电机电器及其控制技术

《电机电器及其控制技术》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第2章电机电器及其控制技术1电气工程概论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以及变换电能的机械，包括旋转电机和变压器两大类。旋转电机机电能量转换装置发电机机械能→电能电动机电能→机械能变压器电能变换装置2电气工程概论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、传输和分配发电机变压器……2.1电机的作用与发展简史电机的作用3电气工程概论1831年法拉第创造了第一部感应发电机的模型1834年雅可比发明了功率为15W的棒状铁芯电动机1836年达文波特首先尝试用电动机驱动机械1845年惠斯通用电磁铁替代永

2、久磁铁制成第一台电磁铁发电机1866年西门子制成第一台使用电磁铁的自激式发电机1870年格拉姆制成了环形电枢自激发电机1878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1880年爱迪生制造了名为“巨象”的大型直流发电机1885年费拉里斯提出旋转磁场原理，研制出两相异步电动机1888年俄国人制成一台三相交流单鼠笼异步电动机4电气工程概论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

3、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。5电气工程概论按电流分类直流电机交流电机按功能分类(1)将机械功率转换为电功率——发电机(2)将电功率转换为机械功率——电动机(3)将电功率转换为另一种形式的电功率，又可分为：输出和输入有不同的电压——变压器输出与输入有不同的波形，如将交流变为直流——变流机输出与输入有不同的频率——变频机输出与输入有不同的相位——移相机(4)在机电

4、系统中起调节、放大和控制作用的电机——控制电机按运行速度分类(1)静止设备——变压器(2)没有固定的同步速度——直流电机(3)转子速度永远与同步速度有差异——异步电机(4)速度等于同步速度——同步电机(5)速度可以在宽广范围内随意调节——交流换向器电机按功率大小分类大型电机中小型电机微型电机电机的分类2.2电机的分类与结构6电气工程概论特种电机：步进电机，无刷电机，开关灭磁电机，超声波电机，…7电气工程概论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…转子定子(b)定子转子（a）8电气工程概论电动机将电能转变为机械能的机械同步电动

5、机异步电动机直流电动机伺服电动机…转子定子铁心机座定子绕组9电气工程概论电动机10电气工程概论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…11电气工程概论特种电机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…12电气工程概论特种电机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；导弹发射架；电磁推进潜艇；…海浪直接驱动直线发电机13电气工程概论特种电机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14电气工程概论特种电机4）超导电机应用：超大型发电机或电动机全电军舰吊舱

6、式推进系统超导直流电动机剖面图15电气工程概论特种电机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16电气工程概论(一)异步电机的结构1定子：定子铁芯由硅钢片冲片叠成，冲片内圆上的槽用来嵌放定子绕组。2转子：主要由转子铁芯、转子绕组和转轴三者构成。转子绕组分为绕线型和鼠笼型两类。异步电动机1、结构17电气工程概论18电气工程概论19电气工程概论采用铸铝的鼠笼式转子20电气工程概论鼠笼式三相异步电动机结构21电气工程概论绕线式异步电动机结构22电气工程概论2、转动原理23电气工程概论24电气工程概论两极旋转磁场的

7、形成如图所示，将异步电动机的3个定子绕组接成“星”型，并将它的3个首端A、B、C分别与三相电源相联接。3个定子绕组的尺寸、匝数和其他特性是完全相同的，仅空间位置彼此相差120°。当接通三相对称电源后，其中将产生对称的三相电流，设它们分别为：25电气工程概论三相电流iA、iB和iC的波形26电气工程概论三相两极旋转磁场27电气工程概论二极旋转磁场的如下特点。（１）空间上互为120°的3个定子绕组接通相位互为120°的三相正弦交流电源时，可以产生以ω角速度匀速旋转的磁场。（２）旋转磁场的方向与三相电源的相序有关。当三相电源的相序为Ａ-B-C时，旋转磁

8、场按顺时针方向旋转，电动机正转。当三相电源的相序改变为A-C-B时，旋转磁场则按逆时针方向旋转，电机反转。