第3章(1) EE学科之一-电机和电器(44)
考研非统考专业介绍电机及电器
考研非统考专业介绍电机与电器一、专业介绍一、学科简介电机与电器是电气工程之下的一个二级学科硕士点，本学科要紧研究电机电器及其操纵系统的运行理论、电磁问题、设计和操纵理论，涉及电机电器的大体理论、特种电机及其操纵系统、电机运算机辅助设计及优化技术、电机电磁场数学模型与数值分析、电机的操纵理论及方式、特种电机设计等研究领域。
二、培育目标(1)进一步学习、把握马克思主义和毛泽东思想的大体原理和邓小平理论，慢慢树立无产阶级世界观;坚持四项大体原那么，酷爱祖国;遵纪遵法，道德良好，踊跃为社会主义现代化建设效劳。
(2)必需把握本门学科坚实大体理论和系统的专门知识，把握一门外语;具有从事科学研究和其他实际工作的能力。
(3)具有健康的体魄。
各招生单位研究方向和考试科目等不尽相同，在此以北京理工大学为例：3、研究方向01电机操纵理论与高性能运动操纵方式02新型电机及能源变换技术03电气装备检测与故障诊断4、硕士研究生入学考试科目①101思想政治理论②201英语一③301数学一④810自动操纵理论或811电子技术(含模拟数字部份)二、就业方向适合的工作职位：一、在电力系统相关单位胜任大型电机运行分析、监测操纵或故障诊断相关科技工作;二、在其它行业从事电机设计和运行操纵和节能技术开发;3、在相关科研单位及高等学校从事科研及教学工作;4、与电机及其运行操纵相关的治理人员。
三、职业计划注册电气工程师考试确实很难,有的省每一年只通过几十人。
考上后，单位都抢着要的，若是只挂靠在某些单位,不上班每一年也可收入3万多。
注册电气工程师考试分为基础考试和专业考试。
四、推荐院校以下学校本专业实力较强：西安交通大学、哈尔滨工业大学、清华大学、沈阳工业大学、华中科技大学、河北工业大学、浙江大学、华北电力大学、上海交通大学五、课程设置(以华南理工大学为例)要紧课程名称：科学社会主义的理论与实践、自然辩证法概论、第一外语(英语精读)、第一外语(英语口语)、第一外语(英语听力)、第一外语(专业英语)、数值分析(科学与工程计算基础)、电网络分析、现代操纵技术、运算机仿真技术、数理统计理论与方式、数学建模与数学实验、最优化计算、经济学原理、治理学原理、项目评判与治理、电机过渡进程、电磁场数值分析、电力电子技术(I)、电力系统分析、机电设备的故障诊断、电机的交流绕组理论、电机新技术、电机专题、现代交流调速操纵系统、电机系统的微机操纵、学术活动六、专家建议报考专业时能够考虑以下两点：(1)充分考虑自己的爱好。
电气专业概论2电机与电器
电机的冷却
电机的冷却决定了电机的散热能力
及电机的温升，从而直接影响电机 的寿命和额定容量。 电机冷却的主要问题是确定冷却介 质和冷却方式 冷却方式分外部冷却和内部冷却两 大类
电机的防护
电机的防护方式有开启式、防护式、封闭式和防爆式 几种 开启式电机的定子两侧和端盖上都有很大的通风口， 只能在清洁、干净的环境中使用。 防护式电机的机座下面有通风口，适用于比较干燥、 没有腐蚀性和爆炸性气体的环境。 封闭式电机的机座和端盖上均无通风孔，完全是封闭 的，适用于尘土多、特别潮湿，有腐蚀性气体，易受 风雨、易引起火灾等较恶劣的环境 防爆式电机在封闭式基础上制成隔爆形式，机壳有足 够的强度，适用于有易燃易爆气体的场所，如矿井、 油库、煤气站等。
电机与拖动基础（电机学、电力拖动） 电力传动自动控制系统
电机在电能生产、传输和分配中的作用
电机在电能生产、传输和分配中的作用
电机作为生产机械和装备的动力设备
– 电动机具有效率高，与被拖动的装置联结 简便； – 电动机类型、型号多，具有不同的运行特 性，可满足不同类型生产机械的要求。 – 具有良好的调速性能，起动、制动、反向 和调速控制方便。 – 系统参数检测、信号变换及传递方便，易 于构成高性能自动控制系统和远距离控制。
2、异步电机
3、同步电机
4、直流电机
5、微控控制电机
1、变压器
变压器是一种静止的电器设备，它
利用电磁感应原理，把一种电压等 级的交流电能转换成频率相同的另 一种电压等级的交流电能。
小型变压器结构
电力变压器
变压器内部结构
变压器内部结构
变压器内部结构
变压器主要分析、学习内容
对“电机与电器”的文献综述
对“电机与电器”的文献综述前言电机是与电能有关的能量转换机械，它是工业，农业，交通运输，国防工程，医疗设备以及日常生活中常用的设备。
电机与电器这一学科电机与电器学科主要涉及电机、电器及其它电磁与机电装置的理论、设计、制造、运行及控制规律。
近几十年来，随着电力电子技术、微电子技术及现代控制理论的发展，中、小功率电动机在工农业生产及人们的日常生活中都有极其广泛的的应用。
特别是在乡镇企业及家用电器中，更需要有大量的中、小功率电动机。
由于这种电动机的发展及广泛的应用，它的使用、保养和维护工作也越来越重要。
电动机机应用广泛，种类繁多、性能各异，分类方法也很多。
本文主要介绍了电机技术起源发展及现状以及未来的发展趋势。
主体部分01 电机与电器的起源发展电机工作基本原理是利用带电导体和磁场间的相互作用而把电能变为机械能。
电动机结主要包括两部分：转子和定子。
转子为电动机的旋部分，由转轴座组成导体绕组的排列方式决定电动机的类型及其特性。
1820年,奥斯特发现了电生磁现象，1821年英国科学家法拉第首先证明可以把电力转变为旋转运动。
美国的达文波特也成功地制出了驱动印刷机的电动机，印刷过美国电学期刑《电磁和机械情报》。
但这两种电动机都没有多大商业价值，用电池作电源，成本太大、不实用。
相继在1833年出现了直流电机，1885年出现了异步电动机，1889年的三相系统。
1902年瑞典工程师丹尼尔森首先提出同步电动机构想，对以后电动机的研究及发展有重要影响。
02 电机与电器的当前发展状况从19世纪末期起，电动机就逐渐代替蒸汽机作为拖动生产机械的原动机，一个多世纪以来，虽然电动机的基本结构变化不大，但电动机的类型增加了许多，在运行性能，经济指标等方面也都有了很大的改进和提高，而且随着自动控制系统和计算机技术的发展，在一般旋转电动机的理论基础上又发展许多种类的控制电动机，控制电动机具有高可靠性﹑好精确度﹑快速响应的特点，已成为电动机学科的一个独立分支。
电机与电气控制PPT课件
由于交流电磁铁的磁通是交变的，线圈磁场对衔铁的吸引力也是交变的。当交流电流过零时， 线圈磁通为零，对衔铁的吸引力也为零，衔铁在复位弹簧作用下将产生释放趋势，这就使动、静 铁心之间的吸引力随着交流电的变化而变化，从而产生振动和噪音，加速动、静铁心接触面积的 磨损，引起结合不良，严重时还会使触点烧蚀。为了消除这一弊端，在铁心柱面的一部分，嵌入 一只铜环，名为短路环 。
保护。
结构
工作原理
主双金属片与加热元件串接在接触器负载端，（电动机电源端）的 主回路中。当电动机正常运行时，热元件产生的热量虽能使双金属片弯 曲，但还不足以使继电器动作。当电动机过载时，流过热元件的电流增 大，热元件产生的热量增加，使双金属片产生的弯曲位移增大，主双金 属片推动导板，并通过补偿双金属片与推杆将触点（即串接在接触器线 圈回路的热继电器常闭触点）分开，以切断电路保护电动机。
流脱扣器 7—杠杆 8、10—衔铁 11—欠电压脱扣器 12—双金属片 13—电阻丝
主开关
测试回路
U
电源变压器
V
漏电保护器
用途
主要用于当发生人身触电或漏电时，能迅速切断电源，保障人身安全，防止触电 事故。有的漏电保护器还兼有过载、短路保护，用于不频繁起、停的电动机。
原理图
工作原理
当正常工作时，不论三相负载是否平衡，通过零序电流互感器主电路的三相电流 相量之和等于零，故其二次绕组中无感应电动势产生，漏电保护器工作于闭合状 态。如果发生漏电或触电事故，三相电流之和便不再等于零，而等于某一电流值 I生 主s。开与I关Is会s对的通应锁过的扣人感，体应分、电断大动主地势电、，路变加。压到器脱中扣性器点上形，成当回Is路达到，一这定样值零时序电，流脱扣互感器动器二作次，侧推产动
《电机与电气控制》说课
PLC编程实验
PLC基础编程实验
通过实验了解PLC的基本编程语言和逻辑控 制算法，掌握PLC编程的基本方法和技巧。
PLC高级编程实验
通过实验了解PLC的高级编程语言和控制算 法，掌握复杂逻辑控制和过程控制的应用技
巧。
变频器应用实验
变频器基础应用实验
通过实验了解变频器的工作原理和基本应用，掌握变频器的参数设置和运行调试方法。
3
电机制动控制电路
通过在电机两端并联电阻，实现电机制动控制。
步进电机控制电路
单片机控制步进电机
通过单片机输出脉冲信号，控制步进电机的转动角度 和速度。
驱动器控制步进电机
通过驱动器对步进电机进行功率驱动，实现电机的连 续或步进转动。
编码器反馈控制
通过编码器检测电机的转动角度和速度，实现电机的 闭环控制。
掌握电机与电气控制的基本理论和实践技能 培养学生分析和解决实际问题的能力 提升学生的职业素养和创新意识
课程内容
电机原理及应用 电机的分类、工作原理和应用场景 电机的控制方法和调速技术
课程内容
01
电气控制技术
02
电气控制系统的组成和设计原则
常用电气元件的原理和应用
03
课程内容
典型电气控制系统的分析和调试 实践环节
05
课程实践与实验
电机实验
直流电机实验
通过实验了解直流电机的转速、电流、电阻等参数，掌握直流电 机的运转特性和控制方式。
交流电机实验
通过实验了解交流电机的转速、电流、功率等参数，掌握交流电 机的运转特性和控制方式。
步进电机实验
通过实验了解步进电机的转速、电流、脉冲等参数，掌握步进电 机的运转特性和控制方式。
《电机与电气控制》课程标准机电技术
城市轨道交通机电技术专业《电机与电气控制》课程标准一、课程基本信息课程代码：18072025学时数：72 学分：4先修课程：《城市轨道交通电工电子技术》、《机械基础》、《城市轨道交通概论》等。
后续课程：《城市轨道交通牵引供电》、《城市轨道交通安全与应急处理》、《自动控制系统原理与应用》、《计算机网络通信技术》等。
二、课程性质该课程是五年制高职学校学生的一门专业课程，为培养轨道交通机电技术运用管理的高素质人才的目标服务，在前续课程的基础上进一步培养学生的职业意识，为后续课程打下基础。
1.与前续课程的联系通过《城市轨道交通电工电子技术》、《机械基础》、《城市轨道交通概论》等的学习，学生了解了电机与电气控制的一些基础知识和总体组成，为以后学习打好基础。
2.与后续课程的关系为学生后续课程《城市轨道交通牵引供电》、《城市轨道交通安全与应急处理》、《自动控制系统原理与应用》、《计算机网络通信技术》、等课程学习打下高度的相关基础，为学生在以后工作中提供轨道交通机电技术运用管理方面的必要知识。
《电机与电气控制》是五年制高职城市轨道交通机电技术专业学生的一门必修的专业平台课程。
三、课程的基本理念本课程所面向的职业岗位为城市轨道交通综合机电维修工、电梯运营与维修工等，主要从事使用和维护电动机、变压器、常用低压电器的能力，电气控制线路的分析、调试、维护维修的能力等工作。
根据职业岗位分析，确定本课程的基本理念是：遵循系统化原则，将教学内容分为电机与变压器、电气控制技术两大部分。
通过本课程的学习，使学生掌握常见电机、低压电器设备的组成和作用，掌握基本的电气控制技术，并具有一定的操作检修能力，培养学生分析生产实际问题和解决实际问题的能力，为学生走向工作岗位打下坚实的基础。
四、课程的设计思路通过对本专业工作岗位分析，确定了课程的设计思路为：打破以知识传授为主要特征的传统学科课程模式，转变为以工作任务为中心组织课程内容，根据生产实际和日常生活情况，分析轨道交通机电技术专业毕业生从事的轨道车辆、机电设备电气线路组装、车辆电气系统调试、城市轨道交通机电设备运行维护等主要工作岗位中的典型工作任务，让学生在完成具体项目的过程中学会完成相应工作任务，如变压器的认知、常用电动机的使用与维护、三相异步电动机宜接起动控制电路的连接与检修、三相异步电动机常见降压起动制动控制电路的连接与检修等项目任务。
电机与电器工程
电机与电器工程电机与电器工程是现代工业的核心领域之一。
随着科技的发展和人类对生活质量的不断要求提高，电机与电器工程在推动现代社会的发展中起到了至关重要的作用。
本文将从电机与电器的原理、应用以及未来发展等多个角度来探讨这一领域的重要性和潜力。
首先，电机是电器工程的核心。
电机的原理可以追溯到远古时代，但现代电机的发展无疑是由科学技术的进步推动的。
电机的基本原理是将电能转化为机械能。
通过电流在导线中产生的磁场相互作用，再结合导体受力的规律，可以实现旋转或线性运动。
电机广泛应用于各个领域，如工业生产、家庭电器和交通工具等。
没有电机，现代社会将无法正常运转。
其次，电器工程是电机的应用。
电器工程主要涉及电器设备的设计、制造和维护。
电器设备是指依靠电能进行工作的各种设备，如发电机、变压器、开关和计算机等。
电器工程师需要熟悉电路原理、电子器件和控制系统等知识，以确保电器设备的正常运行和安全使用。
电器工程师在电力系统、通信系统和自动化领域都发挥着重要作用。
除了应用领域外，电机与电器工程还在技术创新和保护环境方面扮演着重要角色。
一方面，随着科学技术的进步，电机和电器设备的效率越来越高。
高效的电机可以减少能源的消耗，对环境友好。
另一方面，在可再生能源的发展和智能电网的建设中，电机与电器工程发挥着至关重要的作用。
通过电机和电器设备的控制和管理，可以实现能源的高效利用和分配，进一步推动可持续发展。
未来，电机与电器工程将继续迎来新的挑战和机遇。
随着人工智能的发展，电机与电器设备也将进一步智能化。
例如，智能家居系统可以实现家庭设备的远程控制和智能调度，提高居住的舒适性和便利性。
此外，新材料和新技术的应用也将推动电机与电器工程的发展。
例如，碳纳米管技术可以提高电器设备的性能，降低能源消耗；而第五代移动通信技术（5G）的推广将为智能电网的建设提供有力的支撑。
可以预见，未来电机与电器工程领域将发展势头强劲，为人类创造更美好的生活。
电机与电气控制技术-课程标准精选全文完整版
可编辑修改精选全文完整版电机与电气控制技术课程标准一、课程简介本课程是城市轨道交通车辆技术专业的一门核心课程，同时是提升学生核心能力的支撑。
是专业基础课程知识的具体应用及专业基础能力的进一步提升，同时为后续课程打下坚实的知识与能力基础。
通过本课程学习，使学生具有一定的职业素养，为学生的职业综合能力形成奠定基础。
本课程面向轨道交通车辆运用与检修岗位，根据生产、管理、服务第一线从事城市轨道交通车辆电气控制、运用与管理工作的需要，以培养学生对城市轨道交通车辆结构分析能力为重点，在分析学习领域对应的典型工作任务所需知识、技能、素质的基础上，参照行业职业资格标准，确定教学内容。
将相关的知识、技能、素质按照学生的认知规律和职业成长规律，由易至难，由单一复杂的地用于各学习活动中，实现知识、技能、素质的同步提高。
先修课程：机械制图、电工电子技术、机械制造基础、机械设计基础；后续课程：电客车制动、电客车控制系统、电客车总体及走行部顶岗实习等。
二、课程目标（一）能力目标（1）掌握直流电机。
（2）掌握变压器。
（3）掌握三相异步电动机。
（4）掌握常用控制电机。
（5）掌握牵引电机。
（6）掌握常用低压电器。
（7）掌握继电器-接触器控制电路。
（二）素质目标具有良好的思想品德素质、科学文化素质、专业业务素质和身体心理素质。
具有良好的礼仪习惯和职业道德，具有敬业爱岗的工作作风，具有良好的法律意识、安全意识和环保意识。
能与他人进行良好的协调与沟通，能独立或通过团队协作完成工作任务。
三、教学内容与学时分配课程应以班级授课为主要的教学组织形式，根据单元知识内容适当设计小组学习课，采用任务驱动的方式组织教学，小组中学生进行自主性共同学习，进行信息交换，单元学习任务的安排要要遵循学生的基本认识规律和能力递进要求，由简单到复杂、由易到难设计学习任务；实践课教学根据实际条件采用现场课或多媒体虚拟现场来引导学生进入情境学习。
教学内容与学时分配如下表：教学内容与学时安排表1.学习内容必须具体化为知识点和实训项目，本课程所有知识点和实训项目连续编号2.按照学习情境/任务/项目/单元进行学时分配；3.知识点与实践项目非必需一一对应关系，可以没有实践项目，一个知识点对应一个实践项目，也可以是几个知识点对应一个实践项目或一个知识点对应多个实践项目。
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⑴ 电能的生产、传输和分配：如发电机 ⑵ 驱动各种生产机械和装备：如机床驱动、电 力排灌、农副产品加工、采矿和输送、电力机 车的牵引、鼓风、起吊、轧钢、造纸、医疗设 备及家用电器
电机的作用（3）
⑶ 组成各种自动控制系统和自动化装置：如
计算机、机器人、电梯的自动选层、阀门 遥控、雷达定位、飞行器的发射和姿态控 制、计算机外围设备、现代家用电器。
国 产 30 0 MW 汽 轮 发 电 机
国 产 20 0 汽 轮 发 电 机 定 子
MW
国产200MW汽轮发电机定子铁心
电动机
电动机
组成：
定子+转子
功能：
输出机械 能
变压器
功用：变换交流电压的大小
单相变压器
• 组成：铁心+线圈
+ －
(a) 电磁铁的磁路
(b) 变压器的磁路
电传动内燃机车动力传动关系
柴油机→发电机→电动机 优点：自备“电站”，电能损耗小
现代化汽车上的各种电动机分布
电动汽车
技术关键：
1）电池的功 率密度与能 量密度； 2）充电
混合动力公交车
两种动力：
柴油发动机 电动机
上海磁悬浮列车
4. 医疗、办公设备与家用电器
3.2.2 电机的应用领域
1. 电力工业 2. 工业生产部门与建筑业 3. 交通运输 4. 医疗、办公设备及家用电器 5. 航空、航天及国防 6. 其他领域
1.电力工业方面的应用
发电机：风能/水势能/热能 → 电能 变压器：低压→高压→低压 电动机：风机、水泵
发电机
引进600MW汽轮发电机
功用：
电能→弹性体的 超声振动
特点：速度低、 出力大、体积 小、噪声小 应用：生物、 光学、精密仪 器
汽轮发电机、水轮发电机
风力发电机
功用：
风能→机械能 →电能
特点：
小功率0.1kW 大功率:1000kW
2. 工业、建筑方面的应用
工业应用：
机床、轧钢机、鼓风机、印刷机、水泵、起重
机、传送带、自动生产线等，用电量约占总负
(c) 直流电机的磁路
变压器的基本结构和工作原理
1. 变压器的基本结构
Φ A u X 1
变压器 一次侧 绕组
（原边）
S u20 a x
变压器 二次侧 绕组
（副边）
x
Tr |ZL|
i10 N1N2
由硅钢片叠 压制成的变 压器铁心磁 路。
变压器图 形符号
变压器是一种能变换电压、变换电流、变换阻抗的“ 静止”电气设备。变压器在传递电能的过程中频率不 变。
全电舰船、战车：电驱动
航天器：用电磁执行器代替液压、气动执行器
航空器：用电动机驱动升降舵、方向舵
飞机：电传操纵/线控 — fly by wire
航空、航天、 国防
航空母舰：
采用直线电动机 飞机助推装置
电动机控制器
组成：
电路板、低压电
器、微处理器、
接口电路等
城市轻轨列车交流调速变频器
医疗： 心电机、X光机、CT、牙科手术工具、呼吸机、 电动轮椅、动器 — 永磁无刷电动机
打印机、复印机、传真机、碎纸机等
家用电器：电冰箱和空调器的压缩机、洗衣机转 轮、吸尘器、电风扇等等
医疗器件
办公用品、家用电器
5. 航空、航天、国防方面的应用
组成：
电力电子电路、
电子线路、微处
理器、控制线路、
低压电器等
3.2.3
电器概述
电器定义：
指所有用电的器具，但在电气工程中，电器特
指用于对电路进行接通、分断、对电路参数进
行变换，以实现对电路或用电设备的控制、调 节、切换、检测和保护等作用的电工装置、设 备和组件。
常用电器：
断路器、接触器、继电器、接近开关等
器
（b）高压断路器
（c）隔离开关
避雷器
雷电过电压和操作过电
压：
数值高，单纯靠提高设
备的绝缘水平来承受这
两种过电压，不仅在经
济上不合理，而且在技
术上也常常是不可行的。
低压电器
种类：
继电器、 接触器
低压转换开关
第3章 电机和电器思考题
1、简述电机在三个方面的主要作用，并列出 电机的几大应用领域。 2、说明电机的结构和基本工作原理；如何区 分发电机和电动机？ 3、说明变压器的结构和变换电压的原理；为 什么变压器不能变换直流电压？
4、分析电力机车与内燃机车的驱动方式，各 有何优缺点？
荷的60%
建筑电气：
电梯、滚梯、自动门、供水、供暖、通风等
3. 交通运输方面的应用
电力机车与城市轨道交通：电动机驱动
内燃机车：柴油发动机→发电机→电动机
船舶：内燃机→螺旋桨； 柴油机→发电机→电动机 汽车：汽油机驱动；混合动力驱动 电动车：电动机驱动 磁悬浮列车：电动机驱动 直流电动机轮轨车辆驱动：电动机驱动
把机械能转换为电能：发电机
是工业、农业、交通运输、国防工业、医疗设备 以及日常生活中常用的重要设备。
电机的分类 按照电机的用途分类： l）发电机 — 将机械能转换为电能。 2）电动机 — 将电能转换为机械能。
3）变压器 — 改变电压/电流的大小。
3.2.1 电机的作用（2）
电机的主要作用表现在三个方面：
电器分类 — 按工作电压分
电器按照工作电压可分为：
高压电器和低压电器两类。
低压电器：工作交流电压≤1000VAC
直流电压≤1500VDC；
高压电器：工作交流电压＞1000VAC
直流电压＞1500VDC
户内高压电器
（a）隔离开关
（b）组合电器
（c）高压真空断
路器
户外高压电器
（a）多油高压电
2．变压器的工作原理
Φ S i10 A X u1
N1N2
u20
a x
x
|ZL|
U1 U L1 4.44 fN1m U 20 U M2 4.44 fN 2 m
U1 U L1 4.44 fN 1 m N1 k U 20 U M 2 4.44fN 2 m N 2
微型超声波 压电电动机
第3章 电气工程学科的 主要研究方向
3.1 电机和电器
第3章 电气工程学科的主要研究方向
3.1 电机和电器 3.2 电力电子与电力传动 3.3 电力系统及自动化
3.4 高电压与绝缘技术
3.5 电工理论与新技术
3.2.1 电机的作用（1）
电机是以电磁感应现象为基础，实现机械能与电 能之间的转换的机械； 把煤、天然气、水力、风力等自然界中的储能转 换成机械能：电动机