1、共216页第1页,电能转换技术,第三章,共216页第2页,第一节 直流电机 第二节 变压器 第三节 交流电机 第四节 微控电机 第五节 电动机的新技术与应用 第六节 电气控制的基本概念,共216页第3页,概 述,电能的生产、转换、传输、分配、使用与控制等，都必须通过能够进行能量传递与变换的电磁机械来实现，这些电磁机械称为电机。电机的分类方法很多，按其功能可分为：(1)发电机：把机械能转换成电能；(2)电动机：把电能转换成机械能；(3)变压器、变频机、变流机、移相器：分别用于改变电压、频率、电流及相位；(4)微特电机：用作各类自动控制系统的控制元件。值得指出的是，从基本原理看，发电机与电动机仅是
2、电机的两种不同运行方式；从能量转换角度看，二者是可逆的。,第一节 直流电机,共216页第4页,直流电机的物理模型,第一节 直流电机,直 流 电 机,共216页第5页,直流发电机模型,直流发电机,第一节 直流电机,共216页第6页,直 流 电 机,第一节 直流电机,共216页第7页,直 流 电 机,直流电动机工作原理,第一节 直流电机,直 流 电 机,共216页第8页,直 流 电 机,二、直流电机的结构,第一节 直流电机,共216页第9页,直 流 绕 线 电 机,第一节 直流电机,共216页第10页,作电源用-直流发电机 将机械能转化为直流电能,作动力用-直流电动机 将直流电能转化为机械能,信号
3、传递-直流测速发电机 将机械信号转换为电信号,信号传递-直流伺服电动机 将控制信号转换为机械信号,第一节 直流电机,共216页第11页,变 压 器,一、变压器的分类可分为电力变压器和特种变压器两类。电力变压器在电力系统中主要作为升压变压器和降压变压器及配电变压器。除电力变压器之外，其他的变压器都叫特种变压器.,第二节 变压器,共216页第12页,电力变压器,10kV配电变压器,110kV降压变压器,500kV升压 变压器（葛洲坝）,第二节 变压器,共216页第13页,特种变压器,控制变压器,电炉变压器,整流变压器,电焊变压器,三相同步变压器,电流、电压互感器,脉冲变压器,第二节 变压器,共21
4、6页第14页,变 压 器,二、变压器的基本工作原理,第二节 变压器,共216页第15页,变 压 器,三、变压器的基本结构,第二节 变压器,共216页第16页,交 流 电 机,一、交流电机的工作原理(一)同步发电机的基本工作原理,第三节 交流电机,同步发电机的结构,共216页第17页,同步发电机工作原理,交 流 电 机,第三节 交流电机,共216页第18页,三相电动势波形图,交 流 电 机,第三节 交流电机,共216页第19页,交 流 电 机,旋转电磁力作用在转子上将产生电磁转矩，并驱动转子旋转,第三节 交流电机,2、异步电机工作原理,共216页第20页,异步电动机的工作原理图,三相定子绕组,产
5、生的同步旋转磁场,三相交流电源,旋转磁场的方向,第三节 交流电机,共216页第21页,交 流 电 机,二、同步电机的基本结构同步电机与其他旋转电机一样，主要由定子(静止)部分和转子(旋转)部分构成。,同步电机 构造示意图,第三节 交流电机,共216页第22页,定子绕组,第三节 交流电机,共216页第23页,交 流 电 机,电机 结构 分解,第三节 交流电机,三、异步电机的基本结构,共216页第24页,微 特 电 机,一、微控电机的分类及功能微控电机的种类繁多、用途广泛，用得最为广泛的微控电机有：伺服电动机、测速发电机、自整角机、旋转变压器、步进电动机、微型同步电动机和感应同步器等。1. 伺服电
6、动机分为交流伺服电动机和直流伺服电动机两类。,第四节 微控电机,共216页第25页,交流伺服电机,微 特 电 机,3D伺服电机控制卡,直流伺服电机,电脑伺服电机直接驱动单针自动切线平缝机,应用,第四节 微控电机,共216页第26页,微 特 电 机,2. 测速发电机分为交流测速发电机和直流测速发电机两大类,第四节 微控电机,交流 测速发电机,永磁直流 测速发电机,永磁同步 测速发电机,共216页第27页,微 特 电 机,3.自整角机运行方式分为力矩式和控制式两种。力矩式自整角机输出力矩比较小，多用于指示系统，如角度指示器等。控制式自整角机的输出电压经放大后作为伺服电动机的控制信号电压，使伺服电动
7、机转动并带负载同步运行。,第四节 微控电机,共216页第28页,微 特 电 机,4. 旋转变压器,第四节 微控电机,用途 ： 在随动系统中提供位置反馈或解算信号,2532旋转 变压器(高频),2914旋转 差动变压器,2595旋转 变压器(高频),共216页第29页,微 特 电 机,5. 步进电动机步进电动机是数字控制系统中一种执行元件。 步进电动机工作原理与凸极式同步电动机相似.,第四节 微控电机,一相励磁,二相励磁,一、二相励磁,步进电机工作原理示意图,共216页第30页,微 特 电 机,6. 微型同步电动机按转子结构形式及材料不同，微型同步电动机主要有永磁式、磁阻式和磁滞式三种。,第四节
8、 微控电机,磁滞同步电机,永磁同步电机,可逆同步电机,共216页第31页,微 特 电 机,7. 感应同步器,第四节 微控电机,感应同步器用于精确定位系统中,共216页第32页,电机的新技术新应用,超微型电机 1、概念 电机一般分为电磁型和静电型两类 2、超微型电机的制造技术 (1 )微细加工光刻技术 (2 )光刻电铸 ()技术。,第五节,共216页第33页,电机的新技术新应用,超声波电机（USM）,第五节,超声波电机的工作原理示意图,共216页第34页,超声波电机结构图,第五节,共216页第35页,环形行波型超声波电机工作原理,第五节,共216页第36页,（b）柱体行波型电机,（a）环形行波型
9、电机,九十年代中期，佳能公司又研制了一种直径8mm、长24mm的柱体行波型超声波电机用于照相机的调焦，如图 (b)所示。,佳能公司生产的用于照相机的超声波电机,第五节,共216页第37页,用于太空机器人的环形行波型超声波电机,太空机器人在收集小岩石（左）和安放科学仪器（右）,第五节,共216页第38页,由于超导电机采用了超导体，超导电机的运行电流密度和磁通密度都大大地提高了。超导电机的基本结构和常规电机相似.,第五节,四、超导电机,共216页第39页,直线电机的应用,第五节,五、 直线电机,共216页第40页,直线电机应用范围广泛,第五节,共216页第41页,下一节,三刀开关的手动控制电路及过
10、载保护,手动控制,第六节 电气控制与器件,共216页第42页,控制按钮,第六节 电气控制与器件,共216页第43页,1.目的 : 用于接通或断开辅助电路，靠手动操作。 2. 结构：,1 常闭触点或动断触点 2 常开触点或动合触点,上一页,返 回,下一节,下一页,上一节,图 按钮,紧急按钮 自锁按钮 用指示灯表示其工作状态,3.作用:,起停自动控制,第六节 电气控制与器件,共216页第44页,起停自动控制,第六节 电气控制与器件,共216页第45页,行程开关(ST) 也称限位开关 用作电路的限位保护、行程控制、自动切换等。 动作原理:运动部件撞击产生动作。,上一页,返 回,下一节,下一页,上一节
11、,行程控制,结构与按钮类似，但其动作要由机械撞击。,第六节 电气控制与器件,共216页第46页,主电路：一台电机正反转。,例:工作台前进、后退往复运动。,控制电路：应在正反转的基础上，在每套支路中分别串联行程开关的动断触点。,上一页,返 回,下一节,下一页,上一节,第六节 电气控制与器件,共216页第47页,(二)控制电路,上一页,返 回,下一节,下一页,上一节,图 自动往返行程控制,第六节 电气控制与器件,共216页第48页,上一页,返 回,下一节,下一页,上一节,第六节 电气控制与器件,共216页第49页,1. 作用: 接通或断开 电路的，利用电 磁吸力的作用而 动作的。 2. 结构:,按
12、状态分,按用途分,上一页,下一节,下一页,上一节,图 交流接触器,交流接触器(KM),第六节 电气控制与器件,共216页第50页,接触器,第六节 电气控制与器件,共216页第51页,接触器, 220,第六节 电气控制与器件,共216页第52页,接触器有关符号：,第六节 电气控制与器件,共216页第53页,简单的接触器控制,A,B,C,M 3,刀闸起隔离作用,自保持,停止 按钮,起动 按钮,特点：小电流控 制大电流。,第六节 电气控制与器件,共216页第54页,继电器,第六节 电气控制与器件,共216页第55页,发热元件,功能：过载保护,热继电器,结构：,I,常闭触头,第六节 电气控制与器件,共
13、216页第56页,1.作用: 用于过载保护,靠电流热效应产生动作的。 2.结构与动作原理:,3.符号:,返 回,图 热继电器,热继电器（FR）,第六节 电气控制与器件,共216页第57页,热继电器的符号,发热元件,串联在主电路中,串联在控制电路中,第六节 电气控制与器件,共216页第58页,1. 作用: 用于辅助电路,弥补触点的不足。,2. 工作原理: 与交流接触器相同。,上一页,返 回,下一节,上一节,中间继电器,第六节 电气控制与器件,共216页第59页,上一页,返 回,下一节,上一节,控制电路,第六节 电气控制与器件,单向控制电路,共216页第60页,1. 保护环节:短路保护过载保护失压保护(欠压保护),2. 可实现点动控制: 3. 画电路时应注意:控制电路电源元件采用展开法,上一页,返 回,下一节,上一节,图 起停自动控制电路,第六节 电气控制与器件,共216页第61页,返 回,下一节,上一节,图 正反转控制电路,正反转控制,第六节 电气控制与器件,共216页第62页,上一页,返 回,下一节,上一节,第六节 电气控制与器件,
