電氣工程概論第二章電機(jī)電器及其控制技術(shù)(一)

1、電氣工程概論1電氣工程概論2控制電機(jī)控制電機(jī)閥門控制閥門控制火炮控制火炮控制計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)驅(qū)動(dòng)各種機(jī)驅(qū)動(dòng)各種機(jī)械和裝備械和裝備電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)機(jī)床機(jī)床水泵水泵電能的生產(chǎn)、電能的生產(chǎn)、傳輸和分配傳輸和分配發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)變壓器變壓器電機(jī)的作用電機(jī)的作用電氣工程概論318311831年年法拉第創(chuàng)造了第一部感應(yīng)發(fā)電機(jī)的模型法拉第創(chuàng)造了第一部感應(yīng)發(fā)電機(jī)的模型18341834年年雅可比發(fā)明了功率為雅可比發(fā)明了功率為15W15W的棒狀鐵芯電動(dòng)機(jī)的棒狀鐵芯電動(dòng)機(jī)18361836年年達(dá)文波特首先嘗試用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)械達(dá)文波特首先嘗試用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)械18451845年年惠斯通用電磁鐵替代永久磁鐵制成第一臺(tái)電磁鐵發(fā)惠斯通用電

2、磁鐵替代永久磁鐵制成第一臺(tái)電磁鐵發(fā)電機(jī)電機(jī)18661866年年西門子制成第一臺(tái)使用電磁鐵的自激式發(fā)電機(jī)西門子制成第一臺(tái)使用電磁鐵的自激式發(fā)電機(jī)18701870年年格拉姆制成了環(huán)形電樞自激發(fā)電機(jī)格拉姆制成了環(huán)形電樞自激發(fā)電機(jī)18781878年年出現(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)一直沿用至今直沿用至今18801880年年愛迪生制造了名為愛迪生制造了名為“巨象巨象”的大型直流發(fā)電機(jī)的大型直流發(fā)電機(jī)18851885年年費(fèi)拉里斯提出旋轉(zhuǎn)磁場原理，研制出兩相異步電動(dòng)費(fèi)拉里斯提出旋轉(zhuǎn)磁場原理，研制出兩相異步電動(dòng)機(jī)機(jī)18881888年年俄國人制成一臺(tái)三相交流

3、單鼠籠異步電動(dòng)機(jī)俄國人制成一臺(tái)三相交流單鼠籠異步電動(dòng)機(jī)電氣工程概論41882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)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法國人高蘭德和英國人約翰吉布斯成功研制了第一臺(tái)吉布斯成功研制了第一臺(tái)實(shí)用變壓器實(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)輸電成

4、為現(xiàn)實(shí)電氣工程概論5按在應(yīng)用中的功能分類：按在應(yīng)用中的功能分類：發(fā)電機(jī)，電動(dòng)機(jī)，發(fā)電機(jī)，電動(dòng)機(jī)，變壓器變壓器變流機(jī)，變頻機(jī)，移相機(jī)，控制電機(jī)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：按應(yīng)用的電流種類：直流電機(jī)，交流電機(jī)直流電機(jī)，交流電機(jī)按運(yùn)行速度分類：按運(yùn)行速度分類：變壓器，直流電機(jī)，異步電機(jī)，同變壓器，直流電機(jī)，異步電機(jī)，同步電機(jī)，交流換向器電機(jī)步電機(jī)，交流換向器電機(jī)按功率分類：按功率分類：大型電機(jī)，中小型電機(jī)，微型電機(jī)大型電機(jī)，中小型電機(jī)，微型電機(jī)特種電機(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)，聲波電機(jī)，電電機(jī)機(jī)的的分分類類電氣

5、工程概論6按電流分類按電流分類直流電機(jī)直流電機(jī)交流電機(jī)交流電機(jī)按功能分類按功能分類(1) 將機(jī)械功率轉(zhuǎn)換為電功率將機(jī)械功率轉(zhuǎn)換為電功率發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)(2) 將電功率轉(zhuǎn)換為機(jī)械功率將電功率轉(zhuǎn)換為機(jī)械功率電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)(3) 將電功率轉(zhuǎn)換為另一種形式的電功率，又可分為：將電功率轉(zhuǎn)換為另一種形式的電功率，又可分為： 輸出和輸入有不同的電壓變壓器 輸出與輸入有不同的波形，如將交流變?yōu)橹绷髯兞鳈C(jī) 輸出與輸入有不同的頻率變頻機(jī) 輸出與輸入有不同的相位移相機(jī)(4)在機(jī)電系統(tǒng)中起調(diào)節(jié)、放大和控制作用的電機(jī)在機(jī)電系統(tǒng)中起調(diào)節(jié)、放大和控制作用的電機(jī)控制電機(jī)控制電機(jī)按運(yùn)行速度按運(yùn)行速度分類分類(1) 靜止設(shè)備靜止設(shè)備變

6、壓器變壓器(2) 沒有固定的同步速度沒有固定的同步速度直流電機(jī)直流電機(jī)(3) 轉(zhuǎn)子速度永遠(yuǎn)與同步速度有差異轉(zhuǎn)子速度永遠(yuǎn)與同步速度有差異異步電機(jī)異步電機(jī)(4) 速度等于同步速度速度等于同步速度同步電機(jī)同步電機(jī)(5) 速度可以在寬廣范圍內(nèi)隨意調(diào)節(jié)速度可以在寬廣范圍內(nèi)隨意調(diào)節(jié)交流換向器電交流換向器電機(jī)機(jī)按功率大小按功率大小分類分類大型電機(jī)大型電機(jī)中小型電機(jī)中小型電機(jī)微型電機(jī)微型電機(jī)電電機(jī)機(jī)的的分分類類電氣工程概論7發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)將機(jī)械能將機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娹D(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿臋C(jī)械能的機(jī)械定子轉(zhuǎn)子 （a）隱極同步發(fā)電機(jī),汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子定子(b)凸極同步發(fā)電機(jī),水輪發(fā)電機(jī)電氣工程概論8電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)將電能轉(zhuǎn)將電能轉(zhuǎn)變?yōu)?/p>

7、機(jī)械變?yōu)闄C(jī)械能的機(jī)械能的機(jī)械轉(zhuǎn)子定子鐵心機(jī)座定子繞組電氣工程概論9電電動(dòng)動(dòng)機(jī)機(jī)(c)平面電動(dòng)機(jī)(a)旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)(b)直線電動(dòng)機(jī)(d)球形電動(dòng)機(jī)電氣工程概論10變壓器變壓器將一種電將一種電壓的電能壓的電能變換為另變換為另一種電壓一種電壓的電能的的電能的裝置裝置電氣工程概論11特種電機(jī)特種電機(jī)1）永磁無刷）永磁無刷電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)電氣工程概論12永磁無刷電動(dòng)機(jī)原理框圖永磁無刷電動(dòng)機(jī)原理框圖永磁無刷電動(dòng)機(jī)分為方波驅(qū)動(dòng)的無刷直流電動(dòng)機(jī)永磁無刷電動(dòng)機(jī)分為方波驅(qū)動(dòng)的無刷直流電動(dòng)機(jī)BLDCM和正弦波驅(qū)動(dòng)的永磁同步電動(dòng)機(jī)和正弦波驅(qū)動(dòng)的永磁同步電動(dòng)機(jī)PMSM。與傳統(tǒng)有刷電動(dòng)。與傳統(tǒng)有刷電動(dòng)機(jī)相比，機(jī)相比，BLDCM

8、 用電子換向取代直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械換向，用電子換向取代直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械換向，并將原有刷電動(dòng)機(jī)的定轉(zhuǎn)子顛倒，省去機(jī)械換向和電刷并將原有刷電動(dòng)機(jī)的定轉(zhuǎn)子顛倒，省去機(jī)械換向和電刷.而而PMSM是用永磁體取代原繞線式同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子中的勵(lì)磁是用永磁體取代原繞線式同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子中的勵(lì)磁繞組，定子不做改變，省去了勵(lì)磁線圈、滑環(huán)和電刷繞組，定子不做改變，省去了勵(lì)磁線圈、滑環(huán)和電刷電氣工程概論13永磁無刷電動(dòng)機(jī)永磁無刷電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)的定子繞組多做成三相對稱星形接法，同三相異步電電動(dòng)機(jī)的定子繞組多做成三相對稱星形接法，同三相異步電動(dòng)機(jī)十分相似。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子上粘有已充磁的永磁體，為了動(dòng)機(jī)十分相似。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子上粘有已充

9、磁的永磁體，為了檢測電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的極性，在電動(dòng)機(jī)內(nèi)裝有位置傳感器。驅(qū)動(dòng)檢測電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的極性，在電動(dòng)機(jī)內(nèi)裝有位置傳感器。驅(qū)動(dòng)器由功率電子器件和集成電路等構(gòu)成，其功能是：接受電動(dòng)器由功率電子器件和集成電路等構(gòu)成，其功能是：接受電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、停止、制動(dòng)信號(hào)，以控制電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、停止和機(jī)的啟動(dòng)、停止、制動(dòng)信號(hào)，以控制電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、停止和制動(dòng)；接受位置傳感器信號(hào)和正反轉(zhuǎn)信號(hào)，用來控制逆變橋制動(dòng)；接受位置傳感器信號(hào)和正反轉(zhuǎn)信號(hào)，用來控制逆變橋各功率管的通斷，產(chǎn)生連續(xù)轉(zhuǎn)矩；接受速度指令和速度反饋各功率管的通斷，產(chǎn)生連續(xù)轉(zhuǎn)矩；接受速度指令和速度反饋信號(hào)，用來控制和調(diào)整轉(zhuǎn)速；提供保護(hù)和顯示等等。信號(hào)，用來控制和調(diào)

10、整轉(zhuǎn)速；提供保護(hù)和顯示等等。 永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)因其卓越的性能永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)因其卓越的性能 (寬調(diào)速、小體積、高效寬調(diào)速、小體積、高效率和穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速誤差小等特點(diǎn)率和穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速誤差小等特點(diǎn))和不可替代的技術(shù)優(yōu)勢，越來越和不可替代的技術(shù)優(yōu)勢，越來越受到人們的關(guān)注。將獲得更廣泛的應(yīng)用受到人們的關(guān)注。將獲得更廣泛的應(yīng)用電氣工程概論14特種電機(jī)特種電機(jī)2）直線電機(jī)）直線電機(jī)電氣工程概論15直線電動(dòng)機(jī)直線電動(dòng)機(jī)l直線電動(dòng)機(jī)是一種將電能直接轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動(dòng)機(jī)械能直線電動(dòng)機(jī)是一種將電能直接轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動(dòng)機(jī)械能的動(dòng)力源。在許多傳統(tǒng)的由旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變成直線運(yùn)動(dòng)的的動(dòng)力源。在許多傳統(tǒng)的由旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變成直線運(yùn)動(dòng)的場合使用直線

11、電動(dòng)機(jī)可以省去轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，使設(shè)備簡化，場合使用直線電動(dòng)機(jī)可以省去轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，使設(shè)備簡化，提高運(yùn)行可靠性和運(yùn)行效率，它的速度不受限制也是提高運(yùn)行可靠性和運(yùn)行效率，它的速度不受限制也是許多高速運(yùn)行裝置所向往的。此外，直線電動(dòng)機(jī)所具許多高速運(yùn)行裝置所向往的。此外，直線電動(dòng)機(jī)所具有的無摩擦、低噪聲、能在高濕、高溫或低溫環(huán)境下有的無摩擦、低噪聲、能在高濕、高溫或低溫環(huán)境下運(yùn)行的優(yōu)點(diǎn)正代表著運(yùn)行的優(yōu)點(diǎn)正代表著“綠色動(dòng)力源綠色動(dòng)力源”的方向。隨著直的方向。隨著直線電動(dòng)機(jī)理論和設(shè)計(jì)技術(shù)的不斷成熟以及直線電動(dòng)機(jī)線電動(dòng)機(jī)理論和設(shè)計(jì)技術(shù)的不斷成熟以及直線電動(dòng)機(jī)品種的不斷增加，它在工業(yè)、交通、國防及民用等領(lǐng)品種的不斷增加，它在工業(yè)、交通、國防及民用等領(lǐng)域?qū)⒌玫皆絹碓綇V泛的應(yīng)用。域?qū)⒌玫皆絹碓綇V泛的應(yīng)用。 電氣工程概論16直線異步電動(dòng)機(jī)典型應(yīng)用直線異步電動(dòng)機(jī)典型應(yīng)用 在種類繁多的直線電動(dòng)機(jī)中，直線異步電動(dòng)在種類繁多的直線電動(dòng)機(jī)中，直線異步電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用最廣機(jī)的應(yīng)用最廣 ,典型應(yīng)用如下典型應(yīng)用如下l直線異步電動(dòng)機(jī)在交通領(lǐng)域的應(yīng)用直線異步電動(dòng)機(jī)在交通領(lǐng)域的應(yīng)用l直線異步電動(dòng)機(jī)用于浮法