电气工程导论第二章电机电器及其控制技术课件

安徽科技学院电气工程教研室安徽科技学院电气工程教研室1电机的作用与发展简史2电机的分类与结构3电机的应用领域4电动机的选用与运行控制5电机学的研究内容6电器的发展历史7电器的分类8低压电器第二章 电机电器及其控制技术1电气工程专业导论电气工程专业导论 安徽科技学院电气工程教研室安徽科技学院电气工程教研室标题添加点击此处输入相关文本内容点击此处输入相关文本内容前言点击此处输入相关文本内容标题添加点击此处输入相关文本内容 安徽科技学院电气工程教研室安徽科技学院电气工程教研室电机的作用控制电机阀门控制火炮控制计算机驱动各种机械和装备电动机机床水泵电能的生产、传输和分配发电机发电机变压器变压器一、电机的作用与发展简史3电气工程专业导论电气工程专业导论 安徽科技学院电气工程教研室安徽科技学院电气工程教研室一、电机的作用与发展简史（续）18311831年法拉第创造了第一部感应发电机的模型18341834年雅可比发明了功率为15W15W的棒状铁芯电动机18361836年达文波特首先尝试用电动机驱动机械18451845年惠斯通用电磁铁替代永久磁铁制成第一台电磁铁发电机18661866年西门子制成第一台使用电磁铁的自激式发电机18701870年格拉姆制成了环形电枢自激发电机18781878年出现了铁芯开槽法。有槽铁芯和鼓形绕组的结构一直沿用至今18801880年爱迪生制造了名为“巨象”的大型直流发电机18851885年费拉里斯提出旋转磁场原理，研制出两相异步电动机18881888年俄国人制成一台三相交流单鼠笼异步电动机4电气工程专业导论电气工程专业导论 安徽科技学院电气工程教研室安徽科技学院电气工程教研室一、电机的作用与发展简史（续）1882年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1882年英国人高登制造了大型两相交流发电机1882年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1884年英国人霍普金生又发明了具有封闭磁路的变压器1891年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经过经过100100多年的发展，电机的理论已经相当成熟。但是，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。展，电机的发展又进入了新的阶段。5电气工程专业导论电气工程专业导论 安徽科技学院电气工程教研室安徽科技学院电气工程教研室二、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发电机电动机电动机变压器变流机变频机移相机控制电机按应用的电流种类直流电机直流电机交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按功率分类大型电机中小型电机微型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6电气工程专业导论电气工程专业导论 安徽科技学院电气工程教研室安徽科技学院电气工程教研室二、电机的分类与结构（续）2、发电机将机械能转变为电能的机械水轮机水轮机风力机风力机蒸汽轮机蒸汽轮机燃气轮机燃气轮机柴油机柴油机定子转子（a）转子定子(b)7电气工程专业导论电气工程专业导论 安徽科技学院电气工程教研室安徽科技学院电气工程教研室（一）、电机分类按类别分电机静止电机变压器旋转电机直流电机交流电机控制电机异步电机同步电机二、电机基础知识8电气工程专业导论电气工程专业导论 安徽科技学院电气工程教研室安徽科技学院电气工程教研室（二）、电机在国民经济中的地位电能生产由同步发电机生产；高压输电由升压变压器将发电机发出的电压升高到输电电压再输送；降压用电由降压变压器将输来的高压电降为所需低电压，供给用电设备；生产机械的拖动由各种电动机实现；控制系统中的信号转换由各种控制电机完成。9电气工程专业导论电气工程专业导论 安徽科技学院电气工程教研室安徽科技学院电气工程教研室二、电机的分类与结构（续）3、电动机将电能转变为机械能的机械同步电动机同步电动机异步电动机异步电动机直流电动机直流电动机伺服电动机伺服电动机转子定子铁心机座定子绕组10电气工程专业导论电气工程专业导论 安徽科技学院电气工程教研室安徽科技学院电气工程教研室笼型异步电机剖面图笼型异步电机剖面图转轴定子绕组转子定子铁心端盖接线盒11电气工程专业导论电气工程专业导论 安徽科技学院电气工程教研室安徽科技学院电气工程教研室二、电机的分类与结构（续）3电动机12电气工程专业导论电气工程专业导论 安徽科技学院电气工程教研室安徽科技学院电气工程教研室二、电机的分类与结构（续）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单相变压器三相变压器三相变压器13电气工程专业导论电气工程专业导论 安徽科技学院电气工程教研室安徽科技学院电气工程教研室二、电机的分类与结构（续）5、特种电机1）永磁无刷电动机应用：应用：航空、航天航空、航天家用电器家用电器机器人机器人电动汽车电动汽车电动车组电动车组电动舰船电动舰船14电气工程专业导论电气工程专业导论 安徽科技学院电气工程教研室安徽科技学院电气工程教研室二、电机的分类与结构（续）5、特种电机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；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海浪直接驱动直线发电机15电气工程专业导论电气工程专业导论 安徽科技学院电气工程教研室安徽科技学院电气工程教研室二、电机的分类与结构（续）5、特种电机3）步进电动机应用：应用：自动控制装置自动控制装置中的执行元件中的执行元件各种步进电动机各种步进电动机16电气工程专业导论电气工程专业导论 安徽科技学院电气工程教研室安徽科技学院电气工程教研室二、电机的分类与结构（续）5、特种电机4）超导电机应用：应用：超大型发电机超大型发电机或电动机或电动机全电军舰吊舱式推进系统全电军舰吊舱式推进系统超导直流电动机剖面图超导直流电动机剖面图17电气工程专业导论电气工程专业导论 安徽科技学院电气工程教研室安徽科技学院电气工程教研室二、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：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微型超声波压电电动机18电气工程专业导论电气工程专业导论 安徽科技学院电气工程教研室安徽科技学院电气工程教研室三、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汽轮发电机正在安装转子19电气工程专业导论电气工程专业导论 安徽科技学院电气工程教研室安徽科技学院电气工程教研室三、电机的应用领域（续）1、电力工业2）水轮发电机应用：应用：水力发电厂水力发电厂世世界界上上最最大大的的水水轮轮发发电电机机在在三三峡峡电电站站安安装装20电气工程专业导论电气工程专业导论 安徽科技学院电气工程教研室安徽科技学院电气工程教研室三、电机的应用领域（续）1、电力工业3）风力发电机应用：应用：风力发电厂风力发电厂永永磁磁外外转转子子大大型型风风力力发发电电机机永磁外转子定子21电气工程专业导论电气工程专业导论 安徽科技学院电气工程教研室安徽科技学院电气工程教研室三、电机的应用领域（续）2、工业生产部门与建筑业应用：应用：机床；机床；轧钢机；轧钢机；鼓风机；鼓风机；水泵；水泵；起重机；起重机；传送带；传送带；生产线；生产线；电电梯梯用用永永磁磁曳曳引引电电动动机机22电气工程专业导论电气工程专业导论 安徽科技学院电气工程教研室安徽科技学院电气工程教研室三、电机的应用领域（续）3、交通运输业1 1）电力机车）电力机车与城市轨道与城市轨道交通交通电气化铁路；电气化铁路；地铁；地铁；无轨电车；无轨电车；电电力力机机车车直直流流牵牵引引电电动动机机23电气工程专业导论电气工程专业导论 安徽科技学院电气工程教研室安徽科技学院电气工程教研室三、电机的应用领域（续）3、交通运输业2 2）内燃机车）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；交流交流直流；直流；交流交流直流直流交流；交流；燃 油箱柴 油机发 电机励 磁机牵引电动机整流柜电传动内燃机车动力关系示意图电传动内燃机车动力关系示意图24电气工程专业导论电气工程专业导论 安徽科技学院电气工程教研室安徽科技学院电气工程教研室三、电机的应用领域（续）3、交通运输业3 3）船舶）船舶内燃机内燃机电力电力推进：推进：舰船内燃机舰船内燃机电力推进感应电动机电力推进感应电动机25电气工程专业导论电气工程专业导论 安徽科技学院电气工程教研室安徽科技学院电气工程教研室三、电机的应用领域（续）3、交通运输业4 4）汽车）汽车座椅滑动控制电机座椅升降电机座椅角度调整电机空气靠垫泵电动按摩坐垫天窗控制电机自动窗电机(4)(4)散热器风扇电机油冷却扇电机空调热风电机阻流片控制电机起动电机后灯雨刷(2)(2)碰撞缓冲器控制电机自 动 门锁电机自动伸缩天线电机燃油泵时钟步进电机录音机电机DVDDVD电机里程表步进电机前雨刷电机(2)(2)风挡清洁泵(2)(2)前灯雨刷(2)(2)空气净化器后部空调自动空调执行器真空泵热量回收泵自动水平校正器自动调速泵油门控制电机后视镜电 机(2)(2)后雨刷电机(2(2)减震直线电机(4)(4)26电气工程专业导论电气工程专业导论 安徽科技学院电气工程教研室安徽科技学院电气工程教研室三、电机的应用领域（续）3、交通运输业5 5）电动车）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；27电气工程专业导论电气工程专业导论 安徽科技学院电气工程教研室安徽科技学院电气工程教研室三、电机的应用领域（续）3、交通运输业5 5）电动车）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；28电气工程专业导论电气工程专业导论 安徽科技学院电气工程教研室安徽科技学院电气工程教研室三、电机的应用领域（续）3、交通运输业6 6）磁悬浮列）磁悬浮列车驱动车驱动 图2-25 29电气工程专业导论电气工程专业导论 安徽科技学院电气工程教研室安徽科技学院电气工程教研室三、电机的应用领域（续）3、交通运输业7 7）直线电动）直线电动机轮轨车辆机轮轨车辆 30电气工程专业导论电气工程专业导论 安徽科技学院电气工程教研室安徽科技学院电气工程教研室三、电机的应用领域（续）4、医疗、办公设备与家用电器医疗器械医疗器械心电机心电机X X光机光机CTCT牙科手术工具牙科手术工具渗析机渗析机呼吸机呼吸机电动轮椅电动轮椅办公设备办公设备DVDDVD驱动器驱动器CD-ROMCD-ROM打印机打印机传真机传真机家用电器家用电器电冰箱电冰箱洗衣机洗衣机电风扇电风扇空调器空调器抽油烟机抽油烟机31电气工程专业导论电气工程专业导论 安徽科技学院电气工程教研室安徽科技学院电气工程教研室三、电机的应用领域（续）5、航空、航天、国防飞轮储能系统电能变换装置直线电机发射器控制装置定子转子控制台32电气工程专业导论电气工程专业导论 安徽科技学院电气工程教研室安徽科技学院电气工程教研室三、电机的应用领域（续）6、其它演出设备演出设备运动训练设备运动训练设备游乐设备游乐设备电动玩具电动玩具33电气工程专业导论电气工程专业导论 安徽科技学院电气工程教研室安徽科技学院电气工程教研室四、电动机的选用与运行控制1 1、电动机的选用p 种类：交流电机：三相电机、单相电机 直流电机p 功率：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。34电气工程专业导论电气工程专业导论 安徽科技学院电气工程教研室安徽科技学院电气工程教研室四、电动机的选用与运行控制（续）2 2、电动机的运行控制p 电动机的启动电动机的启动uu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。uu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。uu同步电动机：同步电动机本身没有启动转矩，启动时采用同步电动机：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。步运行。p电动机的调速电动机的调速uu直流调速直流调速uu交流调速交流调速p电动机的制动电动机的制动uu能耗制动能耗制动uu反接制动反接制动uu回馈制动回馈制动uu涡流制动涡流制动35电气工程专业导论电气工程专业导论 安徽科技学院电气工程教研室安徽科技学院电气工程教研室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。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。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。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：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。物理模型、数学模型、实际运行、实验测试。36电气工程专业导论电气工程专业导论 安徽科技学院电气工程教研室安徽科技学院电气工程教研室2、变压器了解变压器的基本结构、工作原理和额定值。变压器的空载运行及变压器的负载运行分析。用途分类：电力变压器，电力系统传输电能电炉变压器，专给炼钢炉供电整流变压器，大型电解电镀、直流电力机车供电仪用变压器、控制变压器无线电变压器，仅传输信号。37电气工程专业导论电气工程专业导论 安徽科技学院电气工程教研室安徽科技学院电气工程教研室电力变压器变压器的总容量大致相当于发电机容量的三倍。输电过程中，通常将电压升高，通过高压输电线传送到远方的城市，经过降压变压器降为10kv电压，再经过配电降压变压器分配给用户。输送同样的功率，电压低则电流大，一方面由于大电流在输电线路上引起损耗，另一方面大电流在线路阻抗上产 生大的压降，受电端电压很低，电能传送不出去。只有高电压能将电能输送到远方。配电变压器38电气工程专业导论电气工程专业导论 安徽科技学院电气工程教研室安徽科技学院电气工程教研室配电变压器输电变压器39电气工程专业导论电气工程专业导论 安徽科技学院电气工程教研室安徽科技学院电气工程教研室6、电器的发展历史 电器特指用于对电路进行接通、分断，对电路参电器特指用于对电路进行接通、分断，对电路参数进行变换，以实现对电路和用电设备的控制、调节、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。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，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。自动化程度高。开关电器的发展为例：开关电器的发展为例：uu 刀开关；刀开关；uu熔断器；熔断器；uu高压断路器。高压断路器。40电气工程专业导论电气工程专业导论 安徽科技学院电气工程教研室安徽科技学院电气工程教研室7、电器的分类p电器按功能可分为：用于接通和分断电路的电器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用于控制电路的电器如：电磁启动器、星如：电磁启动器、星-三角启动器、变阻器、控制继电器等三角启动器、变阻器、控制继电器等用于切换电路的电器用于切换电路的电器如：转换开关、主令电器等如：转换开关、主令电器等用于检测电路的电器用于检测电路的电器 如互感器、传感器等如互感器、传感器等用于保护电路的电器用于保护电路的电器 如熔断器、断路器、限流电抗器、避雷器等如熔断器、断路器、限流电抗器、避雷器等p电器按工作电压可分为：高压电器高压电器 低压电器低压电器41电气工程专业导论电气工程专业导论 安徽科技学院电气工程教研室安徽科技学院电气工程教研室8、高压电器p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、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负荷开关和接地开关等隔离开关隔离开关真空负荷开关真空负荷开关-熔断器组合电器熔断器组合电器高压真空断路器高压真空断路器42电气工程专业导论电气工程专业导论 安徽科技学院电气工程教研室安徽科技学院电气工程教研室8、高压电器（续）p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、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负荷开关和接地开关等户外多油断路器户外多油断路器220kVSF6220kVSF6220kVSF6220kVSF6瓷柱式瓷柱式户外高压断路器户外高压断路器43电气工程专业导论电气工程专业导论 安徽科技学院电气工程教研室安徽科技学院电气工程教研室8、高压电器（续）p互感器：是电力系统中供测量和保护用的设备，是电力系统中供测量和保护用的设备，包括：电流互感包括：电流互感器、电压互感器两大类。器、电压互感器两大类。电流互感器电流互感器电压互感器电压互感器44电气工程专业导论电气工程专业导论 安徽科技学院电气工程教研室安徽科技学院电气工程教研室问题提问与解答问答HERE COMES THE QUESTION AND ANSWER SESSION 安徽科技学院电气工程教研室安徽科技学院电气工程教研室结束语感谢参与本课程，也感激大家对我们工作的支持与积极的参与。课程后会发放课程满意度评估表，如果对我们课程或者工作有什么建议和意见，也请写在上边 安徽科技学院电气工程教研室安徽科技学院电气工程教研室谢谢您的观看与聆听Thankyouforwatchingandlistening