电气工程及其自动化专业导论ppt第2章课件.pptx

《电气工程及其自动化专业导论ppt第2章课件.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电气工程及其自动化专业导论ppt第2章课件.pptx（42页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、哈尔滨理工大学,电气工程及其自动化专业导论,戈宝军 陶大军 付敏 周永勤 刘骥,职务：教授单位：哈尔滨理工大学,哈尔滨理工大学,目 录,电气工程及其自动化专业导论,第1章 电气工程及其本科教育第2章 电机电器及其系统第3章 电力系统及其自动化第4章 电力电子与电力传动第5章 高电压与绝缘技术第6章 电工理论与新技术,哈尔滨理工大学,第2章 电机电器及其系统,第二章目录,2.1 电机的作用和发展历程2.2 电机的分类和主要类型2.3 电机的主要应用2.4 电器的分类及主要类型2.5 电机电器及其控制发展趋势,哈尔滨理工大学,电机与电器学科：较早的电气工程专业一般被称为电机系，随着电磁理论与电磁装

2、置的成熟和发展，电气工程的内涵也随之不断扩展，电机与电器学科发展成为电气工程一级学科下的二级学科之一。专业方向简介：主要研究电机、电器、及其系统的运行理论、电磁问题、设计与控制理论，主要涉及电机电器的基本理论、特种电机及其控制系统、电机计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、电机的控制理论及方法、特种电机设计、电机电器可靠性理论与检测技术等研究领域。,第2章 电机电器及其系统,哈尔滨理工大学,核心课程：主要学习与电机、电器，以及与控制相关的学科基础课程和专业方向课程，开设的课程一般包括电机学、电力电子技术、自动控制原理、PLC电气控制、电机设计、电机运动控制、电机测试技术、电机

3、与电力拖动、特种电机或永磁电机、电机控制、控制电机、电机结构工艺学等课程。就业去向：毕业后可以进入一些电气装备制造行业从事与电机、电器等设备相关的设计、开发、控制、运行、检测维护等方面的工作，也可以进入电力系统运行与维护行业从事运行监测、系统维护、经济运行、质量保障、技术管理等工作。,第2章 电机电器及其系统,哈尔滨理工大学,2.1 电机的作用和发展历程,2.1.1 电机的主要作用,电机是以电磁理论为基础，实现机械能与电能的相互转换或电能传递的一种电磁装置。电机主要包括发电机、变压器和电动机等类型。主要作用概括为以下三个方面：1、用于电能的产生、传输、和分配。2、用于驱动各种生产机械或装备。3

4、、用以作为各种控制系统或自动化、智能化装置的重要元件。,第2章 电机电器及其系统,哈尔滨理工大学,第2章 电机电器及其系统,2.1.1 电机的主要作用,哈尔滨理工大学,2.1 电机的作用和发展历程,2.1.2 电机的发展历程,第2章 电机电器及其系统,哈尔滨理工大学,第2章 电机电器及其系统,2.1.2 电机的发展历程,哈尔滨理工大学,第2章 电机电器及其系统,2.1.2 电机的发展历程,哈尔滨理工大学,2.2 电机的分类和主要类型,2.2.1 电机的主要分类,依据不同的分类标准，电机有不同的分类方法：1.按照所应用的电流种类，电机可以分为直流电机和交流电机。2.按照在应用中的功能来分，电机可

5、以分为下列各类。（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。,第2章 电机电器及其系统,哈尔滨理工大学,2.2 电机的分类和主要类型,2.2.1 电机的主要分类,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。3.按运行速度，电机又可以分为：（1）静止设备变压器。（2）没有固定的同步速度直流电机。,第2章 电机电器及其系统,哈尔滨理工大学,2.2 电机的分类和主要类型,2.

6、2.1 电机的主要分类,（3）转子速度永远与同步速度有差异感应电机（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。4.按功率大小，又可以分为大型电机、中小型电机和微型电机。,第2章 电机电器及其系统,哈尔滨理工大学,第2章 电机电器及其系统,2.2.1 电机的主要分类,哈尔滨理工大学,2.2 电机的分类和主要类型,2.2.2 电机的主要类型,（一）发电机 发电机是实现机械能转换为电能的主要机械装备，发电机发出的电一般经变压器升高电压后并入电能传输系统电网。提供机械能的机械装备通常称为原动机，主要有水轮机、汽轮机、风机等。,第2章 电机电器及其系统

7、,哈尔滨理工大学,2.2 电机的分类和主要类型,2.2.2 电机的主要类型,（二）电动机 电动机的作用是将电能转换为机械能。现代各种生产机械都广泛应用电动机来驱动。中小功率电动机常常被用于电动工具与家用电器中，也可以用在自动控制系统和计算装置中作为检测、放大、执行元件等。,第2章 电机电器及其系统,哈尔滨理工大学,2.2 电机的分类和主要类型,2.2.2 电机的主要类型,（三）变压器 变压器是一种静止电机，其主要组成部分是铁芯和绕组。为了改善散热条件，大、中容量的电力变压器的铁芯和绕组浸在盛满变压器油的封闭油箱中，各绕组对外线路的连接由绝缘套管引出。为了使变压器安全可靠地运行，还设有储油柜、安

8、全气道、气体继电器的等附件。,第2章 电机电器及其系统,哈尔滨理工大学,2.2 电机的分类和主要类型,2.2.2 电机的主要类型,（四）特种电机 1.永磁无刷电动机 无刷电动机是一种典型的机电一体化产品，主要由电动机本体、位置传感器、控制器及相关线路组成。转子采用永磁材料的无刷电动机，称做永磁无刷电动机，其转子结构既有传统的内转子结构，又有盘式结构、外转子结构和直线结构等新型结构形式。,第2章 电机电器及其系统,无刷电机,哈尔滨理工大学,2.2 电机的分类和主要类型,2.2.2 电机的主要类型,（四）特种电机 2.直线电动机 直线电动机的历史，最早可追溯到1840年惠斯登开始提出和制作的略具雏

9、形但并不成功的直线电机，至今已有180年的历史。在这段历史过程中，直线电动机经历了探索实验、开发应用和实用商品化三个时期。,第2章 电机电器及其系统,哈尔滨理工大学,2.2 电机的分类和主要类型,2.2.2 电机的主要类型,（四）特种电机 3.步进电动机 步进电动机是把电脉冲信号变换成角度位移的一种旋转电机，一般在自动控制装置中作执行元件使用。每输入一个脉冲信号，步进电动机就前进一步，故又称为脉冲电动机。,第2章 电机电器及其系统,哈尔滨理工大学,2.2 电机的分类和主要类型,2.2.2 电机的主要类型,（四）特种电机 4.超导电动机 超导电动机在机电能量转换原理上与普通电动机没有什么区别,只

10、是组采用超导材料，可以大大减小体积，节约资源。,第2章 电机电器及其系统,哈尔滨理工大学,2.2 电机的分类和主要类型,2.2.2 电机的主要类型,（四）特种电机 5.超声波压电电动机 超声波压电电动机是20世纪80年代中期发展起来的一种全新概念的新型驱动装置,它没有磁场与绕组,与传统电磁式电动机原理完全不相同。它是利用压电材料的逆压电效应,将电能转化为弹性体的超声振动,并将摩擦传动转换为运动体的旋转或直线运动。,第2章 电机电器及其系统,哈尔滨理工大学,2.2 电机的分类和主要类型,2.2.2 电机的主要类型,（四）特种电机 6.音圈电机 音圈电机（Voice Coil Motor）是一种特

11、殊形式的直接驱动电机。具有结构简单体积小、高速、高加速响应快等特性。其工作原理是，通电线圈（导体）放在磁场内就会产生力，力的大小与施加在线圈上的电流成比例，基于此原理制造的音圈电机运动形式可以为直线或者圆弧。,第2章 电机电器及其系统,哈尔滨理工大学,2.3 电机的主要应用,2.3.1 电力工业,在电力工业中，电机主要作为电力的产生装备发电机。依据驱动发电机的原动机能量来源的不同，主要有汽轮发电机、水轮发电机、风力发电机三类型。,第2章 电机电器及其系统,哈尔滨理工大学,2.3 电机的主要应用,2.3.2 工农业生产,在工农业中，中、小功率的感应电动机在工农业生产中有着极其广泛的应用，在工业车

12、床、鼓风机、磨面机、电风扇、行车（吊车）、球磨机、数控机床、油压机、提升机、电拖车、制砖机、压风机等设备的驱动中，均使用了大量的感应电动机。,第2章 电机电器及其系统,哈尔滨理工大学,2.3 电机的主要应用,2.3.2 工农业生产,第2章 电机电器及其系统,哈尔滨理工大学,2.3 电机的主要应用,2.3.3 交通运输,作为21世纪的绿色交通工具，电动汽车在各国受到普遍重视，电动车辆驱动用电机主要是大功率永磁无刷直流电动机、永磁同步电动机、开关磁阻电动机、高效感应电动机等，这类电机的发展趋势是高效率、高出力、智能化。,第2章 电机电器及其系统,哈尔滨理工大学,2.3 电机的主要应用,2.3.4

13、其他领域,电机在其他领域也有着非常广泛的应用,例如消费电子领域，电唱机、录音机、VCD视盘和DVD视盘等影音设备，配套电机主要为永磁直流电动机、印制绕组电动机、线绕盘式电动机、无刷直流电动机等。,第2章 电机电器及其系统,哈尔滨理工大学,2.4 电器的分类和主要类型,第2章 电机电器及其系统,哈尔滨理工大学,2.4 电器的分类和主要类型,2.4.1 电器的主要分类,电器（electric apparatus）泛指所有用电的器具，但是在电气工程领域中，主要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、设备和元件。主要分类：1

14、.按工作电压等级分类（1）高压电器（2）低压电器,第2章 电机电器及其系统,哈尔滨理工大学,2.4 电器的分类和主要类型,2.4.1 电器的主要分类,2.按用途分类（1）控制电器（2）主令电器（3）保护电器（4）执行电器（5）配电电器,第2章 电机电器及其系统,哈尔滨理工大学,2.4 电器的分类和主要类型,2.4.1 电器的主要分类,3.按动作原理分类（1）手动电器（2）自动电器 4.按工作原理分类（1）电磁式电器（2）非电量控制电器,第2章 电机电器及其系统,哈尔滨理工大学,2.4 电器的分类和主要类型,2.4.1 电器的主要分类,5.按功能分类（1）用于接通和分段电路的电器,主要有刀开关、

15、接触器、负荷开关、隔离开关、断路器等。（2）用于控制电路的电器，主要有电磁启动器、星三角启动器、自耦减压启动器、频敏启动器、变阻器、控制继电器等（用于电机的各种启动器正越来越多地被电力电子装置所取代）。（3）用于切换电路的电器，主要有转换开关、主令电器等。（4）用于检测电路参数的电器，主要有互感器、传感器等。（5）用于保护电路的电器，主要有熔断器、断路器、限流电抗器、避雷器等。,第2章 电机电器及其系统,哈尔滨理工大学,2.4 电器的分类和主要类型,2.4.2 高压电器,（一）高压开关设备 高压开关设备主要用于在额定电压3000V以上的电力系统中关合及开断正常电力线路，以及输送倒换电力负荷；从

16、电力系统中退出故障设备及故障线段，保证电力系统安全、正常地运行；将两段电力线路以至电力系统的两部分隔开；将已退出运行的设备或线路进行可靠接地，以保证电力线路、设备和运行维修人员的安全。高压开关设备的器件主要有断路器、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，以及由上述产品与其他电器产品组合的系统。,第2章 电机电器及其系统,哈尔滨理工大学,2.4 电器的分类和主要类型,2.4.2 高压电器,（二）互感器 互感器是电力系统中供测量和保护用的设备，分为电压互感器和电流互感器两大类。互感器的作用是：（1）向测量、保护和控制装置传递信息；（2）使测量、保护和控制装置与高电压之间隔离

17、；（3）有利于仪器、仪表和保护、控制装置小型化、标准化。,第2章 电机电器及其系统,哈尔滨理工大学,2.4 电器的分类和主要类型,2.4.2 高压电器,（三）避雷器 电力系统输变电和配电设备在运行中受到四种电压的作用，分别是：（1）长期作用的工作电压；（2）由于接地故障、甩负载、谐振以及其他原因产生的暂时过电压；（3）雷电过电压；（4）操作过电压。,第2章 电机电器及其系统,哈尔滨理工大学,2.4 电器的分类和主要类型,2.4.3 低压电器,低压电器通常是指交流电压1000V、直流1500V及以下配电和控制系统中的电器设备。它对电能的产生、输送、分配起着开关、控制、保护、调节、检测及显示等作用

18、。低压电器根据它在电气线路中所处的地位和作用，可归纳为低压配电电器和低压控制电器两大类。,第2章 电机电器及其系统,哈尔滨理工大学,2.4 电器的分类和主要类型,2.4.4 可编程控制器,可编程控制器全称为可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller，PLC)，是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作电子系统。它采用一种可编程的存储器，在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，通过数字式或模拟式的输入输出来控制各种类型的机械设备或生产过程。,第2章 电机电器及其系统,哈尔滨理工大学,2.5 电机电器及其系统发展趋势,2.5.1

19、 智能交通驱动,我国车用电机在全球资源条件下具有明显的比较优势，发展潜力较大。从新能源汽车的产业链来看，受益端将主要集中在核心零部件领域。国内车用驱动电机行业是电机业中的小行业、但制造门槛高，电机驱动系统还存在较多差距与不足，但国内政策扶持将加快产业步伐。新能源驱动电机的发展呈现了下面的趋势：电机本体永磁化 电机控制数字化 电机系统集成化,第2章 电机电器及其系统,哈尔滨理工大学,2.5 电机电器及其系统发展趋势,2.5.2 人类辅助力量驱动,机械外骨骼是一种由钢铁的框架构成并且可让人穿上的机器装置，该装备可以提供额外能量来供四肢运动。别称：强化服、动力服、动力装甲。凭借这套“服装”，人类就可

20、以成为所谓的“铁人”，从而极大程度提高人类的运动能力和力量。,第2章 电机电器及其系统,哈尔滨理工大学,思考题,2-1电机的基本原理是什么？电机的主要作用有哪些？2-2交流电机、直流电机的主要区别是什么？工业用为什么直流发电机用的较少？2-3假设这个社会没有电机，试想人类社会又将是什么状态？2-4电机的主要分类有哪些标准，请根据不同标准举例对日常见到的电机进行分类？2-5电机的主要应用领域除了本文介绍的这些，还有哪些应用？2-6我国主要电机电器相关的企业有哪些？2-7世界各类电机电器的知名企业有哪些？其产品主要特点有什么不同？2-8试述电机电器及其控制专业方向主要的发展方向及可能的就业方向是什么？2-9试述今后电机的发展趋势。2-10试述今后电器的发展趋势。,第2章 电机电器及其系统,Thank you,哈尔滨理工大学,2020年10月4日于哈尔滨,