船舶电气设备及系统(精)
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一、 生产机械的负载转矩特性 负载的转矩特性是指负载转矩与转速之间的关系n=f(TL)特 性.大致可归纳为恒转矩和变转矩两类
1. 恒转矩负载特性 (1) 反抗性恒转矩负载机械特 性 : 负载转矩的作用方向总是与 运动方向相反 , 始终是阻碍运动 的.
轮机工程学院船电系
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船舶电气设备与系统
2018/9/17
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船舶电气设备与系统
2018/9/17
电动机轴上的等效负载转矩 TL与工作机构的实际负载转 矩Tc的关系为
TL ( c / )Tc (nc / n)Tc
多轴电力拖动系统化简为等效的单轴系统
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船舶电气设备与系统
2018/9/17
根据系统储存的总动能不变的原则可进行等效飞轮 矩的折算. 电动机轴上总的等效动能应等于各轴的动 能之和 1 1 2 2 J ( J 0 2 J 1 1 Jc2 c) 2 2 从而可得折算到电动机轴上的单பைடு நூலகம்等效飞轮矩为
(2) 位能性恒转矩负载机械特性: 负载转矩是受重力作用而产生 的, 其负载转矩的大小和作用方 向始终保持不变, 不受转速大小 和转动方向的影响.
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2. 变转矩负载机械特性 (1) 通风机型负载机械特性: 其转矩与转速的平方成正比。
(2) 恒功率型负载机械特性: 转矩与转速成反比, 而两
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（2） 改善起动性能的特殊三相异步电动机 1) 高转差率鼠笼电动机 转子鼠笼导条采用截面小而电阻率大的合金铝或黄铜制 成.这种电动机适于拖动冲击性转矩负载或起重机械。用 于拖动一些船舶甲板机械, 如锚机等。 2) 深槽式和双笼式异步电动机 深槽式转子的槽形窄而深。正常运行时有转差率小而效 率高的优点。
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船舶电气设备与系统 第七章 电力拖动基础
2018/9/17
本节概述 电动机在电力拖动系统中作为原动机驱动生产机械工 作。 电力拖动系统有两种运行状态：一是相对稳定状态， 此时电动机以恒定转速旋转或静止不动；二是过渡状 态，如电动机起动、制动及转向改变时，转速处于加 速或减速的显著变动状态。 分析、研究电力拖动系统运行状态的主要依据是：1） 电动机的机械特性n=f（T），即电动机的转速随电磁 转矩变化的规律；2）生产机械的负载转矩特性n=f （TL），即生产机械的转速与负载转矩之间的关系。
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异步电动机可通过采用双鼠笼式或深槽式等特殊结构 的转子，以改善全电压直接起动性能。这两种类型的 异步电动机特点是起动转矩大，而起动电流较小。 起动时，转子频率较高，电流的“趋肤效应”使转子 电流大部分集中在双鼠笼式的上笼，或深槽式转子的 槽口部分，使得转子绕组呈现出较大的电阻值，而相 比普通电动机具有较大的起动转矩；起动过程结束， 电动机进入正常运行后，转子频率变得很小，电流的 “趋肤效应”消失，转子绕组所呈现的电阻值与普通 电动机相仿。
2 GD2 GD0 GD12 (n1 / n) 2 GDc2 (nc / n) 2
当T=TL时, dn/dt=0, 系统以不变的转速稳定运行. 只 要T≠TL, 则dn/dt≠0, 从而使系统处于加速或减速的变 化状态.
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3.电力拖动系统维持稳定运行的条件 稳定工作点：当系统受到诸如电压 的波动、负载的变化等扰动时 , 将 引起系统转速的变化 . 若转速升高 所引起的电动机转矩小于负载阻转 矩 , 或减速引起电动机转矩大于负 载阻转矩 , 其作用都是力图阻止转 速的偏离 , 因而扰动消逝后它将能 够恢复到原平衡点. 电动机机械特性曲线与负载特性曲线的交点是系统的一个 平衡点,系统维持稳定运行的条件为：在该交点所对应的 转速之上有T＜TL，而在交点所对应的转速之下T＞TL 。
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船舶电气设备与系统 第七章 电力拖动基础
本章主要讲解内容 第一节 电力拖动系统运行的基本概念 第二节 三相异步电动机的起动、制动与调速
2018/9/17
第三节 直流电动机的起动、制动与调速
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第一节 电力拖动系统运行的基本概念
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2. 电力拖动系统运动方程式 简单拖动系统的运动规律可用如下的运动方程来描述, 即
d GD 2 dn T TL J dt 375 dt
机 械 角 速 度 =2n/60, J[kg· m 2] 为 系 统 转 动 惯 量 , GD2[N· m2] 为 系 统 的 飞 轮 矩 , 这 两 者 之 间 的 关 系 为 J=GD2/4g, 重力加速度常数g=9.81[m / s2].
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第二节 三相异步电动机的起动、制动与调速
一、 异步电动机的起动 1.（1） 鼠笼式三相交流异步电动机全电压直接起动 起动时电动机的电磁转矩T=Tst， TL=TLst，根据拖动系统运动方程式， 此时ΔT＞0，拖动系统由静止开始加 速起动。在加速过程中T的变化规律 是从a点沿曲线①变化到b点，TL的变 化规律是从C点沿油线②变化到b点。 在转速从零加速到nb的过程中，T始 终大于TL直到b点，T = TL，ΔT=0， 起动过程结束，拖动系统以转速nb稳 定运行于b点。
者之积(功率)近似保持不变。
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船舶起货机的多级传动机构是 反抗性摩擦转矩，当起升重物 时电动机的负载阻转矩是位能 转矩与反抗转矩之和TL，而下 放重物时则是两者之差TL/。
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二、 电动机的工作状态及电力拖动系统运行方程式 1.电动机的工作状态 电动机的运行状态根据其电磁转矩与转速方向的关系， 分为电动运行状态和制动运行状态。
1. 恒转矩负载特性 (1) 反抗性恒转矩负载机械特 性 : 负载转矩的作用方向总是与 运动方向相反 , 始终是阻碍运动 的.
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电动机轴上的等效负载转矩 TL与工作机构的实际负载转 矩Tc的关系为
TL ( c / )Tc (nc / n)Tc
多轴电力拖动系统化简为等效的单轴系统
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根据系统储存的总动能不变的原则可进行等效飞轮 矩的折算. 电动机轴上总的等效动能应等于各轴的动 能之和 1 1 2 2 J ( J 0 2 J 1 1 Jc2 c) 2 2 从而可得折算到电动机轴上的单பைடு நூலகம்等效飞轮矩为
(2) 位能性恒转矩负载机械特性: 负载转矩是受重力作用而产生 的, 其负载转矩的大小和作用方 向始终保持不变, 不受转速大小 和转动方向的影响.
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2. 变转矩负载机械特性 (1) 通风机型负载机械特性: 其转矩与转速的平方成正比。
(2) 恒功率型负载机械特性: 转矩与转速成反比, 而两
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（2） 改善起动性能的特殊三相异步电动机 1) 高转差率鼠笼电动机 转子鼠笼导条采用截面小而电阻率大的合金铝或黄铜制 成.这种电动机适于拖动冲击性转矩负载或起重机械。用 于拖动一些船舶甲板机械, 如锚机等。 2) 深槽式和双笼式异步电动机 深槽式转子的槽形窄而深。正常运行时有转差率小而效 率高的优点。
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船舶电气设备与系统 第七章 电力拖动基础
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本节概述 电动机在电力拖动系统中作为原动机驱动生产机械工 作。 电力拖动系统有两种运行状态：一是相对稳定状态， 此时电动机以恒定转速旋转或静止不动；二是过渡状 态，如电动机起动、制动及转向改变时，转速处于加 速或减速的显著变动状态。 分析、研究电力拖动系统运行状态的主要依据是：1） 电动机的机械特性n=f（T），即电动机的转速随电磁 转矩变化的规律；2）生产机械的负载转矩特性n=f （TL），即生产机械的转速与负载转矩之间的关系。
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异步电动机可通过采用双鼠笼式或深槽式等特殊结构 的转子，以改善全电压直接起动性能。这两种类型的 异步电动机特点是起动转矩大，而起动电流较小。 起动时，转子频率较高，电流的“趋肤效应”使转子 电流大部分集中在双鼠笼式的上笼，或深槽式转子的 槽口部分，使得转子绕组呈现出较大的电阻值，而相 比普通电动机具有较大的起动转矩；起动过程结束， 电动机进入正常运行后，转子频率变得很小，电流的 “趋肤效应”消失，转子绕组所呈现的电阻值与普通 电动机相仿。
2 GD2 GD0 GD12 (n1 / n) 2 GDc2 (nc / n) 2
当T=TL时, dn/dt=0, 系统以不变的转速稳定运行. 只 要T≠TL, 则dn/dt≠0, 从而使系统处于加速或减速的变 化状态.
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3.电力拖动系统维持稳定运行的条件 稳定工作点：当系统受到诸如电压 的波动、负载的变化等扰动时 , 将 引起系统转速的变化 . 若转速升高 所引起的电动机转矩小于负载阻转 矩 , 或减速引起电动机转矩大于负 载阻转矩 , 其作用都是力图阻止转 速的偏离 , 因而扰动消逝后它将能 够恢复到原平衡点. 电动机机械特性曲线与负载特性曲线的交点是系统的一个 平衡点,系统维持稳定运行的条件为：在该交点所对应的 转速之上有T＜TL，而在交点所对应的转速之下T＞TL 。
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本章主要讲解内容 第一节 电力拖动系统运行的基本概念 第二节 三相异步电动机的起动、制动与调速
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2. 电力拖动系统运动方程式 简单拖动系统的运动规律可用如下的运动方程来描述, 即
d GD 2 dn T TL J dt 375 dt
机 械 角 速 度 =2n/60, J[kg· m 2] 为 系 统 转 动 惯 量 , GD2[N· m2] 为 系 统 的 飞 轮 矩 , 这 两 者 之 间 的 关 系 为 J=GD2/4g, 重力加速度常数g=9.81[m / s2].
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第二节 三相异步电动机的起动、制动与调速
一、 异步电动机的起动 1.（1） 鼠笼式三相交流异步电动机全电压直接起动 起动时电动机的电磁转矩T=Tst， TL=TLst，根据拖动系统运动方程式， 此时ΔT＞0，拖动系统由静止开始加 速起动。在加速过程中T的变化规律 是从a点沿曲线①变化到b点，TL的变 化规律是从C点沿油线②变化到b点。 在转速从零加速到nb的过程中，T始 终大于TL直到b点，T = TL，ΔT=0， 起动过程结束，拖动系统以转速nb稳 定运行于b点。
者之积(功率)近似保持不变。
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船舶起货机的多级传动机构是 反抗性摩擦转矩，当起升重物 时电动机的负载阻转矩是位能 转矩与反抗转矩之和TL，而下 放重物时则是两者之差TL/。
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二、 电动机的工作状态及电力拖动系统运行方程式 1.电动机的工作状态 电动机的运行状态根据其电磁转矩与转速方向的关系， 分为电动运行状态和制动运行状态。