船舶電動(dòng)起貨機(jī)、錨機(jī)類控制電路的分析方法

1、船舶電動(dòng)起貨機(jī)、錨機(jī)類控制電路的分析方法內(nèi)容提要針對(duì)輪機(jī)若理人員對(duì)有關(guān)船舶電氣設(shè)備方面知識(shí)的需求，此文以交流變極調(diào)速起貨機(jī)電路為例介紹了一種繼電接觸控制電路的分析方法控制功能單列分析法。關(guān)鍵詞：繼電接觸控制 起貨機(jī) 控制功能單列分析法1 引言根據(jù)STCW 78 / 95 國(guó)際公約中有關(guān)不再?gòu)?qiáng)制設(shè)置電機(jī)員的條款，絕大部分船舶均取消了電機(jī)員設(shè)置，因而使船舶電氣設(shè)備的維護(hù)管理工作必須由輪機(jī)人員擔(dān)當(dāng)。這對(duì)輪機(jī)人員的電氣知識(shí)提出了更高的要求。目前，船舶電力拖動(dòng)設(shè)備大多仍以繼電接觸控制為主。由于大部分船舶電氣設(shè)備需要長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)工作或頻繁操作，而且所處的工作環(huán)境惡劣（潮濕、鹽霧、高溫、粉煤塵等），尤其是船舶

2、起貨機(jī)、錨機(jī)等船舶甲板機(jī)械的電力拖動(dòng)設(shè)備，即使嚴(yán)格按照各項(xiàng)條例對(duì)其進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，也總難免出現(xiàn)較高的故障率。能否準(zhǔn)確、及時(shí)地判斷和排除起貨機(jī)、錨機(jī)等電氣設(shè)備的故障將直接關(guān)系到整個(gè)船舶的安全和正常營(yíng)運(yùn)。而掌握這一基本技能的基礎(chǔ)和前提除了豐富的工作經(jīng)驗(yàn)外，更需要對(duì)船舶電氣設(shè)備以及控制電路的工作原理有透徹的了解。因此，掌握對(duì)繼電接觸控制電路的有效的分析方法，是一個(gè)輪機(jī)管理人員所必備的技能。以下介紹一種繼電接觸器控制電路的分析方法，該方法主要是將電路的各種控制功能單列獨(dú)立進(jìn)行分析，較為適用于電動(dòng)錨機(jī)、起貨機(jī)類控制電路的分析。2 船舶起貨機(jī)、錨機(jī)類電路的分析船舶交流變極調(diào)速起貨機(jī)、錨機(jī)類控制電路包含了調(diào)速

3、、變向、制動(dòng)以及其他諸多方面的控制功能，在電氣設(shè)備的繼電接觸控制電路中較為典型。因此了解與掌握電路的工作原理，對(duì)于輪機(jī)管理人員來(lái)說(shuō)不僅是對(duì)設(shè)備管理所必須具備的基本技能，也對(duì)繼電接觸控制電路的學(xué)習(xí)具有積極的意義。電氣控制電路主要由控制元件、信號(hào)元件和執(zhí)行器件組成；而一般的繼電接觸控制電路從構(gòu)成上均可分為主電路和控制電路兩部分。在主電路中，通過(guò)接觸器的主觸點(diǎn)實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的控制（如電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行和停止，正反轉(zhuǎn)，變速等）；而在控制電路中，則通過(guò)控制元件以及各接觸器、繼電器的觸點(diǎn)實(shí)現(xiàn)對(duì)接觸器、繼電器線圈的通斷電的控制。通常對(duì)電路的分析在粗略了解其主電路工作原理的前提下，都是由控制電路中的按鈕、主

4、令開關(guān)等組成的控制元件著手，根據(jù)其觸點(diǎn)的動(dòng)作，從其所在的支路開始，采用查線讀圖的方法，對(duì)控制電路部分電路自上而下，逐路進(jìn)行分析，最終通過(guò)主接觸器線圈的通斷電狀態(tài)來(lái)確定被控制的電氣設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，從而了解主電路中執(zhí)行器件的動(dòng)作過(guò)程和整個(gè)電路的工作原理。此方法具有較普遍的適用性，尤其是對(duì)被控制的電氣設(shè)備的動(dòng)作不甚明確的電路。但是對(duì)于較為復(fù)雜的控制電路，如電動(dòng)起貨機(jī)、錨機(jī)等具有多狀態(tài)（調(diào)速、變向）的控制電路，若采用查線讀圖的方法，逐檔進(jìn)行分析，則分析時(shí)將面對(duì)一個(gè)完整的較為復(fù)雜的電路圖，因而使得電路的分析變得較為繁瑣復(fù)雜。這是因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)在調(diào)速各檔運(yùn)行時(shí)必將涉及電路的諸多控制功能，以及電路中幾乎所有的繼

5、電接觸器，且各檔之間又有著密切的聯(lián)系。一般而言，起貨機(jī)、錨機(jī)類繼電接觸控制電路從功能上來(lái)說(shuō)，可分為主電路（執(zhí)行對(duì)電動(dòng)機(jī)的控制）、基本控制電路、保護(hù)控制環(huán)節(jié)電路等部分組成，各部分間的關(guān)系可用如圖1框圖來(lái)表示。因此電路的分析也可采用控制功能單列分析的方法，將實(shí)現(xiàn)各個(gè)控制功能的元器件及其支路分列開來(lái)，作為一個(gè)獨(dú)立的環(huán)節(jié)，單獨(dú)進(jìn)行分析。由于每個(gè)流至環(huán)節(jié)所涉及的元件較少，這樣就可使得電路得分析大為簡(jiǎn)化，簡(jiǎn)明易學(xué)。以下通過(guò)交流變極調(diào)速起貨機(jī)部分控制功能得分析，介紹這一方法得具體應(yīng)用。首先通過(guò)圖2所示得主電路，可了解電路得基本控制要求：其升降、調(diào)速以及制動(dòng)控制可通過(guò)六個(gè)接觸器來(lái)執(zhí)行，即FKM、BKM實(shí)現(xiàn)電動(dòng)

6、機(jī)得轉(zhuǎn)向控制；1KM、2KM、3KM的主觸點(diǎn)分別控制低、中、高三套定子繞組，以實(shí)現(xiàn)速度控制；則KB用于對(duì)電磁制動(dòng)器的控制，而各接觸器的動(dòng)作，則可通過(guò)主令控制器來(lái)控制。由此可得圖3所示的由主令控制器控制的基本控制電路。而對(duì)起貨機(jī)電機(jī)所具有的延時(shí)起到控制、逆轉(zhuǎn)矩控制等等保護(hù)控制功能，則是在基本控制電路的基礎(chǔ)上，增加相應(yīng)的控制環(huán)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)。例如： （1）停車過(guò)程中電氣制動(dòng)的實(shí)現(xiàn) 電動(dòng)機(jī)由中、高速檔返回零位停車時(shí)，要求有電氣制動(dòng)、電氣和機(jī)械聯(lián)合制動(dòng)以及機(jī)械制動(dòng)的三級(jí)制動(dòng)過(guò)程，其中的電氣制動(dòng)（再生制動(dòng)）是通過(guò)時(shí)間繼電器2KT和相應(yīng)的輔助電路來(lái)實(shí)現(xiàn)的，如圖4所示。主令手柄從中。高檔回零后，其控制2KT和FK

7、M(或BKM)的支路斷開，但由于2KT延時(shí)斷開的常開觸點(diǎn)與FKM(或BKM)自鎖觸點(diǎn)構(gòu)成的支路將繼續(xù)維持FKM（或BKM）線圈通電，而零位時(shí)，1KM線圈保持通電，故電機(jī)的低速繞組接通，由于從中、高速檔回零，此時(shí)轉(zhuǎn)子仍以高速旋轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)速高于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速，從而使電動(dòng)機(jī)運(yùn)行于再生制動(dòng)狀態(tài)。 （2）重載不上高速控制 由于本電路中所用電動(dòng)機(jī)從中速到高速為恒功率變極調(diào)速，因此控制線路中要求有“重載不上高速”控制環(huán)節(jié)。這一功能的實(shí)現(xiàn)，只需在基本控制電路中加入中間繼電器2KA 以及相應(yīng)的觸點(diǎn)，并且使中速檔接觸器2KM 線圈回路中的主令開關(guān)在中、高速檔均接通即可，如圖5 所示（為了使問(wèn)題簡(jiǎn)化，電路中用于延時(shí)起動(dòng)

8、控制的相關(guān)觸點(diǎn)未畫出）。重載時(shí)，用于檢測(cè)重載信號(hào)的電流繼電器31KA 吸合，其常開觸點(diǎn)閉合，使得2KA 得電，其在高速檔接觸器3KM 線圈回路中的常閉觸點(diǎn)斷開，故此時(shí)無(wú)論主令手柄在中速檔或高速檔，均為2KM 得電，電動(dòng)機(jī)只能運(yùn)行于中速檔。對(duì)于電路所具有的其它控制功能，均可采用此方法來(lái)進(jìn)行分析。此外，往往在控制電路中出現(xiàn)同一電路元器件可能擔(dān)負(fù)著多種控制功能，而各個(gè)控制環(huán)節(jié)之間也未必完全獨(dú)立，例如“逆轉(zhuǎn)矩控制”環(huán)節(jié)，實(shí)質(zhì)上就是“停車自動(dòng)制動(dòng)”與“延時(shí)起動(dòng)”兩種控制功能的綜合。因此在運(yùn)用本方法進(jìn)行電路分析時(shí)，必須注意每一個(gè)元器件的完整的作用以及各個(gè)控制環(huán)節(jié)之間的相互聯(lián)系。同樣，對(duì)電路的分析也不能僅停留在各獨(dú)立控制功能的分析上，而是應(yīng)該以各獨(dú)立環(huán)節(jié)的分析為基礎(chǔ)，在了解了各個(gè)環(huán)節(jié)工作原理的前提下，最后對(duì)電路進(jìn)行全面的綜合分析。3 結(jié)束語(yǔ)控制功能單列分析法是根據(jù)教學(xué)實(shí)踐需求所探索出的一種控制電路分析方法，其特點(diǎn)是將電路的各個(gè)控制環(huán)節(jié)逐個(gè)細(xì)分，化整為零，化繁為簡(jiǎn)，由淺入深，因此特別適用于課堂教學(xué)以及基礎(chǔ)理論知識(shí)程度不同的各層次人員，尤其是非