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第五章海上油气田生产机械电力拖动第一节概述1.海上油气田生产机械电力拖动的特点2.海上油气田生产机械的分类3.海上油气田生产机械电力拖动系统的设计阶段及工作内容第二节、电力拖动基础知识1.电力拖动系统的定义和组成2.电动机的机械特性3.生产机械的负载特性4.电力拖动系统的运动方程第三节、电动机的选择1.选择电动机时应考虑的几个方面。
2.电动机类型的选择3.电动机结构型式的选择4.电动机工作方式的分类5.电动机容量的验算第四节、交流电动机以及交流电力拖动1.交流电力拖动分类2.鼠笼式异步电动机的机械特性3.绕线式异步电动机的机械特性4.鼠笼式异步电动机降压起动的计算第五节、海上专用机械的电力拖动1.原油外输泵、注水泵、消防泵、天然气压缩机电力拖动系统与控制2.空压机拖动系统的控制及选型3.空调机拖动系统的控制及选型第一节概述1、海上油气田生产机械电力拖动的特点1）海上油气田生产机械主要是泵类机械。
在海上油气田生产机械主要有电潜泵，原油的外输泵，注水泵、海水提升泵，消防泵等，其中大部分是由电动机驱动运行的。
2）海上油气田生产机械拖动系统主要是交流拖动系统。
大多数海上油气田生产机械述运行工况简单，不需要频繁调速，控制模式以顺序控制为主，这些机械设备都分布在海上平台各个角落，一些电动机要直接安装在危险区内，因此海上平台上主要采用交流异步电动机作为动力,电力拖动系统大都是交流拖动系统。
2、海上油田生产机械的分类海上油田生产机械，包括生产机械设备、工艺机械设备、公用机械设备它们的动力绝大多数是电动机，由电动机控制器及生产机械组成的电力拖动系统能够方便灵活地实现对生产机械的就地控制、远程控制以及顺序控制，确保生产机械按生产工艺要求起动、运转、调整、制动，使油田生产顺利进行。
海上油田生产机械的分类、用途以及工作情况，如表1-1所示。
表1-1 海上油田生产机械的分类、用途及工作情况汇总表。
交流拖动进度安排适当将说话速度放慢！上午：9:0０-----12:00下午：1:３０-----5:00第一讲：介绍第二讲：快速参数化及详细参数化第三讲：开关量第四讲：模拟量第五讲：参数拷贝第六讲：Simolink第七讲：自由功能块第八讲：变频器功能第九讲：特性曲线第一讲介绍一、理论准备1、交流调速系统的分类异步电动机分为定子和转子两部分，从定子传入转子的电磁功率Pm可分为两部分：一部分P2 = （1-s）Pm 是拖动负载的有效功率；另一部分是转差功率Ps = sPm与转差s成正比。
从能量转换的角度看，转差功率是否增大，是消耗掉还是得到回收，显然是评价调速系统效率高低的一种标志。
从这一点出发，可以把异步电机的调速系统分成三大类：1）差功率消耗型调速系统——全部转差功率都转换成热能的形式而消耗掉。
例如：降电压调速、电磁转差离合器调速、转子串电阻调速。
在这三类之中，这类调速系统的功率最低，而且它是以增加转差功率的消耗来换取转速的降低（恒转距负载时），越往下调速效率越低。
可是这类系统结构简单，所以还有一定的应用场合。
2）差功率回馈型调速系统——转差功率的一部分消耗掉，大部分则通过变流装置回馈电网或者转化为机械能予以利用，转速越低时回收的功率也越多。
例如：转子串级调速。
这类调速系统的效率显然比第一类要高，但增设的交流装置总要多消耗一部分功率。
3）转差功率不变型调速系统——转差功率中转子铜损部分的消耗是不可避免的，但在这类系统中无论转速高低，转差功率的消耗基本不变，因此效率最高。
例如：变级对数调速、变频调速。
其中变级对数调速只能实现有级调速，应用场合有限。
只有变频调速应用最广，可以构成高动态性能的交流调速系统，取代直流调速。
异步电动机变频的结果就是改变旋转磁场的转速。
2、变频调速系统的基本概念静止变频装置可分成直接变频和间接变频两类。
直接变频装置是将工频交流一次变换成可控频率的交流，没有中间环节。
间接变频装置先将工频交流电源通过整流器变成直流，然后再经过逆变器将直流变换成可控的交流，因此又称有中间直流环节的变频装置。
第五章 三相异步电动机原理5-1 什么是空间电角度，它与空间几何角度有什么关系？答：一个圆的空间几何角度（也称机械角度）是360度。
但从电磁的观点来说：电机转子在旋转时每经过一对磁极，其绕组感应的电量（如感应电动势）就相应地变化一个周期，因此，将一对磁极对应的空间几何角度定义为360度电角度。
空间电角度与电机的极对数P 有关，即：空间电角度=空间几何角度⨯P 。
例：一台6极异步电机（P=3），其转子转一周就经过3对磁极，转子绕组中感应电动势交变3个周期，即：空间电角度=360⨯3=1080度电角度。
5-2 绕组的短矩和分布为什么能消减高次谐波？ 答：短距系数：基波： ⎥⎦⎤⎢⎣⎡︒⋅=90sin τy k y 谐波：⎥⎦⎤⎢⎣⎡︒⋅⋅=90sin τννyk y 短距对于基波电动势的影响很小，但对于高次谐波的短距系数可能很小，甚至为零，因此，短距能有效地消减高次谐波。
分布系数：基波：⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛=2sin 2sin ααq q k p谐波：⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛=2sin 2sin νααννq q k p相临元件所夹空间电角度对基波来说是α，对于ν次谐波则为να，因此相临元件的ν次谐波电动势相位差很大，完全可能使相量和大为减小，甚至为零。
所以，分布能有效地消减高次谐波。
5-3 何谓相带，在三相电机绕组中为什么常采用600相带，而很少采用1200相带？ 答：按每相绕组在圆周上连续占有空间的电角度（俗称相带）分类：有120°相带、60°相带和30°相带等绕组。
通常三相交流电机采用 60°相带绕组。
在相同串联导体数下,60°相带绕组感应电动势约比120°相带绕组的感应电动势大 15％以上。
30°相带绕组虽然可以进一步提高绕组利用率，但由于其绕组制造复杂，而感应电动势提高不多，故仅用在一些有特殊要求的场合，例如用于高效率电动机中。
第二章1．常用的可控直流电源类型：2．晶闸管整流器-电动机系统1) 相位控制：（用触发脉冲的相位角α控制整流电压的平均值0d U ），（0<α<2/π时，0d U >0，整流状态，电功率从交流侧输送到直流侧；2/π<α<max α时，0d U <0，有源逆变状态，电功率反向传送。
）2) 电流波形的脉动，在什么情况下可能出现电流连续和断续？抑制措施？3) 晶闸管触发和整流装置的放大系数和传递函数(1)放大系数的计算公式：(2)失控时间的计算(3)传递函数：动态过程中，可把晶闸管触发与整流装置看成是（ ）环节，由（ ）引起，可近似为（ ）处理。
4) 晶闸管整流器运行中存在的问题？3．直流脉宽调速系统的主要问题：1) PWM 调速系统优越性？2) 二象限不可逆PWM 表2-33) PWM 控制器与变换器的动态数学模型？4．稳态调速性能指标和直流调速系统的机械特性1) 调速系统的稳态性能指标： 1.调速范围 2.静差率2) 调速系统的静差率指标应以最低速时所能达到的数值为准.3) 调速范围、静差率和额定速降之间的关系公式。
4) 一个调速系统的调速范围，是指在最低速时还能满足所需静差率的转速可调范围。
5．转速反馈控制的直流调速系统1) 闭环调速系统可以获得比开环调速系统硬的多的稳态特性，从而能保证一定静差率的要求下，能够提高调速范围，代价是增设电压放大器以及检测与反馈装置。
2) 闭环系统能够减少稳态速降的实质。
3) 反馈控制规律的三个基本特征。
4) 比例积分控制的无静差调速系统：6．直流调速系统的数字控制：1) 微机数字控制的特殊问题：（离散化）（数字化）2) 采用旋转编码器的数字测速方法:名称和适用范围7．转速反馈控制直流调速系统的限流保护：采用电流截止负反馈第三章 转速、电流反馈控制的直流调速系统1. 双闭环调速系统的静特性在负载电流小于dm I 时表现为（转速无静差），这时，（转速负反馈）起主要作用，当负载电流达到dm I 时，（电流调节器）起主要调节作用，转速表现为（电流无静差）。
