孙艳秋

（渤海船舶职业学院，辽宁 葫芦岛 125000）

0 引言

船舶航行依靠主机的动力推进，依靠舵保持和改变航向，舵机就是操纵舵叶偏转从而能使航向改变的机械设备，舵机系统的工作必须绝对可靠。

电动液压舵机是用电动机驱动拖动双向变量油泵，提供双向的高压油驱动液压油缸。当一油缸注入高压油而另一油缸排出低压油时，推动撞杆（活塞）移动，从而带动舵柄、舵柱和舵叶偏转[1]。电动机的电气控制主要是液压泵的运行控制。

1 舵机电气控制系统技术要求

为保证舵机中电动液压操舵装置可靠工作，对液压泵电动机控制系统控制要求主要有下述几个方面[2]：

保证供电电源可靠。采用主电源和应急电源双路供电，且设置电机过载保护、电源缺相保护、电源反相保护与报警。

设置2套可以单独作用也可以共同作用的油泵电动机组，各机组单独运行时一为主机另一为备用，当主泵机组故障时，能自动切换为备用泵机组工作。

当主泵或备用泵机组工作时，控制线路要具有掉电保持功能，即恢复供电后，自动保持掉电前的工作状态。

电动机过载时，声光报警，但不切断电源，也不停机。

至少可以在驾驶室的操舵台和舵机舱两地控制舵机电动机工作，并有转换装置，以防同时操纵。

操舵装置一般应有自动、随动、手动三种操舵方式[3]。

2 特殊继电器在舵机电气控制中的应用

为达到舵机电气系统掉电记忆、电机保护等特殊控制要求，在舵机电动机起动控制器中，常会应用马达继电器、磁保持继电器、带门控积算型时间继电器等几种特殊继电器，本文以日本TAIYO为某大型油轮制造的舵机起动器为例，分析上述几种特殊继电器工作原理及其在舵机电气控制系统中的控制功能。

2.1 SH-4/V型磁保持继电器及其应用

SH-4/V是富士公司生产的微型磁保持继电器，和普通继电器的不同点在于：第一，它有两个工作线圈：一个是置位线圈，当它得电时，继电器的触点动作且保持，即使掉电；另一个是复位线圈，当它得电时，继电器触点脱扣，即恢复原状态；第二，置位端和复位端采用脉冲触发方式，而不需普通继电器的连续通电方式；第三，具有保持功能，一旦置位或复位，即使线圈断电，继电器仍保持原状态。SH-4/V磁保持继电器结构如图1（a）所示，图中CC为保持线圈，TC为复位线圈。

图1 （a） SH-4/V磁保持继电器结构图

图1 （b） 磁保持继电器在舵机起动器中的应用

磁保持继电器在舵机起动器中应用电路如图1（b）所示，它能实现运行机组的“掉电记忆”功能，分析如下：

（1）图中，保持线圈CC由驾驶室启动按钮（START）、舵机舱启动按钮（3C）、应急操舵启动按钮（EG）三者并联驱动，并且用它自己的保持触点（CC）实现自锁，这样即使断电后，保持继电器的触点仍为原状态，等恢复供电时自动延时（10T为时间继电器的触点）启动电动机，实现掉电保持功能。

（2）复位线圈TC由电动机的停止信号和备用机组的独立工作信号并联驱动，STOP和3－0两个手动停止按钮分别安装在驾驶室和舵机舱。一旦按下停止按钮或备用机组独立投入运行，本机组的保持继电器触点复位，同时保持线圈 CC断电，为重新启动做好准备。

2.2 SE-KP2N型马达继电器及其应用

马达继电器是一种能实现电机保护作用的低压电器。它具备三种功能：第一，电机过载保护。如果过电流的时间超过启动时间，则马达继电器触点动作；第二，电源缺相保护，缺相状态下继电器触点动作；第三，电源反相保护，检测到电源的相序为逆时继电器触点动作。对一般电动机控制系统而言，发生上述三种情况要利用马达继电器触点动作切断电机电源，但对舵机电动机控制，只发出声光报警，不停车。

SE-KP2N是欧姆龙公司生产的一种低压马达继电器，它在TAIYO舵机起动器中的应用电路，如图3所示。SE-KP2N能实现控制系统的舵机电动机保护与电源保护功能，分析如下：

SE-KP2N的控制电源电压为220 V/240 V，内部过载保护用触点延时动作，动作时间可预先设定；缺相和反相保护用触点瞬时动作，一旦动作后，需手动复位，属于电流控制型。它的配套器件采用SE-3B型电流变送器，适用电流范围为64～160 A[4]。当舵机发生过载、电源缺相或反相时，SE-KP2N常开触点（在端子⑤⑤之间）闭合，报警继电器得电动作，分布在驾驶室和舵机舱的操舵仪面板发出声光报警。

2.3 带门控积算型时间继电器及其应用

普通的时间继电器不能实现门控阻断和延时时间的累计，也不能实现定时复位，而一种带门控积算型的固态时间继电器却可以实现这些功能。

图3 电机继电器在舵机起动器中的应用

H3CR-A是欧姆龙公司生产的一种带门控积算型时间继电器，它的特点是满足 AC100～240 V/DC100～125 V两种电源，最多有6种工作模式，具有延时和瞬动触点，可以实现门控积算、定时复位、通电延时动作或断电延时动作功能。继电器端子结构如图 4（a）所示，在TAIYO舵机起动器中的部分应用电路如图4（b）所示，主要实现舵机电动机自耦变压器降压启动延时、他机故障时自动切换、定时复位控制功能，具体分析如下：

1） START端：启动信号输入端，接收到正脉冲后，开始延时，延时时间到触点动作。

2） GATE端：门控信号输入端，接收到高电平，若此时延时时间还没到，则阻断延时，直到门控端变为低电平后，才继续延时，实现延时积算与阻断。

3） RESET端：复位信号输入端，接收到正脉冲后，所有触点复位。

4） 在舵机起动器中使用H3CR-A，有机组起动或他机故障信号时，H3CR-A的START端接收到正脉冲，开始自耦变压器降压启动延时，延时6 s时间到，继电器延时断开常闭点切断低压侧接触器电源，延时闭合常开点接通全压接触器电源，实现舵机电动机自耦变压器降压启动和他机故障时自动切换控制功能。

5） 机组已经开始正常运行时，继电器 3-0X常开触点闭合，H3CR-A的复位端接收到正脉冲，定时器全部触点复位，处于备机状态，实现普通时间继电器所不具备的定时复位功能。

图4 （a） H3CR-A端子结构图

图4 （b） H3CR-A时间继电器应用

3 结束语

在电动液压舵机电气控制系统中应用磁保持继电器等特殊继电器，不仅满足舵机掉电记忆、电机保护等特殊控制要求，而且还使系统运行可靠性、安全性大大提高，特殊继电器的应用也因此而越来越广泛。本文分析特殊继电器的控制功能，旨在为相关船舶技术人员从事舵机电控系统调试、运行检查和故障分析等工作，提供一些参考与借鉴，为分析船舶其他电控系统奠定基础。

[1] 林华峰主编. 船舶电站及电力拖动. 哈尔滨: 哈尔滨工程大学出版社[M], 2006.

[2] 中国船级社. 钢质海船建造与入级检验规范, 2009.

[3] 赵殿礼主编. 船舶电气设备与系统. 大连: 大连海事大学出版社[M], 2009.

[4] OMRON低压电器技术说明书, 2010.