2 电气工程概论_第二章_电机电器及其控制技术

1、电气工程专业导论,1,电机的作用与发展简史 电机的分类与结构 电机的应用领域 电动机的选用与运行控制 电机学的研究内容 电器的发展历史 电器的分类 高压电器 低压电器,第二章 电机电器及其控制技术,电气工程专业导论,2,电机的作用,控制电机 阀门控制 火炮控制 计算机 ,一、电机的作用与发展简史,电气工程专业导论,3,一、电机的作用与发展简史（续）,电气工程专业导论,4,一、电机的作用与发展简史（续）,经过100多年的发展，电机的理论已经相当成熟。但是，随着电工科学、材料科学、计算机科学与控制技术的发展，电机的发展又进入了新的阶段。,电气工程专业导论,5,二、电机的分类与结构,1、电机的分类,

2、特种电机 步进电机 无刷电机 开关灭磁电机 超声波电机 ,电气工程专业导论,6,二、电机的分类与结构（续）,2、发电机,电气工程专业导论,7,二、电机的分类与结构（续）,3、电动机,电气工程专业导论,8,二、电机的分类与结构（续）,3电动机,电气工程专业导论,9,二、电机的分类与结构（续）,4、变压器,电气工程专业导论,10,二、电机的分类与结构（续）,5、特种电机,1）永磁无刷电动机 应用： 航空、航天 家用电器 机器人 电动汽车 电动车组 电动舰船 ,电气工程专业导论,11,二、电机的分类与结构（续）,5、特种电机,2）直线电机 应用： 工业机械； 轨道交通； 电梯； 航空母舰飞机发射；

3、导弹发射架； 电磁推进潜艇； ,海浪直接驱动直线发电机,电气工程专业导论,12,二、电机的分类与结构（续）,5、特种电机,3）步进电动机 应用： 自动控制装置中的执行元件,各种步进电动机,电气工程专业导论,13,二、电机的分类与结构（续）,5、特种电机,4）超导电机 应用： 超大型发电机或电动机,全电军舰吊舱式推进系统 超导直流电动机剖面图,电气工程专业导论,14,二、电机的分类与结构（续）,5、特种电机,5）超声波压电电动机 应用： 生物生命科学； 光学仪器； 高精密机械； ,微型超声波压电电动机,电气工程专业导论,15,三、电机的应用领域,1、电力工业,1）汽轮发电机 应用： 火力发电厂；

4、 核电厂；,汽轮发电机正在安装转子,电气工程专业导论,16,三、电机的应用领域（续）,1、电力工业,2）水轮发电机 应用： 水力发电厂,世界上最大的水轮发电机在三峡电站安装,电气工程专业导论,17,三、电机的应用领域（续）,1、电力工业,3）风力发电机 应用： 风力发电厂,永磁外转子大型风力发电机,电气工程专业导论,18,三、电机的应用领域（续）,2、工业生产部门与建筑业,应用： 机床； 轧钢机； 鼓风机； 水泵； 起重机； 传送带； 生产线； ,电梯用永磁曳引电动机,电气工程专业导论,19,三、电机的应用领域（续）,3、交通运输业,1）电力机车与城市轨道交通 电气化铁路； 地铁； 无轨电车；

5、 ,电力机车直流牵引电动机,电气工程专业导论,20,三、电机的应用领域（续）,3、交通运输业,2）内燃机车 电传动内燃机车： 直流直流； 交流直流； 交流直流交流； ,电传动内燃机车动力关系示意图,电气工程专业导论,21,三、电机的应用领域（续）,3、交通运输业,3）船舶 内燃机电力推进：,舰船内燃机电力推进感应电动机,电气工程专业导论,22,三、电机的应用领域（续）,3、交通运输业,4）汽车,电气工程专业导论,23,三、电机的应用领域（续）,3、交通运输业,5）电动车 纯电动车； 混合动力车； 无轨电车； 有轨电车； 电瓶车； 电动自行车； ,电气工程专业导论,24,三、电机的应用领域（续）

6、,3、交通运输业,5）电动车 纯电动车； 混合动力车； 无轨电车； 有轨电车； 电瓶车； 电动自行车； ,电气工程专业导论,25,三、电机的应用领域（续）,3、交通运输业,6）磁悬浮列车驱动,图2-25,电气工程专业导论,26,三、电机的应用领域（续）,3、交通运输业,7）直线电动机轮轨车辆,电气工程专业导论,27,三、电机的应用领域（续）,4、医疗、办公设备与家用电器,医疗器械 心电机 X光机 CT 牙科手术工具 渗析机 呼吸机 电动轮椅 ,办公设备 DVD驱动器 CD-ROM 打印机 传真机 ,家用电器 电冰箱 洗衣机 电风扇 空调器 抽油烟机 ,电气工程专业导论,28,三、电机的应用领域

7、（续）,5、航空、航天、国防,电气工程专业导论,29,三、电机的应用领域（续）,6、其它,演出设备 运动训练设备 游乐设备 电动玩具 ,电气工程专业导论,30,四、电动机的选用与运行控制,1、电动机的选用 种类： 交流电机：三相电机、单相电机 直流电机 功率： 电动机的功率是由生产机械所需的功率确定的。,电气工程专业导论,31,四、电动机的选用与运行控制（续）,2、电动机的运行控制 电动机的启动 鼠笼异步电动机：直接启动、降压启动、软启动。 直流电机：直接启动、串联电阻启动、软启动。 同步电动机：同步电动机本身没有启动转矩，启动时采用异步启动法，当启动到接近同步转速时再投入励磁，牵入同步运行。

8、 电动机的调速 直流调速 交流调速 电动机的制动 能耗制动 反接制动 回馈制动 涡流制动,电气工程专业导论,32,5、电机学研究的内容,电机学是电气工程及其自动化本科专业的专业基础课。通过本课程的学习，能够使学生掌握各种电机的结构、电磁关系、基础理论知识、基本运行特性和一般分析方法的训练，为学习后续的专业课程和将来从事专业工作打下良好基础。,电机运行原理基于电磁感应定律和电磁力定律。 类型有：同步电机、异步电机、变压器、直流电机。,电机学分别研究上述电机的以下主要内容： 物理模型、数学模型、实际运行、实验测试。,电气工程专业导论,33,6、电器的发展历史,电器特指用于对电路进行接通、分断，对电

9、路参数进行变换，以实现对电路和用电设备的控制、调节、切换、检测和保护等动作的电工装置、设备和组件。,电器从人类正式使用电能就开始使用。随着电工新材料、电工制造新技术、新工艺的发展，各类电器得到飞速发展。总体趋势是容量增大，传输电压高，自动化程度高。 开关电器的发展为例： 刀开关； 熔断器； 高压断路器。,电气工程专业导论,34,7、电器的分类,电器按功能可分为： 用于接通和分断电路的电器 如：刀开关、接触器、负荷开关、隔离开关、断路器等 用于控制电路的电器 如：电磁启动器、星-三角启动器、变阻器、控制继电器等 用于切换电路的电器 如：转换开关、主令电器等 用于检测电路的电器 如互感器、传感器等

10、 用于保护电路的电器 如熔断器、断路器、限流电抗器、避雷器等,电器按工作电压可分为： 高压电器 低压电器,电气工程专业导论,35,8、高压电器,高压开关设备： 包括：断路器、隔离开关、重合器、分段器、接触器、熔断器、负荷开关和接地开关等,隔离开关,真空负荷开关-熔断器组合电器,高压真空断路器,电气工程专业导论,36,8、高压电器（续）,高压开关设备： 包括：断路器、隔离开关、重合器、分段器、接触器、熔断器、负荷开关和接地开关等,户外多油断路器,220kVSF6瓷柱式 户外高压断路器,电气工程专业导论,37,8、高压电器（续）,互感器： 是电力系统中供测量和保护用的设备，包括：电流互感器、电压互感器两大类。,电流互感器,电压互感器,电气工程专业导论,38,8、高压电器（续）,避雷器： 避雷器是电力系统中的过电压限制在一个合理的水平上。目前常用的有：碳化硅阀型避雷器、金属氧化锌避雷器等。,硅橡胶绝缘金属氧化锌避雷器,用于变压器保护的 避雷