第二章電機電器及其控制技術(shù)

第二章電機電器及其控制技術(shù)第一頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五電機的作用控制電機閥門控制火炮控制計算機……驅(qū)動各種機械和裝備電動機機床水泵……電能的生產(chǎn)、傳輸和分配發(fā)電機變壓器……一、電機的作用與發(fā)展簡史第二頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五一、電機的作用與發(fā)展簡史（續(xù)）1831年法拉第創(chuàng)造了第一部感應(yīng)發(fā)電機的模型1834年雅可比發(fā)明了功率為15W的棒狀鐵芯電動機1836年達文波特首先嘗試用電動機驅(qū)動機械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1866年西門子制成第一臺使用電磁鐵的自激式發(fā)電機1870年格拉姆制成了環(huán)形電樞自激發(fā)電機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1885年費拉里斯提出旋轉(zhuǎn)磁場原理，研制出兩相異步電動機1888年俄國人制成一臺三相交流單鼠籠異步電動機第三頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五一、電機的作用與發(fā)展簡史（續(xù)）1882年英國人費朗蒂改進了交流發(fā)電機，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，使得遠距離高壓輸電成為現(xiàn)實經(jīng)過100多年的發(fā)展，電機的理論已經(jīng)相當(dāng)成熟。但是，隨著電工科學(xué)、材料科學(xué)、計算機科學(xué)與控制技術(shù)的發(fā)展，電機的發(fā)展又進入了新的階段。第四頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五二、電機的分類與結(jié)構(gòu)1、電機的分類按在應(yīng)用中的功能分類發(fā)電機電動機變壓器變流機變頻機移相機控制電機按應(yīng)用的電流種類直流電機交流電機按運行速度分類變壓器直流電機異步電機同步電機交流換向器電機按功率分類大型電機中小型電機微型電機特種電機步進電機無刷電機開關(guān)滅磁電機超聲波電機…第五頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五二、電機的分類與結(jié)構(gòu)（續(xù)）2、發(fā)電機將機械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿臋C械水輪機風(fēng)力機蒸汽輪機燃氣輪機柴油機…定子轉(zhuǎn)子（a）轉(zhuǎn)子定子(b)第六頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五二、電機的分類與結(jié)構(gòu)（續(xù)）3、電動機將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的機械同步電動機異步電動機直流電動機伺服電動機…轉(zhuǎn)子定子鐵心機座定子繞組第七頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五二、電機的分類與結(jié)構(gòu)（續(xù)）3電動機第八頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五二、電機的分類與結(jié)構(gòu)（續(xù)）4、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…第九頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五二、電機的分類與結(jié)構(gòu)（續(xù)）5、特種電機1）永磁無刷電動機應(yīng)用：航空、航天家用電器機器人電動汽車電動車組電動艦船…第十頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五二、電機的分類與結(jié)構(gòu)（續(xù)）5、特種電機2）直線電機應(yīng)用：工業(yè)機械；軌道交通；電梯；航空母艦飛機發(fā)射；導(dǎo)彈發(fā)射架；電磁推進潛艇；…海浪直接驅(qū)動直線發(fā)電機第十一頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五二、電機的分類與結(jié)構(gòu)（續(xù)）5、特種電機3）步進電動機應(yīng)用：自動控制裝置中的執(zhí)行元件各種步進電動機第十二頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五二、電機的分類與結(jié)構(gòu)（續(xù)）5、特種電機4）超導(dǎo)電機應(yīng)用：超大型發(fā)電機或電動機全電軍艦吊艙式推進系統(tǒng)超導(dǎo)直流電動機剖面圖第十三頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五二、電機的分類與結(jié)構(gòu)（續(xù)）5、特種電機5）超聲波壓電電動機應(yīng)用：生物生命科學(xué)；光學(xué)儀器；高精密機械；…微型超聲波壓電電動機第十四頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五三、電機的應(yīng)用領(lǐng)域1、電力工業(yè)1）汽輪發(fā)電機應(yīng)用：火力發(fā)電廠；核電廠；汽輪發(fā)電機正在安裝轉(zhuǎn)子第十五頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五三、電機的應(yīng)用領(lǐng)域（續(xù)）1、電力工業(yè)2）水輪發(fā)電機應(yīng)用：水力發(fā)電廠世界上最大的水輪發(fā)電機在三峽電站安裝第十六頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五三、電機的應(yīng)用領(lǐng)域（續(xù)）1、電力工業(yè)3）風(fēng)力發(fā)電機應(yīng)用：風(fēng)力發(fā)電廠永磁外轉(zhuǎn)子大型風(fēng)力發(fā)電機永磁外轉(zhuǎn)子定子第十七頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五三、電機的應(yīng)用領(lǐng)域（續(xù)）2、工業(yè)生產(chǎn)部門與建筑業(yè)應(yīng)用：機床；軋鋼機；鼓風(fēng)機；水泵；起重機；傳送帶；生產(chǎn)線；…電梯用永磁曳引電動機第十八頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五三、電機的應(yīng)用領(lǐng)域（續(xù)）3、交通運輸業(yè)1）電力機車與城市軌道交通電氣化鐵路；地鐵；無軌電車；…電力機車直流牽引電動機第十九頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五三、電機的應(yīng)用領(lǐng)域（續(xù)）3、交通運輸業(yè)2）內(nèi)燃機車電傳動內(nèi)燃機車：直流—直流；交流—直流；交流—直流—交流；…燃油箱柴油機發(fā)電機勵磁機牽引電動機整流柜電傳動內(nèi)燃機車動力關(guān)系示意圖第二十頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五三、電機的應(yīng)用領(lǐng)域（續(xù)）3、交通運輸業(yè)3）船舶內(nèi)燃機—電力推進：艦船內(nèi)燃機—電力推進感應(yīng)電動機第二十一頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五三、電機的應(yīng)用領(lǐng)域（續(xù)）3、交通運輸業(yè)4）汽車座椅滑動控制電機座椅升降電機座椅角度調(diào)整電機空氣靠墊泵電動按摩坐墊天窗控制電機自動窗電機(4)散熱器風(fēng)扇電機油冷卻扇電機空調(diào)熱風(fēng)電機阻流片控制電機起動電機后燈雨刷(2)碰撞緩沖器控制電機自動門鎖電機自動伸縮天線電機燃油泵時鐘步進電機錄音機電機DVD電機里程表步進電機前雨刷電機(2)風(fēng)擋清潔泵(2)前燈雨刷(2)空氣凈化器后部空調(diào)自動空調(diào)執(zhí)行器真空泵熱量回收泵自動水平校正器自動調(diào)速泵油門控制電機后視鏡電機(2)后雨刷電機(2)減震直線電機(4)第二十二頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五三、電機的應(yīng)用領(lǐng)域（續(xù)）3、交通運輸業(yè)5）電動車純電動車；混合動力車；無軌電車；有軌電車；電瓶車；電動自行車；…第二十三頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五三、電機的應(yīng)用領(lǐng)域（續(xù)）3、交通運輸業(yè)5）電動車純電動車；混合動力車；無軌電車；有軌電車；電瓶車；電動自行車；…第二十四頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五三、電機的應(yīng)用領(lǐng)域（續(xù)）3、交通運輸業(yè)6）磁懸浮列車驅(qū)動

圖2-25第二十五頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五三、電機的應(yīng)用領(lǐng)域（續(xù)）3、交通運輸業(yè)7）直線電動機輪軌車輛

第二十六頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五三、電機的應(yīng)用領(lǐng)域（續(xù)）4、醫(yī)療、辦公設(shè)備與家用電器醫(yī)療器械心電機X光機CT牙科手術(shù)工具滲析機呼吸機電動輪椅…辦公設(shè)備DVD驅(qū)動器CD-ROM打印機傳真機…家用電器電冰箱洗衣機電風(fēng)扇空調(diào)器抽油煙機…第二十七頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五三、電機的應(yīng)用領(lǐng)域（續(xù)）5、航空、航天、國防飛輪儲能系統(tǒng)電能變換裝置直線電機發(fā)射器控制裝置定子轉(zhuǎn)子控制臺第二十八頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五三、電機的應(yīng)用領(lǐng)域（續(xù)）6、其它演出設(shè)備運動訓(xùn)練設(shè)備游樂設(shè)備電動玩具…第二十九頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五四、電動機的選用與運行控制1、電動機的選用

種類：交流電機：三相電機、單相電機直流電機功率：

電動機的功率是由生產(chǎn)機械所需的功率確定的。第三十頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五四、電動機的選用與運行控制（續(xù)）2、電動機的運行控制

電動機的啟動鼠籠異步電動機：直接啟動、降壓啟動、軟啟動。直流電機：直接啟動、串聯(lián)電阻啟動、軟啟動。同步電動機：同步電動機本身沒有啟動轉(zhuǎn)矩，啟動時采用異步啟動法，當(dāng)啟動到接近同步轉(zhuǎn)速時再投入勵磁，牽入同步運行。電動機的調(diào)速直流調(diào)速交流調(diào)速電動機的制動能耗制動反接制動回饋制動渦流制動第三十一頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五5、電機學(xué)研究的內(nèi)容電機學(xué)是電氣工程及其自動化本科專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課。通過本課程的學(xué)習(xí)，能夠使學(xué)生掌握各種電機的結(jié)構(gòu)、電磁關(guān)系、基礎(chǔ)理論知識、基本運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)。電機運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、異步電機、變壓器、直流電機。電機學(xué)分別研究上述電機的以下主要內(nèi)容：物理模型、數(shù)學(xué)模型、實際運行、實驗測試。第三十二頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五6、電器的發(fā)展歷史電器特指用于對電路進行接通、分斷，對電路參數(shù)進行變換，以實現(xiàn)對電路和用電設(shè)備的控制、調(diào)節(jié)、切換、檢測和保護等動作的電工裝置、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。總體趨勢是容量增大，傳輸電壓高，自動化程度高。開關(guān)電器的發(fā)展為例：刀開關(guān)；熔斷器；高壓斷路器。第三十三頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五7、電器的分類電器按功能可分為：

用于接通和分斷電路的電器

如：刀開關(guān)、接觸器、負荷開關(guān)、隔離開關(guān)、斷路器等

用于控制電路的電器如：電磁啟動器、星-三角啟動器、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

低壓電器第三十四頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五8、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、負荷開關(guān)和接地開關(guān)等隔離開關(guān)真空負荷開關(guān)-熔斷器組合電器高壓真空斷路器第三十五頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五8、高壓電器（續(xù)）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第三十六頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五8、高壓電器（續(xù)）互感器：

是電力系統(tǒng)中供測量和保護用的設(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第三十七頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五8、高壓電器（續(xù)）避雷器：

避雷器是電力系統(tǒng)中的過電壓限制在一個合理的水平上。目前常用的有：碳化硅閥型避雷器、金屬氧化鋅避