动力系统自动化相关领域发展演示文稿.pptVIP

今天，由于大功率可控硅技术的突破，人们可以用毫安级的微电流来控制几千安的强大电流，并且在微秒级的时间内使之导通或关闭。利用这些高速的大功率电子开关，人们可以轻易地改变交流电的瞬态波形。包括频率、电压和相位。用这样的变频器来驱动推进电机，可以满足任何需要，包括转速和扭矩。 当前第62页\共有131页\编于星期六\1点 高温超导（HTS）技术 船舶推进电机通常是和螺旋桨直联，最大功率已达43,000kW(43 MW)。电压通常为6600伏~11000伏，电流达数千安以上。 当强大的电流通过时，即使优良的铜导线也会产生大量的热，大电流成为电机功率最主要的制约因素，此时只有增加电缆截面积和增加散热面积。而这将引起电机重量和体积的增大。目前2万千瓦推进电机的外径都在3米以上。此外，减少电能与机械能转换中的损失也一直是技术进步的目标。 超导技术的突破可以大大提高传统电机的性能。这对舰艇尤为重要。 当前第63页\共有131页\编于星期六\1点 美国AS公司制造的5MW的HTS电机 当前第64页\共有131页\编于星期六\1点 HTS Motor的优点包括： 重量和体积缩小，重量减轻1/3以上。在大功率电机中可减少2/3。 铜损和铁损减小，使效率提高，尤其是在部分负荷时。 当前第65页\共有131页\编于星期六\1点 永磁（PM：Permanent Magnetic）电机 大功率的推进电机也需要强大的磁场，转动螺旋桨的扭矩正是由磁力所产生。传统电机中的磁场都是由带有铁芯的线圈（绕组）通电后产生的。但是向转动着的绕组通电是很困难的事。 在永磁材料方面的突破，可以轻易地克服这一困难。永磁材料就是一旦充磁后就不会退磁的材料。 当前第66页\共有131页\编于星期六\1点 永磁材料也可以和其它技术相结合用于船舶电力推进。2003年ABB公布已经可以生产5000kW的吊舱永磁电机。在海军正在建造的高温超导体电机中很多都同时采用了永磁材料。2002年西南交大成功研制了磁悬浮永磁、高温超导机车。 当前第67页\共有131页\编于星期六\1点 永磁电机的优点： 转子无铁芯，转动惯量小，响应快； 无电刷即集流环。 当前第68页\共有131页\编于星期六\1点 吊舱推进技术的发展（Podded Propulsion） 当前第69页\共有131页\编于星期六\1点 Pod指吊于船外的水下舱室，室内有推进电机，通过轴系及推进轴承和推进器，电机与母船只有动力电缆及通信电缆相连接。 Fix Pod与Azipod： Azipod指可沿Z轴360o旋转动的吊舱，其中Azi－指Azimurth。 Azimurth传动过去由锥齿轮系组成的Z－drive实现，后来又用于侧推器（Thruster）。在九十年代中期ABB率先将Azimurth概念用于主电力推进。其后又提出了对向反转吊舱推进装置的概念。 当前第70页\共有131页\编于星期六\1点 生产吊舱系统的著名公司： ABB Industry（Azipod） Rolls-Royce （Mermaid） Schottel-Siemens （SSP） John Cranelips （Dolphin） 当前第71页\共有131页\编于星期六\1点 当前第72页\共有131页\编于星期六\1点 当前第73页\共有131页\编于星期六\1点 当前第74页\共有131页\编于星期六\1点 当前第75页\共有131页\编于星期六\1点 当前第76页\共有131页\编于星期六\1点 当前第77页\共有131页\编于星期六\1点 当前第78页\共有131页\编于星期六\1点 当前第79页\共有131页\编于星期六\1点 Azipod技术充分发挥了电力推进系统的优势，因此几年来得到了飞速的发展。吊舱的结构如图所示。 当前第80页\共有131页\编于星期六\1点 超导磁流体推进技术 对于海上交通运输，人们日益关注其对全球环境的影响、运输的效率、速度和旅途的舒适性等。然而，现有的螺旋桨推进船舶由于技术局限性，无法实现真正安静型高速航行，很难满足人们日益提高的要求。作为船舶推进新技术之一的超导磁流体船舶推进是将电能直接转换成海水动能推动船舶前进。由于推进系统中没有高速旋转部件，消除了传统螺旋桨推进的“空泡”现象和传动机构产生的振动和噪声，能实现真正安静型高速航行。该项技术已引起造船界的关注，被认为是二十一世纪船舶推进技术的发展新方向，其实用化将引起船舶推进的重大变革，对高速舰船、远洋轮、破冰船和军事用途舰艇都有重大的实用意义。 当前第81页\共