第二章 电机电器及其控制技术

电气工程专业导论 13
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二、电机的分类与结构（续） 电机的分类与结构（ 5、特种电机 、
5）超声波压 ） 电电动机
应用： 应用： 生物生命科学； 生物生命科学； 光学仪器； 光学仪器； 高精密机械； 高精密机械； …
微型超声波压电电动机
一、电机的作用与发展简史 电机的作用
电能的生产、 电能的生产、 传输和分配
发电机 变压器
……
驱动各种机 械和装备
电动机 机床 水泵 ……
控制电机
阀门控制 火炮控制 计算机 ……
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一、电机的作用与发展简史（续） 电机的作用与发展简史（
二、电机的分类与结构（续） 电机的分类与结构（ 5、特种电机 、
1）永磁无刷 ） 电动机
应用： 应用： 航空、 航空、航天 家用电器 机器人 电动汽车 电动车组 电动舰船 …
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二、电机的分类与结构（续） 电机的分类与结构（ 5、特种电机 、
三、电机的应用领域（续） 电机的应用领域（
1、电力工业 、
2）水轮发 ） 电机
应用： 应用： 水力发电
世 界 上 最 大 的 水 轮 发 电 机 在 三 峡 电 站 安 装
电
工
业
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三、电机的应用领域（续） 电机的应用领域（
1、电力工业 、
电动机的功率是由生产机械所需的功率确定的。 电动机的功率是由生产机械所需的功率确定的。
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四、电动机的选用与运行控制（续） 电动机的选用与运行控制（
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。 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。 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， 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 异步启动法，当启动到接近同步转速时再投入励磁， 同步运行。 同步运行。
3、交通运输业 、
6）磁悬浮列 车驱动
图2-25
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三、电机的应用领域（续） 电机的应用领域（
3、交通运输业 、
7）直线电动 机轮轨车辆
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三、电机的应用领域（续） 电机的应用领域（
3、交通运输业 、
2）内燃机车
电传动内燃机车： 电传动内燃机车： 直流—直流； 直流—直流； 交流—直流； 交流—直流； 交流—直流—交流； 交流—直流—交流； …
柴 油 机 整 流 发 电 励 磁 柜 机 机 燃 油 箱
牵引电 动机
电传动内燃机车动力关系示意图
2）直线电机 ）
应用： 应用： 工业机械； 工业机械； 轨道交通； 轨道交通； 电梯； 电梯； 航空母舰飞机发 射； 导弹发射架； 导弹发射架； 电磁推进潜艇； 电磁推进潜艇； …
海浪直接驱动直线发电机
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二、电机的分类与结构（续） 电机的分类与结构（ 5、特种电机 、
3、交通运输业 、
5）电动车
纯电动车； 纯电动车； 混合动力车； 混合动力车； 无轨电车； 无轨电车； 有轨电车； 有轨电车； 电瓶车； 电瓶车； 电动自行车； 电动自行车； …
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三、电机的应用领域（续） 电机的应用领域（
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三、电机的应用领域（续） 电机的应用领域（
3、交通运输业 、
3）船舶
内燃机— 内燃机—电力 推进： 推进：
舰船内燃机— 舰船内燃机—电力推进感应电动机
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4）汽车
碰撞缓 冲器 控制电 自 动机 门 锁电机 燃油 泵 自动窗 电机(4) 电机(4) 后视镜 电 机 (2)
减震直线 前 灯 雨 电机(4) 电机(4) 刷(2)
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三、电机的应用领域（续） 电机的应用领域（
3、交通运输业 、
5）电动车
纯电动车； 纯电动车； 混合动力车； 混合动力车； 无轨电车； 无轨电车； 有轨电车； 有轨电车； 电瓶车； 电瓶车； 电动自行车； 电动自行车； …
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三、电机的应用领域（续） 电机的应用领域（
永 磁 外 转 子 大 型 风 力 发 电 机
3）风力发电机 ）
应用 风力发电
电
工
业
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三、电机的应用领域（续） 电机的应用领域（
2、工业生产部门与建筑业 、
电
应用： 应用： 机床； 机床； 轧钢机； 轧钢机； 机； 机； ； 机； 机； ； 生产 ； …
三、电机的应用领域（续） 电机的应用领域（
6、其它 、
演出设备 运动训练设备 游乐设备 电动玩具 …
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四、电动机的选用与运行控制
1、电动机的选用 种类： 种类： 交流电机：三相电机、 交流电机：三相电机、单相电机 直流电机 功率： 功率：
三、电机的应用领域（续） 电机的应用领域（
3、交通运输业 、
自动 伸缩 天线 空 气 净 电机 化器 后部空 后雨刷 调 电机( 电机(2) 后灯雨 刷(2) 天窗控 制电机 时钟步 进电机 录音机 电机 DVD电机 DVD电机 里 程 表 步 进 电 机 座椅滑动控 制电机 座椅升降电 机 座椅角度调 整电机 雨 刷 前 空气靠垫泵 2) 电机( 电机( 电 动 按 摩 坐清 风 起动电机 挡 垫 洁泵( 量 洁泵(2) 回 收 热 泵 自动水平 校正器 自动调速 泵 散热器风扇 油门控制 电机 电机 油冷却扇电 机 自 动 空 调 空调热风电 机 执行器 阻流片控制 真空泵 电机
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第二章 电机电器及其控制技术
一．电机的作用与发展简史 二．电机的分类与结构 三．电机的应用领域 四．电动机的选用与运行控制 五．电机学的研究内容 六．电器的发展历史 七．电器的分类 八．高压电器 九．低压电器
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3） 3）步进电动 机
应用： 应用： 自动控制装置 中的执行元件
各种步进电动机
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二、电机的分类与结构（续） 电机的分类与结构（ 5、特种电机 、
4）超导电机 ）
应用： 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
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三、电机的应用领域（续） 电机的应用领域（
5、航空、航天、 、航空、航天、 国防
转子 控制 台 控 制 装 置
定 子
直线电机 发射器 电能变换 装置
飞轮储能 系统
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1831年 1831年 1834年 1834年 1836年 1836年 1845年 1845年 1866年 1866年 1870年 1870年 1878年 1878年 1880年 1880年 1885年 1885年 1888年 1888年 法拉第创造了第一部感应发电机的模型 雅可比发明了功率为15W的棒状铁芯电动机 雅可比发明了功率为15W的棒状铁芯电动机 15W 达文波特首先尝试用电动机驱动机械 惠斯通用电磁铁替代永久磁铁制成第一台电磁铁发电机 西门子制成第一台使用电磁铁的自激式发电机 格拉姆制成了环形电枢自激发电机 出现了铁芯开槽法。 出现了铁芯开槽法。有槽铁芯和鼓形绕组的结构一直沿用至今 爱迪生制造了名为“巨象” 爱迪生制造了名为“巨象”的大型直流发电机 费拉里斯提出旋转磁场原理， 费拉里斯提出旋转磁场原理，研制出两相异步电动机 俄国人制成一台三相交流单鼠笼异步电动机
二、电机的分类与结构 1、电机的分类 、
按在应用中 的功能分类
发电机 电动机 变压器 变流机 变频机 移相机 控制电机
按功率分类
大型电机 中小型电机 微型电机
按应用的 电流种类
直流电机 交流电机
按运行速度分 类
变压器 直流电机 异步电机 同步电机 交流换向器电机
特种电机
步进电机 无刷电机 开关灭磁电机 超声波电机 …
经过100多年的发展 电机的理论已经相当成熟。但是， 经过100多年的发展，电机的理论已经相当成熟。但是， 多年的发展， 随着电工科学、材料科学、 随着电工科学、材料科学、计算机科学与控制技术的发 电机的发展又进入了新的阶段。 展，电机的发展又进入了新的阶段。
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三、电机的应用领域
1、电力工业 、
1）汽轮发电机 ）
应用： 应用： 火力发电厂； 火力发电厂； 核电厂； 核电厂；
汽轮发电机正在安装转子
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一、电机的作用与发展简史（续） 电机的作用与发展简史（
1882年 1882年 1882年 1884年 1891年 英国人费朗蒂改进了交流发电机， 英国人费朗蒂改进了交流发电机，提出了交流高压输电的概念 英国人高登制造了大型两相交流发电机 法国人高兰德和英国人约翰·吉布斯成功研制了第一台实用变压器 法国人高兰德和英国人约翰 吉布斯成功研制了第一台实用变压器 英国人霍普金生又发明了具有封闭磁路的变压器 布洛在瑞士制造出高压油浸变压器，使得远距离高压输电成为现实 布洛在瑞士制造出高压油浸变压器，
三、电机的应用领域（续） 电机的应用领域（
4、医疗、办公设备与 、医疗、 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 …
家用电器 办公设备
DVD驱动器 DVD驱动器 CD-ROM CD打印机 传真机 … 电冰箱 洗衣机 电风扇 空调器 抽油烟机 …
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梯 用 永 磁 曳 引 电 动 机
电
工
业
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三、电机的应用领域（续） 电机的应用领域（
3、交通运输业 、
电 力
1）电力机车 与城市轨道 交通
电 轨电车 …
机 车 直 流 牵 引 电 动 机
电
业
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二、电机的分类与结构（续） 电机的分类与结构（ 3、电动机 、
定子铁心
将电能转 变为机械 能的机械
同步电动机 异步电动机 直流电动机 伺服电动机 …
定子绕组
转子 机座
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二、电机的分类与结构（续） 电机的分类与结构（
3电 电 动 机
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二、电机的分类与结构（续） 电机的分类与结构（ 4、变压器 、
将一种电 压的电能 变换为另 一种电压 的电能的 装置
单相变压器 三相变压器 …
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二、电机的分类与结构（续） 电机的分类与结构（ 2、发电机 、
将机械能 转变为电 能的机械
水轮机 风力机 蒸汽轮机 燃气轮机 柴油机 …
定子
转子
（a）
定子 转子
(b)
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