船舶電氣與自動化勵志博學?厚德創新輪機工程技術專業第二章船舶電機與電力拖動系統第一節

變壓器第二節

交流異步電動機第三節

控制電機第四節

船舶常用控制電器第五節

異步電動機常用控制電路第六節

船舶舵機控制系統船舶電氣第一節變壓器

一、變壓器的基本結構與工作原理(一)變壓器的基本結構船舶電氣1.鐵芯

鐵芯分鐵芯柱和鐵軛兩部分，鐵芯柱上裝有繞組，鐵軛是聯接兩個鐵芯柱的部分，其作用是使磁路閉合。2.繞組

繞組是變壓器的電路部分，常用絕緣銅線（漆包線）或鋁線繞制而成，近年來還有用鋁箔繞制的。3.冷卻方式1)利用其自身周圍空氣流通而自行冷卻的干式變壓器；2)將變壓器盡在變壓器油中，利用油的對流進行冷卻的油浸式變壓器。目前船舶電力系統中都采用干式變壓器。船舶電氣(二)變壓器的銘牌(1)額定容量SN:變壓器的額定視在功率,單位為伏安(VA)或千伏安(kVA)。(2)額定電壓U1N/U2N:U1N為原邊輸入電壓(即電源電壓)的額定值;U2N是在原邊接額定電壓時,副邊開路時其輸出的端電壓。對于三相變壓器,U1N、U2N均為線電壓。(3)額定電流I1N/I2N:分別為原、副邊的額定電流值。此外,變壓器銘牌上通常還標注有額定頻率、額定效率、溫升、三相接法等參數。船舶電氣(三)變壓器的工作原理1.變壓原理E1=4.44?N1Фm

E2=4.44?N2Фm

船舶電氣式中K為變壓器原、副邊繞組的匝數比，也稱為變壓比或變比。2.變流作用根據變壓器負載運行的磁勢平衡方程式

，在忽略空載電流I0時，原、副邊繞組中電流的大小關系為I1N1≈I2N2，即3.阻抗變換原理船舶電氣圖2-3阻抗變換原理變壓器一次側的等效阻抗模，為二次側所帶負載的阻抗模的K2倍(四)變壓器的外特性及電壓變化率船舶電氣變壓器的電壓變化率定義為(五)變壓器的效率二、三相變壓器的組成與應用(一)三相變壓器的組成運用變壓器進行三相電壓變換的方法主要有三相組合變壓器變壓和三相變壓器變壓。此外,在某些特殊場合也可以采用兩臺單相變壓器V形連接變壓。1.三相組合變壓器

三相組合變壓器(也稱三相變壓器組)是采用三臺同型號的單相變壓器分別對三相電源的每一相進行變壓。具有備用容量小，便于維修保養的優點。船舶電氣圖2-5“V”形聯接的三相變壓器組2.三相變壓器船舶電氣三相原邊繞組已接成星形連接,副邊繞組三角形連接,當原邊輸入為三相對稱電壓時,三相副邊繞組輸出的三相電壓也一定為三相對稱電壓。原、副邊繞組輸出的電壓比也取決于原、副邊繞組的匝數比,而原、副邊線電壓比還取決于不同的接法。假如原、副邊繞組比為k,原邊星形、副邊三角形,則輸入線電壓與輸出線電壓之比為

k∶1。(二)三相變壓器的同名端

變壓器三相繞組的星形、三角形連接不是隨便進行的,在連接之前必須先標出變壓器原、副邊繞組的同名端,再按一定的規則進行星形、三角形連接;

以A、B、C和a、b、c分別表示原、副邊繞組的首端;X、Y、Z和x、y、z別表示原、副邊繞組的尾端,即A和a、B和b、C和c互為同名端,同理X和x、Y和y、Z和z也互為同名端.1.同名端交流測定法

當一側繞組加上交流電壓時,若電壓表中的讀數高于所加的電壓,該讀數為兩個繞組中的感應電勢之和,說明這兩個繞組為正向串聯,即被連接的兩端(圖中X和x)為異名端;若電壓表中的讀數低于所加的電壓,則為兩個繞組中的感應電勢之差,即被連接的兩端為同名端。船舶電氣圖2-7三相變壓器的

單相同名端測量船舶電氣圖2-8三相變壓器的同名端

的直流測量法2.同名端直流測定法

一側繞組接一個小直流電源,若開關S合上瞬間,另一側繞組所接的直流毫安表的指針正偏,則與電流表正極的連接端與另一繞組中與電源正極的連接端為同名端(圖中A和a);若指針反偏,則該兩端為異名端。(三)三相變壓器在船舶中的應用

在船舶電力系統和控制系統中,變壓器主要應用于照明、應急照明、廚房照明、控制電源以及各種儀用互感器中;在采用電力推進船舶中,變壓器還用于動力主回路的升壓和降壓。

船用低壓變壓器大多采用干式風冷形式;中壓電力推進變壓器則多采用水冷形式。

照明變壓器為三相變壓器,二次側采用三角形接法,采用三相三線向照明系統供電。因此,船舶電力系統的絕緣檢測非常重要,不僅主回路要在線檢測絕緣電阻,變壓器二次側也必須在線檢測絕緣電阻。采用電力推進的船舶中,高壓系統除向主推進器供電外,還可以通過變壓器或變流機組向低壓負載供電。

船舶主配電系統中一般使用兩臺照明變壓器,平時一臺工作,一臺備用,需要定時更換。船舶電氣三、電壓、電流互感器的應用與要求

自耦變壓器及儀用互感器均屬于特殊變壓器范疇,但其基本原理、基本結構與普通雙繞組變壓器無實質性區別。

儀用互感器是一種特殊的雙繞組變壓器,有電壓互感器和電流互感器兩種。

使用互感器的目的:

1.使測量儀表與被測高電壓電路隔離,以減小相互影響并保障安全;

2.擴大測量儀表的量程,可以使用小量程的電流表測量大電流,用低量程電壓表測量高電壓。

互感器除了用于測量電流和電壓外,還用于各類繼電保護裝置的輔助檢測設備。船舶電氣(一)電壓互感器原理與使用要求

由于電壓表及其他儀表電壓線圈的阻抗值相當高,因此電壓互感器使用時相當于一臺空載運行時的變壓器,而它也是根據這一特點設計制造的,所以電壓互感器在使用時副邊不能短路。

電壓互感器的副邊繞組及外殼必須接地。在高壓側裝接熔斷器。電壓互感器低壓側一般均為100V。船舶電氣(二)電流互感器原理與使用要求

利用變壓器的變流原理,將大電流變成小電流,供測量之用,互感比即為電流比Ki。電流互感器的原邊繞組通常只有幾匝甚至1/4匝,用粗導線或銅排繞制,而副繞組的匝數較多,導線也較細,因此它相當于一個升壓變壓器。1.副邊一般均為0~5A;2.電流互感器在使用時切不可將副邊繞組開路;3.副邊及外殼必須接地;4.副邊繞組中也絕不允許接熔斷器;5.在帶電情況下拆裝副邊所接的儀表時,必須先將副邊繞組短路。船舶電氣(三)自耦變壓器船舶電氣圖2-12自耦變壓器

如果自耦變壓器的中心抽頭采用滑動的方法與繞組接觸,則隨著接觸點位置的不同,N2也隨之改變,從而使變壓器的變比K也改變。此時變壓器即成為一個調壓器。

第二節交流異步電動機一、三相異步電動機的結構與銘牌數據船舶電氣圖2-13繞線式三相異步電動機的結構圖船舶電氣圖2-14三相鼠籠式異步電動機結構圖(一)定子異步電動機的定子由定子鐵芯、定子繞組、機座、端蓋和接線盒等部分組成。圖2－15異步電動機

的定子鐵芯船舶電氣(二)轉子

有鼠籠式和繞線式兩種形式,

轉子均包括轉子鐵芯、轉子繞組、轉軸、軸承、滑環(僅限繞線式中有)、風葉等。

(三)氣隙異步電動機定、轉子之間氣隙很小,中小型電機一般為0.2~2.0mm。船舶電氣(四)三相異步電動機銘牌參數的意義①額定電壓UN(V):額定運行時,定子接電源線電壓值。②額定電流IN(A):額定電壓下帶載線電流。③額定功率PN(kW):額定運行時,軸上輸出的機械功率。④額定轉速nN(r/min):電動機額定運行時的轉速。⑤額定頻率fN(Hz):電源頻率,有50Hz/60Hz兩種電制。⑥額定功率因數cosφN:電動機額定運行時的功率因數,一般為0.8~0.9,空載時功率因數很低,為0.2~0.3。⑦接法:電機有星形接法和三角形接法兩種,注意接法與電壓定額之間的關系。⑧定額:主要分成連續S1、短時S2和斷續S3三種。此外,銘牌上還標有電動機的溫升、絕緣等級、防護等級等。船舶電氣二、三相異步電動機的工作原理

異步電動機利用三相交流電在定子繞組中形成的定子旋轉磁場與感生的轉子電流相互作用產生的電磁轉矩,進而驅動轉軸工作。(一)旋轉磁場的產生船舶電氣ωt=0°時,iA=0;iB是負值;iC為正值,即電流從W1端流進,W2端流出。根據右手螺旋定則,可確定合成磁場磁軸的方向如圖2-20(a)所示。ωt=60°時,iC=0;iA為正值;iB為負值此時合成磁場如圖2-20(b)所示。ωt=90°時,iA為正值,而iB、iC均為負值,同理可得合成磁場的方向如圖2-20(c)所示。船舶電氣（a）ωt=0

（b）ωt=60o

（c）ωt=90o圖2-20一對極旋轉磁場的形成(二)旋轉磁場的轉向

將相序為A—B—C的三相電壓對應接入三相繞組U、V、W后,繞組中電流達到最大值的順序即為U—V—W,所產生的旋轉磁場轉向同樣在空間由U—V—W。旋轉磁場轉向是與三相繞組中電流達到最大值的順序是一致的,或者說是由三相繞組中所通電流的相序決定的。若要改變旋轉磁場的轉向,只需把通入定子繞組的電源相序改變,即任意交換兩根電源進線即可。(三)旋轉磁場的轉速與磁極對數在圖2-21中,將每相繞組等效簡化為沿定子圓周相隔180°排放的兩個圈邊,這樣所產生的磁場為一對磁極,在這種情況下,當三相交流電流隨時間變化一個周期,旋轉磁場在空間相應地旋轉一周。船舶電氣船舶電氣如果定子繞組所接電源的頻率為f,則旋轉磁場每分鐘的轉速n0為(四)轉子導體內的感應電流

定子繞組通電后產生旋轉磁場，轉速為n0。轉子中繞組因切割旋轉磁場而產生感應電勢，在轉子感應電勢的作用下，轉子繞組內就有轉子電流流過。在旋轉磁場作用下將受到電磁力的作用，對轉子轉軸形成力矩，作用方向與旋轉磁場方向一致。轉子在此電磁力矩作用下將順著旋轉磁場的方向轉動起來。如果電動機帶上負載。當電磁轉矩與負載轉矩一致時，電機轉速保持平衡穩定。船舶電氣(五)三相異步電動機的轉差率

異步電動機處于電動狀態時,其轉子轉速n將始終小于旋轉磁場的同步轉速n0。轉差n0-n的存在是異步電動機運行的必要條件。轉差的相對值稱為轉差率,用s表示,

s是一個沒有單位的量,但它的大小能反映電機轉子的轉速。例如:n=0時,s=1;n=n0時,s=0;n>n0時,s為負。正常運行的異步電動機,轉子轉速n接近同步轉速n0,轉差率s很小,一般s為1%~9%。船舶電氣(六)三相異步電動機的工作狀態當n<n0時，0<s<1，異步電動機處于電動運行狀態；當n=0時，s=1，異步電動機處于堵轉狀態（或電動機起動的瞬間）；當n=n0時，s=0，異步電動機處于理想空載運行狀態；當n>n0時，s<0，異步電動機處于發電制動狀態；當n<0時，s>1，異步電動機處于電磁制動狀態。船舶電氣圖2-23異步電機的三種運行方式三、三相異步電動機的工作特性船舶電氣圖2－24三相異步電動機等效電路圖當異步電動機轉子以轉速n旋轉時,轉子繞組切割定子旋轉磁場的相對速度為n0-n,由于轉子繞組的磁極對數總是與定子磁極對數相同,因此轉子繞組中感應電流的頻率為轉子每相電路的電流:E2為轉子電動勢，R2為轉子電阻，X2為轉子電抗，X20為轉子靜止時轉子感抗轉子電路功率因數:船舶電氣圖2-25I2和cosφ2與轉差率s的關系曲線當s=0,即n0-n=0時,I2=0;當s很小時,R2≥sX20,I2≈sE20

/R2,即I2與s近似地成正比,而cosφ2≈1;當s接近1時,sX20≥R2,I2≈E20

/X20=常數,cosφ2≈R2

/sX20(一)三相異步電動機電磁轉矩及其機械特性曲線

異步電動機運行時,一方面定子旋轉磁場使得轉子繞組中產生感應電勢,并形成轉子電流;同時轉子電流又與定子旋轉磁場相互作用形成電磁力矩,有轉矩公式船舶電氣

式中，P為電動機輸出功率，Ω為轉子角速度。轉子上的輸出功率可近似用電功率計算，如下式所示：m2為轉子相數，E2為轉子電動勢，I2為轉子電流，cosφ2為轉子電路功率因數，f2為轉子頻率，φ為旋轉磁場每極磁通。

KT是與電機本身結構有關的一個常系數。由此可知異步電動機的電磁轉矩T與旋轉磁場的每極磁通Φ、轉子電流I2及其功率因數cosφ2成正比。磁通Φ、轉子電流I2及其功率因數cosφ2等參數均隨轉差率而變化，由此可進一步推知異步電動機的電磁轉矩的大小與轉差率（或轉速）有關。異步電動機中轉矩平衡方程式為：T=T2+T0≈T2 電磁轉矩為：船舶電氣E20為轉子靜止時轉子的感應電動勢,正比于U1,Φ為旋轉磁場每極磁通,正比于U1,則船舶電氣（a）三相異步電動機的T-s曲線（b）三相異步電動機的n-T曲線圖2-26三相異步電動機的機械特性曲線(二)三相異步電動機的額定轉矩

額定轉矩TN是電動機在額定負載時的輸出轉矩,它可以根據電動機銘牌上的額定功率PN和額定轉速nN求得(三)三相異步電動機的最大轉矩機械特性曲線中的最大轉矩Tmax以及所對應的轉差率sm稱為臨界轉差率,sm和Tmax可通過式(2-22)的T-s曲線方程對s求導,并令其等于零,即從dT/ds=0得到船舶電氣過載系數λ(四)三相異步電動機的起動轉矩

電動機在起動瞬間(n=0,即s=1)的轉矩稱為起動轉矩Tst。

實用公式船舶電氣四、三相異步電動機的起動(一)三相異步電動機的起動要求

三相異步電動機的起動特性是起動電流大,可達額定電流的5~7倍,但起動轉矩并不大。

對起動頻繁和大容量電動機的起動,必須設法縮短起動時間,減小或限制起動電流。(二)負載轉矩特性

負載轉矩的大小及方向隨轉速變化的規律稱為負載轉矩特性

n=f（TL）或TL=f（n）

1.按負載轉矩性質(轉矩方向),負載可分為反抗性負載和位能性負載。(1)反抗性負載:負載轉矩始終與電動機的轉向相反,起著阻礙電動機旋轉的作用。

(2)位能性負載:負載轉矩方向不變,與電動機旋轉方向也無關。船舶電氣2.按負載轉矩變化規律來分,負載可分為恒轉矩負載、通風機負載和恒功率負載。(1)恒轉矩負載特性:負載轉矩與轉速無關,即TL為定值。按方向是否可變可分為反抗性和位能性恒轉矩兩種。(2)通風機負載特性:負載轉矩大致與轉速的二次方成正比,即TL=kn2。k為比例系數,其特性曲線是一條拋物線。(3)恒功率負載特性:負載轉矩與其角速度的乘積基本保持不變,即TL×n=定值,即該負載功率不變,常用TL=k/n表達,其中k為比例系數。船舶電氣圖

2-27負載的機械特性曲線(三)三相異步電動機全電壓直接起動方法如果電動機起動時對船舶電站產生了沖擊,造成電壓動態降低了25%以上,則被認為超過了船舶電站能夠承受的極限,此時必須對電動機采用降壓起動或變頻起動等措施。異步電動機可通過采用雙鼠籠式或深槽式等特殊結構的轉子,以改善全電壓直接起動性能。船舶電氣(四)三相異步電動機星形—三角形(Y-△)換接降壓起動方法此方法適用于正常運行時電動機定子繞組為三角形連接船舶電氣（a）起動（b）正常運行圖2-28定子繞組形聯接和△形聯接電動機的啟動轉矩也將減小為直接起動時的倍(五)三相異步電動機自耦變壓器降壓起動方法船舶電氣正常運行時星形聯接的大容量異步電動機，電動機在經過變壓器降壓的電壓下起動。其降壓幅度為變壓器的變比KK=0.55、0.64、0.73(六)繞線式三相異步電動機轉子串電阻起動方法

繞線式異步電動機轉子串電阻不僅可以增大起動轉矩,同時還可以減小起動電流,這是改善電動機起動性能的一種有效方法。船舶電氣圖2-29繞線式三相異步電動機轉子串電阻起動示意圖五、三相異步電動機的調速船舶電氣J是拖動系統中折算到電動機軸上的總轉動慣量;JdΩ/dt是系統的轉動慣量儲存的動能所產生的加速轉矩(或稱動態轉矩);是以飛輪矩GD2來作為系統轉動慣量的量度時,加速轉矩的另一種表達式。

若以ΔT簡單表示加速轉矩,則電力拖動系統的運動方程式為:T-TL=ΔT①當T=TL時,ΔT=0,(dn/dt=0)兩條曲線相交點,則n=0或n=定值,拖動系統處于靜止狀態或恒速運行,為穩定運行狀態;②當T>TL時,ΔT>0,(dn/dt>0)拖動系統處于加速的過渡過程中;③當T<TL時,ΔT<0,(dn/dt<0)拖動系統處于減速的過渡過程中。船舶電氣

根據異步電動機的轉差率s和同步轉速n0的定義,可導出其轉速的表達式:(一)三相異步電動機改變轉差率的調速1.轉子串電阻調速

只適用于繞線式異步電動機。2.改變定子電壓的調速船舶電氣(二)三相異步電動機改變定子繞組磁極對數的調速1.采用可變極雙速繞組船舶電氣圖2-32異步電動機雙速繞組的變極原理

(a)(b)(c)圖2－33異步電動機雙速繞組的Y、△以及YY的接線2.采用多套不同極對數的定子繞組(三)三相異步電動機改變電源頻率的調速異步電動機的定子感應電勢

船舶電氣圖2－34異步電動機變頻調速時的機械特性曲線（f”>f’>fN>f1>f2>f3>f4>f5）六、三相異步電動機的制動(一)三相異步電動機的制動方法如果把電動機的正轉電動運行(n>0,T>0)和反轉電動運行(n<0,T<0)時的機械特性曲線分別定義在n-T坐標平面的第Ⅰ、Ⅲ象限,則特性曲線向第Ⅱ、Ⅳ象限的延伸部分分別為電動機的正轉制動運行(n>0,T<0)和反轉制動運行(n<0,T>0)船舶電氣圖2-35三相交流異步電動機運行和制動運行時的機械特性(二)三相異步電動機反接制動的工況分析異步電動機反接制動分為電源反接制動和倒拉反接制動兩種。反接制動時,轉子的轉向與定子旋轉磁場的轉向相反,即n與n0的符號相反,因此電動機分別運行于正轉電動特性曲線向第Ⅳ象限的延伸段或反轉電動特性曲線向第Ⅱ象限的延伸段。1.電源反接制動當交流異步電動機運行在電動狀態時(n<n0,0<s<1),將電動機三相電源的任意兩相對調使其相序改變,氣隙旋轉磁場的方向隨即改變,而轉子因慣性仍保持著原來的轉向不變。船舶電氣圖2-36交流異步電動機的電源反接制動2.倒拉反接制動電動機因外力矩作用而形成轉子的轉向與旋轉磁場的轉向相反的制動運行稱為倒拉反接制動。船舶電氣

圖2-37繞線式異步電動機的倒拉反接制動由此可見,無論是電源反接制動還是倒拉反接制動,其特點是s>l。說明異步電動機不僅從軸上吸收拖動系統的機械功率轉換成電功率,同時又從電網吸收電功率,兩者都消耗在轉子回路的電阻中。(三)三相異步電動機的能耗制動的工況分析異步電動機的能耗制動有他勵和自勵兩種形式。所謂他勵能耗制動,是在電動機電動運行時,將定子繞組與三相電源斷開,并同時在定子三相繞組的任意兩端加上一個直流勵磁電源,使定子繞組在空間產生一個靜止磁場。轉子在此磁場中旋轉時,感應出交流電勢并形成轉子電流,轉子電流與此磁場相互作用產生與轉速方向相反的電磁轉矩,從而使電動機進入制動運行狀態。異步電動機的能耗制動有兩種用途:可以用于實現拖動系統的加速停車;實現位能性負載的勻速運行。船舶電氣圖2－38異步電動機能耗制動時的機械特性曲線(四)三相異步電動機回饋制動的工況分析船舶電氣圖2-39異步電動機調速過程中的回饋制動1.調速過程中出現的回饋制動2.位能性負載作用下產生的回饋制動圖2-40異步電動機在位能性負載作用下產生的回饋制動七、單相異步電動機(一)單相異步電動機的基本結構單相異步電動機是以單相交流電作為電源的異步電動機。其轉子采用普通的鼠籠式結構;而定子繞組通常有兩個,在空間相隔90°安放,一個為主繞組(也稱為運行繞組),另一個為副繞組(又稱為起動繞組)。單相異步電動機有兩種工作方式:一種是起動繞組只在起動時接入電路,起動結束后就從電源斷開;另一種是兩個繞組在起動、運行中都接在電源上,兩個繞組都是工作繞組。船舶電氣(二)單相異步電動機的工作原理船舶電氣圖2-41脈動磁場的分解圖2－42單相異步電動機主繞組通電時的機械特性(三)單相異步電動機的起動方法必要條件是氣隙中有旋轉磁場。而產生旋轉磁場的條件是不同空間位置的定子繞組中通過不同時間相位的電流。1.電容分相式異步電動機電容分相式異步電動機是在其起動繞組中串入一個適當容量的電容,然后與工作繞組并連接到單相交流電源上,此時起動繞組中的電流在時間相位上近似超前于工作繞組中的電流90°。船舶電氣圖2－43電容分相式單相異步電動機2.罩極式單相異步電動機

罩極式單相異步電動機的轉子也是采用鼠籠式結構;定子鐵芯由硅鋼片疊成,通常做成凸極式。其定子繞組集中套在磁極上,鐵芯凸出的磁極上約1/3處開槽,套上一銅制短路環,也稱為罩極繞組。

轉子的轉向總是由磁極的未罩部分轉向被罩部分。船舶電氣圖2－44罩極式單相異步電動機第三節控制電機控制電機主要是對控制信號進行傳遞和變換,要求有較高的控制性能,如要求反應快、精度高、運行可靠等?？刂齐姍C因其各種特殊的控制性能而常在自動控制系統中作為執行元件、檢測元件等。船用控制電機有伺服電動機、測速發電機和自整角機等。船舶電氣一、交流伺服電動機1.基本結構

兩相異步電動機定子上繞有兩個形式相同并在空間互差90°電角度的繞組,其中一個為勵磁繞組,另一個為控制繞組。

轉子分籠形和杯形兩種。

籠形轉子與一般小型異步電動機的轉子相同。

空心杯轉子由非磁性導電材料如鋁或鋁合金制造,轉子導體電阻較大,杯子底部固定在轉軸上,杯形轉子壁厚只有0.2~0.8mm,轉動慣量小、反應快。在杯形轉子內部裝有內定子,由硅鋼片疊壓而成固定在一端端蓋上,繞組可裝在內鐵芯上,也可裝在外鐵芯上,不裝繞組的定子鐵芯僅作為主磁通的通路,功率很小時,也可將兩相繞組分別裝在內、外定子鐵芯上。船舶電氣

空心杯轉子交流伺服電動機的空氣隙較大，勵磁電流約占額定電流的80％，因而功率因數和效率都低，體積和重量也比較大，但它的轉動慣量小，反應靈敏，調速范圍大?；\型轉子結構簡單、制造方便，除轉動慣量較空心杯轉子大以外，其他性能指標都比較好，所以應用很廣泛。在船舶自動控制系統中應用的是鼠籠轉子形式的交流伺服電動機，而電羅經內常用轉杯式交流伺服電動機。

船舶電氣

圖2-45杯型轉子交流伺服

電動機的結構圖2.工作原理船舶電氣

圖2－46交流伺服電動機的接線圖

在空間相隔90°的兩個繞組,分別通入在相位上相差90°的兩個電流,便產生兩相旋轉磁場,轉子在該旋轉磁場的作用下產生轉動。杯形轉子和鼠籠轉子轉動的原理是一樣,因為杯形轉子可視為由無數導條組成的籠形轉子。在控制電壓反相時,旋轉磁場和轉子也都反轉,由此實現電動機轉速和轉向的控制。3.運行特性

交流伺服電動機的特點是不僅要求它在靜止狀態下,能服從控制信號的命令而轉動,而且要求在電動機運行時如果控制電壓變為零,電動機立即停轉。船舶電氣圖2-47交流伺服電動機的調壓機械特性圖2－48交流伺服電動機單相運行時的T-s曲線在運行中,如控制電壓為零,電動機立即停轉,這是交流伺服電動機的特點,也是自動控制系統所要求的二、直流伺服電動機1.結構特點

直流伺服電動機的結構類似于一般的他勵直流電動機,只是造型細長,以利于減小轉動慣量。它的勵磁繞組和電樞分別有兩個獨立電源供電,通常采用電樞控制,即勵磁電壓U1一定,建立的磁通也是定值,控制電壓U2加在電樞上。船舶電氣圖2-49直流伺服電動機的接線圖2.控制方法

U2為額定控制電壓。在一定負載轉矩下,當磁通不變時,升高電樞電壓,電機的轉速就升高;反之,降低電樞電壓,轉速就下降;當U2=0時,電動機就立即停轉。改變電樞電壓的極性,可實現電動機反轉。船舶電氣圖2-50直流伺服電動機的n=f（T）曲線三、伺服電動機的控制船舶電氣直流伺服電動機有兩種基本控制方式：(1)電樞控制:改變電樞電壓來控制轉速,適用于電勵磁和永磁勵磁直流伺服電動機。(2)磁極控制:調節磁通來控制轉速,僅適用于電勵磁直流伺服電動機。電磁轉矩為：交流伺服電機控制方法:(1)幅值控制:控制電壓與激磁電壓之間保持90°相位差不變,通過改變控制信號(電壓)的幅值來改變電機的轉速。(2)相位控制:控制電壓的幅值保持不變,通過改變控制電壓對激磁電壓的相角來實現對電機的控制。(3)電容控制:激磁回路串聯電容后接到相位和幅值都不變的激磁電源,在改變控制電壓幅值時,由于激磁回路電流發生變化,使激磁繞組及其串聯電容上的電壓分布發生變化,從而使控制電壓與激磁繞組上的電壓間的相位角也發生變化。(4)雙相控制:激磁電壓與控制電壓間的相位固定為90°,而激磁電壓的幅值隨控制電壓信號的改變而同樣的改變,也就是說,不論控制信號大小,電機始終在圓形旋轉磁場下工作,可獲得最大的輸出功率和效率。船舶電氣第四節

船舶常用控制電器一、常用控制電器的結構原理及功能

船舶常用控制電器主要包括主令電器、熔斷器、接觸器、繼電器及電磁制動器。(一)主令電器

主令電器是切換控制線路的單極或多極電器,其觸點容量小,不能切換主電路。

主要包括按鈕、萬能轉換開關、行程開關、主令控制器等。集大輪機自動化

主令電器：按鈕是一種其結構簡單應用極廣的主令電器。

1)結構與原理分動合（常開）和動斷（常閉）兩種結構，操作時具有自復位的特點。即：按鈕常用于手動操作接通和斷開控制電路。1.按鈕開關(b)結構按鈕的外形圖和結構：(a)外形圖靜觸片常閉觸點常開觸點靜觸片動觸片按鈕帽SB常開觸頭SB常閉觸頭SB雙層（復式）觸頭b)符號a)剖面圖

按鈕剖圖及電路符號:雙層復合按鈕

(1)可根據使用的場合選擇：

開啟式、保護式、防水式或防腐式等；

(2)可以根據工作情況及工作狀態的指示要求選擇：

手把旋鈕式、鑰匙式、緊急式、帶燈式及合適的按鈕和指示燈的顏色；并根據控制回路的需要，確定不同的按鈕數，如單鈕、雙鈕、三鈕、多鈕等。

2)按鈕的選用控制按鈕的色標顏色代表著按鈕的功能：

“停止”按鈕——必須是紅色；

“急?！卑粹o——必須是紅色蘑菇頭式；

“啟動”按鈕——必須有防護擋圈并應高于按鈕頭，以防意外觸動產生訓動作，一般為綠色。按鈕在使用過程中注意不用潮濕、臟污的手操作；注意保持接線端接線牢固；

復位彈簧失去彈力時及時修復或換新。

3)按鈕的維護

具有多位置、多觸點，可同時控制多條電路的通斷或多條通斷要求不同的電路，廣泛應用于交、直流控制電路、信號電路和測量電路，也可用于直接控制小功率電動機的運行，種類很多。

1)兩種常見組合開關圖示及實物識別：

a)外形b)原理結構2.組合開關（c）觸頭閉合表

萬能轉換開關

3.行程開關

又稱限位開關，是一種根據行程位置實現對線路控制的主令電器。

基本原理：利用機械運動部件的碰撞或接近使觸頭動作而控制電路通斷，從而實現對機械的運動方向、行程大小的控制和位置的保護。在船上，行程開關常用作舵機、升降機等的限位開關。

類型有（1）直動式（2）轉動式（3）微動開關式

1)直動式和轉動式外形圖2－54行程開關a）按鈕式外形與原理c）符號常閉常開b）轉動式原理

2)行程開關的原理及符號

在起貨機、錨機等控制電路中，常采用凸輪式主令控制器。

特點：一般是手柄前后推拉雙向操作的多位置、多觸頭的主令電器，用來頻繁地按順序操縱多個控制回路。

作用：常與接觸器、繼電器配合來控制電動機的起動、制動、正反轉、調速及實現零位保護等。4.主令控制器（a）結構示意圖（b）電路符號圖2-55

主令控制器主令控制器常見外形一

1)主令控制器產品外形及實物認識主令控制器常見外形二圖2－12主令控制器實物展示

(二)熔斷器

特點：是低壓配電系統中起安全保護作用的一各電器，廣泛應用于電網保護和用電設備保護。熔斷器串聯于被保護的電路中，相當于一根導線，當電路或電氣設備發生短路時，熔斷器的熔體首先熔斷，自動將電路切斷以起到保護作用。

組成：主要由熔體和絕緣底座(安裝熔體的熔管或熔座)兩部分組成。熔體是整個熔斷器的核心部分，常做成絲狀或片狀。

熔體材料：必須具有熔點低、導電性能好、易于熔斷、不易氧化等性質。一般有：鉛錫合金、鋅、銀、銅等。

2.熔斷器的結構及保護特性2）螺旋式熔斷器3）有填料封閉管式（快速）熔斷器1.熔斷器類型按熔斷器結構：可分為開啟式、半封閉式、和封閉式三種。封閉式熔斷器：又分為無填料管式、有填料管式和有填料螺旋式等。

1）插入式熔斷器(b)瓷插式

熔斷器結構示意(c)螺旋式

管式熔斷器It0(a)熔斷器保護特性(b)電路符號熔斷器保護特性和電路符號1）照明支路（平穩負載）的熔絲:2）電動機主電路單臺直接啟動電動機：或：頻繁起動時則：幾臺電動機使用的總熔絲：

3）配電變壓器低壓側：

3.熔體額定電流的選擇4.熔斷器使用時的注意事項①根據各種電器設備用電情況（電壓等級、電流等級、負載變化情況等），在更換熔體時，應按規定換上相同型號、材料、尺寸、電流等級的熔體。②按線路電壓等級選用相應電壓等級的熔斷器，通常熔斷器額定電壓不應低于線路額定電壓。③根據配電系統中可能出現的最大短路電流，選擇具有相應分斷能力的熔斷器。④在電路中，各級熔斷器應相應配合，通常要求前一級熔體比后一級熔體的額定電流大2～3倍，以免發生越級動作而擴大停電范圍。船舶電氣船舶電氣⑤不能隨便改變熔斷器的工作方式，在熔體熔斷后，應根據熔斷管端頭上所標明的規格，換上相應的新熔斷管。不能用一根熔絲搭在熔管的兩端，裝入熔斷器內繼續使用。⑥作為電動機保護的熔斷器，應按要求選擇熔絲，而熔斷器只能作電動機主回路的短路保護，不能作過載保護。⑦在接地線路中、三相四線制的中性線路中、直流電動機的勵磁回路中不允許接入熔斷器(三)接觸器船舶電氣

作用：能實現遠距離操作、頻繁地接通或斷開電動機主電路以及大電流控制電路，并兼欠壓保護作用。

分類：按控制電流種類可分為可分為直流接觸器和交流接觸器兩種。兩類接觸器在觸頭系統、電磁機構、滅弧裝置等方面均有所不同。1.交流接觸器流接觸器外形結構及實物認識

a)外形b)原理結構1)交流接觸器的原理結構：(1）觸頭系統由動觸頭、靜觸頭、觸頭彈簧及支架等部件組成。按結構觸頭有雙斷點的橋式和單斷點的指式。

按觸頭用途分為主觸頭、輔觸頭。有三對常開主觸頭：串接在電源和三相異步電動機之間。用于接通和切斷主電路，控制較大的電流，一般為數安到數百安。兩對常開兩對常閉輔助觸頭：通常接在由按鈕和接觸器組成的控制電路中，以實現某種功能。其額定電流為5～10A。按觸頭常態（激磁未通電）可分為動合（常開）觸頭動斷（常閉）觸頭(2）滅弧裝置電弧的產生、危害和滅弧——滅弧罩：磁吹式和滅弧柵式。通常容量較大的接觸器都裝有滅弧裝置。10A以下，利用相間隔板隔??；20A以上，采用半封式陶土滅弧罩，并配有強磁吹弧回路。

(3）電磁機構用來操作觸頭的閉合和分斷。包括激磁線圈、靜鐵心、動鐵心（銜鐵）——電磁鐵和釋放彈簧組成。KMKMKMKM

接觸器動作過程：線圈通電→F吸＞F彈→銜鐵吸合→觸頭動作線圈斷電→F吸＜F彈→銜鐵釋放→觸頭復位

線圈和觸頭在電路中的符號：

2)接觸器的工作原理M3~接觸器動作演示：~380通電線圈鐵芯銜鐵主觸頭彈簧輔助觸頭M3~電機~380線圈符號：KM接觸器應用示意：原理過程線圈通電銜鐵被吸合觸頭閉合電機接通電源船舶電氣船舶電氣

(1)UN:線圈額定電壓E36V、110V、220V、380V，允許在（85%～100%）UN內工作；

(2)IN：IN（主觸點電流）≥

IN（負載），頻繁操作或正反轉及反接制動場合應考慮啟動電流及通電持續率，應降低一等級使用；

(3)動作值:U≥85％UN可靠吸合；釋放值：U≯70％UN

。選用交流接觸器時應注意：線圈的UN、觸頭的IN、觸頭數。3)技術參數1)電磁結構的差異

鐵心2.直流接觸器直流接觸器是由操作電磁系統、觸點滅弧系統、輔助觸點及底板等部分組成。動作原理同交流接觸器。線圈3.交、直流接觸器的區別

2)電、磁特性的差異

注：線圈額定電壓相同的交、直流接觸器、電磁式繼電器也不能互相替代使用。直流接入交流會因鐵損太大而燒毀，交流接入直流會因線圈電流太大而燒毀。(四)繼電器根據電量(如電流、電壓)或非電量(如時間、溫度、壓力、轉速等)的變化而通斷控制線路的電器,常用于信號傳遞和多個電路的擴展控制。1.電磁式繼電器船舶電氣

結構及工作原理同交、直流接觸器，只是控制電流小而無需滅弧裝置且觸頭無主、輔之分。但動作的準確性則要求較高。

1）電壓繼電器：線匝多、線徑細，并聯于電路中。正常電壓吸合，當電壓低于某一整定值或為零時釋放。符號：KAU＜KAKA

2）電流繼電器：

線匝少、線徑粗，串聯于電路中。正常吸合（或釋放），當電流達到某一整定值釋放（或吸合）。符號：

注意：即使是交流電流繼電器也屬于恒磁勢電器。KAI＞KAKAKAI＜2.時間繼電器

是一種接受輸入信號后觸頭延時動作的控制繼電器，主要用于時序控制電路。類型主要有電磁式、空氣阻尼式、電子式、鐘擺式及電動式等多種。船舶電氣3.熱繼電器船舶電氣

由熱元件、觸頭、動作機構、復位按鈕和整定電流裝置等五部分組成4.速度繼電器

作用：與接觸器配合實現對電動機反接制動的控制。有離心式和感應式。

轉子：一塊永久磁鐵與電動機同軸；

定子：固定在可動支架上，由硅鋼片迭成，并裝有鼠籠型的短路繞組。

5.固體(態)繼電器(簡稱SSR)是采用固體半導體元件組裝而成的一種新穎的無觸點開關。

船舶電氣缺點：關斷后有漏電流,過載能力不如電磁接觸器。優點：SSR對系統的干擾小,同時自身抗干擾的能力也強

圓盤式電磁制動器工作時動、靜摩擦片間的間隙通常為0.6～2mm。

常用的有圖2-68圓盤式電磁制動器1）圓盤式電磁制動器6.電磁制動器

低壓斷路器(又稱自動開關)是一種不僅可以接通、分斷電路，又能對負荷電路進行自動保護的開關電器。當負荷電路發生短路、過載、電壓過低等故障時，能自動切斷電路，也可用于不頻繁啟動電動機以及操作或轉換電路。

1.常用斷路器①框架式斷路器：Dw5、Dwl0系列框架式斷路器，具有高分斷能力，有良好的保護特性。②塑料外殼式斷路器：DZ5、DZl0、DZ20系列具有良好的保護特性，安全可靠。③直流快速斷路器：DS系列一般是單極，主要用來對半導體元件作過載、短路保護。④限流式斷路器：具有快速動作短路保護的特點。

(五)常用空氣斷路器⑤漏電保護斷路器：由斷路器和漏電繼電器組成，除能起一般斷路器的作用外，還能在出現設備漏電或人身觸電時，迅速自動斷開故障電路，以保護人身及設備的安全。首先根據具體使用條件選擇類別，再按電路的額定電流及對保護的要求來選用。當額定電流在600A以下，短路電流不太大，可選用塑料外殼式斷路器；如果短路電流特別大的支路，應選用限流式斷路器；當額定電流比較大，就應選用框架式斷路器；控制和保護半導體元件時，應選用直流快速斷路器；在有漏電保護要求時，應選用漏電保護斷路器。

1）一般選用：①斷路器的額定電流≥負載工作電流。2.斷路器的選用②斷路器的額定電壓≥線路或設備的額定電壓。③斷路器的脫扣器額定電流≥負載工作電流。④斷路器的極限通斷能力≥電路最大短路電流。⑤斷路器欠電壓脫扣器額定電壓=線路額定電壓。

2）配電用斷路器的選用①長延時動作電流整定值=(0.8～1)×導線允許載流量。②3倍長延時動作電流整定值的可返回時間≥線路中最大啟動電流的電動機的啟動時間。③短延時動作電流整定值≥1.1×(線路計算負載電流+1.35×電動機啟動電流倍數×最大一臺電動機額定電流)。④短延時延時時間按被保護對象的熱穩定校核。⑤無短延時時，瞬時電流整定值≥1.1×(線路計算負載電流+電動機啟動電流沖擊系數×電動機啟動電流倍數×最大一臺電動機額定電流)。1）一般選用：①斷路器的額定電流≥負載工作電流。⑥有短延時時，瞬時電流整定值≥1.1倍下級開關進線端計算短路電流。

3）電動機用斷路器的選用①長延時電流整定值=電動機額定電流。

②6倍延時電流整定值的可返回時間≥電動機實際啟動時間。③瞬時整定電流：鼠籠型電動機瞬時整定電流=(8～15)×脫扣器額定電流；繞線型電動機瞬時整定電流=(3～6)×脫扣器額定電流。

4）照明用斷路器的選用①長延時電流整定值≤線路計算負載電流。②瞬時電流整定值=6×線路計算負載電流。

5）斷路器的保護裝置脫扣器是斷路器的感覺元件，承擔接收電路中不正常情況或繼電保護，操作人員發出的信號，通過傳遞元件使執行元件動作。通常有過電流脫扣器、欠壓脫扣器、分勵脫扣器、半導體脫扣器等。①過電流脫扣器：當出現過電流時，脫扣器經一定時間后動作，使斷路器斷開，過電流越大，動作時間越短。②欠壓(失壓)脫扣器：當線路上電壓低于某一整定電壓或電壓消失時，使電磁吸力不足以繼續吸合銜鐵，在彈簧力的作用下，銜鐵的頂板推動脫扣器軸使自動開關斷開。③分勵脫扣器：按照操作人員命令或繼電保護信號，使電磁鐵線圈通電，銜鐵動作，使自動開關斷開電路。④半導體脫扣器是一種具有過負荷、短路、欠電壓等保護性能的脫扣器。二、繼電器、電磁制動器的參數整定(一)壓力繼電器、溫度繼電器調整在船舶上常用的非電量繼電器有:壓力繼電器和溫度繼電器,它既可作為控制電器,又可作為保護電器。1.使用與維護要求壓力繼電器的取樣導管應符合說明書要求,應密封,防止泄漏。溫度繼電器的感溫元件應與被控對象的熱源體有良好的接觸。用作保護電器的繼電器,應每年進行一次校驗試驗,確保它工作可靠。船舶電氣2.壓力繼電器的調整方法使用手動液壓泵對壓力繼電器或傳感器進行測試,(1)壓力繼電器的調整:①正確的方法是先調下限壓力,降壓,調節復位壓力螺絲,整定觸點復位的壓力值(下限壓力)。②再升壓,調節壓差螺絲,整定觸點動作壓力值(上限壓力)。(2)壓力開關或傳感器調整:①調整時,通過試驗泵對該設備進行增壓或減壓,通過壓力表觀察達到所需監控或顯示報警的設定值時,檢查是否有相應的輸出信號。若輸出信號不正常,則需進行參數調整。氣動壓力繼電器一般是通過調整調零彈簧(或遷移彈簧)進行調整。船舶電氣②壓差開關的試驗方法。通過試驗泵進行增壓或減壓,通過壓力表觀察達到所需報警的設定值時,檢查是否顯示報警正確無誤。船舶電氣圖2-69壓力開關調整圖圖2-70壓差開關調整圖電動差壓變送器將被測量的物理量轉化為4~20mA的標準電流輸出信號。船舶電氣3.溫度繼電器的調整方法(1)溫度繼電器的調整:①正確的且較好的方法是先調下限溫度,降溫,調節復位溫度螺絲,整定觸點復位的溫度值(下限溫度)。②再升溫,調節溫差螺絲,整定觸點動作溫度值(上限溫度)。(2)溫度傳感器的調整:溫度傳感器通常是利用熱膨脹、熱電變換、電阻變化等方法進行測量的。一般分100℃以下和100℃以上兩種調整方法進行。①100℃以下溫度傳感器的檢驗一般采用實際加熱的方法。②100℃以上熱電阻式傳感器的調整方法。它是利用導體或半導體的電阻值隨溫度變化的特性來測溫的。

船舶電氣圖2-71熱電阻試驗圖③100℃以上熱電偶式傳感器試驗方法。使用精度較高的毫伏計精確測量熱電偶產生的熱電勢的毫伏數。船舶電氣圖2-72熱電偶試驗圖(二)時間繼電器的整定船舶電氣

在罩殼頂部有整定電位器旋鈕,供調節時限用,其刻度將延時時間分為10等份。使用時用旋鈕定時,并有指示燈。當繼電器吸合時指示燈亮。頂部銘牌上標明型號、額定電壓、延時時間等。常見故障與處理:(1)調節延時時間的可調電位器使用日久,使電位器內碳膜磨損或進入灰塵,使延時時間不準確。應用少量電器清洗劑順著電位器旋柄滴入,并轉動旋柄,或對磨損嚴重的電位器及時更換。(2)晶體管損壞、老化,造成延時電路參數改變,會使延時時間不準確,甚至不延時。應拆下繼電器進行檢修或更換。(3)晶體管時間繼電器因受振動,使元件焊點松動,插座脫離。應進行仔細檢查或重新補焊。(4)檢查元件的外觀有無異常,不要隨意拆開外殼進行調換、焊接,以免損壞元件,擴大故障面,在更換或代用時,應用相同型號、相同電壓、延時范圍接近的晶體管時間繼電器。船舶電氣(三)熱繼電器的整定常用熱繼電器有JR14、JR15、JR16、JR20系列,用于額定電壓為380V、電流為150A以下的一般異步電動機的過載保護,是帶有斷相保護裝置的熱繼電器,能在三相異步電動機一相斷線時起保護作用。船舶電氣1.熱繼電器選用要求一般情況下,按電動機額定電流來選擇熱繼電器:熱元件的額定電流應為電動機額定電流的1.1~1.25倍。熱繼電器整定值一般按電動機額定電流的1.05倍選取。對于允許長期過載工作的電動機,當電動機長期過載超過20%時,熱繼電器應可靠動作,且熱繼電器的動作時間應大于電動機長期允許過載及起動的時間,整定值一般取電動機額定電流的1.2倍。熱繼電器的工作溫度與環境溫度的溫差不應超過15~25℃。船舶電氣

對起動時間較長的電動機,為防止誤動作,常選用電流互感器與熱繼電器配合使用。需要帶斷相保護時,應選用帶動導板的三相熱繼電器;當電動機起動頻繁時,熱繼電器可能誤動作,所以在控制重復短時工作制的異步電動機時,不宜用熱繼電器作過載保護。一般情況下可選用兩相結構的熱繼電器,但有下列情況之一者應選用三相結構的熱繼電器:①電網電壓不平衡;②工作條件惡劣,很少有人看管的電動機;③與大容量電動機并聯的小容量電動機(公用同一組熔斷器或供電變壓器)。由于熱繼電器具有很大的熱慣性,不能作為線路的短路保護。船舶電氣2.更換熱繼電器要求當原來設備中所用的熱繼電器已經損壞無法修復而又無備用的相同型號的熱繼電器,需更換其他型號的熱繼電器來代替時,可按以下要求更換:更換的熱繼電器與原來熱繼電器的使用場合應相同。更換的熱繼電器與原來熱繼電器的主要動作性能應該相同,特別是最低動作電流的倍數和整定電流的動作時間要相同。對于星形連接的電動機可使用兩極或三極的熱繼電器;對于三角形連接的電動機和帶有短路保護的電路,應使用三極的熱繼電器或帶斷相保護的熱繼電器。更換的熱繼電器的電流值應與原來的熱繼電器相同,一般熱繼電器的電流值應等于或接近于電動機的額定電流值,更換熱繼電器后,要經過試驗才能投入正式使用。船舶電氣

更換熱繼電器時應根據電動機銘牌上的額定電流值來選擇,當沒有銘牌和產品樣本時,可用下列近似公式計算,即I=KP船舶電氣3.熱繼電器維護要求安裝前需:檢查銘牌數據,熱繼電器的整定電流是否符合要求。檢查熱繼電器的可動部分,要求動作靈活可靠。清除部件表面污垢。運行中需:檢查負荷電流是否與熱元件的額定電流相配合。檢查熱繼電器與外部導線的連接點處有無過熱現象。檢查與熱繼電器連接導線的截面積是否滿足電流要求。檢查熱繼電器的運行環境溫度有無變化,是否超過允許范圍(+40~-30℃)。如熱繼電器動作,應檢查動作情況是否正確。檢查熱繼電器周圍環境溫度與電動機周圍環境溫度。船舶電氣

4.熱繼電器電流整定值的調整熱繼電器電流的整定值應與被保護電機的額定電流一致。若不一致，應轉動刻度盤進行調整。熱繼電器常見的需要對電流整定值進行重新調整的情況有以下幾方面：①用電設備操作正常，但熱繼電器動作頻繁?？赡茉蚴菬崂^電器的整定電流值小于被保護的設備的額定電流，處理方法是實測用電設備的工作電流，若用電設備的工作電流在額定范圍內，應對熱繼電器電流的整定值進行重新調整，即轉動刻度盤的刻度值使之與設備的額定電流相符。②電氣設備燒毀，而熱繼電器未動作?？赡茉蚴菬崂^電器的整定電流值大于被保護的設備的額定電流，處理方法是修復并重新啟用該設備后，實測用電設備的工作電流，并依據設備的額定電流對熱繼電器電流的整定值進行重新調整，即轉動刻度盤的刻度值使之與設備的額定電流相符。③熱繼電器的可調整部件固定支釘松動，不在原整定點上。此時要將支釘鉚緊，并重新進行調整試驗。④經過大的短路電流后，雙金屬片已產生了永久變形。此時要對熱繼電器進行重新調整或更換。⑤熱繼電器久未校驗，灰塵堆積或生銹，動作機構不靈。正常情況下應每年進行一次校驗，發生此種情況應清除灰塵或銹跡，并重新進行調整。⑥熱繼電器的外接線未接上或松動。熱繼電器常見故障與處理方法見表2—3。表2-3

熱繼電器常故障與處理序號故障現象故障原因處理方法1不動作1．熱繼電器整定電流值過大2．動作機構卡住3．可調整部件松動，推桿或導板脫出4．熱繼電器通過了較大的短路電流后，雙金屬片已產生永久性變形5．可調整部件損壞或未對準刻度6．連接線的接線螺釘松動或脫出7．熱元件燒斷或脫焊8．觸點接觸不良或觸點失靈不能斷開9．熱繼電器型號規格選錯1．按要求調整電流值2．清除熱繼電器上的灰塵、油垢，檢查磨損件，保證動作靈活3．緊固松動件，并重新調整試驗4．更換雙金屬片，并重新調整試驗5．更換部件、對準刻度并重新調試6．緊固松動螺釘7．更換熱元件或重新焊牢8．清除觸點的灰塵、油垢9．重選合適的熱繼電器2誤動作1．整定電流值偏小(未過載就動作)2．電動機啟動時間過長3．設備操作頻率過高4．有強烈沖擊、振動5．環境溫度過高、過低1．調整整定電流值2．改進控制線路3．調整操作或調整整定電流值4．重選合適的熱繼電器5．改善環境條件表2-3熱繼電器常故障與處理(續)3熱元件燒斷1．負載側出現短路，電流過大2．負載電流過大3．反復短時工作，操作頻率過高1．檢查電路，排除短路故障2．更換熱繼電器，并重新調整整定電流3．合理選用熱繼電器4動作時快、時慢，不穩定1．內部機構有松動部件2．接線螺釘松動3．檢修中雙金屬片被折彎1．查找并緊固松動部件2．查找并緊固松動螺釘3．更換雙金屬片5無法調整1．熱元件的發熱量太小，裝錯了熱繼電器2．雙金屬片的安裝方向反了或金屬片用錯1．更換熱元件或熱繼電器2．更正或更換雙金屬片6主回路不通1．熱元件燒壞2．接線螺釘松動1．更換熱元件2．緊固松動螺釘7控制回路不通1．觸頭燒壞2．刻度盤或調整螺釘轉不到合適位置1．檢修觸點及觸片2．調整刻度盤和螺釘(四)電磁制動器間隙的調整調整電磁制動器外殼上的螺栓,用于改變彈簧反作用力,但必須注意所有螺栓要均勻調節;否則會造成摩擦片歪斜、氣隙不均勻,出現噪聲和振動。調整電磁制動器間隙方法:(1)首先應測量間隙,然后才可按測量結果作相應調整。(2)制動圓盤與電磁鐵鐵芯間隙的調整是通過圓盤制動器端蓋上的調節螺絲進行的。(3)調節螺絲往里緊是減小間隙,也即減少摩擦力(減少制動力矩);往外松是增加間隙,即增加摩擦力(增加摩擦力矩)。(4)摩擦片與制動圓盤、后端蓋間隙的調整是通過改變后端蓋與電機外殼間的墊片厚度來實現的。(5)當剎車打不開時可通過增加墊片厚度即增加摩擦片兩側的間隙來實現的。(6)適當的間隙在0.6~2mm范圍內,但應以起貨機起吊額定負荷時既能剎住車而制動器又不冒黑煙為準。船舶電氣第六節異步電動機常用控制電路一、三相異步電動機控制電路的基本控制環節(一)電動機的點動控制船舶電氣

作用：當生產機械需要試車或調整，或有些機械設備在運行過程中須有人監視，如機艙的盤車機、行車和甲板上的扶梯起落機等需要有點動控制。

即點動控制的特點：手按：“機”

——“轉”

手松：“機”——

“停”1）控制線路原理：按下SB→KM有電→主觸頭KM閉合→電動機M有電運轉；松開SB→KM失電→主觸頭KM斷開→電動機M失停轉。圖2-73電動機的點動控制

2）保護環節主、輔電路均設短路保護。圖2-74電動機的連續控制自鎖(二)電動機的連續控制電路(磁力啟動器)

線路構成特點：在點動線路的起鈕SB兩端并KM的常開輔觸頭，以實現自保持——自鎖。

用途與功能：遠距離控制和保護異步電動機。原理分析：

起動：

停機：按下停止按鈕SB1→KM失電→主觸頭KM斷開→電動機M失電停機。保護環節：失欠壓、過載、短路保護。

注：常把這種由電源開關、熔斷器、按鈕、交流接觸器和熱繼電器等組成的控制器稱作磁力起動器。

1）用途與功能：

在兩個或以上對同一臺異步電動機進行連續（起動、停止）控制。

2）接線要點：

起動按鈕并聯；停止按鈕串聯?？刂凭€路兩個地點（用兩個顏色表示）圖2-75電動機的多地點控制(三)多地點控制線路實現行程控制，應將限位(行程)開關安置在設限的位置上。STB和STA分別為左右移動的終端限位(行程)開關。為實現行程控制的要求，限位(行程)開關的常閉觸頭STA、STB與控制線路中的停止控鈕SB1串聯。當運動機械移動到極限位置時，行程開關的常閉觸頭STA或STB斷開，電動機便停轉。顯然限位控制是避免生產機械進入異常位置的一種限位保護。圖2-76行程控制示意圖圖2-77行程控制電路圖(四)行程控制

反轉的實現：改變相序，任意兩線對調。由兩個接觸器實現?；ユi的含義：就是互相“鎖住”對方，不讓對方同時處于工作狀態。一方處于工作時，另一方就被“鎖住”不能再處于工作狀態，除非處于工作狀態的一方停止工作。互鎖目的：避免同時工作，避免短路?；ユi形式：電氣、機械和多重互鎖。(五)電動機的互鎖控制船舶電氣圖2-78實現電動機的正、反轉控制的一個實例船舶電氣圖2-79機械互鎖與電氣互鎖(六)電動機的聯鎖控制船舶電氣(七)電動機的雙位控制船舶電氣二、三相異電動機的基本保護環節(一)短路保護

目的：保證在短路電流出現時能及時地把發生短路故障的部分電路與電源隔開(脫離),從而保證電網中其余部分正常工作。

措施:在電路中裝設自動空氣斷路器(又稱自動空氣開關)、熔斷器(俗稱保險絲)等。自動空氣開關兼有控制(作為開關使用,控制電路的接通、斷開)和保護兩大功能。可對電路進行短路、過載保護。船舶電氣(二)過載保護

原理:當被保護電器出現長時間過載或超強度過載時,利用過載時出現的熱效應、電磁效應等使過載保護電器動作,使被保護設備脫離電源?？捎糜谶^載保護的電器：熱繼電器和過電流繼電器，自動空氣開關也具有過載保護功能。熱繼電器是利用過載時的熱效應來使保護電器動作以實現保護的;過電流繼電器則是利用電磁效應使保護電器動作來實現過載保護的。船舶電氣(三)失電壓(欠電壓)保護依據接觸器本身的電磁機構和起動按鈕來實現的。通常接觸器吸引線圈的吸合電壓為80%~85%的額定電壓,釋放電壓為40%~75%的額定電壓。在主令控制器控制的電路中,欠電壓和失電壓保護是采用電壓繼電器來實現的。(四)缺相保護任一相斷線(或失電),會造成單相運行,此時三相異步電動機為了得到同樣的電磁轉矩,定子電流將大大超過其額定電流,導致電機發熱燒壞,還伴隨著劇烈的電振動和機械振動。一般熱繼電器的發熱元件串接在三相主電路的任意兩相之中,熱繼電器FR起著缺相保護的作用,。船舶電氣三、電動機正、反轉控制電路船舶電氣船舶電氣四、異步電動機Y-△換接起動控制電路船舶電氣換接方法：根據“時間原則”，用時間繼電器控制。保護分析：過載、短路、失壓。使用場合：輕載、空載起動。只能帶小于1/3的額定負載轉矩起動。船舶電氣五、海(淡)水柜水位自動控制電路船舶電氣特點：當被調量低(或高)于低(或高)限時,系統自動投入運行,使被調量上升(或下降),升(或降)到高(或低)限時,系統又自動停止運行。水柜水位與壓力關系：水柜水位的控制要求：

組合式壓力繼電器的動作特點：動作閉合恢復閉合恢復斷開動作斷開)(

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LKPHHKPLKPHHKPLH-----------------------------------------自動控制要求：KP（L）――自動起動作用，與起動按鈕并聯

KP（H）――自動停機作用，與停止按鈕串聯船舶電氣第七節船舶舵機控制系統一、船舶舵機控制系統的基本要求(1)主操舵裝置應在駕駛臺和舵機室兩處都設有控制器。(2)主操舵裝置應按《鋼質海船入級規范》的規定,設置兩套獨立的控制系統,且每套系統均應能在駕駛臺控制。但這并不要求設雙套操舵手輪或手柄。(3)對于輔助操舵裝置應在舵機室進行控制,若輔助操舵裝置是用動力操縱,則也應能在駕駛臺進行控制,并應獨立于主操舵裝置的控制系統。(4)在舵機艙應設有能將駕駛臺操縱的任何控制系統從正在運轉的操舵裝置上斷開的設施,且此控制系統應能在駕駛臺某一位置被投入工作。船舶電氣(5)若主操舵裝置為動力操舵,則舵角位置應在駕駛臺進行顯示。舵角的顯示裝置應獨立于操舵裝置的控制系統,且在舵機室內能看到舵角的指示。(6)駕駛臺和舵機室應固定展示帶有原理框圖的適當操作說明。此說明應表明操舵裝置控制系統和動力轉舵系統的轉換程序。(7)對于電動和電力液壓操舵裝置,應在駕駛臺和合適的主要機械控制位置裝設指示其電動機正在運轉的設備。(8)由一臺或幾臺動力設備組成的每一套電動或電動液壓操舵裝置至少應由主配電板設兩路獨立饋電線直接供電。但其中的一路可以由應急配電板供電。船舶電氣(9)電動或電動液壓主操舵裝置中的每一臺動力設備,應由主配電板設一路獨立饋電線直接供電,上述饋電線中的一路可以由應急配電板供電。與電動或電動液壓主操舵裝置聯用的電動或電動液壓輔助操舵裝置,可與供電給此主操舵裝置電力的電路之一連接。電動或電動液壓操舵裝置的供電電路應有足夠的容量,使之能同時向與它連接且可能需要同時工作的所有電動機供電。(10)總噸小于1600的船舶,如果動力操作的輔助操舵裝置不是電動的或由主要用于其他用途的電動機來驅動的,則主操舵裝置可由主配電板以一路饋電線供電。(11)在駕駛臺操縱的每一套主操舵裝置及輔助操舵裝置的電控制系統,應由位于舵機室內某處且與相應的操