電氣工程導(dǎo)論專題--電機(jī)基礎(chǔ)

1、2022-6-30電氣工程導(dǎo)論電氣工程導(dǎo)論 專題一專題一 電機(jī)基礎(chǔ)電機(jī)基礎(chǔ)2022-6-30電氣工程導(dǎo)論2一、電機(jī)學(xué)發(fā)展史一、電機(jī)學(xué)發(fā)展史18201820年奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流磁效應(yīng)，隨后安培通過總結(jié)年奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流磁效應(yīng)，隨后安培通過總結(jié)電流在磁場(chǎng)中所受機(jī)械力的情況建立了安培定律電流在磁場(chǎng)中所受機(jī)械力的情況建立了安培定律sin= IBLF2022-6-30電氣工程導(dǎo)論31、直流電機(jī)的產(chǎn)生與形成、直流電機(jī)的產(chǎn)生與形成 18211821年年9 9月法拉第發(fā)現(xiàn)通電的導(dǎo)線能繞永久磁鐵旋轉(zhuǎn)以月法拉第發(fā)現(xiàn)通電的導(dǎo)線能繞永久磁鐵旋轉(zhuǎn)以及磁體繞載流導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)，第一次實(shí)現(xiàn)了電磁運(yùn)動(dòng)向機(jī)及磁體繞載流導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)，第

2、一次實(shí)現(xiàn)了電磁運(yùn)動(dòng)向機(jī)械運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)換，從而建立了電動(dòng)機(jī)的實(shí)驗(yàn)室模型，被認(rèn)械運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)換，從而建立了電動(dòng)機(jī)的實(shí)驗(yàn)室模型，被認(rèn)為是為是世界上第一臺(tái)電機(jī)世界上第一臺(tái)電機(jī)。盤子內(nèi)注入水銀，盤子中央盤子內(nèi)注入水銀，盤子中央固定一個(gè)永磁體，盤子上方固定一個(gè)永磁體，盤子上方懸掛一根導(dǎo)線，導(dǎo)線的一端懸掛一根導(dǎo)線，導(dǎo)線的一端可在水銀中移動(dòng)，另一端跟可在水銀中移動(dòng)，另一端跟電池的一端連接在一起，電電池的一端連接在一起，電池的另一端跟盤子連在一起，池的另一端跟盤子連在一起，構(gòu)稱導(dǎo)電回路，載流導(dǎo)線在構(gòu)稱導(dǎo)電回路，載流導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受力運(yùn)動(dòng)。磁場(chǎng)中受力運(yùn)動(dòng)。2022-6-30電氣工程導(dǎo)論4第一臺(tái)真正意義上的電機(jī)第一臺(tái)真正意義

3、上的電機(jī)18311831年，法拉第利用電磁感應(yīng)發(fā)明了世界上第一臺(tái)真年，法拉第利用電磁感應(yīng)發(fā)明了世界上第一臺(tái)真正意義上的電機(jī)正意義上的電機(jī)法拉第圓盤發(fā)電機(jī)。法拉第圓盤發(fā)電機(jī)。這臺(tái)發(fā)電機(jī)制構(gòu)造跟現(xiàn)代的發(fā)電機(jī)不同，在磁場(chǎng)所中轉(zhuǎn)這臺(tái)發(fā)電機(jī)制構(gòu)造跟現(xiàn)代的發(fā)電機(jī)不同，在磁場(chǎng)所中轉(zhuǎn)動(dòng)的不是線圈，而是一個(gè)紫銅做的圓盤。圓心處固定一動(dòng)的不是線圈，而是一個(gè)紫銅做的圓盤。圓心處固定一個(gè)搖柄，圓盤的邊緣和圓心處各與一個(gè)個(gè)搖柄，圓盤的邊緣和圓心處各與一個(gè)電刷電刷緊貼，用導(dǎo)緊貼，用導(dǎo)線把電刷與電流表連接起來；銅圓盤放置在蹄形永磁體線把電刷與電流表連接起來；銅圓盤放置在蹄形永磁體的磁場(chǎng)中，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)搖柄使銅圓盤旋轉(zhuǎn)起來時(shí)，電流

4、表的的磁場(chǎng)中，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)搖柄使銅圓盤旋轉(zhuǎn)起來時(shí)，電流表的指針偏向一邊，指針偏向一邊，電路中產(chǎn)生了持續(xù)的電流電路中產(chǎn)生了持續(xù)的電流。2022-6-30電氣工程導(dǎo)論5振蕩電動(dòng)機(jī)振蕩電動(dòng)機(jī)18311831年夏，亨利對(duì)法拉第的電動(dòng)機(jī)模型進(jìn)行了改進(jìn)年夏，亨利對(duì)法拉第的電動(dòng)機(jī)模型進(jìn)行了改進(jìn)該裝置的運(yùn)動(dòng)部件是在垂直方向上運(yùn)動(dòng)的電磁鐵，當(dāng)它該裝置的運(yùn)動(dòng)部件是在垂直方向上運(yùn)動(dòng)的電磁鐵，當(dāng)它們端部的導(dǎo)線與兩個(gè)電池交替連接時(shí)，電磁鐵的極性自們端部的導(dǎo)線與兩個(gè)電池交替連接時(shí)，電磁鐵的極性自動(dòng)改變，電磁鐵與永磁體相互吸引或排斥，使電磁鐵以動(dòng)改變，電磁鐵與永磁體相互吸引或排斥，使電磁鐵以每分鐘每分鐘7575個(gè)周期的速度上下運(yùn)

5、動(dòng)。個(gè)周期的速度上下運(yùn)動(dòng)。亨利的電動(dòng)機(jī)的重要意義在于這是第一次展示了由磁極亨利的電動(dòng)機(jī)的重要意義在于這是第一次展示了由磁極排斥和吸引產(chǎn)生的連續(xù)運(yùn)動(dòng)，是電磁鐵在電動(dòng)機(jī)中的真排斥和吸引產(chǎn)生的連續(xù)運(yùn)動(dòng)，是電磁鐵在電動(dòng)機(jī)中的真正應(yīng)用。正應(yīng)用。 亨利的振蕩電動(dòng)機(jī)照片亨利的振蕩電動(dòng)機(jī)照片 原理圖原理圖 2022-6-30電氣工程導(dǎo)論6第一臺(tái)能產(chǎn)生連續(xù)運(yùn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)第一臺(tái)能產(chǎn)生連續(xù)運(yùn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)18321832年，斯特金發(fā)明了換向器，據(jù)此對(duì)亨利的振蕩電年，斯特金發(fā)明了換向器，據(jù)此對(duì)亨利的振蕩電動(dòng)機(jī)進(jìn)行了改進(jìn)，并制作了世界上第一臺(tái)能產(chǎn)生連續(xù)運(yùn)動(dòng)機(jī)進(jìn)行了改進(jìn)，并制作了世界上第一臺(tái)能產(chǎn)生連續(xù)運(yùn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)。

6、后來他還制作了一個(gè)并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)。動(dòng)的旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)。后來他還制作了一個(gè)并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)。 2022-6-30電氣工程導(dǎo)論7雅可比的電動(dòng)機(jī)雅可比的電動(dòng)機(jī) 18341834年，德國(guó)的雅可比年，德國(guó)的雅可比在兩個(gè)在兩個(gè)U U型電磁鐵中間，裝一六臂輪，每臂帶兩根棒型型電磁鐵中間，裝一六臂輪，每臂帶兩根棒型磁鐵，通電后，棒型磁鐵與磁鐵，通電后，棒型磁鐵與U U型磁鐵之間產(chǎn)生相互吸引型磁鐵之間產(chǎn)生相互吸引和排斥作用和排斥作用 ，帶動(dòng)輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)。，帶動(dòng)輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)。安在小艇上，用安在小艇上，用320320個(gè)丹尼爾電池供電，個(gè)丹尼爾電池供電，18381838年小艇在年小艇在易北河上首次航行，時(shí)速只有易北河上首次航行，時(shí)

7、速只有2.22.2公里，但種電動(dòng)機(jī)都公里，但種電動(dòng)機(jī)都沒有多大商業(yè)價(jià)值，用電池作電源，成本太大、不實(shí)用。沒有多大商業(yè)價(jià)值，用電池作電源，成本太大、不實(shí)用。 2022-6-30電氣工程導(dǎo)論8直流發(fā)電直流發(fā)電18821882年，德國(guó)將米斯巴哈水電站發(fā)出的年，德國(guó)將米斯巴哈水電站發(fā)出的2 2千瓦直流電通千瓦直流電通過過5757千米千米 1500150020002000伏伏 電線輸送到慕尼黑，證明直電線輸送到慕尼黑，證明直流遠(yuǎn)距離輸電的可能性。流遠(yuǎn)距離輸電的可能性。直流在傳輸中的缺點(diǎn)：電壓越高，電能的傳輸損失越小，直流在傳輸中的缺點(diǎn)：電壓越高，電能的傳輸損失越小，但高壓直流發(fā)電機(jī)困難較大，而且單機(jī)容量

8、越大，換向但高壓直流發(fā)電機(jī)困難較大，而且單機(jī)容量越大，換向也越困難，換向器上的火花使工作不穩(wěn)定。因而人們就也越困難，換向器上的火花使工作不穩(wěn)定。因而人們就把目光轉(zhuǎn)向交流電機(jī)。把目光轉(zhuǎn)向交流電機(jī)。 2022-6-30電氣工程導(dǎo)論92、交流電機(jī)的產(chǎn)生與形成、交流電機(jī)的產(chǎn)生與形成 18241824年，法國(guó)人阿拉果（年，法國(guó)人阿拉果（D DF FJ JAragoArago）在轉(zhuǎn)動(dòng)懸）在轉(zhuǎn)動(dòng)懸掛著的磁針時(shí)發(fā)現(xiàn)其外圍環(huán)上受到機(jī)械力。掛著的磁針時(shí)發(fā)現(xiàn)其外圍環(huán)上受到機(jī)械力。18251825年，他重復(fù)這一實(shí)驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)外圍環(huán)的轉(zhuǎn)動(dòng)又使年，他重復(fù)這一實(shí)驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)外圍環(huán)的轉(zhuǎn)動(dòng)又使磁針偏轉(zhuǎn)，這些實(shí)驗(yàn)導(dǎo)致了后來感應(yīng)電動(dòng)機(jī)

9、的出現(xiàn)。磁針偏轉(zhuǎn)，這些實(shí)驗(yàn)導(dǎo)致了后來感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的出現(xiàn)。2022-6-30電氣工程導(dǎo)論1018881888年南斯拉夫出生的美國(guó)發(fā)明家年南斯拉夫出生的美國(guó)發(fā)明家特斯拉特斯拉發(fā)明了交流發(fā)明了交流電動(dòng)機(jī)。它是根據(jù)電磁感應(yīng)原理制成，又稱感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)。它是根據(jù)電磁感應(yīng)原理制成，又稱感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，這種電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用交流電，無火花，因此被廣這種電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用交流電，無火花，因此被廣泛應(yīng)用于工業(yè)的家庭電器中，交流電動(dòng)機(jī)通常用三相交泛應(yīng)用于工業(yè)的家庭電器中，交流電動(dòng)機(jī)通常用三相交流供電。流供電。美國(guó)的特斯拉在美國(guó)的特斯拉在愛迪生愛迪生公司的時(shí)候就決心開發(fā)交流電機(jī)，公司的時(shí)候就決心開發(fā)交流電機(jī)，但愛

10、迪生堅(jiān)持只搞直流方式，因此他就把兩相交流發(fā)電但愛迪生堅(jiān)持只搞直流方式，因此他就把兩相交流發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)的專利權(quán)賣給了西屋公司。機(jī)和電動(dòng)機(jī)的專利權(quán)賣給了西屋公司。 2022-6-30電氣工程導(dǎo)論11電機(jī)迅速發(fā)展電機(jī)迅速發(fā)展18911891年，奧斯卡年，奧斯卡馮馮米勒在法蘭克福世界電氣博覽米勒在法蘭克福世界電氣博覽會(huì)上宣布：他與多里沃合作架設(shè)的從勞芬到法蘭克福的會(huì)上宣布：他與多里沃合作架設(shè)的從勞芬到法蘭克福的三相交流輸電電路，可把勞芬的一架三相交流輸電電路，可把勞芬的一架300300735.5W 55V735.5W 55V三相交流發(fā)電機(jī)的電流經(jīng)三相變壓器提高到了萬伏，輸三相交流發(fā)電機(jī)的電流經(jīng)三相變

11、壓器提高到了萬伏，輸運(yùn)運(yùn)175175千米，順利通電，從此千米，順利通電，從此三相交流電機(jī)很快代替了三相交流電機(jī)很快代替了工業(yè)上的直流電機(jī)工業(yè)上的直流電機(jī)，因?yàn)槿嘀频膬?yōu)點(diǎn)十分明顯：材料，因?yàn)槿嘀频膬?yōu)點(diǎn)十分明顯：材料可靠，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能好，效率高，用銅省，在電力驅(qū)可靠，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能好，效率高，用銅省，在電力驅(qū)動(dòng)方面又有重大效益。各種各樣的電機(jī)迅速發(fā)展起來。動(dòng)方面又有重大效益。各種各樣的電機(jī)迅速發(fā)展起來。 18961896年，特斯拉的兩相交流發(fā)電機(jī)在尼亞拉發(fā)電廠開年，特斯拉的兩相交流發(fā)電機(jī)在尼亞拉發(fā)電廠開始勞動(dòng)營(yíng)運(yùn)，始勞動(dòng)營(yíng)運(yùn)，3750KW3750KW，5000V5000V的交流電一直送到的交

12、流電一直送到4040公里公里外的布法羅市。外的布法羅市。 2022-6-30電氣工程導(dǎo)論12（一）、電機(jī)分類（一）、電機(jī)分類按類別分按類別分電機(jī)電機(jī)靜止電機(jī)靜止電機(jī)變壓器變壓器旋轉(zhuǎn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)電機(jī)直流電機(jī)直流電機(jī)交流電機(jī)交流電機(jī)控制電機(jī)控制電機(jī)異步電機(jī)異步電機(jī)同步電機(jī)同步電機(jī)二、電機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)二、電機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)2022-6-30電氣工程導(dǎo)論13（二）、電機(jī)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位（二）、電機(jī)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位電能生產(chǎn)電能生產(chǎn)由同步發(fā)電機(jī)生產(chǎn)；由同步發(fā)電機(jī)生產(chǎn)；高壓輸電高壓輸電由升壓變壓器將發(fā)電機(jī)發(fā)出的電壓升高由升壓變壓器將發(fā)電機(jī)發(fā)出的電壓升高到輸電電壓再輸送；到輸電電壓再輸送；降壓用電降壓用電由降壓變壓器將

13、輸來的高壓電降為所需由降壓變壓器將輸來的高壓電降為所需低電壓，供給用電設(shè)備；低電壓，供給用電設(shè)備；生產(chǎn)機(jī)械的拖動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械的拖動(dòng)由各種電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)；由各種電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)；控制系統(tǒng)中的信號(hào)轉(zhuǎn)換控制系統(tǒng)中的信號(hào)轉(zhuǎn)換由各種控制電機(jī)完成。由各種控制電機(jī)完成。2022-6-30電氣工程導(dǎo)論14請(qǐng)找出電力系統(tǒng)圖中使用電機(jī)（變壓器）的部分？請(qǐng)找出電力系統(tǒng)圖中使用電機(jī)（變壓器）的部分？2022-6-30電氣工程導(dǎo)論152022-6-30電氣工程導(dǎo)論16機(jī)器人機(jī)器人2022-6-30電氣工程導(dǎo)論17三、電機(jī)學(xué)的教學(xué)三、電機(jī)學(xué)的教學(xué)開課時(shí)間：大三開課時(shí)間：大三 上學(xué)期上學(xué)期電機(jī)學(xué)電機(jī)學(xué)是電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)的主干課程是

14、電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)的主干課程及重要專業(yè)基礎(chǔ)課，是學(xué)習(xí)電機(jī)設(shè)計(jì)、電機(jī)控制、及重要專業(yè)基礎(chǔ)課，是學(xué)習(xí)電機(jī)設(shè)計(jì)、電機(jī)控制、電力拖動(dòng)、電力系統(tǒng)分析、繼電保護(hù)等課程的基礎(chǔ)。電力拖動(dòng)、電力系統(tǒng)分析、繼電保護(hù)等課程的基礎(chǔ)。學(xué)習(xí)本課程不僅為學(xué)習(xí)專業(yè)課做好準(zhǔn)備，而且為今學(xué)習(xí)本課程不僅為學(xué)習(xí)專業(yè)課做好準(zhǔn)備，而且為今后從事的專業(yè)工作打下基礎(chǔ)。后從事的專業(yè)工作打下基礎(chǔ)。2022-6-30電氣工程導(dǎo)論181、磁路、磁路 l掌握磁路的基本定律，了解各種常用的鐵磁材料及掌握磁路的基本定律，了解各種常用的鐵磁材料及其性質(zhì)。其性質(zhì)。A AN Ni i2022-6-30電氣工程導(dǎo)論19電磁感應(yīng)定律電磁感應(yīng)定律閉合回路中的磁通

15、量隨時(shí)間發(fā)生變化，該線圈中必然有閉合回路中的磁通量隨時(shí)間發(fā)生變化，該線圈中必然有感應(yīng)電勢(shì)產(chǎn)生，稱這種現(xiàn)象為電磁感應(yīng)。感應(yīng)電勢(shì)產(chǎn)生，稱這種現(xiàn)象為電磁感應(yīng)。dtdNdtdeN其中2022-6-30電氣工程導(dǎo)論202、變壓器、變壓器了解變壓器的基本結(jié)構(gòu)、工作原理和額定值。了解變壓器的基本結(jié)構(gòu)、工作原理和額定值。 變壓器的空載運(yùn)行及變壓器的負(fù)載運(yùn)行分析。變壓器的空載運(yùn)行及變壓器的負(fù)載運(yùn)行分析。用途分類：用途分類：電力變壓器，電力系統(tǒng)傳輸電能電力變壓器，電力系統(tǒng)傳輸電能電爐變壓器，專給煉鋼爐供電電爐變壓器，專給煉鋼爐供電整流變壓器，大型電解電鍍、直流電力機(jī)車供電整流變壓器，大型電解電鍍、直流電力機(jī)車供電

16、儀用變壓器、控制變壓器儀用變壓器、控制變壓器無線電變壓器，僅傳輸信號(hào)。無線電變壓器，僅傳輸信號(hào)。2022-6-30電氣工程導(dǎo)論21電力變壓器電力變壓器變壓器的總?cè)萘看笾孪喈?dāng)于發(fā)電機(jī)容量的三倍。輸電過程變壓器的總?cè)萘看笾孪喈?dāng)于發(fā)電機(jī)容量的三倍。輸電過程中，通常將電壓升高，通過高壓輸電線傳送到遠(yuǎn)方的城市，中，通常將電壓升高，通過高壓輸電線傳送到遠(yuǎn)方的城市，經(jīng)過降壓變壓器降為經(jīng)過降壓變壓器降為10kv10kv電壓，再經(jīng)過配電降壓變壓器分電壓，再經(jīng)過配電降壓變壓器分配給用戶配給用戶。輸送同樣的功率，電壓低則電流大，一方面由于大電流在輸送同樣的功率，電壓低則電流大，一方面由于大電流在輸電線路上引起損耗，

17、另一方面大電流在線路阻抗上產(chǎn)輸電線路上引起損耗，另一方面大電流在線路阻抗上產(chǎn) 生大的壓降，受電端電壓很低，電能傳送不出去。生大的壓降，受電端電壓很低，電能傳送不出去。只有高電壓能將電能輸送到遠(yuǎn)方。 配電變壓器配電變壓器2022-6-30電氣工程導(dǎo)論22配電變壓器配電變壓器輸電變壓器輸電變壓器2022-6-30電氣工程導(dǎo)論233、直流電機(jī)、直流電機(jī)將在將在電力拖動(dòng)電力拖動(dòng)課程（大三下學(xué)期開課）中講述直流課程（大三下學(xué)期開課）中講述直流電機(jī)的運(yùn)行特性；直流電動(dòng)機(jī)起動(dòng)、調(diào)速方法和制動(dòng)方電機(jī)的運(yùn)行特性；直流電動(dòng)機(jī)起動(dòng)、調(diào)速方法和制動(dòng)方法。法。2022-6-30電氣工程導(dǎo)論244、交流繞組及其電動(dòng)勢(shì)和磁

18、動(dòng)勢(shì)、交流繞組及其電動(dòng)勢(shì)和磁動(dòng)勢(shì) 2022-6-30電氣工程導(dǎo)論255、感應(yīng)電機(jī)的穩(wěn)態(tài)分析、感應(yīng)電機(jī)的穩(wěn)態(tài)分析 主要用作電動(dòng)機(jī)；主要用作電動(dòng)機(jī)；籠型異步電機(jī)剖面圖籠型異步電機(jī)剖面圖轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸定子繞組定子繞組轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子定子鐵心定子鐵心端蓋端蓋接線盒接線盒2022-6-30電氣工程導(dǎo)論266、同步電機(jī)的穩(wěn)態(tài)分析主要用作發(fā)電機(jī)、同步電機(jī)的穩(wěn)態(tài)分析主要用作發(fā)電機(jī)2022-6-30電氣工程導(dǎo)論27 為了充分利用各種水力資源，潮汐、落差很低的平原為了充分利用各種水力資源，潮汐、落差很低的平原河流甚至波浪等也引起普遍重視，從而使貫流式水輪機(jī)和河流甚至波浪等也引起普遍重視，從而使貫流式水輪機(jī)和其他小型機(jī)組迅速發(fā)展

19、。其他小型機(jī)組迅速發(fā)展。2022-6-30電氣工程導(dǎo)論28水電站的發(fā)展水電站的發(fā)展葛州壩水電站葛州壩水電站一般修建在河道中下游一般修建在河道中下游河道縱坡平緩的河段上河道縱坡平緩的河段上1、壩式水電站、壩式水電站 河床式電站河床式電站 2022-6-30電氣工程導(dǎo)論292、壩后式水電站、壩后式水電站當(dāng)水頭較大時(shí)，廠房本身抵抗不了水的推力，將廠房移當(dāng)水頭較大時(shí)，廠房本身抵抗不了水的推力，將廠房移到壩后，由大壩擋水。一般修建在河流的中上游。到壩后，由大壩擋水。一般修建在河流的中上游。三峽水電站就是壩后式水電站三峽水電站就是壩后式水電站三門峽水電站三門峽水電站三峽水電站三峽水電站2022-6-30電

20、氣工程導(dǎo)論303 3、引水式水電站、引水式水電站 在河流坡降陡的河段上筑一低壩在河流坡降陡的河段上筑一低壩(或無壩或無壩)取水，通過人取水，通過人工修建的引水道工修建的引水道(渠道、隧洞、管道渠道、隧洞、管道)引水到河段下游，引水到河段下游，集中落差，再經(jīng)壓力管道引水到水輪機(jī)進(jìn)行發(fā)電集中落差，再經(jīng)壓力管道引水到水輪機(jī)進(jìn)行發(fā)電。2022-6-30電氣工程導(dǎo)論314、潮汐電站、潮汐電站 潮汐發(fā)電就是在海灣或有潮汐的河口建一攔水堤壩，潮汐發(fā)電就是在海灣或有潮汐的河口建一攔水堤壩，將海灣或河口與海洋隔開構(gòu)成水庫(kù)，再在壩內(nèi)或壩將海灣或河口與海洋隔開構(gòu)成水庫(kù)，再在壩內(nèi)或壩房安裝水輪發(fā)電機(jī)組，然后利用潮汐漲

21、落時(shí)海水位房安裝水輪發(fā)電機(jī)組，然后利用潮汐漲落時(shí)海水位的升降，使海水通過輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)水輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電。的升降，使海水通過輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)水輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電。2022-6-30電氣工程導(dǎo)論32最大的潮汐電站最大的潮汐電站法國(guó)朗斯電站法國(guó)朗斯電站江廈潮汐試驗(yàn)電站是我國(guó)最大的潮汐能電站，到江廈潮汐試驗(yàn)電站是我國(guó)最大的潮汐能電站，到20062006年年1212月月3131日，電站累計(jì)發(fā)電日，電站累計(jì)發(fā)電1.351.35億千瓦時(shí)。億千瓦時(shí)。2022-6-30電氣工程導(dǎo)論33汽輪機(jī)汽輪機(jī)秦山核電站秦山核電站湛江火電廠湛江火電廠 火電廠中的汽輪機(jī)組火電廠中的汽輪機(jī)組2022-6-30電氣工程導(dǎo)論34汽輪機(jī)的發(fā)展汽輪機(jī)的發(fā)

22、展大型汽輪機(jī)組的研制是汽輪機(jī)未來發(fā)展的一個(gè)重要方向；大型汽輪機(jī)組的研制是汽輪機(jī)未來發(fā)展的一個(gè)重要方向；研究提高熱效率是汽輪機(jī)發(fā)展的另一方向，采用更高蒸汽參研究提高熱效率是汽輪機(jī)發(fā)展的另一方向，采用更高蒸汽參數(shù)和二次再熱，研制調(diào)峰機(jī)組，推廣供熱汽輪機(jī)的應(yīng)用則是數(shù)和二次再熱，研制調(diào)峰機(jī)組，推廣供熱汽輪機(jī)的應(yīng)用則是這方面發(fā)展的重要趨勢(shì)。這方面發(fā)展的重要趨勢(shì)?，F(xiàn)代核電站汽輪機(jī)的數(shù)量正在快速增加，因此研究適用于不現(xiàn)代核電站汽輪機(jī)的數(shù)量正在快速增加，因此研究適用于不同反應(yīng)堆型的、性能良好的汽輪機(jī)具有特別重要的意義。同反應(yīng)堆型的、性能良好的汽輪機(jī)具有特別重要的意義。全世界利用地?zé)岬钠啓C(jī)的裝機(jī)容量，全世界利

23、用地?zé)岬钠啓C(jī)的裝機(jī)容量，19831983年已有年已有31903190兆瓦，兆瓦，不過對(duì)熔巖等深層更高溫度地?zé)豳Y源的利用尚待探索；利用不過對(duì)熔巖等深層更高溫度地?zé)豳Y源的利用尚待探索；利用太陽能的汽輪機(jī)電站已在建造，海洋溫差發(fā)電也在研究之中。太陽能的汽輪機(jī)電站已在建造，海洋溫差發(fā)電也在研究之中。所有這些新能源方面的汽輪機(jī)尚待繼續(xù)進(jìn)行試驗(yàn)研究。所有這些新能源方面的汽輪機(jī)尚待繼續(xù)進(jìn)行試驗(yàn)研究。2022-6-30電氣工程導(dǎo)論35四、電機(jī)研究現(xiàn)狀四、電機(jī)研究現(xiàn)狀1.大容量、超高速大容量、超高速2.大功率、超低速大功率、超低速3.智能材料智能材料4.多功能集成電機(jī)系統(tǒng)多功能集成電機(jī)系統(tǒng)2022-6-30電

24、氣工程導(dǎo)論361、大容量、超高速、大容量、超高速三峽工程開工時(shí)，國(guó)內(nèi)尚無制造單機(jī)容量三峽工程開工時(shí)，國(guó)內(nèi)尚無制造單機(jī)容量700MW700MW水輪發(fā)水輪發(fā)電機(jī)組的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)電機(jī)組的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)三峽工程水輪發(fā)電機(jī)組采購(gòu)實(shí)行國(guó)際公開招標(biāo)。三峽工程水輪發(fā)電機(jī)組采購(gòu)實(shí)行國(guó)際公開招標(biāo)。19971997年年9 9月月1414臺(tái)左岸水輪發(fā)電機(jī)組（臺(tái)左岸水輪發(fā)電機(jī)組（7.47.4億美元）；億美元）；法國(guó)阿爾斯通和瑞士法國(guó)阿爾斯通和瑞士ABBABB公司聯(lián)合制造供應(yīng)公司聯(lián)合制造供應(yīng)8 8臺(tái)套）機(jī)臺(tái)套）機(jī)組，美國(guó)通用電氣、德國(guó)伏伊特、西門子組成的組，美國(guó)通用電氣、德國(guó)伏伊特、西門子組成的VGSVGS集集團(tuán)供應(yīng)另外團(tuán)供應(yīng)另外

25、6 6臺(tái)（套）機(jī)組。臺(tái)（套）機(jī)組。合同的另一關(guān)鍵內(nèi)容：我國(guó)兩家知名的水輪發(fā)電機(jī)組制合同的另一關(guān)鍵內(nèi)容：我國(guó)兩家知名的水輪發(fā)電機(jī)組制造廠造廠東方電機(jī)股份有限公司東方電機(jī)股份有限公司和和哈爾濱電機(jī)廠哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公有限責(zé)任公司總計(jì)分包司總計(jì)分包2.32.3億美元，約億美元，約3131的制造任務(wù)，并通過與的制造任務(wù)，并通過與外商約定的技術(shù)轉(zhuǎn)讓條款，使這兩個(gè)廠進(jìn)一步掌握三峽外商約定的技術(shù)轉(zhuǎn)讓條款，使這兩個(gè)廠進(jìn)一步掌握三峽機(jī)組的關(guān)鍵技術(shù)，為三峽工程右岸電站機(jī)組的關(guān)鍵技術(shù)，為三峽工程右岸電站1212臺(tái)機(jī)組的臺(tái)機(jī)組的“以我為主以我為主”制造打下基礎(chǔ)。制造打下基礎(chǔ)。2022-6-30電氣工程導(dǎo)論37三峽

26、左岸機(jī)組與外商的合作制造，使我國(guó)發(fā)電設(shè)備制造三峽左岸機(jī)組與外商的合作制造，使我國(guó)發(fā)電設(shè)備制造業(yè)的水平有了階段性的提高，哈電、東電等已具備獨(dú)立業(yè)的水平有了階段性的提高，哈電、東電等已具備獨(dú)立承擔(dān)大型水電機(jī)組制造的能力。承擔(dān)大型水電機(jī)組制造的能力。今天今天2022-6-30電氣工程導(dǎo)論38東方電機(jī)：交付首臺(tái)三峽右岸水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪東方電機(jī)：交付首臺(tái)三峽右岸水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪20062006年年1010月東方電機(jī)開發(fā)出三峽右岸水輪發(fā)電機(jī)組，月東方電機(jī)開發(fā)出三峽右岸水輪發(fā)電機(jī)組，我國(guó)完全擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，綜合性能全面優(yōu)于三峽左我國(guó)完全擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，綜合性能全面優(yōu)于三峽左岸水輪發(fā)電機(jī)組。改變了我國(guó)巨型水輪發(fā)電機(jī)組

27、研發(fā)技岸水輪發(fā)電機(jī)組。改變了我國(guó)巨型水輪發(fā)電機(jī)組研發(fā)技術(shù)依靠國(guó)外進(jìn)口的狀況，標(biāo)志著東方電機(jī)已系統(tǒng)掌握包術(shù)依靠國(guó)外進(jìn)口的狀況，標(biāo)志著東方電機(jī)已系統(tǒng)掌握包括從水輪機(jī)模型轉(zhuǎn)輪水力開發(fā)、水輪機(jī)真機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)到括從水輪機(jī)模型轉(zhuǎn)輪水力開發(fā)、水輪機(jī)真機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)到真機(jī)加工制造的全部核心技術(shù)。真機(jī)加工制造的全部核心技術(shù)。 2022-6-30電氣工程導(dǎo)論39哈電機(jī)廠三峽右岸水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪研制成功哈電機(jī)廠三峽右岸水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪研制成功20062006年年1111月月3030日，目前世界上最大日，目前世界上最大7070萬千瓦水輪機(jī)核萬千瓦水輪機(jī)核心部件心部件三峽右岸水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪在哈爾濱電機(jī)廠遼寧葫三峽右岸水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪在哈爾濱電機(jī)廠

28、遼寧葫蘆島制造成功，將在三峽工地蘆島制造成功，將在三峽工地“服役服役”。這是我國(guó)獨(dú)立研制成功并這是我國(guó)獨(dú)立研制成功并擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的巨型水輪的巨型水輪機(jī)組。它的研制成功結(jié)束了我國(guó)在此領(lǐng)域內(nèi)長(zhǎng)期依賴進(jìn)機(jī)組。它的研制成功結(jié)束了我國(guó)在此領(lǐng)域內(nèi)長(zhǎng)期依賴進(jìn)口的歷史?？诘臍v史。2022-6-30電氣工程導(dǎo)論40超高速電機(jī)研制超高速電機(jī)研制超高速電機(jī)轉(zhuǎn)速高，幾何尺寸小，可以有效節(jié)約材料；超高速電機(jī)轉(zhuǎn)速高，幾何尺寸小，可以有效節(jié)約材料；響應(yīng)快，可以與原動(dòng)機(jī)或負(fù)載直接連接，省去變速裝置，響應(yīng)快，可以與原動(dòng)機(jī)或負(fù)載直接連接，省去變速裝置，減小噪音，提高傳動(dòng)的效率。減小噪音，提高傳動(dòng)的效率。國(guó)際電

29、工領(lǐng)域的研究國(guó)際電工領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。熱點(diǎn)。超高速電機(jī)轉(zhuǎn)速高超高速電機(jī)轉(zhuǎn)速高 美國(guó)美國(guó)CalntixCalntix公司開發(fā)公司開發(fā)2MW2MW高速永高速永磁發(fā)電機(jī)，轉(zhuǎn)速磁發(fā)電機(jī)，轉(zhuǎn)速190001900022500r/min22500r/min；永磁無刷直流電；永磁無刷直流電機(jī)機(jī) 轉(zhuǎn)速最高可達(dá)轉(zhuǎn)速最高可達(dá)452000r/min452000r/min。我國(guó)已研制出我國(guó)已研制出50000r/min50000r/min小功率高速電機(jī)；對(duì)高速電小功率高速電機(jī)；對(duì)高速電機(jī)的需求比較迫切。機(jī)的需求比較迫切。2022-6-30電氣工程導(dǎo)論41高速電機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域高速電機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域（超）高速電機(jī)可廣泛用于高速磨頭，高速

30、的車床、鉆（超）高速電機(jī)可廣泛用于高速磨頭，高速的車床、鉆床、銑床；醫(yī)療器械和手術(shù)器械中用的高速電機(jī)；高速床、銑床；醫(yī)療器械和手術(shù)器械中用的高速電機(jī)；高速電動(dòng)工具以及航空航天等領(lǐng)域。電動(dòng)工具以及航空航天等領(lǐng)域。 2022-6-30電氣工程導(dǎo)論422、大功率、超低速、大功率、超低速主要應(yīng)用于船舶和艦艇推進(jìn)系統(tǒng)的直接電力驅(qū)動(dòng)和大型主要應(yīng)用于船舶和艦艇推進(jìn)系統(tǒng)的直接電力驅(qū)動(dòng)和大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)。風(fēng)力發(fā)電機(jī)。體積大體積大國(guó)外已能生產(chǎn)國(guó)外已能生產(chǎn)4.5MW4.5MW的直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)，轉(zhuǎn)速的直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)，轉(zhuǎn)速8 813r/min13r/min。2022-6-30電氣工程導(dǎo)論433、智能材料、智能材料近年

31、，新型功能材料近年，新型功能材料智能材料，如壓電陶瓷、超磁智能材料，如壓電陶瓷、超磁致伸縮、電致伸縮、溫控與磁控形狀記憶合金等等。致伸縮、電致伸縮、溫控與磁控形狀記憶合金等等。由智能材料構(gòu)思出各種新型能量轉(zhuǎn)換器件與系統(tǒng)，如傳由智能材料構(gòu)思出各種新型能量轉(zhuǎn)換器件與系統(tǒng)，如傳感器、執(zhí)行器和機(jī)器人等。成為電工科學(xué)新的研究領(lǐng)域。感器、執(zhí)行器和機(jī)器人等。成為電工科學(xué)新的研究領(lǐng)域。超聲波電機(jī)是近年發(fā)展迅速的一種壓電執(zhí)行器。超聲波電機(jī)是近年發(fā)展迅速的一種壓電執(zhí)行器。2022-6-30電氣工程導(dǎo)論44超聲波電機(jī)超聲波電機(jī)超聲波電機(jī)是今年來發(fā)展的一門新技術(shù)，超聲波電機(jī)是超聲波電機(jī)是今年來發(fā)展的一門新技術(shù)，超聲波

32、電機(jī)是一種完全不同與傳統(tǒng)的電機(jī)。超聲波電機(jī)是一種借助摩一種完全不同與傳統(tǒng)的電機(jī)。超聲波電機(jī)是一種借助摩擦傳遞動(dòng)力的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。它與傳統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)相比有體積擦傳遞動(dòng)力的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。它與傳統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)相比有體積小，機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于控制和無磁污染超聲馬達(dá)的超靜運(yùn)小，機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于控制和無磁污染超聲馬達(dá)的超靜運(yùn)行特別適用于醫(yī)院、賓館、辦公室等要求低噪聲的場(chǎng)合；行特別適用于醫(yī)院、賓館、辦公室等要求低噪聲的場(chǎng)合；它的大能量密度適用于機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)過程中不需它的大能量密度適用于機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)過程中不需要齒輪裝置，適用于精密定位裝置中；在汽車工業(yè)和航要齒輪裝置，適用于精密定位裝置中；在汽車工業(yè)和航天工業(yè)中超聲馬

33、達(dá)也有著廣泛的應(yīng)用前景，特別是在航天工業(yè)中超聲馬達(dá)也有著廣泛的應(yīng)用前景，特別是在航天領(lǐng)域，它有著電磁馬達(dá)所不可替代的地位。天領(lǐng)域，它有著電磁馬達(dá)所不可替代的地位。超聲波電機(jī)是在超聲波電機(jī)是在19611961年，年，BulovaBulova鐘表公司首次開始應(yīng)鐘表公司首次開始應(yīng)用它作為動(dòng)力。用它作為動(dòng)力。2022-6-30電氣工程導(dǎo)論451）壓電效應(yīng)）壓電效應(yīng) 逆壓電效應(yīng)逆壓電效應(yīng)當(dāng)材料受力作用而變形時(shí)當(dāng)材料受力作用而變形時(shí), 其表面會(huì)有電荷產(chǎn)生其表面會(huì)有電荷產(chǎn)生2022-6-30電氣工程導(dǎo)論46TRUM-60旋轉(zhuǎn)型行波超聲電機(jī)之軸測(cè)分解圖旋轉(zhuǎn)型行波超聲電機(jī)之軸測(cè)分解圖 利用壓電材料的逆壓電效應(yīng)，

34、利用壓電材料的逆壓電效應(yīng)，把電信號(hào)加到壓電陶瓷把電信號(hào)加到壓電陶瓷 - - 金金屬構(gòu)成的定子上，使定子產(chǎn)生屬構(gòu)成的定子上，使定子產(chǎn)生一定軌跡的機(jī)械振動(dòng)，帶動(dòng)彈一定軌跡的機(jī)械振動(dòng)，帶動(dòng)彈性體產(chǎn)生彎曲彈性波性體產(chǎn)生彎曲彈性波, ,靠外力靠外力加壓產(chǎn)生摩擦力加壓產(chǎn)生摩擦力, ,是轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)是轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn), ,也就是說也就是說, ,顯示壓電性的晶體顯示壓電性的晶體, ,通過壓電效應(yīng)通過壓電效應(yīng), ,把力學(xué)量與電把力學(xué)量與電學(xué)量學(xué)量( (電場(chǎng)電場(chǎng)E E和電位移和電位移D D或極化或極化強(qiáng)度強(qiáng)度P)P)互相聯(lián)系起來互相聯(lián)系起來電機(jī)電機(jī)藕合。驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)的新型電藕合。驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)的新型電機(jī)。由于定子的振動(dòng)頻率多數(shù)

35、機(jī)。由于定子的振動(dòng)頻率多數(shù)工作在超聲頻范圍，因此也被工作在超聲頻范圍，因此也被稱為超聲波電機(jī)或超聲馬達(dá)，稱為超聲波電機(jī)或超聲馬達(dá)，也可統(tǒng)稱為壓電致動(dòng)器。也可統(tǒng)稱為壓電致動(dòng)器。2022-6-30電氣工程導(dǎo)論472 2）目前發(fā)展）目前發(fā)展日本在超聲電機(jī)的研究和應(yīng)用上都處于領(lǐng)先地位。日本在超聲電機(jī)的研究和應(yīng)用上都處于領(lǐng)先地位。美國(guó)、德國(guó)、法國(guó)、英國(guó)等都己經(jīng)或正在投入大批的人美國(guó)、德國(guó)、法國(guó)、英國(guó)等都己經(jīng)或正在投入大批的人力、物力開發(fā)超聲電機(jī)，努力追趕日本。特別是美國(guó)，力、物力開發(fā)超聲電機(jī)，努力追趕日本。特別是美國(guó)，僅僅PennysyvaniaPennysyvania州立大學(xué)在州立大學(xué)在1994199

36、419981998年就投入年就投入1.51.5億億專門從事壓電材料和超聲電機(jī)研究。德國(guó)專門從事壓電材料和超聲電機(jī)研究。德國(guó)GmbHGmbH公司的公司的產(chǎn)品已用于奔馳汽車自動(dòng)窗門。產(chǎn)品已用于奔馳汽車自動(dòng)窗門。我國(guó)超聲電機(jī)研究是從二十世紀(jì)九十年代開始，其中清我國(guó)超聲電機(jī)研究是從二十世紀(jì)九十年代開始，其中清華大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、吉林工業(yè)大學(xué)、浙江大學(xué)、華大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、吉林工業(yè)大學(xué)、浙江大學(xué)、南京航空航天大學(xué)先后開展了超聲電機(jī)的研究，但尚未南京航空航天大學(xué)先后開展了超聲電機(jī)的研究，但尚未進(jìn)入商業(yè)應(yīng)用。進(jìn)入商業(yè)應(yīng)用。l清華大學(xué)物理系超聲電機(jī)項(xiàng)目研究組清華大學(xué)物理系超聲電機(jī)項(xiàng)目研究組 http:

37、/ /l南京航天航空大學(xué)南京航天航空大學(xué) 超聲電機(jī)研究中心超聲電機(jī)研究中心http:/http:/ / 2022-6-30電氣工程導(dǎo)論483）超聲電機(jī)技術(shù)的應(yīng)用）超聲電機(jī)技術(shù)的應(yīng)用2022-6-30電氣工程導(dǎo)論49日本日本CanonCanon公司生產(chǎn)了帶有環(huán)型超聲電機(jī)的照相機(jī)，使公司生產(chǎn)了帶有環(huán)型超聲電機(jī)的照相機(jī)，使得該相機(jī)聚焦系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、聚焦快，噪聲小。得該相機(jī)聚焦系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、聚焦快，噪聲小。CanonCanon公司已有公司已有3737種照相機(jī)聚焦鏡頭應(yīng)用了超聲電機(jī)，其他種照相機(jī)聚焦鏡頭應(yīng)用了超聲電機(jī)，其他NikonNikon，OlympusOlympus等公司的照相機(jī)也逐步在采用超聲電

38、等公司的照相機(jī)也逐步在采用超聲電機(jī)。機(jī)。超聲電機(jī)能減輕機(jī)器人的重量，簡(jiǎn)化其結(jié)構(gòu)，提高響應(yīng)超聲電機(jī)能減輕機(jī)器人的重量，簡(jiǎn)化其結(jié)構(gòu)，提高響應(yīng)速度，世界各國(guó)研究者都正在把超聲電機(jī)用于機(jī)器人。速度，世界各國(guó)研究者都正在把超聲電機(jī)用于機(jī)器人。日本豐田公司已在出口到美國(guó)的汽車反光鏡、方向盤和日本豐田公司已在出口到美國(guó)的汽車反光鏡、方向盤和座椅頭靠等都應(yīng)用了超聲電機(jī)。座椅頭靠等都應(yīng)用了超聲電機(jī)。 日本處于領(lǐng)先地位日本處于領(lǐng)先地位2022-6-30電氣工程導(dǎo)論50美國(guó)在宇宙飛船、火星探測(cè)器、導(dǎo)彈、核彈頭等航空航美國(guó)在宇宙飛船、火星探測(cè)器、導(dǎo)彈、核彈頭等航空航天工程中都陸續(xù)應(yīng)用了超聲電機(jī)。比用傳統(tǒng)的電磁電機(jī)天工

39、程中都陸續(xù)應(yīng)用了超聲電機(jī)。比用傳統(tǒng)的電磁電機(jī)降低降低30%30%的重量。的重量。NASANASA的的CoddarCoddar Space Flight Center Space Flight Center將超聲電機(jī)應(yīng)用將超聲電機(jī)應(yīng)用空間機(jī)器人技術(shù)。其中微型機(jī)器手空間機(jī)器人技術(shù)。其中微型機(jī)器手MicroArmIMicroArmI使用了具使用了具有力矩有力矩0.05NM0.05NM的超聲電機(jī)?；鹦菣C(jī)器手的超聲電機(jī)?；鹦菣C(jī)器手MarsArmIIMarsArmII使用使用了三個(gè)具有力矩為了三個(gè)具有力矩為0.68NM0.68NM和一個(gè)具有和一個(gè)具有0.11NM0.11NM的超聲電的超聲電機(jī)。比使用同等功

40、能的直流電機(jī)輕機(jī)。比使用同等功能的直流電機(jī)輕40%40%。2022-6-30電氣工程導(dǎo)論51目前計(jì)算機(jī)軟盤（目前計(jì)算機(jī)軟盤（FDFD）、光盤（）、光盤（CD-ROMCD-ROM）和硬盤（）和硬盤（HDHD）的磁頭的直線運(yùn)動(dòng)是采用旋轉(zhuǎn)電磁電機(jī)加上齒輪機(jī)構(gòu)來的磁頭的直線運(yùn)動(dòng)是采用旋轉(zhuǎn)電磁電機(jī)加上齒輪機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)的。在這樣的傳動(dòng)系統(tǒng)中，如要使機(jī)構(gòu)進(jìn)一步小型實(shí)現(xiàn)的。在這樣的傳動(dòng)系統(tǒng)中，如要使機(jī)構(gòu)進(jìn)一步小型化和提高運(yùn)動(dòng)精度是十分困難的。但如果改用直線型超化和提高運(yùn)動(dòng)精度是十分困難的。但如果改用直線型超聲電機(jī)，就可以使傳動(dòng)系統(tǒng)變小、變薄。聲電機(jī)，就可以使傳動(dòng)系統(tǒng)變小、變薄。最近幾年，日本學(xué)者正在努力把直線型

41、超聲電機(jī)引到計(jì)最近幾年，日本學(xué)者正在努力把直線型超聲電機(jī)引到計(jì)算機(jī)上來。算機(jī)上來。2022-6-30電氣工程導(dǎo)論524）超聲電機(jī)技術(shù)的未來）超聲電機(jī)技術(shù)的未來2121世紀(jì)，航空航天是我國(guó)重點(diǎn)發(fā)展的領(lǐng)域之一。從國(guó)世紀(jì)，航空航天是我國(guó)重點(diǎn)發(fā)展的領(lǐng)域之一。從國(guó)外的應(yīng)用的情況看，它必將應(yīng)用超聲電機(jī)。如納米衛(wèi)星、外的應(yīng)用的情況看，它必將應(yīng)用超聲電機(jī)。如納米衛(wèi)星、微型飛機(jī)、宇宙飛船和空間探測(cè)器等，應(yīng)用超聲電機(jī)，微型飛機(jī)、宇宙飛船和空間探測(cè)器等，應(yīng)用超聲電機(jī)，可以減少其重量，增強(qiáng)其可控性；可以減少其重量，增強(qiáng)其可控性； 機(jī)器人和微型機(jī)械，也是我國(guó)機(jī)器人和微型機(jī)械，也是我國(guó)2121世紀(jì)重點(diǎn)發(fā)展的領(lǐng)域世紀(jì)重點(diǎn)發(fā)

42、展的領(lǐng)域之一。超聲電機(jī)可以使機(jī)器人和微型機(jī)械簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，減之一。超聲電機(jī)可以使機(jī)器人和微型機(jī)械簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，減輕重量，增強(qiáng)其可控性。隨著超聲電機(jī)的微型化，微型輕重量，增強(qiáng)其可控性。隨著超聲電機(jī)的微型化，微型機(jī)械可進(jìn)入人體，如作為人造心臟的驅(qū)動(dòng)器，它將會(huì)大機(jī)械可進(jìn)入人體，如作為人造心臟的驅(qū)動(dòng)器，它將會(huì)大大推動(dòng)人造器官的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程；大推動(dòng)人造器官的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程； 2121世紀(jì)，我國(guó)將要大力發(fā)展磁浮列車。磁浮列車上的世紀(jì)，我國(guó)將要大力發(fā)展磁浮列車。磁浮列車上的強(qiáng)磁場(chǎng)干擾，使得在磁浮列車上的傳統(tǒng)的電磁電機(jī)工作強(qiáng)磁場(chǎng)干擾，使得在磁浮列車上的傳統(tǒng)的電磁電機(jī)工作失效，超聲電機(jī)將大有可為；失效，超聲電機(jī)將大有可為；

43、2022-6-30電氣工程導(dǎo)論53未來豪華轎車上的電機(jī)之多可達(dá)未來豪華轎車上的電機(jī)之多可達(dá)8080個(gè)，使汽車體積增個(gè)，使汽車體積增加，電磁干擾增強(qiáng)。應(yīng)用超聲電機(jī)，由于不需齒輪箱從加，電磁干擾增強(qiáng)。應(yīng)用超聲電機(jī)，由于不需齒輪箱從而大大降低其體積；由于超聲電機(jī)不產(chǎn)生磁場(chǎng)而使汽車而大大降低其體積；由于超聲電機(jī)不產(chǎn)生磁場(chǎng)而使汽車的電磁兼容性得到大大改善。汽車上的中央門鎖、門窗的電磁兼容性得到大大改善。汽車上的中央門鎖、門窗玻璃的升降，前視鏡和雨刮器等，均可用超聲電機(jī)來代玻璃的升降，前視鏡和雨刮器等，均可用超聲電機(jī)來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的電磁電機(jī)；替?zhèn)鹘y(tǒng)的電磁電機(jī)； 隨著掌上計(jì)算機(jī)，可視電話電視、手提式儀器等的發(fā)展

44、，隨著掌上計(jì)算機(jī)，可視電話電視、手提式儀器等的發(fā)展，微型超聲電機(jī)將可得到廣泛應(yīng)用。超聲電機(jī)將使這些微微型超聲電機(jī)將可得到廣泛應(yīng)用。超聲電機(jī)將使這些微型儀器降低重量和體積，減少其能量損耗；型儀器降低重量和體積，減少其能量損耗； 由于超聲電機(jī)的位置控制精度很高由于超聲電機(jī)的位置控制精度很高，可達(dá)微米級(jí)甚至納，可達(dá)微米級(jí)甚至納米級(jí)。超聲電機(jī)將會(huì)在一些精密儀器、醫(yī)療設(shè)備以及半米級(jí)。超聲電機(jī)將會(huì)在一些精密儀器、醫(yī)療設(shè)備以及半導(dǎo)體制造技術(shù)中得到廣泛應(yīng)用。導(dǎo)體制造技術(shù)中得到廣泛應(yīng)用。2022-6-30電氣工程導(dǎo)論54納米發(fā)電機(jī)納米發(fā)電機(jī) 超聲波驅(qū)動(dòng)的納米發(fā)電機(jī)能收集周圍環(huán)境中超聲波驅(qū)動(dòng)的納米發(fā)電機(jī)能收集周圍

45、環(huán)境中微小的震動(dòng)機(jī)械能并轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔軄頌槠渌{微小的震動(dòng)機(jī)械能并轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔軄頌槠渌{米器件，如傳感器，探測(cè)器等提供能量。這米器件，如傳感器，探測(cè)器等提供能量。這種震動(dòng)機(jī)械能普遍存在于自然界以及人們?nèi)辗N震動(dòng)機(jī)械能普遍存在于自然界以及人們?nèi)粘Ｉ钪校缈諝饣蛩牧鲃?dòng)、引擎的轉(zhuǎn)動(dòng)、常生活中，如空氣或水的流動(dòng)、引擎的轉(zhuǎn)動(dòng)、空調(diào)或其它機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)等引起的各種頻率的空調(diào)或其它機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)等引起的各種頻率的噪音，人行走時(shí)肌肉伸縮能或腳對(duì)地的壓縮噪音，人行走時(shí)肌肉伸縮能或腳對(duì)地的壓縮能等。甚至在人體內(nèi)由于呼吸，心跳或是血能等。甚至在人體內(nèi)由于呼吸，心跳或是血液流動(dòng)帶來的體內(nèi)某處壓力的細(xì)微變化也有液流動(dòng)帶來的體內(nèi)某處

46、壓力的細(xì)微變化也有可能帶動(dòng)納米發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能?？赡軒?dòng)納米發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能。納米發(fā)電機(jī)的發(fā)明為實(shí)現(xiàn)能源系統(tǒng)的微型化帶來了納米發(fā)電機(jī)的發(fā)明為實(shí)現(xiàn)能源系統(tǒng)的微型化帶來了可能；對(duì)于實(shí)現(xiàn)具有完全無線，可生物植入，以及長(zhǎng)時(shí)期可能；對(duì)于實(shí)現(xiàn)具有完全無線，可生物植入，以及長(zhǎng)時(shí)期甚至終生無需照管的納米或微電子器件，提供了一種理想甚至終生無需照管的納米或微電子器件，提供了一種理想的電源系統(tǒng)。的電源系統(tǒng)。2022-6-30電氣工程導(dǎo)論554、多功能集成電機(jī)系統(tǒng)、多功能集成電機(jī)系統(tǒng)交直流供電系統(tǒng)交直流供電系統(tǒng)PowerformerPowerformer磁懸浮技術(shù)磁懸浮技術(shù)2022-6-30電氣工程導(dǎo)論561）交直流集

47、成供電系統(tǒng)交直流集成供電系統(tǒng)交直流集成供電系統(tǒng)提供直流動(dòng)力；還提供正弦交流交直流集成供電系統(tǒng)提供直流動(dòng)力；還提供正弦交流220V/380V220V/380V、50HZ50HZ電力電力適合應(yīng)用于無電山村、郵電通信、邊防海島、部隊(duì)及野適合應(yīng)用于無電山村、郵電通信、邊防海島、部隊(duì)及野外作業(yè)、艦艇、飛機(jī)、外作業(yè)、艦艇、飛機(jī)、移動(dòng)通信基站戶外基站移動(dòng)通信基站戶外基站以及大型以及大型電站。電站。 發(fā)發(fā)電電2022-6-30電氣工程導(dǎo)論572） PowerformerPowerformer發(fā)電機(jī)發(fā)出的電要經(jīng)過升壓變壓器升壓后才與高壓電網(wǎng)相連，而發(fā)電機(jī)發(fā)出的電要經(jīng)過升壓變壓器升壓后才與高壓電網(wǎng)相連，而高壓電網(wǎng)

48、又需要用降壓變壓器降壓才能向電動(dòng)機(jī)供電。形成這一高壓電網(wǎng)又需要用降壓變壓器降壓才能向電動(dòng)機(jī)供電。形成這一怪圈的根本原因是輸電電壓很高，而電機(jī)電壓較低。即由于絕緣怪圈的根本原因是輸電電壓很高，而電機(jī)電壓較低。即由于絕緣水平的限制，人們無法制造能與電網(wǎng)直接相連的電機(jī)，這也使人水平的限制，人們無法制造能與電網(wǎng)直接相連的電機(jī)，這也使人們對(duì)發(fā)電輸電供電的系統(tǒng)習(xí)以為常。們對(duì)發(fā)電輸電供電的系統(tǒng)習(xí)以為常。很早以來就有人想研究一種與電網(wǎng)直接相連的超高壓發(fā)電機(jī)。早很早以來就有人想研究一種與電網(wǎng)直接相連的超高壓發(fā)電機(jī)。早在在1905年，門加里尼和匈牙利岡茨工廠的工程師一道，對(duì)意大年，門加里尼和匈牙利岡茨工廠的工程師

49、一道，對(duì)意大利利Subjaco水電站的兩臺(tái)水電站的兩臺(tái)30kV，5.2MVA，450r/min（45Hz）的水輪發(fā)電機(jī)進(jìn)行了研究；）的水輪發(fā)電機(jī)進(jìn)行了研究；1928年，帕森斯年，帕森斯（C.A.Parsoas）和羅森（）和羅森（J.Rosen）研制成一臺(tái)直接與電網(wǎng)）研制成一臺(tái)直接與電網(wǎng)相連的相連的33kV，25MVA，3000r/min的汽輪發(fā)電機(jī)；的汽輪發(fā)電機(jī)；1932年年BBC公司為比利時(shí)提供了一臺(tái)公司為比利時(shí)提供了一臺(tái)36kV的汽輪發(fā)電機(jī)（以后曾制的汽輪發(fā)電機(jī)（以后曾制造多臺(tái)）。不過由于他們都是在傳統(tǒng)電機(jī)結(jié)構(gòu)和傳統(tǒng)絕緣系統(tǒng)上造多臺(tái)）。不過由于他們都是在傳統(tǒng)電機(jī)結(jié)構(gòu)和傳統(tǒng)絕緣系統(tǒng)上下功夫，

50、進(jìn)展不大，效果不佳。與之同時(shí)，電網(wǎng)電壓迅速提高，下功夫，進(jìn)展不大，效果不佳。與之同時(shí)，電網(wǎng)電壓迅速提高，到到20世紀(jì)世紀(jì)50年代，這種探索終于無法進(jìn)行下去。年代，這種探索終于無法進(jìn)行下去。2022-6-30電氣工程導(dǎo)論5819901990年，年，ABBABB公司瑞典分部開始進(jìn)行與電網(wǎng)直接連接的公司瑞典分部開始進(jìn)行與電網(wǎng)直接連接的超高壓發(fā)電機(jī)的研究。超高壓發(fā)電機(jī)的研究。摒棄傳統(tǒng)電機(jī)的繞組及其絕緣結(jié)構(gòu)，從高壓輸電用交聯(lián)摒棄傳統(tǒng)電機(jī)的繞組及其絕緣結(jié)構(gòu)，從高壓輸電用交聯(lián)聚乙烯聚乙烯(XLPE)(XLPE)電纜的電壓提高獲得靈感，將輸電電纜電纜的電壓提高獲得靈感，將輸電電纜融入發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)中。融入發(fā)電機(jī)結(jié)

51、構(gòu)中。19981998年年2 2月，世界上第月，世界上第1 1臺(tái)采用高壓交聯(lián)聚乙烯電纜繞臺(tái)采用高壓交聯(lián)聚乙烯電纜繞制定子繞組的制定子繞組的PowerformerPowerformer在瑞典在瑞典PoJusPoJus水電站直接并水電站直接并網(wǎng)運(yùn)行。該機(jī)組容量網(wǎng)運(yùn)行。該機(jī)組容量11MVA11MVA、電壓、電壓45kV45kV、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)速600r/min600r/min。20002000年初，阿爾斯通年初，阿爾斯通(ALSTOM)(ALSTOM)合并合并ABBABB公司后，繼續(xù)支公司后，繼續(xù)支持持PowerformerPowerformer的開發(fā)與研究。之后有；的開發(fā)與研究。之后有；3 3臺(tái)商業(yè)用的

52、臺(tái)商業(yè)用的PowerformerPowerformer投產(chǎn)運(yùn)行。投產(chǎn)運(yùn)行。第一臺(tái)超高壓發(fā)電機(jī)第一臺(tái)超高壓發(fā)電機(jī)2022-6-30電氣工程導(dǎo)論59http:/ http:/ 2022-6-30電氣工程導(dǎo)論60POFPOF特點(diǎn)特點(diǎn)電機(jī)與變壓器合一的高壓發(fā)電機(jī)；無需升壓變壓器就可電機(jī)與變壓器合一的高壓發(fā)電機(jī)；無需升壓變壓器就可以直接連接高壓電網(wǎng)以直接連接高壓電網(wǎng)POFPOF無需升壓變壓器就可以直接連接電網(wǎng)，常規(guī)電廠中無需升壓變壓器就可以直接連接電網(wǎng)，常規(guī)電廠中的發(fā)電機(jī)、沖擊電壓保護(hù)器、發(fā)電機(jī)側(cè)開關(guān)、母線和升的發(fā)電機(jī)、沖擊電壓保護(hù)器、發(fā)電機(jī)側(cè)開關(guān)、母線和升壓變壓器可全部由壓變壓器可全部由1 1臺(tái)臺(tái)PO

53、FPOF代替。代替。PowerformerPowerformer不僅僅是一臺(tái)高壓發(fā)電機(jī)，而且代表了電不僅僅是一臺(tái)高壓發(fā)電機(jī)，而且代表了電廠中一個(gè)全新的概念，它打破了廠中一個(gè)全新的概念，它打破了1 1個(gè)世紀(jì)以來電廠的傳個(gè)世紀(jì)以來電廠的傳統(tǒng)模式。統(tǒng)模式。PowerformerPowerformer是水力發(fā)電和火力發(fā)電的專有名是水力發(fā)電和火力發(fā)電的專有名詞，與同步發(fā)電機(jī)的區(qū)別主要在定子方面。全部定子繞詞，與同步發(fā)電機(jī)的區(qū)別主要在定子方面。全部定子繞組由一根電纜繞制，中間沒有接頭，可靠性較高。組由一根電纜繞制，中間沒有接頭，可靠性較高。2022-6-30電氣工程導(dǎo)論613）磁懸浮技術(shù)磁懸浮技術(shù)磁懸浮列車是將列車用磁力懸浮起來，使列車與導(dǎo)軌脫離接觸，磁懸浮列車是將列車用磁力懸浮起來