第二章電機(jī)電器及其控制技術(shù)

第二章電機(jī)電器及其控制技術(shù)第1頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月電機(jī)的作用控制電機(jī)閥門控制火炮控制計(jì)算機(jī)……驅(qū)動各種機(jī)械和裝備電動機(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……一、電機(jī)的作用與發(fā)展簡史第2頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月一、電機(jī)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(jī)的模型1834年雅可比發(fā)明了功率為15W的棒狀鐵芯電動機(jī)1836年達(dá)文波特首先嘗試用電動機(jī)驅(qū)動機(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)拉里斯提出旋轉(zhuǎn)磁場原理，研制出兩相異步電動機(jī)1888年俄國人制成一臺三相交流單鼠籠異步電動機(jī)第3頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月一、電機(jī)的作用與發(fā)展簡史（續(xù)）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。第4頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月二、電機(jī)的分類與結(jié)構(gòu)1、電機(jī)的分類按在應(yīng)用中的功能分類發(fā)電機(jī)電動機(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)…第5頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月二、電機(jī)的分類與結(jié)構(gòu)（續(xù)）2、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)第6頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月二、電機(jī)的分類與結(jié)構(gòu)（續(xù)）3、電動機(jī)將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的機(jī)械同步電動機(jī)異步電動機(jī)直流電動機(jī)伺服電動機(jī)…轉(zhuǎn)子定子鐵心機(jī)座定子繞組第7頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月二、電機(jī)的分類與結(jié)構(gòu)（續(xù)）3電動機(jī)第8頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月二、電機(jī)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9頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月二、電機(jī)的分類與結(jié)構(gòu)（續(xù)）5、特種電機(jī)1）永磁無刷電動機(jī)應(yīng)用：航空、航天家用電器機(jī)器人電動汽車電動車組電動艦船…第10頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月二、電機(jī)的分類與結(jié)構(gòu)（續(xù)）5、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)動直線發(fā)電機(jī)第11頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月二、電機(jī)的分類與結(jié)構(gòu)（續(xù)）5、特種電機(jī)3）步進(jìn)電動機(jī)應(yīng)用：自動控制裝置中的執(zhí)行元件各種步進(jìn)電動機(jī)第12頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月二、電機(jī)的分類與結(jié)構(gòu)（續(xù)）5、特種電機(jī)4）超導(dǎo)電機(jī)應(yīng)用：超大型發(fā)電機(jī)或電動機(jī)全電軍艦吊艙式推進(jìn)系統(tǒng)超導(dǎo)直流電動機(jī)剖面圖第13頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月二、電機(jī)的分類與結(jié)構(gòu)（續(xù)）5、特種電機(jī)5）超聲波壓電電動機(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機(jī)第14頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月三、電機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域1、電力工業(yè)1）汽輪發(fā)電機(jī)應(yīng)用：火力發(fā)電廠；核電廠；汽輪發(fā)電機(jī)正在安裝轉(zhuǎn)子第15頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月三、電機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域（續(xù)）1、電力工業(yè)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)在三峽電站安裝第16頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月三、電機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域（續(xù)）1、電力工業(yè)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)子定子第17頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月三、電機(jī)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(jī)床；軋鋼機(jī)；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機(jī)第18頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月三、電機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域（續(xù)）3、交通運(yùn)輸業(yè)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)車直流牽引電動機(jī)第19頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月三、電機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域（續(xù)）3、交通運(yùn)輸業(yè)2）內(nèi)燃機(jī)車電傳動內(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)勵磁機(jī)牽引電動機(jī)整流柜電傳動內(nèi)燃機(jī)車動力關(guān)系示意圖第20頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月三、電機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域（續(xù)）3、交通運(yùn)輸業(yè)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)電動機(jī)第21頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月三、電機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域（續(xù)）3、交通運(yùn)輸業(yè)4）汽車座椅滑動控制電機(jī)座椅升降電機(jī)座椅角度調(diào)整電機(jī)空氣靠墊泵電動按摩坐墊天窗控制電機(jī)自動窗電機(jī)(4)散熱器風(fēng)扇電機(jī)油冷卻扇電機(jī)空調(diào)熱風(fēng)電機(jī)阻流片控制電機(jī)起動電機(jī)后燈雨刷(2)碰撞緩沖器控制電機(jī)自動門鎖電機(jī)自動伸縮天線電機(jī)燃油泵時(shí)鐘步進(jìn)電機(jī)錄音機(jī)電機(jī)DVD電機(jī)里程表步進(jìn)電機(jī)前雨刷電機(jī)(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(jī)后視鏡電機(jī)(2)后雨刷電機(jī)(2)減震直線電機(jī)(4)第22頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月三、電機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域（續(xù)）3、交通運(yùn)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23頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月三、電機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域（續(xù)）3、交通運(yùn)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24頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月三、電機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域（續(xù)）3、交通運(yùn)輸業(yè)6）磁懸浮列車驅(qū)動

圖2-25第25頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月三、電機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域（續(xù)）3、交通運(yùn)輸業(yè)7）直線電動機(jī)輪軌車輛

第26頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月三、電機(jī)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(jī)X光機(jī)CT牙科手術(shù)工具滲析機(jī)呼吸機(jī)電動輪椅…辦公設(shè)備DVD驅(qū)動器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)…第27頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月三、電機(jī)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(jī)發(fā)射器控制裝置定子轉(zhuǎn)子控制臺第28頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月三、電機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域（續(xù)）6、其它演出設(shè)備運(yùn)動訓(xùn)練設(shè)備游樂設(shè)備電動玩具…第29頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月四、電動機(jī)的選用與運(yùn)行控制1、電動機(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：

電動機(jī)的功率是由生產(chǎn)機(jī)械所需的功率確定的。第30頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月四、電動機(jī)的選用與運(yùn)行控制（續(xù)）2、電動機(jī)的運(yùn)行控制

電動機(jī)的啟動鼠籠異步電動機(jī)：直接啟動、降壓啟動、軟啟動。直流電機(jī)：直接啟動、串聯(lián)電阻啟動、軟啟動。同步電動機(jī)：同步電動機(jī)本身沒有啟動轉(zhuǎn)矩，啟動時(shí)采用異步啟動法，當(dāng)啟動到接近同步轉(zhuǎn)速時(shí)再投入勵磁，牽入同步運(yùn)行。電動機(jī)的調(diào)速直流調(diào)速交流調(diào)速電動機(jī)的制動能耗制動反接制動回饋制動渦流制動第31頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月5、電機(jī)學(xué)研究的內(nèi)容電機(jī)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(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。第32頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月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33頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月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?/p>

如：刀開關(guān)、接觸器、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(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

低壓電器第34頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月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第35頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月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(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第36頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月8、高壓電器（續(xù)）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第37頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月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(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