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一、电机的概念 电机是以电磁感应作用为基础，实现机械能与电能之间的转换以及电能特性变换的机械装置，包括旋转电机和变压器两大类。旋转电机是机电能转换装置，主要用作发电机，把机械能转变成电能:或者作为电动机，把电能转变成机械能:有的电机还用作调相机，用于改善电网的功率因数;此外，还有微特电机，广泛应用于自动控制系统中。变压器是各部件间无相对运动的电能变换装置，广泛应用于电能传输，电压、电流、阻抗的变换和电路隔离。人类的生产劳动离不开各种能源，电能在生产、传输、分配、管理、使用、控制和能量转换等方面都极为方便，电机是电能的生产与转换的机电装置，在工业、农业、交通运输、国防及日常生活等方面得到广泛的应用。 二、电机的主要作用 电机的主要作用表现在三个方面: (1)电能的生产、传输和分配。在发电厂，通过汽轮机、燃气轮机、柴油机、水轮机、风轮机等的驱动，将煤、油等燃料燃烧、原子核裂变产生的能量或水的势能、风的动能等转化为机械能，由发电机进行机电能量转换，生产电能，然后经变压器升高电压，通过输电线把电能传送各用电地区，再经变压器降低电压供用户使用。 (2)驱动各种生产机械和装备。在工农业、交通运输、国防等部门和生活设施中，电动机广泛用于驱动生产机械、设备和器具。如机床驱动、电力给排水、农副产品加工、矿石采掘和传送、电驱动车的牵引、鼓风设备、起重设备、轧钢机械、造纸设备、化工机械及家用电器的驱动等一般都采用电动机来驱动。 (3)自动控制系统中的控制元件。控制电机在控制系统、自动化系统中作为执行、检测、放大和解算元件。这类电机的功率一般都比较小，但品种繁多、用途广泛。 三、电机的分类 电机的种类很多，结构和用途也各不相同，分类方法也很多，电机学中常采用以下分类方法。 (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)按能量转换功能和用途可分为: 1)将机械能转换成电能的发电机。 2)将电能转换成机械能的电动机。 3)将一种交流电压改变成另一种交流电压的变压器。 4)在控制系统中起执行和测量作用的控制电机。 另外还有变流机、变频机和移相机等，分别用来改变电流、频率和相位。发电机和电动机仅是电机的两种运行方式，电机本身是可逆的。 (3)按运行转速的特点，电机又可以分为: 1)静止设备变压器。 2)没有固定的同步转速的直流电机。 3)转子转速永远与同步转速有差异的感应电机。4)转速恒为同步转速的同步电机。随着电力电子技术和电工材料的发展，出现了其他不属于上述传统类型的电机，如步进电机、无刷电机、超声波电机等，这些电机通常被称为特殊电机。本书按原理对电机进行分类，主要介绍变压器、感应电机、同步电机和直流电机四大类 电机的基本原理与应用。四、电机的发展英国物理学家法拉第(M.Faraday)1821 年发现了载流导体在磁场中会受到力的作用的现象，1831年又发现了电磁感应定律，并很快就出现了原始模型电机。从此，电机的研究和应用迅速发展起来，至今已180多年。 电机发展的历史大体上可以分成四个时期:①直流电机的产生和形成时期:②)交流电机的形成时期:③电机理论、设计和制造工艺逐步达到完善化的时期:④新技术、新材料等与电机相结合发展的新时期。 电机发展的初期主要是直流电机发展的历史。1869年法国电气工程师格拉(Z.T.Gramme) 制成了第一台实用的直流发电机，对电力发展起到了重要的推动作用。1882年，美国发明家爱迪生(T.A.Edison) 用4年时间指挥建造了第一个用于商业中心的直流照明系统，并在纽约曼哈顿市区投入运行。在直流电机的发展过程中，电枢和励磁方面出现了重大的改进，随着直流电机的广泛应用，直流电机很快暴露出其固有的缺点，就是不能解决远距离输电以及电压高低变换的问题。随着单机容量的日增大，直流电机的换向也越来越困难，于是交流电机获得了迅速发展。1883年，塞尔维亚裔美国发明家特斯拉(N.Tesla)研制出来第一台两相感应电机，1888年，俄国电气工程师多利沃 ·多勃罗夫斯基制成一台三相感应电机。到20世纪初叶，在电力工业中，交流三相制已占据了绝对统治地位。到19世纪90年代初期，三相同步电机的结构逐渐划分为高速和低速两类，高速的以汽轮发电机为代表，低速的以水轮发电机为代表。由于工业和运输方面的需要，19世纪90年代还出现了由交流变换为直流的旋转变流机，以及变流换向器电机。总的来讲，至19世纪末，直流电机、感应电机、同步电机、变压器等常规电机都已得到迅速发展和应用，相应的基本理论和设计方法也已初步建立。 20世纪是电机发展的新时期。由于工业的高速发展对电机提出了各种新的和更高的要求，人们对电机内部的电磁过程、发热过程进行了深入的研究，对材料和冷却技术进行了不断的改进，电机的单机容量、功率密度、材料利用率等都得到很大提高，电机的性能也明显改进和完善。20世纪80年代以后，由于永磁材料、电力电子技术和自动控制技术的发展，使永磁无刷电机和开关磁阻电机等新型电机得到较快的发展，并且关于交流电机的计算也取得了长足的进步。 进入21世纪，电机工业面临巨大的机遇和挑战。超导技术的实用化将有助于大容量电机的研制:使用新原理、新结构、新材料、新工艺的各种新型特种电机将使电机的应用范围进一步扩大:电力电子技术、微电子技术、计算机技术和电机的结合将使电机从单机到系统，并趋向智能化。电机是已有180多年历史的电气装备，若将其技术与现代最新的科学技术相结合，电机工业将会得到更大的发展，在国民经济中将起到更为重要的作用。目前，就单机容量来说，水轮发电机的最大单机容量在20世纪初不超过1MW，而到现在已达到1000MW:汽轮发电机的单机容量在20世纪初不超过5MW1930年提高到100MW.20世纪40年代和50年代，由于采用了氢冷、氢内冷、油冷和水冷等冷却方法，单机容量进一步提高，目前汽轮发电机的单机容量已超过1000MW。大型交、直流电机的制造工业也得到快速发展，特别是结合“西气东输”项目，研发了大型高速无刷励磁防爆型同步电动机，其转速在5000r/min 左右，单机容量最大超过30MW。在中小型和微型电机方面，已开发和制成上百个系列，上千个品种，几千个规格的各种电机。在特殊电机方面，由于新的永磁材料的出现，制成了许多高效节能、维护简单的永磁电机。由于电机和电力电子装置、单片机相组合，出现了各种性能和形态迴异的“一体化电机。同时，随着电工科学、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。其中，交流调速电机、风力发电机、核电电机和高效节能电机等方面的发展最为令人瞩目。 五、本课程的任务 本课程是一门专业基础课。通过本课程的学习，可获得电机的基本理论、基本知识和基本技能，为学习专业课做好准备，也为今后从事有关的专业工作打下基础。学习本课程后，应达到下列基本要求: (1)对磁路的基本概念、基本定律、计算方法及交流铁芯线圈的励磁特性有基本的了 解。 (2)对变压器和三种主要电机(感应电机、同步电机和直流电机)的基本结构，交流三相单层、双层绕组和直流单叠、单波绕组的连接规律，要有一定认识。对各种电机中定、转子的磁动势和气隙磁场的性质和时间、空间关系，要有深入的了解。 (3)对变压器和三种主要电机正常稳态运行时的分析方法和运行性能，要牢固掌握。能正确地建立变压器和三种主要电机的基本方程，弄清电机中的能量传递和能量转换关系。对稳态运行时变压器和电机的参数要有清晰的物理概念，能熟练地运用等效电路来计算变压器和交流电机的性能。 (4)了解电机的有关工程性问题，例如发热、冷却、温升、励磁系统和各种电机的应用范围。掌握电机的额定值、变压器和电机的主要性能数据及范围等。 (5)了解常用的特殊变压器和电机的基本结构、特点与应用。 (6)通过实验，熟练掌握电机的基本实验方法和操作技能，如运行性能、损耗、稳态参数的求取和测定方法等，能对实验结果进行分析和评定，并初步具有检查电机故障的能力等。 总之，要通过认真学习，解算习题和实验课的训练，逐步使学到的知识融会贯通，并初步具有分析、解决电机实际问题的能力。 纯分享帖，需要者可点击附件获取完整资料~~~ 【免责声明】本文系网络转载，版权归原作者所有。本文所用视频、图片、文字如涉及作品版权问题，请第一时间告知，删除内容！ 
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