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1、1,第二章 船舶电机与电力拖动系统,2.6 异步电动机常用控制电路,2.7 锚机、绞缆机电力拖动控制系统,2.5 船舶常用控制电器,2.9 船舶舵机控制系统,2.8 起货机电力拖动控制系统,2,一、常用控制电器的结构原理和功能,电器：根据外界的电信号或非电信号自动或手动地对电路实现接通、断开、控制、保护与调节的电工装置、设备和元件。,任何复杂的控制线路都是由一些基本的单元电路组成。,2.5 船舶常用控制电器,3,一、主令电器,主令电器是切换控制线路的单级或多级电器。,触头容量小，不能切换主电路,包括：按钮开关、组合开关、行程开关、主令控制器,4,1.按钮开关,(b) 结构,按钮开关常用于接通和
2、断开控制电路。,按钮开关的外形和符号,(a) 外形图,5,6,2. 组合开关,组合开关又称转换开关，由数层动、静触片组装在绝缘盒而成的。动触点装在转轴上，用手柄转动转轴使动触片与静触片接通与断开。可实现多条线路、不同联接方式的转换。,转换开关中的弹簧可使动、静触片快速断开，有利于熄灭电弧。但转换开关的触片通流能力有限，一般用于交流380V、直流220V，电流100A以下的电路中做电源开关。,7,8,用转换开关起停电动机的接线图,同轴旋转,9,用于自动往复控制或限位保护等。,3. 行程开关(限位开关),(b)示意图,结构与按钮类似，但其动作要由机械撞击。,(a)外形图,行程开关的外形符号,10,
3、4. 主令控制器,用于操作频繁且要求有多种控制状态的场合，如控制起货机、锚机等,黑点表示：对应横坐标位态的纵坐标向导通,11,熔断器是电路中最常用的短路保护器。熔断器串接在被保护电路中。 在电流小于或等于熔体额定电流时，熔体不应熔断。 当电路发生短路故障时，短路电流使熔体迅速熔断，保护电路及电气设备。,二、熔断器,12,常用的熔断器有：,（1）插入式熔断器,二、熔断器,（2）螺旋式熔断器,13,（3）填料式熔断器,二、熔断器,（4）管式熔断器,14,若电动机起动频繁，则为：,选择熔体时，其额定电流必须等于或稍大于电路的最大持续负载电流。,对于不同负载选择熔体的方法如下：,电灯支线的熔体：,熔体
4、额定电流 支线上所有电灯的工作电流,一台电动机的熔体：,二、熔断器,15,三、接触器,接触器是利用电磁吸力的作用频繁地接通和切断大电流（主电路）电路的开关电器,按触头控制的电流种类分为直流接触器和交流接触器。,16,交流接触器的外形与结构,接触器,用于频繁地接通和断开大电流电路的开关电器。,(a) 外形,(b) 结构,17,接触器,用于频繁地接通和断开大电流电路的开关电器。,线圈,辅助触点,铁心,衔铁,电源,电机,主触点,常闭,常开,弹簧,18,符号,用于主电路 流过的大电流 (需加灭弧 装置),用于控制电路流过的小电流 (无需加灭弧装置),属于同一器件的线圈和触点用相同的文字表示,接触器技术
5、指标：额定工作电压、电流、触点数目等。,常用的交流接触器有CJ10、CJ12、CJ20和3TB等系列。,19,20,直接起动,控制电路,SB1,KM,SB2,FR,KM,FR,KM,FU,Q,3,M,.,.,接触器,主电路,控制电路,21,触点：主触点、辅助触点,接触器主要由电磁铁和触头系统两部分组成。,1. 触头系统,22,2.灭弧装置,材料： 磁钢片,23,电磁机构吸力的计算,电磁机构吸力的大小与气隙的截面积S0及气隙中的磁感应强度B0的平方成正比。基本公式如下：,式中： B0 的单位是特斯拉； S0 的单位是平方米； F 的单位是牛顿（N）。,直流电磁机构的吸力,直流电磁铁的吸力依据上述
6、基本公式直接求取。,24,交流电磁机构的吸力,交流电磁机构中磁场是交变的，设,则吸力瞬时值为:,式中：,为吸力的最大值。,吸力的波形:,吸力平均值为:,O,25,(1) 交流电磁机构的吸力在零与最大值之间脉动。衔铁以两倍电源频率在颤动，引起噪音，同时触点容易损坏。为了消除这种现象，在磁极的部分端面上套一个分磁环（或称短路环），工作时，在分磁环中产生感应电流，其阻碍磁通的变化，在磁极端面两部分中的磁通 1 和 2 之间产生相位差，相应该两部分的吸力不同时为零，实现消除振动和噪音，如图所示；而直流电磁机构吸力恒定不变；,综合上述：,26,(4) 直流电磁机构属于恒磁势系统，的励磁电流仅与线圈电阻有
7、关，在吸合过程中，励磁电流不变,(3) 在交流电磁机构,属于恒磁链系统，线圈电流是变化的。因为：由U=4.44fN m，当电源电压恒定时，磁通恒定，吸力F也恒定，当气隙减小， =IN/Rm,而恒定，则I减小。,(2) 交流电磁机构中,为了减少铁损，铁心由钢片叠成；直流电磁铁的磁通不变，无铁损，铁心用整块软钢制成；,27,3.交直流接触器在电磁机构上的区别,交流接触器的吸引线圈因具有较大的交流阻抗，故线圈匝数比较少，且绕制的铜线较粗,直流接触器的线圈匝数较多，且绕制的铜线较细,交流接触器的电磁铁铁芯上必须装有短路环,28,四、继电器,继电器和接触器的结构和工作原理大致相同。主要区别在于： 接触器
8、的主触点可以通过大电流； 继电器的体积和触点容量小，触点数目多，且只能通过小电流。继电器一般用于控制电路中。,1. 电流及电压继电器,电流继电器：可用于过载或过载保护，电压继电器：主要作为欠压、失压保护。,29,1. 中间继电器,中间继电器触头容量小，触点数目多，用于控制线路。,通常用于传递信号和同时控制多个电路，也可直接用它来控制小容量电动机或其他电气执行元件。,(a) 外形,中间继电器外形与符号,30,2. 时间继电器,从得到输入信号(线圈通电或断电)起，经过一段时间延时后才动作的继电器。适用于定时控制。,31,直流电磁式结构图,阻尼铜套,衔铁,工作原理：当衔铁未吸合时，磁路气隙大，线圈电
9、感小，通电后激磁电流很快建立，将衔铁吸合，继电器触点立即改变状态。而当线圈断电时，铁心中的磁通将衰减，磁通的变化将在铜套中产生感应电动势，并产生感应电流，阻止磁通衰减，当磁通下降到一定程度时，衔铁才能释放，触头改变状态。因此继电器吸合时是瞬时动作，而释放时是延时的，故称为断电延时,(1)直流电磁式 时间继电器,32,a) 通电延时继电器,b) 断电延时继电器,延时继电器的外形与结构,(a) 外形,(2) 空气式延时继电器,33,通电延时闭合,断电延时断开,常开触点,KT,断电延时闭合,常闭触点,KT,1.判常开常闭：2.判延时开延时闭： 扇弧的朝向+触点上下态常态和延时后态不一致则为通电效果；
10、常态和延时后态一致则为断电效果。,34,通电延时的空气式时间继电器结构示意图,微动开关2,微动开关1,(2) 空气式时间继电器,35,断电延时的空气式时间继电器结构示意图,常闭触头 延时闭合,常开触头 延时断开,空气式时间继电器的延时范围大(有 0.4 60 s 和0.4 180s两种)。结构简单，但准确度较低。,时间继电器的型号有JS7-A和JJSK2等多种类型。,36,3.热继电器,用于电动机的过载保护。,热继电器外形与结构,(a) 外形,(b) 结构,37,发热元件接入电机主电路，若长时间过载，双金属片被加热。因双金属片的下层膨胀系数大，使其向上弯曲，杠杆被弹簧拉回，常闭触点断开。,发热
11、元件,杠杆,3.热继电器,工作原理,结构原理图,双金属片,常闭触头,用于电动机的过载保护。,38,热继电器的接线方法,1、2接在主电路a、b端线或c、d端线，3、4接在控制电路e、f端线,39,4.速度继电器,40,5、电磁制动器,41,5.空气断路器,低压断路器（自动开关），是一种不仅可以接通、分断电路，又能对负荷电路进行自动保护的开关电路。,42,可实现短路、过载、失压保护。,脱扣器,锁钩,主触点手动闭合,衔铁释放,脱扣器原理图,连杆装置,释放弹簧,43,保护功能：短路、过载、失压、欠压等保护，都通过自由脱扣器使开关跳闸。,过流脱扣器：实现短路、过载保护。有反时限、定时限、和瞬时等动作特性
12、。 反时限和定时限都需延时，有：机械式（钟表机构）、RC充放电回路等。,44,失压脱扣器：由瞬时动作的电压继电器组成，为避免误动作，也可延时（13s）。 分励脱扣器：用于远距离控制自动开关跳开。有些空气断路器还具有其它保护功能，如：漏电、逆功率等。,45,1.压力继电器、温度继电器调整,二、继电器、电磁制动器的参数调整,46,简单的控制电路结构示意图,一、三相异步电动机的基本保护环节,2.6 异步电动机常用控制电路,47,鼠笼式电动机直接起动的控制线路,1.直接起动,(a)结构图,48,主电路,控制电路,鼠笼式电动机直接起动的控制线路,(1) 电路,(b)原理图,49,一、直接起动,电动机的保
13、护,过载保护,短路保护,零压、欠压保护,主电路,控制电路,50,电动机的保护,短路保护是因短路电流会引起电器设备绝缘损坏产生强大的电动力，使电动机和电器设备产生机械性损坏，故要求迅速、可靠切断电源。通常采用熔断器 FU和过流继电器等。,欠压是指电动机工作时，引起电流增加甚至使电动机停转，失压(零压)是指电源电压消失而使电动机停转，在电源电压恢复时，电动机可能自动重新起动(亦称自起动)，易造成人身或设备故障。常用的失压和欠压保护有：对接触器实行自锁；用低电压继电器组成失压、欠压保护。,51,过载保护是为防止三相电动机在运行中电流超过额定值而设置的保护。常采用热继电器FR保护，也可采用自动开关和电
14、流继电器保护。,缺相保护：三相交流电动机在运行时，若任一相断线，则变成了一单相电动机，缺相运行。常采用热继电器FR保护，热继电器FR串接在三相主电路的任意两相之中。,52,KM,合上开关Q,起动,(2) 控制原理,KM辅助触点闭合自锁。,按下起动按钮SB2 , KM线圈通电，,通电,转动,53,合上开关Q,(2) 控制原理,松开起动按钮SB2,利用自身辅助触点，维持线圈通电的作用称自锁,自锁,54,(2) 控制原理,主电路,FR,FU,Q,Q,转动,停车,55,(2) 控制原理,转动,停车,停转,56,控制电路,(b)原理图,主电路,去掉KM辅助触点, 实现点动控制。,1.点动控制,二、三相异
15、步电动机控制电路的基本控制环节,57,控制电路,(b)原理图,主电路,利用自身辅助触点，维持线圈通电的作用称自锁,2.连续控制,58,3.多地点控制,虚线圈内为某一地点，则此图有三个地点可以控制,59,4.行程控制,60,方法：任意调换电源的两根进线，电动机反转。,电动机正转,电动机反转,三相异步电动机的正、反转基础知识,复习,61,SBF和SBR决不允许同时按下，否则造成电源两相短路,正反转的控制线路,3,M,FR,FU,正转触点,KMR,KMF,KMF,.,KMR,FR,Q,KMF,正转接触器,正转按钮,正反转控制电路必须保证正转、反转接触器不能同时动作,反转接触器,反转按钮,反转触点,5.互锁控制,62,按下SBF,SB,KMF,
