第3章電能轉(zhuǎn)換技術(shù)

電能轉(zhuǎn)換技術(shù)第三章1第一節(jié)直流電機(jī)第二節(jié)變壓器第三節(jié)交流電機(jī)第四節(jié)微控電機(jī)第五節(jié)電動機(jī)的新技術(shù)與應(yīng)用第六節(jié)電氣控制的基本概念2概述

電能的生產(chǎn)、轉(zhuǎn)換、傳輸、分配、使用與控制等，都必須通過能夠進(jìn)行能量傳遞與變換的電磁機(jī)械來實(shí)現(xiàn)，這些電磁機(jī)械稱為電機(jī)。電機(jī)的分類方法很多，按其功能可分為：(1)發(fā)電機(jī)：把機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能；(2)電動機(jī)：把電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能；(3)變壓器、變頻機(jī)、變流機(jī)、移相器：分別用于改變電壓、頻率、電流及相位；(4)微特電機(jī)：用作各類自動控制系統(tǒng)的控制元件。值得指出的是，從基本原理看，發(fā)電機(jī)與電動機(jī)僅是電機(jī)的兩種不同運(yùn)行方式；從能量轉(zhuǎn)換角度看，二者是可逆的。第一節(jié)直流電機(jī)3直流電機(jī)的物理模型第一節(jié)直流電機(jī)直流電機(jī)

4直流發(fā)電機(jī)模型直流發(fā)電機(jī)第一節(jié)直流電機(jī)5直流電機(jī)

第一節(jié)直流電機(jī)6直流電機(jī)

直流電動機(jī)工作原理第一節(jié)直流電機(jī)直流電機(jī)7直流電機(jī)

二、直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)

第一節(jié)直流電機(jī)8直流繞線電機(jī)第一節(jié)直流電機(jī)9作電源用-直流發(fā)電機(jī)

將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為直流電能作動力用-直流電動機(jī)

將直流電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能

信號傳遞-直流測速發(fā)電機(jī)將機(jī)械信號轉(zhuǎn)換為電信號

信號傳遞-直流伺服電動機(jī)將控制信號轉(zhuǎn)換為機(jī)械信號第一節(jié)直流電機(jī)10變壓器一、變壓器的分類可分為電力變壓器和特種變壓器兩類。電力變壓器在電力系統(tǒng)中主要作為升壓變壓器和降壓變壓器及配電變壓器。除電力變壓器之外，其他的變壓器都叫特種變壓器.第二節(jié)變壓器11電力變壓器10kV配電變壓器110kV降壓變壓器500kV升壓變壓器（葛洲壩）第二節(jié)變壓器12特種變壓器控制變壓器電爐變壓器整流變壓器電焊變壓器三相同步變壓器電流、電壓互感器脈沖變壓器第二節(jié)變壓器13變壓器二、變壓器的基本工作原理第二節(jié)變壓器14變壓器三、變壓器的基本結(jié)構(gòu)

第二節(jié)變壓器15交流電機(jī)一、交流電機(jī)的工作原理

(一)同步發(fā)電機(jī)的基本工作原理第三節(jié)交流電機(jī)同步發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)16同步發(fā)電機(jī)工作原理交流電機(jī)第三節(jié)交流電機(jī)17三相電動勢波形圖交流電機(jī)第三節(jié)交流電機(jī)18交流電機(jī)旋轉(zhuǎn)電磁力作用在轉(zhuǎn)子上將產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，并驅(qū)動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)第三節(jié)交流電機(jī)2、異步電機(jī)工作原理19異步電動機(jī)的工作原理圖三相定子繞組產(chǎn)生的同步旋轉(zhuǎn)磁場三相交流電源旋轉(zhuǎn)磁場的方向第三節(jié)交流電機(jī)20交流電機(jī)二、同步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)

同步電機(jī)與其他旋轉(zhuǎn)電機(jī)一樣，主要由定子(靜止)部分和轉(zhuǎn)子(旋轉(zhuǎn))部分構(gòu)成。同步電機(jī)構(gòu)造示意圖第三節(jié)交流電機(jī)21定子繞組

第三節(jié)交流電機(jī)22交流電機(jī)電機(jī)結(jié)構(gòu)分解第三節(jié)交流電機(jī)三、異步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)23微特電機(jī)一、微控電機(jī)的分類及功能

微控電機(jī)的種類繁多、用途廣泛，用得最為廣泛的微控電機(jī)有：伺服電動機(jī)、測速發(fā)電機(jī)、自整角機(jī)、旋轉(zhuǎn)變壓器、步進(jìn)電動機(jī)、微型同步電動機(jī)和感應(yīng)同步器等。1.伺服電動機(jī)

分為交流伺服電動機(jī)和直流伺服電動機(jī)兩類。

第四節(jié)微控電機(jī)24交流伺服電機(jī)微特電機(jī)3D伺服電機(jī)控制卡直流伺服電機(jī)電腦伺服電機(jī)直接驅(qū)動單針自動切線平縫機(jī)應(yīng)用第四節(jié)微控電機(jī)25微特電機(jī)2.測速發(fā)電機(jī)

分為交流測速發(fā)電機(jī)和直流測速發(fā)電機(jī)兩大類

第四節(jié)微控電機(jī)交流測速發(fā)電機(jī)永磁直流測速發(fā)電機(jī)永磁同步測速發(fā)電機(jī)26微特電機(jī)3.自整角機(jī)運(yùn)行方式分為力矩式和控制式兩種。力矩式自整角機(jī)輸出力矩比較小，多用于指示系統(tǒng)，如角度指示器等?？刂剖阶哉菣C(jī)的輸出電壓經(jīng)放大后作為伺服電動機(jī)的控制信號電壓，使伺服電動機(jī)轉(zhuǎn)動并帶負(fù)載同步運(yùn)行。第四節(jié)微控電機(jī)27微特電機(jī)4.旋轉(zhuǎn)變壓器

第四節(jié)微控電機(jī)用途：在隨動系統(tǒng)中提供位置反饋或解算信號2532旋轉(zhuǎn)變壓器(高頻)2914旋轉(zhuǎn)差動變壓器2595旋轉(zhuǎn)變壓器(高頻)28微特電機(jī)5.步進(jìn)電動機(jī)

步進(jìn)電動機(jī)是數(shù)字控制系統(tǒng)中一種執(zhí)行元件。步進(jìn)電動機(jī)工作原理與凸極式同步電動機(jī)相似.第四節(jié)微控電機(jī)一相勵磁二相勵磁一、二相勵磁步進(jìn)電機(jī)工作原理示意圖29微特電機(jī)6.微型同步電動機(jī)按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)形式及材料不同，微型同步電動機(jī)主要有永磁式、磁阻式和磁滯式三種。

第四節(jié)微控電機(jī)磁滯同步電機(jī)永磁同步電機(jī)可逆同步電機(jī)30微特電機(jī)7.感應(yīng)同步器

第四節(jié)微控電機(jī)感應(yīng)同步器用于精確定位系統(tǒng)中31電機(jī)的新技術(shù)新應(yīng)用超微型電機(jī)1、概念

電機(jī)一般分為電磁型和靜電型兩類2、超微型電機(jī)的制造技術(shù)

(1)微細(xì)加工光刻技術(shù)(2)光刻電鑄(ＬＩＧＡ)技術(shù)。

第五節(jié)32電機(jī)的新技術(shù)新應(yīng)用超聲波電機(jī)（USM）第五節(jié)超聲波電機(jī)的工作原理示意圖33超聲波電機(jī)結(jié)構(gòu)圖第五節(jié)34環(huán)形行波型超聲波電機(jī)工作原理第五節(jié)35（b）柱體行波型電機(jī)（a）環(huán)形行波型電機(jī)九十年代中期，佳能公司又研制了一種直徑8mm、長24mm的柱體行波型超聲波電機(jī)用于照相機(jī)的調(diào)焦，如圖(b)所示。佳能公司生產(chǎn)的用于照相機(jī)的超聲波電機(jī)第五節(jié)36用于太空機(jī)器人的環(huán)形行波型超聲波電機(jī)

太空機(jī)器人在收集小巖石（左）和安放科學(xué)儀器（右）

第五節(jié)37由于超導(dǎo)電機(jī)采用了超導(dǎo)體，超導(dǎo)電機(jī)的運(yùn)行電流密度和磁通密度都大大地提高了。超導(dǎo)電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和常規(guī)電機(jī)相似.第五節(jié)四、超導(dǎo)電機(jī)38直線電機(jī)的應(yīng)用第五節(jié)五、直線電機(jī)39直線電機(jī)應(yīng)用范圍廣泛第五節(jié)40下一節(jié)三刀開關(guān)的手動控制電路及過載保護(hù)手動控制第六節(jié)電氣控制與器件41控制按鈕常開(動合)按鈕電路符號SB常閉(動斷)按鈕電路符號SB復(fù)合按鈕電路符號SB第六節(jié)電氣控制與器件421.目的:用于接通或斷開輔助電路，靠手動操作。2.結(jié)構(gòu)：

1—常閉觸點(diǎn)或動斷觸點(diǎn)2—常開觸點(diǎn)或動合觸點(diǎn)觸點(diǎn)1觸點(diǎn)2上一頁返回下一節(jié)下一頁上一節(jié)圖按鈕緊急按鈕自鎖按鈕用指示燈表示其工作狀態(tài)3.作用:起停自動控制第六節(jié)電氣控制與器件43起停自動控制第六節(jié)電氣控制與器件44行程開關(guān)(ST)

——也稱限位開關(guān)用作電路的限位保護(hù)、行程控制、自動切換等。

動作原理:運(yùn)動部件撞擊產(chǎn)生動作。符號：動斷觸點(diǎn)：動合觸點(diǎn)：ST上一頁返回下一節(jié)下一頁上一節(jié)行程控制結(jié)構(gòu)與按鈕類似，但其動作要由機(jī)械撞擊。第六節(jié)電氣控制與器件45主電路：一臺電機(jī)正反轉(zhuǎn)。向右工作臺撞塊向右（電機(jī)正轉(zhuǎn)）ABSTA1STA2STB1STB2例:工作臺前進(jìn)、后退往復(fù)運(yùn)動?？刂齐娐罚簯?yīng)在正反轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)上，在每套支路中分別串聯(lián)行程開關(guān)的動斷觸點(diǎn)。上一頁返回下一節(jié)下一頁上一節(jié)第六節(jié)電氣控制與器件46STA1STA2STB2STB1(二)控制電路KMFKMRKMFKMRSBstFSBstRKMRKMFSBstpFR上一頁返回下一節(jié)下一頁上一節(jié)圖自動往返行程控制第六節(jié)電氣控制與器件47STA1上一頁返回下一節(jié)下一頁上一節(jié)STA1STA2STB2STB1KMFKMRKMFKMRSBstFSBstRKMRKMFSBstpFR圖自動往返行程控制第六節(jié)電氣控制與器件481.作用:

接通或斷開電路的，利用電磁吸力的作用而動作的。2.結(jié)構(gòu):按狀態(tài)分按用途分動合觸點(diǎn)動斷觸點(diǎn)主觸點(diǎn)輔助觸點(diǎn)上一頁下一節(jié)下一頁上一節(jié)圖交流接觸器交流接觸器(KM)第六節(jié)電氣控制與器件49線圈鐵芯銜鐵主觸頭彈簧輔助觸頭M3~電機(jī)接觸器動作過程線圈通電銜鐵被吸合觸頭閉合電機(jī)接通電源~380~~第六節(jié)電氣控制與器件50M3~接觸器動作過程線圈通電銜鐵被吸合觸頭閉合電機(jī)接通電源~220~380~~第六節(jié)電氣控制與器件51接觸器有關(guān)符號：接觸器線圈接觸器主觸頭－－用于主電路（流過的電流大，需加滅弧裝置）常開常閉接觸器輔助觸頭－－用于控制電路（流過的電流小，無需加滅弧裝置）接觸器控制對象：電動機(jī)及其它電力負(fù)載接觸器技術(shù)指標(biāo)：額定工作電壓、電流、觸點(diǎn)數(shù)目等。第六節(jié)電氣控制與器件52簡單的接觸器控制ABCM3~刀閘起隔離作用自保持停止按鈕起動按鈕特點(diǎn)：小電流控制大電流。第六節(jié)電氣控制與器件53繼電器中間繼電器電壓繼電器電流繼電器時間繼電器（具有延時功能）熱繼電器（做過載保護(hù)）…...繼電器類型：第六節(jié)電氣控制與器件54發(fā)熱元件功能：過載保護(hù)熱繼電器結(jié)構(gòu)：I常閉觸頭雙金屬片扣板第六節(jié)電氣控制與器件551.作用:用于過載保護(hù),靠電流熱效應(yīng)產(chǎn)生動作的。2.結(jié)構(gòu)與動作原理:雙金屬片靜觸點(diǎn)動觸點(diǎn)發(fā)熱元件I3.符號:發(fā)熱元件FR動斷觸點(diǎn)FR返回圖熱繼電器熱繼電器（FR）第六節(jié)電氣控制與器件56熱繼電器的符號發(fā)熱元件串聯(lián)在主電路中串聯(lián)在控制電路中常閉觸頭FRFR第六節(jié)電氣控制與器件571.作用:用于輔助電路,彌補(bǔ)觸點(diǎn)的不足。2.工作原理:與交流接觸器相同。上一頁返回下一節(jié)上一節(jié)中間繼電器第六節(jié)電氣控制與器件58上一頁返回下一節(jié)上一節(jié)控制電路第六節(jié)電氣控制與器件單向控制電路591.保護(hù)環(huán)節(jié):短路保護(hù)過載保護(hù)失壓保護(hù)(欠壓保護(hù))2.可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)動控制:3.畫電路時應(yīng)注意:①控制電路電源②元件采用展開法SBstKMKMSBstpFRQFUKMFR