電氣工程概論 第二章 電機(jī)電器及其控制技術(shù)課件

1、第2章 電機(jī)電器及其控制技術(shù)1電氣工程概論控制電機(jī)閥門控制火炮控制計(jì)算機(jī)驅(qū)動(dòng)各種機(jī)械和裝備電動(dòng)機(jī)機(jī)床水泵電能的生產(chǎn)、傳輸和分配發(fā)電機(jī)變壓器2.1 電機(jī)的作用與發(fā)展簡史電機(jī)的作用2電氣工程概論1831年法拉第創(chuàng)造了第一部感應(yīng)發(fā)電機(jī)的模型1834年雅可比發(fā)明了功率為15W的棒狀鐵芯電動(dòng)機(jī)1836年達(dá)文波特首先嘗試用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)械1845年惠斯通用電磁鐵替代永久磁鐵制成第一臺電磁鐵發(fā)電機(jī)1866年西門子制成第一臺使用電磁鐵的自激式發(fā)電機(jī)1870年格拉姆制成了環(huán)形電樞自激發(fā)電機(jī)1878年出現(xiàn)了鐵芯開槽法。有槽鐵芯和鼓形繞組的結(jié)構(gòu)一直沿用至今1880年愛迪生制造了名為“巨象”的大型直流發(fā)電機(jī)1885年費(fèi)

2、拉里斯提出旋轉(zhuǎn)磁場原理，研制出兩相異步電動(dòng)機(jī)1888年俄國人制成一臺三相交流單鼠籠異步電動(dòng)機(jī)3電氣工程概論1882年英國人費(fèi)朗蒂改進(jìn)了交流發(fā)電機(jī)，提出了交流高壓輸電的概念1882年英國人高登制造了大型兩相交流發(fā)電機(jī)1882年法國人高蘭德和英國人約翰吉布斯成功研制了第一臺實(shí)用變壓器1884年英國人霍普金生又發(fā)明了具有封閉磁路的變壓器1891年布洛在瑞士制造出高壓油浸變壓器，使得遠(yuǎn)距離高壓輸電成為現(xiàn)實(shí)經(jīng)過100多年的發(fā)展，電機(jī)的理論已經(jīng)相當(dāng)成熟。但是，隨著電工科學(xué)、材料科學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)與控制技術(shù)的發(fā)展，電機(jī)的發(fā)展又進(jìn)入了新的階段。4電氣工程概論2.2 電機(jī)的分類與結(jié)構(gòu)按在應(yīng)用中的功能分類：發(fā)電機(jī)，

3、電動(dòng)機(jī)，變壓器變流機(jī)，變頻機(jī)，移相機(jī)，控制電機(jī)按應(yīng)用的電流種類：直流電機(jī)，交流電機(jī)按運(yùn)行速度分類：變壓器，直流電機(jī)，異步電機(jī)，同步電機(jī)，交流換向器電機(jī)按功率分類：大型電機(jī)，中小型電機(jī)，微型電機(jī)特種電機(jī)：步進(jìn)電機(jī)，無刷電機(jī)，開關(guān)滅磁電機(jī)，超聲波電機(jī)，電機(jī)的分類5電氣工程概論發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿臋C(jī)械水輪機(jī)風(fēng)力機(jī)蒸汽輪機(jī)燃?xì)廨啓C(jī)柴油機(jī)定子轉(zhuǎn)子 （a）轉(zhuǎn)子定子(b)7電氣工程概論電動(dòng)機(jī)將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的機(jī)械同步電動(dòng)機(jī)異步電動(dòng)機(jī)直流電動(dòng)機(jī)伺服電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子定子鐵心機(jī)座定子繞組8電氣工程概論變壓器將一種電壓的電能變換為另一種電壓的電能的裝置單相變壓器三相變壓器10電氣工程概論特種電機(jī)1）永磁無刷電動(dòng)機(jī)

4、應(yīng)用：航空、航天家用電器機(jī)器人電動(dòng)汽車電動(dòng)車組電動(dòng)艦船11電氣工程概論特種電機(jī)2）直線電機(jī)應(yīng)用：工業(yè)機(jī)械；軌道交通；電梯；航空母艦飛機(jī)發(fā)射；導(dǎo)彈發(fā)射架；電磁推進(jìn)潛艇；海浪直接驅(qū)動(dòng)直線發(fā)電機(jī)12電氣工程概論特種電機(jī)4）超導(dǎo)電機(jī)應(yīng)用：超大型發(fā)電機(jī)或電動(dòng)機(jī)全電軍艦吊艙式推進(jìn)系統(tǒng)超導(dǎo)直流電動(dòng)機(jī)剖面圖14電氣工程概論特種電機(jī)5）超聲波壓電電動(dòng)機(jī)應(yīng)用：生物生命科學(xué)；光學(xué)儀器；高精密機(jī)械；微型超聲波壓電電動(dòng)機(jī)15電氣工程概論2）水輪發(fā)電機(jī)應(yīng)用：水力發(fā)電廠世界上最大的水輪發(fā)電機(jī)在三峽電站安裝17電氣工程概論3）風(fēng)力發(fā)電機(jī)應(yīng)用：風(fēng)力發(fā)電廠永磁外轉(zhuǎn)子大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)永磁外轉(zhuǎn)子定子18電氣工程概論應(yīng)用：機(jī)床；軋鋼機(jī)；

5、鼓風(fēng)機(jī)；水泵；起重機(jī)；傳送帶；生產(chǎn)線；電梯用永磁曳引電動(dòng)機(jī)2. 工業(yè)生產(chǎn)部門與建筑業(yè)19電氣工程概論1）電力機(jī)車與城市軌道交通電氣化鐵路；地鐵；無軌電車；電力機(jī)車直流牽引電動(dòng)機(jī)3. 交通運(yùn)輸業(yè)20電氣工程概論2）內(nèi)燃機(jī)車電傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車：直流直流；交流直流；交流直流交流 燃油箱柴油機(jī)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁機(jī)牽引電動(dòng)機(jī)整流柜電傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車動(dòng)力關(guān)系示意圖21電氣工程概論3）船舶內(nèi)燃機(jī)電力推進(jìn)：艦船內(nèi)燃機(jī)電力推進(jìn)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)22電氣工程概論5）電動(dòng)車 純電動(dòng)車；混合動(dòng)力車；無軌電車；有軌電車；電瓶車；電動(dòng)自行車；24電氣工程概論5）電動(dòng)車 純電動(dòng)車；混合動(dòng)力車；無軌電車；有軌電車；電瓶車；電動(dòng)自行車；控制器逆變器內(nèi)

6、燃機(jī)發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)輔助電機(jī)鋰電池油箱25電氣工程概論7）直線電動(dòng)機(jī)輪軌車輛 27電氣工程概論醫(yī)療器械心電機(jī)X光機(jī)CT牙科手術(shù)工具滲析機(jī)呼吸機(jī)電動(dòng)輪椅辦公設(shè)備DVD驅(qū)動(dòng)器CD-ROM打印機(jī)傳真機(jī)家用電器電冰箱洗衣機(jī)電風(fēng)扇空調(diào)器抽油煙機(jī)4. 醫(yī)療、辦公設(shè)備與家用電器28電氣工程概論飛輪儲能系統(tǒng)電能變換裝置直線電機(jī)發(fā)射器控制裝置定子轉(zhuǎn)子控制臺5. 航空、航天、國防29電氣工程概論演出設(shè)備運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練設(shè)備游樂設(shè)備電動(dòng)玩具6. 其它30電氣工程概論2.4 電動(dòng)機(jī)的選用與運(yùn)行控制1. 電動(dòng)機(jī)的選用 種類： 交流電機(jī)：三相電機(jī)、單相電機(jī) 直流電機(jī) 功率： 電動(dòng)機(jī)的功率是由生產(chǎn)機(jī)械所需的功率確定的。31電氣工程概

7、論2. 電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行控制 電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)鼠籠異步電動(dòng)機(jī)：直接啟動(dòng)、降壓啟動(dòng)、軟啟動(dòng)。直流電機(jī)：直接啟動(dòng)、串聯(lián)電阻啟動(dòng)、軟啟動(dòng)。同步電動(dòng)機(jī)：同步電動(dòng)機(jī)本身沒有啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，啟動(dòng)時(shí)采用異步啟動(dòng)法，當(dāng)啟動(dòng)到接近同步轉(zhuǎn)速時(shí)再投入勵(lì)磁，牽入同步運(yùn)行。電動(dòng)機(jī)的調(diào)速直流調(diào)速交流調(diào)速電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)能耗制動(dòng)反接制動(dòng)回饋制動(dòng)渦流制動(dòng)32電氣工程概論 電機(jī)學(xué)是電氣工程及其自動(dòng)化本科專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課。通過本課程的學(xué)習(xí)，能夠使學(xué)生掌握各種電機(jī)的結(jié)構(gòu)、電磁關(guān)系、基礎(chǔ)理論知識、基本運(yùn)行特性和一般分析方法的訓(xùn)練，為學(xué)習(xí)后續(xù)的專業(yè)課程和將來從事專業(yè)工作打下良好基礎(chǔ)。 電機(jī)運(yùn)行原理基于電磁感應(yīng)定律和電磁力定律。 類型有：同步電機(jī)、異步電

8、機(jī)、變壓器、直流電機(jī)。 電機(jī)學(xué)分別研究上述電機(jī)的以下主要內(nèi)容： 物理模型、數(shù)學(xué)模型、實(shí)際運(yùn)行、實(shí)驗(yàn)測試。2.5 電機(jī)學(xué)研究的內(nèi)容33電氣工程概論2.6 電器的發(fā)展歷史 電器特指用于對電路進(jìn)行接通、分?jǐn)?，對電路參?shù)進(jìn)行變換，以實(shí)現(xiàn)對電路和用電設(shè)備的控制、調(diào)節(jié)、切換、檢測和保護(hù)等動(dòng)作的電工裝置、設(shè)備和組件。 電器從人類正式使用電能就開始使用。隨著電工新材料、電工制造新技術(shù)、新工藝的發(fā)展，各類電器得到飛速發(fā)展?？傮w趨勢是容量增大，傳輸電壓高，自動(dòng)化程度高。 開關(guān)電器的發(fā)展為例：刀開關(guān)；熔斷器；高壓斷路器。34電氣工程概論2.7 電器的分類電器按功能可分為： 用于接通和分?jǐn)嚯娐返碾娖?如：刀開關(guān)、接觸

9、器、負(fù)荷開關(guān)、隔離開關(guān)、斷路器等 用于控制電路的電器如：電磁啟動(dòng)器、星-三角啟動(dòng)器、變阻器、控制繼電器等用于切換電路的電器如：轉(zhuǎn)換開關(guān)、主令電器等用于檢測電路的電器 如互感器、傳感器等用于保護(hù)電路的電器 如熔斷器、斷路器、限流電抗器、避雷器等電器按工作電壓可分為： 高壓電器 低壓電器35電氣工程概論2.8 高壓電器高壓開關(guān)設(shè)備： 包括：斷路器、隔離開關(guān)、重合器、分段器、接觸器、熔斷器、負(fù)荷開關(guān)和接地開關(guān)等隔離開關(guān)真空負(fù)荷開關(guān)-熔斷器組合電器高壓真空斷路器36電氣工程概論 高壓開關(guān)設(shè)備： 斷路器、隔離開關(guān)、重合器、分段器、接觸器、熔斷器、負(fù)荷開關(guān)和接地開關(guān)等戶外多油斷路器220kVSF6瓷柱式戶外高壓斷路器37電氣工程概論互感器： 是電力系統(tǒng)中供測量和保護(hù)用的設(shè)備，包括：電流互感器、電壓互感器兩大類。電流互感器電壓互感器38電氣工程概論避雷器：將電力系統(tǒng)中的過電壓限制在一個(gè)合理的水平上。目前常用的有：碳化硅閥型避雷器、金屬氧化鋅避雷器等。硅橡膠絕緣金屬氧化鋅避