船舶电气与通讯-第七章 电力拖动.pdf

第7章电力拖动

7.1电力拖动基本概念
7.2电动机直接起动控制电路
7.3电动机降压起动控制电路
7.4电动机的制动控制
7.1电力拖动基本概念

电力拖动就是由电动机通过传动机构拖动生
产机械运行，其系统包括电动机、传动机构、
控制设备三个环节。电动机有直流电动机和
交流电动机，控制设备分为手动控制和自动
控制。船舶电力拖动是船舶各种生产机械拖
动包括起货机、锚机、机舱里的海水泵、淡
水泵、自动操舵统等等。
一、电动机的机械特性

各种电动机有它自己固有的机械特性(也称为
自然特性)，如果改变了电动机的电参数，如
改变频率、电压或在转子、定子回路中串人
电阻等，此时的机械特性称为人为机械特性。
机械特性反映了转速随电磁转矩变化的规律，
可以用函数关系n=f(T)来表达。我们经常用
曲线形式来表示。
特性曲线1：绝对硬的机械特性；
特性曲线2：比较硬的机械特性，直流并激
电动机就属于这一特性；
特性曲线3：比较软
的机械特性，直流串
激电动机就属于这一
特性。

特性曲线4：交流电
动机的机械特性曲线，
电动机正常工作时通
常工作在临界转矩上
方的机械特性上。
二、生产机械的机械特性

电力拖动系统的运行状态反映了电动机的电磁转矩T与生产

机械加在电动机轴上的负载转矩TL之间的相互作用。

当T>TL，电动机拖动生产机械加速，反之则拖动生产机械减
速。

当T=TL，电动机拖动生产机械恒速运行或静止不动。

为了掌握电力拖动系统的运行状态，就必须了解T与TL之间
的特点和变化规律。
电动机轴上的负载转矩一般是阻碍电动机运转，但在有些条
件下也可能帮助电动机运转。根据转矩随转速变化的情况，
负载转矩可分为恒转矩和变转矩两类。
1．恒转矩负载机械特性

如图2-2特性1所示。包括反抗性负
载和位能性负载
(1)反抗性负载机械特性
电动机无论正转或反转，负载转矩
总是与运动方向相反，阻碍电动机
运转的特性称为反性负载特性。如
果这种负载转矩的绝对值大小不随
转速的变化而变化，则为反抗性恒
转矩负载。例如机床、泵等。
(2)位能性负载机械特性

位能性负载转矩是在重力的作用下
产生的，当电动机的旋转方向改变
时，负载转矩总是保持原来的作用
方向。例如起重机提升和放下货物
时的负载转矩就是这种特性。
2．变转矩负载机械特性

(1)通风机机械特性
负载转矩与转速的关系曲线呈现
抛物线，其转矩与转速的平方成
正比。例如通风机、离心泵、螺
旋桨等生产机械。如图2-2特性2
所示。
(2)恒功率机械特性

负载转矩与转速的关系呈现双曲
线，转矩与转速成反比，如图2-2
特性3所示。例如造纸机械中需
将产品卷绕在辊筒上，随着辊筒
上负载的增加，为了保持张力和
线速度不变，电动机的转速将下
降。
7.2电动机直接起动控制电路

一、电动机点动控制
二、电动机连续运行控制电路
三、两地控制的连续运行控制电路
四、可逆运行控制电路
一、电动机点动控制

有些生产机械的运行必需在人的直接操纵
下进行。如机舱的盘车机、甲板上的舷梯、
吊艇机和行车等，这时电动机的控制就要
采用点动控制方式。
点动控制方式的特点是电器设备的起动、运行、
停止都必需在操纵人员的直接参与下完成。
二、电动机连续运行控制电路

电动机连续运行控制的特点是电器设备的
起动与停止需要操作人员参与，但起动后
的连续运行则有电路自行保证，不需要操
作人员参与。

电路保护环节

(1)短路保护：由熔断器FUl、FU2分别实现主电
路与控制电路的短路保护。
(2)过载保护：由热继电器FR实现电动机的长期过
载保护。当电动机出现过载时，热继电器中的发
热元件使双金属片受热弯曲，使其常闭触点断开，
切断接触器线圈电路，便电动机断电，实现保护
目的。
(3)欠压和失压保护：电源电压下降对电动机是不
利的。因此当电源电压下降时，接触器的电磁吸
力也急剧下降，使接触器释放，主触点断开，切
断了电动机的电源。称为欠压保护。在电源电压
消失时，接触器的电磁吸力也消失，使接触器释
放，电动机停止运行，当电源电压恢复时，由于
自保触点断开电动机也不会自行起动。一旦长时
间欠压，有必要在电压下降时切断电动机的电源。
三、两地控制的连续运行控制电路

船舶机舱里的各种
水泵、油泵的控制
一般都采用两地控
制的方法。就是在
泵的旁边可以进行
控制，在集中控制
室里也可以进行控
制，两边都可以对
同一个泵的运行进
行控制。
四、可逆运行控制电路

船舶上有些生产机械的运动部件往往要求
正、反向运行，这就要求拖动电动机能作
正反向运转。从电机原理可知，改变电动
机的旋转方向只要改变电动机的三相电源
的相序