船舶电机与拖动

前言

上篇船舶电机学

**章磁场与电磁感应1

**节磁场基本物理量1

第二节铁磁材料及铁损4

第三节磁路8

第四节电磁感应11

第五节电磁铁19

复习与思考题23

第二章直流电机24

**节直流电机的工作原理24

第二节直流电机的运行特性28

第三节直流电动机的起动、调速、

制动及反转32

第四节无刷直流电动机38

复习与思考题44

第三章变压器45

**节变压器的基本结构和铭牌

数据45

第二节变压器的基本工作原理和

运行特性46

第三节三相变压器54

第四节自耦变压器和仪用互感器58

复习与思考题61

第四章异步电动机63

**节三相异步电动机的结构与铭牌

数据63

第二节三相异步电动机的工作

原理66

第三节三相异步电动机的工作

特性69

第四节三相异步电动机的起动73

第五节三相异步电动机的调速76

第六节三相异步电动机的制动80

第七节单相异步电动机83

复习与思考题85

第五章同步电机86

**节三相交流同步发电机的构造与

工作原理86

第二节同步发电机的空载运行及空载

特性88

第三节同步发电机的负载运行及电枢

反应90

第四节同步发电机的外特性及调节

特性95

第五节同步电动机102

复习与思考题106

第六章特种电机107

**节伺服电动机107

第二节测速发电机及电动

转速表110

第三节自整角机及其应用 113

第四节步进电动机121

复习与思考题124下篇船舶电力拖动

第七章常用控制电器及控制电路125

**节常用控制电器的结构、原理及

功能125

第二节异步电动机的基本保护

电路142

第三节异步电动机的基本控制

环节146

复习与思考题149

第八章电机的典型控制电路150

**节电动机的直接起动控制150

第二节三相异步电动机的星－三角

起动控制150

第三节三相绕线转子异步电动机的

转子串电阻起动控制151

第四节笼型异步电动机的起动

控制152

第五节电机的调速控制153

复习与思考题166

第九章机舱电力拖动控制系统167

**节机舱电机的典型控制

电路167

第二节船舶电梯控制系统176

复习与思考题183

第十章甲板机械电力拖动控制

系统184

**节锚机、绞缆机电力拖动控制

系统184

第二节船舶电动起货机的控制

系统193

第三节船用液压起货机的控制

系统203

第四节船用变频调速起货机的控制

系统213

复习与思考题219

第十一章船舶舵机控制系统221

**节舵机电力拖动与控制的基本

要求221

第二节舵机的操纵方式228

第三节自动舵的调节规律233

第四节自动舵的控制系统235

第五节自适应自动舵操舵仪243

第六节Kongsberg 的自动导航航迹舵

原理247

复习与思考题250

参考文献251

第1章概述$1

11船舶电力推进系统概述$1

111电力推进系统的构成$1

112电力推进系统的分类$1

113电力推进的特点$3

12船舶电力推进的应用$4

13船舶电力推进发展趋势$6

131电力推进发展概况$6

132电力推进现状及发展趋势$8

第2章船舶电力推进系统的机桨

特性$15

21螺旋桨的基础知识$15

211螺旋桨的外形和名称$15

212螺旋面及螺旋线$16

213螺旋桨的几何特性$17

22螺旋桨的推力和阻转矩$20

23螺旋桨的工作特性$21

24船体的阻力$22

25螺旋桨与船体的相互作用$22

251船体对螺旋桨的影响$22

252螺旋桨对船体的影响$23

26螺旋桨特性$23

261自由航行特性$23

262系缆（抛锚）特性$24

263螺旋桨反转特性$25

27螺旋桨对推进电动机机械特性的

要求$27

第3章船舶推进电动机$30

31船舶推进电动机概述$30

311推进电动机的特点$30

312船舶推进电动机的要求$31

32船舶直流推进电动机$33

321直流电动机的基本原理$33

322他励直流电动机数学模型$35

323直流电动机的运行特性$39

324船舶直流推进电动机特点$40

33交流推进电动机$42

331多相异步电动机数学模型$43

332多相同步电动机数学模型$47

333交流电动机的运行特性$50

334船舶交流推进电动机特点$53

34船舶永磁推进电动机$55

341基本原理、分类$55

342多相永磁电动机通用数学模型$55

343多相正弦波永磁同步电动机数学

模型$58

344船舶永磁推进电动机特点$60

第4章船舶直流电力推进$64

41主电路连接方式$64

411主发电机并联接法与主发电机串

联接法的比较$64

412一般串联接法与交互串联接法的

比较$65

413主电动机采用单电枢或双电枢的

比较$65

414主电路连接法举例$66

42简单的G-M系统$67

421工作原理和机械特性$67

422G-M系统的工作状态$69

423G-M系统的优点$70

424G-M系统的缺点$70

43带蓄电池组的G-M系统$71

431调速方式及工作特性$71

432系统的优缺点$73

44恒功率系统$73

441理想恒功率特性和发电机电动机

特性的自动调节方法$73

442三绕组发电机系统$76

45恒电流系统$77

451基本原理$77

452恒电流系统的静特性$79

453恒电流系统的应用范围$79

46带整流输出的交流发电机—直流电动机

推进系统$80

461交流发电机的设计特点$80

462十二相发电机整流桥连接方式及

整流特性$82

463采用交—直系统的优点$83

47船舶直流电力推进控制案例$84

第5章船舶交流电力推进系统及其

变频器$86

51交流电力推进系统概述$86

52推进变频器用大功率电力电子器件$88

521电力二极管$88

522晶闸管$90

523门极关断晶闸管（GTO）$93

524绝缘栅双极型晶体管(IGBT)$94

525集成门极换流晶闸管(IGCT)$95

526电子注入增强栅晶体管（IEGT）$96

53交-直-交变频器分类$99

54H桥型逆变器$100

541单相半桥电压型逆变电路$100

542单相H桥逆变器$100

543多相H桥逆变器$101

55两电平逆变器$103

551三相两电平逆变电路$103

552多相两电平逆变电路$105

56多电平逆变器$106

57交-交变频器$111

571单相交-交变频电路$111

572三相交-交变频电路$116

第6章船舶交流电力推进系统PWM

控制技术$118

61正弦PWM(SPWM)控制技术$118

611基本原理$118

612过调制操作$120

613载波与调制波频率的关系$120

614死区效应及补偿$121

62空间矢量PWM（SVPWM）控制

技术$122

621静止空间矢量$123

622矢量作用时间计算$124

623Vref位置与作用时间之间的

关系$126

624开关顺序设计$126

63特定谐波消除PWM（SHEPWM）控制

技术$130

64滞环PWM控制技术$132

第7章船舶交流电力推进系统调速

控制技术$134

71电力推进系统标量控制技术$134

711开环恒压频比（V/F）标量

控制$134

712带转差率调节的速度控制$136

72电力推进系统矢量控制技术$137

721矢量控制与直流电动机控制的

相似性$137

722等效电路和相量图$138

723矢量控制原理$139

724直接矢量控制$140

725磁链矢量的估计$141

726间接或前馈矢量控制$144

73电力推进系统直接转矩控制$146

731基于定子和转子磁链的转矩

表达式$146

732直接转矩控制的基本原理$147

74交流电力推进系统示例$150

741某液化天然气运输船电力推进

系统$150

742某350t自航起重船电力推进

系统$152

第8章船舶侧推装置$155

81船舶侧推装置概述$155

811船舶侧推装置的工作原理$155

812船舶侧推装置的作用和要求$156

82船舶侧推装置控制系统的组成和

原理$156

821定距桨侧推装置$157

822调距桨侧推装置$158

83船舶侧推装置的典型控制系统$162

84船舶侧推装置的选用要点及其应用$164

841船舶侧推装置的选用要点$164

842船舶侧推装置的应用$164

85船舶侧推装置设计举例$167

第9章船舶吊舱式电力推进$169

91船舶吊舱式电力推进概述$169

911吊舱式推进器$169

912吊舱电力推进系统$175

913吊舱电力推进中的几项关键

技术$175

92船舶吊舱式电力推进的性能和特点$178

93吊舱式对转螺旋桨（CRP）系统的

结构原理和特点$181

第10章轮缘驱动电力推进$184

101轮缘驱动电力推进概述$184

1011轮缘驱动电力推进的基本

概念$184

1012轮缘驱动电力推进的主要

特点$185

102轮缘驱动电力推进的发展$186

103轮缘驱动电力推进的关键技术$188

104轮缘驱动推进电动机$189

105轮缘驱动电力推进案例$191

第11章船舶超导电力推进$194

111超导技术概述$194

1111超导材料的发展$194

1112超导材料的性质$196

1113超导技术应用$198

112船舶超导电力推进装置的发展$198

113超导电力推进系统$200

1131超导电力推进的特点$200

1132适用范围及主要组成设备$202

1133推进方式与特征$203

1134低温冷却方案$203

114超导推进电动机$204

1141低温超导直流单极电动机$204

1142高温超导交流同步电动机$205

115船舶超导电力推进系统方案设计

示例$207

1151液化天然气破冰船超导直流电力

推进系统方案$207

1152直流超导电力推进试验船$208

1153小水线面双体船、水翼艇等的

超导交流电力推进系统方案$208

第12章船舶磁流体电力推进$210

121磁流体推进概述$210

1211磁流体推进基本概念$210

1212磁流体推进原理$211

1213船舶总体构成$213

122磁流体推进的性能和特点$214

123超导磁流体关键技术与总体概念$215

1231推进器总体设计$215

1232超导磁体系统$215

1233低温制冷系统$217

1234海水通电电极$217

1235推进用电力系统$218

1236超导磁流体推进船设计概要$218

124发展应用$219

1241发展历程及前景$219

1242潜在应用示例$223

第13章船舶电力推进的监测与

控制$227

131船舶电力推进监控概述$227

1311船舶电力推进监测与控制技术

现状$227

1312船舶电力推进监测与控制技术的

发展$228

132船舶电力推进监测与控制系统通信

技术$229

133船舶电力推进监测与控制系统设计

要求$231

1331环境要求$231

1332安装要求$231

1333绝缘耐压要求$232

1334工作电源要求$232

1335主要功能性能要求$232

1336监控系统网络的要求$233

1337监控系统用传感器的要求$233

1338控制软件基本要求$233

134船舶电力推进监测与控制系统

设计$234

1341方案的初步制订$234

1342监测与控制网络设计$234

1343监测与控制系统设计$234

1344监测与控制系统软件设计$237

1345人机界面设计$238

135船舶电力推进监测与控制系统方案

实例$239

1351某船电力推进监控系统设计$239

1352采用CAN总线的多相推进电动机

控制系统$244

参考文献$246