电气工程概论 第二章 电机电器及其控制技术(一)课件

2电机电器及其控制技术1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2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。4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6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…定子转子（a）隐极同步发电机,汽轮发电机转子定子(b)凸极同步发电机,水轮发电机7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三相异步电动机8电气工程概论电动机(c)平面电动机(a)旋转电动机(b)直线电动机(d)球形电动机9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…11电气工程概论永磁无刷电动机原理框图直流电源开关电路电动机位置传感器永磁无刷电动机分为方波驱动的无刷直流电动机BLDCM和正弦波驱动的永磁同步电动机PMSM。与传统有刷电动机相比，BLDCM用电子换向取代直流电动机的机械换向，并将原有刷电动机的定转子颠倒，省去机械换向和电刷.而PMSM是用永磁体取代原绕线式同步电动机转子中的励磁绕组，定子不做改变，省去了励磁线圈、滑环和电刷12电气工程概论永磁无刷电动机

电动机的定子绕组多做成三相对称星形接法，同三相异步电动机十分相似。电动机的转子上粘有已充磁的永磁体，为了检测电动机转子的极性，在电动机内装有位置传感器。驱动器由功率电子器件和集成电路等构成，其功能是：接受电动机的启动、停止、制动信号，以控制电动机的启动、停止和制动；接受位置传感器信号和正反转信号，用来控制逆变桥各功率管的通断，产生连续转矩；接受速度指令和速度反馈信号，用来控制和调整转速；提供保护和显示等等。

永磁无刷直流电动机因其卓越的性能(宽调速、小体积、高效率和稳态转速误差小等特点)和不可替代的技术优势，越来越受到人们的关注。将获得更广泛的应用13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14电气工程概论直线电动机直线电动机是一种将电能直接转换成直线运动机械能的动力源。在许多传统的由旋转运动变成直线运动的场合使用直线电动机可以省去转换机构，使设备简化，提高运行可靠性和运行效率，它的速度不受限制也是许多高速运行装置所向往的。此外，直线电动机所具有的无摩擦、低噪声、能在高湿、高温或低温环境下运行的优点正代表着“绿色动力源”的方向。随着直线电动机理论和设计技术的不断成熟以及直线电动机品种的不断增加，它在工业、交通、国防及民用等领域将得到越来越广泛的应用。15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17电气工程概论特种电机4）超导电机应用：超大型发电