本书重点分析了船舶交流电力推进系统各关键设备结构组成, 运行原理及其设备操作维护等相关技术, 主要介绍了船舶电力推进的基本概念、构成、特点、分类、应用及发展状况, 介绍了船舶综合电力系统组成、特征、基本要求, 参数以及典型应用, 分析推进中的螺旋桨基本理论, 工作特征及螺旋桨对推进电动机的机械特性要求; 介绍了船舶电力推进系统中所采用的各种推进电机: 直流推进电机、多相同步推进电机和多相永磁推进电机、介绍了交流电力推进系统所采用的大功率电力电子器件等。
船舶电力推进技术的应用历史悠久,随着控制理论、电力电子、电机和材料等技术的发展,电力推进由原来直流推进为主演变到以交流推进为主,过去一直只局限于专用船只的电力推进系统,目前已扩展到几乎所有的民船领域。对于从事船舶动力行业设计、制造和使用的技术人员来说,船舶电力推进系统的相关知识已经成为必须要了解和掌握的专门知识。本书可作为普通高等院校船舶行业电气专业、轮机专业和高职高专相关专业教材,也可作为船舶设计研究单 位和船厂技术人员的参考书。
船舶电力推进系统是指采用电动机直接驱动推进器 (螺旋桨、喷泵等)推动船舶行进的 系统,可广泛用于各种民用船舶和军用船舶。与传统的机械推进方式相比,电力推进系统具 有噪声低、调速性能好、效率高、可靠性好、重量体积小、布置灵活等优点。
船舶电力推进技术的应用历史悠久,随着控制理论、电力电子、电机和材料等技术的发 展,电力推进由原来直流推进为主演变到以交流推进为主,过去一直只局限于专用船只的电 力推进系统,目前已扩展到几乎所有的民船领域。欧美各国已把电力推进作为新一代舰船的 推进方式,采用电力推进已成为船舶动力发展的必然趋势。因此,对于从事船舶动力行业设 计、制造和使用的技术人员来说,船舶电力推进系统的相关知识已经成为必须要了解和掌握 的专门知识。
本书注重理论联系实际,体系完整,内容新颖,突出 “以人为本”的理念,培养学生的 应用能力和创新精神。书中论述力求清晰准确,深入浅出,为便于学生学习和拓展,主要章 节都列举了典型装 (设)备,每章末有思考题与习题。
本书的第1、2、3章由乔鸣忠编写,第4、5章由于飞和魏永清共同编写,第6章由张 晓锋和曾海燕共同编写,第7、8章由朱鹏和曾海燕共同编写,全书的文字编排和绘图由徐 建霖负责。全书由乔鸣忠统稿,张晓锋审阅。本书的部分内容来自课题组培养的博士研究生 论文,他们是叶志浩博士、杜承东博士、宋庆国博士、魏永清博士、张成胜博士、蔡巍博 士、梁京辉博士,在此向他们表示感谢。
本书由武汉理工大学李维波教授主审。同时,本书受到了国家自然科学基金项目(51277177、51407188、51307180)支持。在此一并致谢。
由于作者水平有限,同时船舶电力推进技术的发展还在不断深入,许多技术问题本书没 有涉及,书中难免有不足之处,敬请广大读者批评指正。
前言
常用符号表
第1章概述 1
第2章1.1 船舶电力推进系统概述 1
1.2 船舶电力推进系统的应用 4
1.3 船舶电力推进技术发展趋势 6
小结 8
思考题与习题 9
第2章船舶综合电力系统 10
2.1 船舶综合电力系统的组成 10
2.2 船舶综合电力系统的特征和基本要求 18
2.3 船舶电力系统的基本参数 19
2.4 船舶综合电力系统典型应用 23
小结 29
思考题与习题 29
第3章船舶电力推进系统的机桨特性 31
3.1 螺旋桨的基础知识 31
3.2 螺旋桨的推力和阻转矩 36
3.3 螺旋桨的敞水特性 37
3.4 船体的阻力 38
3.5 螺旋桨与船体的相互作用 38
3.6 螺旋桨负载特性 39
第4章3.7 螺旋桨对推进电机机械特性的要求 42
小结 44
思考题与习题 44
第4章船舶推进电机及其控制策略 46
4.1 船舶推进电机概述 46
4.2 船舶直流推进电机及其控制 49
4.3 船舶交流推进电机及其控制 59
4.4 1RN57127-6型推进电机及其应用 86
小结 91
思考题与习题 91
第5章船舶推进变频器及其调制技术 93
5.1 船舶变频器的主要类型及特点 93
5.2 逆变器调制技术 106
5.3 推进变频器工程应用的相关技术问题 121
5.4 船舶电力推进变频器的选择 125
5.5 SIMOVERT MASTERDRIVE变频器及其应用 125
小结 132
思考题与习题 132
第6章 船舶主推进装置 134
6.1 直接轴系推进装置 134
6.2 间接轴系推进装置 140
6.3 全回转舵桨推进器 141
6.4 吊舱推进器 146
6.5 AZP120/M-300主推进装置 149
小结 172
思考题与习题 173
第7章船舶侧推装置 174
7.1 船舶侧推装置概述 174
7.2 船舶侧推装置控制系统的组成和原理 175
7.3 船舶侧推装置的选用要点及其应用 180
7.4 TT2000侧推系统 183
小结 200
思考题与习题 201
第8章 船舶电力推进监控系统与能量管理系统 202
8.1 船舶电力推进监测与控制统 202
8.2 能量管理统 211
小结229
思考题与习题229
参考文献 230
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