制系統知識掌握相關電氣控制線路分析方法

2船舶設備自動控制系統培訓課程第2頁課程安排教材：鄭華耀，《船舶電氣設備及系統》-第二篇，大連海事大學出版社參考：1，祝福編．船舶電力拖動哈爾濱工程大學出版社2，劉明偉編．船舶電力拖動人民交通出版社3船舶設備自動控制系統培訓課程第3頁課程安排試驗一異步電動機降壓開啟第5周

試驗二船舶交流三速起貨機第7周

試驗三泵自動切換控制電路第10周

試驗安排：4船舶設備自動控制系統培訓課程第4頁課程計分方案：期末考試：70%平時（作業、考勤）：30%5船舶設備自動控制系統培訓課程第5頁電力拖動系統概述電力拖動系統組成：生產機械電動機控制系統電動機：按生產機械要求，選擇適當容量、型式及機械特征控制系統：滿足起動、制動、調速、正反轉、次序工作要求，由一定控制電器組成滿足生產需要（工藝要求）傳感器船舶電力拖動系統？6船舶設備自動控制系統培訓課程第6頁電動機之類用電設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

普通電器控制系統常選取繼電器和接觸器，因而稱為繼電—接觸器控制系統

由控制電器組成系統稱為電器控制系統控制電器7船舶設備自動控制系統培訓課程第7頁因為生產設備越來越復雜，對控制和保護可靠性要求越來越高，簡單繼電接觸器控制系統已經不能滿足要求

可編程控制器（PLC）、計算機（IPC）等新型控制電器被廣泛使用8船舶設備自動控制系統培訓課程第8頁電力拖動基礎內容：電力拖動系統運行基本概念三相異步電動機起動、制動與調速直流電動機起動、制動與調速9船舶設備自動控制系統培訓課程第9頁電力拖動系統運行基本概念生產機械M生產機械M多軸系統單軸系統電動機驅動生產機械：連接方式等效聯軸器10船舶設備自動控制系統培訓課程第10頁電力拖動系統運行基本概念生產機械M驅動轉矩負載轉矩TTLnTTLn電動機機械特征n=f（T）

負載轉矩特征n=f（TL）

恒轉矩負載

通風機負載

恒功率負載特征

11船舶設備自動控制系統培訓課程第11頁電力拖動系統運行基本概念生產機械MTTLnTTLn運動方程：

運行狀態：

穩態暫態電動機：電動制動(發電)12船舶設備自動控制系統培訓課程第12頁三相異步電動機起動、制動與調速異步電動機起動異步電動機制動異步電動機調速全電壓直接起動

降壓起動

轉子串電阻起動

反接制動（2種）回饋制動（2種）能耗制動

變轉差率調速

變極對數調速

變頻調速

Y、△—YY多套繞組

轉子串電阻變定子電壓13船舶設備自動控制系統培訓課程第13頁直流電動機起動、制動與調速直流電動機起動直流電動機制動直流電動機調速14船舶設備自動控制系統培訓課程第14頁第8章電動機自動控制基礎內容：8.1控制電器結構原理和功效

8.2電動機基本保護步驟8.3控制電路基本控制步驟8.4PLC及應用

15船舶設備自動控制系統培訓課程第15頁8.1控制電器結構原理和功效

控制電器：對電氣電路實現接通、斷開、控制、保護與調整電路元件慣用有：按鈕、繼電器、接觸器、主令開關、熔斷器等了解結構、原理、控制作用依據要求，選取適當元件16船舶設備自動控制系統培訓課程第16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)開關電器

接觸器組成：電磁機構、觸頭系統、滅弧裝置

電磁式接觸器按電磁機構分為直流接觸器和交流接觸器

17船舶設備自動控制系統培訓課程第17頁交流接觸器結構結構示意圖；銜鐵電路符號18船舶設備自動控制系統培訓課程第18頁1，觸頭系統包含：動觸頭、靜觸頭、觸頭彈簧、支架觸頭系統動作受電磁機構控制

常開(動合)觸頭

常閉(動斷)觸頭主觸頭輔助觸頭

19船舶設備自動控制系統培訓課程第19頁觸頭接觸形式：點接觸線接觸面接觸觸頭結構形式：雙斷點橋式結構單斷點指式結構

20船舶設備自動控制系統培訓課程第20頁2滅弧裝置電弧產生：因為撞擊游離、電子發射和熱游離，使動靜觸頭間空氣隙產生電子流---電弧電弧對觸頭有損傷作用21船舶設備自動控制系統培訓課程第21頁電弧熄滅：降溫，增加去游離作用---滅弧裝置滅弧裝置種類：1)柵片滅弧

2)磁吹滅弧3)電動力滅弧4)縱縫（窄縫）滅弧22船舶設備自動控制系統培訓課程第22頁柵片滅弧（a)電弧分割；（b)柵片形狀圖8-2柵片滅弧23船舶設備自動控制系統培訓課程第23頁磁吹滅弧裝置

在直流接觸器中廣泛應用磁吹滅弧裝置

24船舶設備自動控制系統培訓課程第24頁電動力滅弧雙斷點橋式觸頭結構電動力滅弧25船舶設備自動控制系統培訓課程第25頁3電磁機構由鐵心、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26船舶設備自動控制系統培訓課程第26頁電磁機構吸力特征、電流特征電磁機構分直流電磁機構交流電磁機構電磁吸力：吸力特征、電流特征差異27船舶設備自動控制系統培訓課程第27頁直流電磁機構線圈通直流---恒磁勢（電壓不變時電流恒定）Rm

---磁阻IW----磁勢---氣隙---磁通128船舶設備自動控制系統培訓課程第28頁

交流電磁機構線圈通交流---恒磁鏈W---磁鏈含有電壓線圈交流電磁機構電流與氣隙關系：29船舶設備自動控制系統培訓課程第29頁吸力特征、電流特征曲線：（a)恒磁鏈機構；（b)恒磁勢機構圖8-5電磁機構特征曲線30船舶設備自動控制系統培訓課程第30頁反力特征Frdd0觸頭彈簧預緊力釋放彈簧預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－釋放電磁機構動作：31船舶設備自動控制系統培訓課程第31頁吸合與釋放交流機構Frdd0d1U1U2直流機構Frdd0d1I1I2U>U1吸合U<U2釋放I>I1吸合：吸合后吸力遠大于反力I<I2釋放32船舶設備自動控制系統培訓課程第32頁直流電磁機構和交流電磁機構特點：交流電磁機構：線圈鐵芯和銜鐵由硅鋼片疊成電磁吸力有波動！短路環ui

F銜鐵鐵心33船舶設備自動控制系統培訓課程第33頁直流電磁機構：鐵心和銜鐵可用整塊鋼。氣隙影響電磁吸力！適合用于：頻繁操作，易卡死場所34船舶設備自動控制系統培訓課程第34頁類似電磁機構：電磁制動器電磁閥等35船舶設備自動控制系統培訓課程第35頁接觸器選取接觸器額定電流：直流：25A、40A、60A、100A、150A、250A、400A、600A

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

交流36V、110V、220V、380V36船舶設備自動控制系統培訓課程第36頁8.1.2主令電器

主令電器是切換控制線路單極或多極電器通常其觸頭容量小，不能切換主電路。主令電器主要包含按鈕、行程開關、萬能轉換開關、主令控制器等。

37船舶設備自動控制系統培訓課程第37頁1按鈕開關

動斷（常閉）觸頭動合（常開）觸頭電路符合38船舶設備自動控制系統培訓課程第38頁2萬能轉換開關(多路多極開關)多觸頭、多位置，能夠控制多個電氣回路通斷主令開關

(a)外形圖；(b)開關位置圖圖8-8萬能轉換開關轉換開關有自復位式和定位式39船舶設備自動控制系統培訓課程第39頁3行程開關又稱限位開關，是利用機械運動部件碰撞或靠最近控制其觸頭動作開關電器。慣用型式有按鈕式和轉臂式兩種(a)按鈕式；(b)轉臂式；(c)電路符號圖8-9行程開關自復位式

應用40船舶設備自動控制系統培訓課程第40頁4主令控制器主令控制器是一個多位置多回路控制開關，適合于頻繁操作并要求有各種控制狀態場所如起貨機、錨機控制

41船舶設備自動控制系統培訓課程第41頁（a)結構示意圖；（b)電路符號圖8-10主令控制器結構：普通由觸頭裝置和凸輪軸組成42船舶設備自動控制系統培訓課程第42頁8.1.3熔斷器

最簡單而又有效短路保護電器船上慣用有管式和螺旋式

（a)管式熔斷器（b)螺旋式熔斷器（c)保護特征（d)電路符號圖8-11熔斷器43船舶設備自動控制系統培訓課程第43頁熔斷器組成：熔片或熔絲

分類：不一樣熔體材料熱慣性不一樣

緩熔：熱慣性較大鉛、錫等熔體材料中熔：熱慣性較小鋅、鋁等熔體材料速熔：銅、銀等熱慣性極小

不一樣場所選取不一樣類型熔斷器44船舶設備自動控制系統培訓課程第44頁熔斷器保護特征：反時限特征緩熔型熔體額定電流≥(1.5～2.5)電動機額定電流

動力線路（電動機）中熔斷器選擇:45船舶設備自動控制系統培訓課程第45頁8.1.4繼電器

依據電量(如電流、電壓)或非電量(如時間、溫度、壓力、轉速等)改變而通斷控制線路電器信號傳遞

Relay包含邏輯信號等46船舶設備自動控制系統培訓課程第46頁繼電器種類按輸入信號性質分為：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、感應式繼電器、電動式繼電器、熱繼電器、電子式繼電器等。47船舶設備自動控制系統培訓課程第47頁1電磁式繼電器結構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）48船舶設備自動控制系統培訓課程第48頁電磁式繼電器符號KAI<I>KIKIKAKAU>U<KVKVa）普通線圈b）過、欠電流繼電器線圈c）過、欠電壓繼電器線圈d）觸頭49船舶設備自動控制系統培訓課程第49頁2時間繼電器含有接收信號后觸頭延時動作特點觸頭類型：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征50船舶設備自動控制系統培訓課程第50頁時間繼電器符號KT普通線圈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51船舶設備自動控制系統培訓課程第51頁結構類型

電磁式空氣阻尼式電動式鐘擺式半導體式等52船舶設備自動控制系統培訓課程第52頁1)半導體時間繼電器+-0V53船舶設備自動控制系統培訓課程第53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54船舶設備自動控制系統培訓課程第54頁3)熱繼電器1由熱元件、雙金屬片、觸頭系統等組成熱繼電器符號FRFRa)熱元件b)常閉觸頭電動機過載保護55船舶設備自動控制系統培訓課程第55頁熱繼電器整定電流取值：普通取0.95~1.05Ie（電動機額定電流）對過載能力較差電機可選得更小些。56船舶設備自動控制系統培訓課程第56頁4)速度繼電器圖8-15速度繼電器結構原理圖nKSb)常開觸頭nKSc)常閉觸頭偏轉角度與電動機轉速成正比57船舶設備自動控制系統培訓課程第57頁繼電器返回系數接觸器、繼電器主要技術參數定義：Kf=Xf/Xx

Xx是使電磁機構可靠動作(銜鐵吸合)最小輸入量，簡稱動作值；Xf是使電磁機構可靠釋放最大輸入量，簡稱釋放值。

輸入量吸合釋放XfXxKf愈靠近于1，電磁機構動作愈靈敏

58船舶設備自動控制系統培訓課程第58頁8.1.5電磁制動器用于電動機機械制動（剎車）常見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構59船舶設備自動控制系統培訓課程第59頁電磁制動器普通為直流電磁機構電磁制動器間隙調整：靜、動摩擦片之間間隙通常在2-6mm之間60船舶設備自動控制系統培訓課程第60頁斷路器低壓斷路器,又稱為自動開關?？捎脕矸峙潆娔堋⒉活l繁地起動電動機、對供電線路及電動機等進行保護，當它們發生嚴重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61船舶設備自動控制系統培訓課程第61頁“智能”電器伴隨計算機技術發展，智能化技術已用到了低壓電器中智能電器帶有微處理器（單片機等）含有測量、顯示、控制、參數設定、報警、通信等功效比如：PLC（智能繼電器）、電動機綜合保護電器、智能斷路器62船舶設備自動控制系統培訓課程第62頁智能斷路器原理框圖63船舶設備自動控制系統培訓課程第63頁8.2電動機基本保護步驟

自動控制功效：繼電接觸控制系統實現電動機起動、制動、反轉、調速等控制。保護功效：當系統發生各種故障時，控制線路有必要保護步驟，能及時切斷主電路，保障電氣設備安全無損。

電力拖動控制系統M功效64船舶設備自動控制系統培訓課程第64頁電動機基本保護：短路電流保護過載保護(或過電流保護)欠電壓保護(包含零電壓保護)三相交流電動機缺相保護例：圖8-17交流磁力起動器

電動機控制65船舶設備自動控制系統培訓課程第65頁電機控制L1L2L3MQSFU刀開關QS直接控制QSFUL1L2L3MKMFR主電路：接觸器控制，保護FRKMSB點動控制SB2FRKMSBKM連續控制SB2FRKMSBKM變壓器隔離66船舶設備自動控制系統培訓課程第66頁8.2.1短路保護

熔斷器

實現短路保護

熔斷器含有反時限保護特征tI67船舶設備自動控制系統培訓課程第67頁8.2.2過載保護

熱繼電器實現過載保護

電磁式電流繼電器實現過電流保護短時過電流保護68船舶設備自動控制系統培訓課程第68頁熱繼電器、熔斷器配合進行保護tI熱繼電器熔斷器使用熱繼電器作過載保護同時，須設短路保護

69船舶設備自動控制系統培訓課程第69頁8.2.3零電壓和欠電壓保護

零電壓保護（失壓保護

）欠電壓保護

用作零電壓和欠電壓保護繼電器或接觸器，必須具備高返回系數，吸引線圈吸合電壓Ux，普通整定在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70船舶設備自動控制系統培訓課程第70頁8.2.4缺相保護

熱繼電器FR起著缺相保護作用

控制電路采取三相電源供電圖8-17交流磁力起動器MKMKMJJ簡化示意圖71船舶設備自動控制系統培訓課程第71頁8.3控制電路基本控制步驟

8.3.1點動控制8.3.2連續控制--自鎖QSFUL1L2L3MKMFRSB2FRKMSBKMKMKM電動機控制72船舶設備自動控制系統培訓課程第72頁QSFUL1L2L3MKMFRSB2FRKMSBKMKMKM8.3控制電路基本控制步驟

多地點控制起動停頓LocalRemote73船舶設備自動控制系統培訓課程第73頁8.3控制電路基本控制步驟

QSFUL1L2L3MKMFR多地點控制SB2-2FRKMSB1-2KMSB1-1SB2-1起動停頓SB1-1SB2-1起動停頓SB1-2SB2-274船舶設備自動控制系統培訓課程第74頁8.3控制電路基本控制步驟

8.3.5互鎖控制機械互鎖電氣互鎖

方式：互鎖：不允許同時動作正反轉控制線路8.3.6聯鎖控制（8.3.3行程控制）兩個或兩個以上設備協調工作，互為發生條件小車加油控制75船舶設備自動控制系統培訓課程第75頁例救生艇吊艇機正反轉控制線路改進SQ1SQ2SQ3SQ4FB76船舶設備自動控制系統培訓課程第76頁8.3.7雙位控制

慣用于溫度、壓力、水位等控制，對精度要求較低場所。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比如：船舶輔鍋爐高低水位控制，食品冷庫高低溫度控制，空調壓縮機自動起停控制等等

77船舶設備自動控制系統培訓課程第77頁海(淡)水柜水位自動控制電路（雙位控制）SPH(H)H(L)高限低限經過密閉水柜，將水位高低轉換為壓力信號，經過壓力繼電器（SP）實現水位自動控制（雙位控制）控制要求1）當水位低于低限時，電動機起動，補水；2）當水位抵達高限時，電動機停頓。控制方法控制電路78船舶設備自動控制系統培訓課程第78頁水位自動控制電路QSFUL1L2L3MKMFR手動控制FRKMSB1-2KMSB2-1起動停頓SP(H)SP(L)自動控制起動停頓手動自動SPH(H)H(L)79船舶設備自動控制系統培訓課程第79頁水位自動控制電路（雙位控制）80FUFRFRSB2SB1KMKMSP(H)SP(L)MSP(H)高限壓力常閉觸點，當水位高于高限時動作（斷開）當水位低于高限時復位（閉合）；SP(L)低限壓力常開觸點，當水位低于低限時動作（閉合）；當水位低于低限時復位（斷開）手動自動有沒有問題？80船舶設備自動控制系統培訓課程第80頁8.3.8時間控制

按照時間標準進行控制時間繼電器

例：圖8-27三相交流異步電動機Y—△起動控制線路

按照電流標準

進行控制按照速度標準

進行控制時間標準控制缺點81船舶設備自動控制系統培訓課程第81頁控制電路基本步驟應用

空壓機自動控制電路YV1冷卻水電磁閥YV2供氣電磁閥YV3殘氣泄放電磁閥SPw冷卻水壓力開關自動控制要求（動作次序）：1空氣瓶中殘氣泄放；2冷卻水壓力正常；3空壓機起動，延時后，供

氣電磁閥開啟82船舶設備自動控制系統培訓課程第82頁電動機單向反接制動控制線路83船舶設備自動控制系統培訓課程第83頁電動機可逆運行能耗制動控制線路84船舶設備自動控制系統培訓課程第84頁本章小結85船舶設備自動控制系統培訓課程第85頁圖8-1交流接觸器86船舶設備自動控制系統培訓課程第86頁接觸器87船舶設備自動控制系統培訓課程第87頁主令控制器船用主令控制器88船舶設備自動控制系統培訓課程第88頁圖8-17交流磁力起動器

89船舶設備自動控制系統培訓課程第89頁時間繼電器特征t通電NO觸點設定時間TT通電延時t通電NO觸點設定時間T失電延時T90船舶設備自動控制系統培訓課程第90頁救生艇吊艇機正反轉控制線路圖8-24吊艇機控制電路

91船舶設備自動控制系統培訓課程第91頁救生艇吊艇機正反轉控制線路（改）吊艇機控制電路

92船舶設備自動控制系統培訓課程第92頁三相交流異步電動機Y—△起動控制線路互鎖；切換時機；93船舶設備自動控制系統培訓課程第93頁三相交流異步電動機Y—△聯接ABCxyzABCxyzY形聯接△形聯接ABCxyz三相繞組94船舶設備自動控制系統培訓課程第94頁交流電磁吸力ftFrI(F)F95船舶設備自動控制系統培訓課程第95頁短路環de作用ftFrF1F1F2F2F=F1+F296船舶設備自動控制系統培訓課程第96頁反力彈簧97船舶設備自動控制系統培訓課程第97頁控制器98船舶設備自動控制系統培訓課程第98頁電器99船舶設備自動控制系統培訓課程第99頁反力