《電機與電器》課件

《電機與電器》課程簡介本課程旨在為學(xué)生提供電機與電器領(lǐng)域的基礎(chǔ)知識和應(yīng)用技能。涵蓋電機的工作原理、類型、控制、以及電器設(shè)備的使用和維護等內(nèi)容。電機的基本結(jié)構(gòu)和工作原理電機是將電能轉(zhuǎn)換為機械能的裝置，廣泛應(yīng)用于各種機械設(shè)備中。電機主要由定子、轉(zhuǎn)子和磁場系統(tǒng)組成。定子是電機靜止部分，轉(zhuǎn)子是電機旋轉(zhuǎn)部分，磁場系統(tǒng)用來產(chǎn)生磁場，使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。電機工作原理基于電磁感應(yīng)定律，當(dāng)電流通過線圈時，就會產(chǎn)生磁場，磁場會對線圈產(chǎn)生力的作用，使線圈發(fā)生旋轉(zhuǎn)。直流電機的分類和特點11.勵磁方式直流電機根據(jù)勵磁方式分為他勵、自勵和復(fù)勵三種，每種勵磁方式都有其獨特的特點，適合不同的應(yīng)用場景。22.電樞繞組類型直流電機電樞繞組可分為波繞組和單層疊繞組，不同的繞組類型會影響電機的性能和特點。33.電機結(jié)構(gòu)直流電機根據(jù)結(jié)構(gòu)分為直流串勵電機、直流并勵電機和直流復(fù)勵電機等，不同結(jié)構(gòu)的電機性能會有所區(qū)別。44.應(yīng)用領(lǐng)域直流電機廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)領(lǐng)域，如起重機、機床、電梯等，其應(yīng)用領(lǐng)域取決于電機類型和性能特點。交流異步電機的基本結(jié)構(gòu)與工作原理定子定子由機座、定子鐵芯、定子繞組構(gòu)成。定子鐵芯由疊壓的硅鋼片組成，定子繞組是三相繞組，在定子繞組中通入三相交流電，就會產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子分為鼠籠式轉(zhuǎn)子和繞線式轉(zhuǎn)子，鼠籠式轉(zhuǎn)子是由鋁或銅制成的導(dǎo)條插入轉(zhuǎn)子鐵芯的槽中，兩端短接而成，而繞線式轉(zhuǎn)子則是由繞組繞在轉(zhuǎn)子鐵芯上，并在端部引出導(dǎo)線。工作原理交流異步電機的工作原理是基于電磁感應(yīng)定律，當(dāng)定子繞組通入三相交流電時，定子中就會產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場，旋轉(zhuǎn)磁場會切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體，并在轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中感應(yīng)出電流，感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場會與定子磁場相互作用，從而使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運動。同步電機的基本結(jié)構(gòu)與工作原理同步電機是一種旋轉(zhuǎn)磁場電機，其轉(zhuǎn)子速度與定子旋轉(zhuǎn)磁場速度相同。同步電機主要由定子、轉(zhuǎn)子、機座、軸承等組成。定子由定子鐵芯、定子繞組和定子外殼組成，轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵芯、轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)子外殼組成。同步電機的工作原理是：定子繞組通入交流電后，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場；轉(zhuǎn)子繞組通入直流電后，產(chǎn)生一個恒定磁場。定子旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子磁場相互作用，產(chǎn)生一個拖動轉(zhuǎn)子的力矩，使轉(zhuǎn)子同步旋轉(zhuǎn)。電機額定參數(shù)的含義及其測量額定功率電機在額定工作條件下所能輸出的最大機械功率。單位為瓦特（W）或千瓦（kW）。額定電壓電機正常工作所需的電壓，單位為伏特（V）。額定電流電機在額定電壓下正常工作時的電流，單位為安培（A）。額定轉(zhuǎn)速電機在額定負載下穩(wěn)定運行時的轉(zhuǎn)速，單位為轉(zhuǎn)/分鐘（r/min）。電機啟動方式及控制技術(shù)電機啟動方式的選擇取決于負載類型、電機類型和運行環(huán)境。直流電機啟動方式包括直流調(diào)速啟動、弱磁啟動等，交流電機啟動方式包括直接啟動、降壓啟動、軟啟動等。1直接啟動簡單高效，適用于輕負載2降壓啟動減小啟動電流，適用于重負載3軟啟動平滑啟動，保護電機4變頻調(diào)速可實現(xiàn)無級調(diào)速，節(jié)能高效電機控制技術(shù)主要包括電機保護、電機調(diào)速、電機同步控制等?，F(xiàn)代電機控制技術(shù)主要運用電力電子器件、微處理器、傳感器等技術(shù)，實現(xiàn)高效率、高精度、高可靠性的電機控制。常見電機故障分析與維修過熱電機過熱可能導(dǎo)致絕緣老化、軸承損壞、甚至燒毀。應(yīng)檢查負載、通風(fēng)、冷卻系統(tǒng)等。振動振動可能源于軸承磨損、定子繞組松動、轉(zhuǎn)子不平衡等。火花電刷與換向器或滑環(huán)之間產(chǎn)生火花，可能是電刷磨損、換向器或滑環(huán)表面粗糙等原因。噪音噪音可能由軸承損壞、風(fēng)機故障、定子繞組松動等引起。變壓器的基本結(jié)構(gòu)與工作原理變壓器是電力系統(tǒng)中必不可少的元件，用于改變交流電壓和電流。變壓器主要由鐵芯、線圈和絕緣材料組成。鐵芯由疊片鐵心組成，用于提供磁路。線圈由繞在鐵芯上的導(dǎo)線組成，分為初級線圈和次級線圈。變壓器工作原理基于電磁感應(yīng)原理，利用交變磁場使線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，從而改變電壓。變壓器的基本參數(shù)及其測量額定電壓額定電壓指變壓器在額定負荷下，其繞組兩端的電壓值。測量方法是使用電壓表測量繞組兩端的電壓。額定電流額定電流指變壓器在額定負荷下，其繞組中流過的電流值。測量方法是使用電流表測量繞組中的電流。額定容量額定容量指變壓器在額定電壓和額定電流下，能傳遞的最大功率。測量方法是使用功率表測量變壓器的輸出功率。短路阻抗短路阻抗反映變壓器內(nèi)部繞組的電阻和電抗。測量方法是使用短路試驗方法測量短路阻抗。變壓器的主要類型和特點電力變壓器用于電力系統(tǒng)中，將高壓電能轉(zhuǎn)換為低壓電能，滿足各種用電設(shè)備的需求。具有功率大、效率高、可靠性強等特點。配電變壓器用于配電系統(tǒng)中，將高壓電能轉(zhuǎn)換為低壓電能，供給用戶使用。通常安裝在用戶的附近，方便供電?？刂谱儔浩饔糜诳刂齐娐分校瑢⒏邏弘娔苻D(zhuǎn)換為低壓電能，用于控制設(shè)備的工作。通常功率較小，但對電壓穩(wěn)定性要求較高。特殊變壓器用于特殊場合，例如焊接、冶金、電子等領(lǐng)域。具有特殊的性能和特點，以滿足特定的應(yīng)用需求。變壓器的電壓調(diào)整和短路特性電壓調(diào)整短路特性反映變壓器輸出電壓隨負載變化情況。描述變壓器在短路狀態(tài)下的性能。電壓調(diào)整率越小，輸出電壓越穩(wěn)定。短路阻抗越小，短路電流越大，對變壓器沖擊更大。影響因素：變壓器參數(shù)、負載類型、運行方式等。影響因素：變壓器參數(shù)、短路方式、運行方式等。變壓器的保護和維護保護措施變壓器需要各種保護裝置來確保安全運行，如過載保護、短路保護、接地保護和過電壓保護。這些裝置能夠及時切斷電源，防止事故發(fā)生。維護工作定期檢查變壓器油位、溫度和絕緣性能，并清潔油箱和散熱器。定期更換變壓器油，并進行干燥處理，確保變壓器的正常運行。開關(guān)電器的基本概念和組成開關(guān)電器是電氣控制系統(tǒng)中重要的組成部分。開關(guān)電器主要用于接通或斷開電路，控制電路的通斷，并保護電氣設(shè)備。接觸器的工作原理和主要特性11.電磁吸合通電后，電磁線圈產(chǎn)生磁場，吸引銜鐵，閉合主觸點。22.機械觸點接觸器主要由主觸點和輔助觸點組成，用于控制電路的通斷。33.保護功能接觸器通常具有過載保護和短路保護功能，防止電機過載或短路損壞。44.輔助觸點輔助觸點用于信號控制，例如控制指示燈或其他電氣設(shè)備。斷路器的工作原理和主要特性斷路器關(guān)閉狀態(tài)當(dāng)電路正常工作時，斷路器的觸頭閉合，電流通過。斷路器開啟狀態(tài)當(dāng)電路發(fā)生故障，如短路或過載時，斷路器會自動切斷電路，防止事故發(fā)生。斷路器結(jié)構(gòu)斷路器通常由觸頭系統(tǒng)、滅弧裝置、操作機構(gòu)、保護裝置等組成。熔斷器的工作原理和主要特性熔斷器熔斷器是一種過電流保護裝置，當(dāng)電路中電流超過額定值時，熔體熔斷，切斷電路，保護電氣設(shè)備。主要特性額定電流熔斷時間熔斷特性電能傳輸與配電系統(tǒng)概述電能傳輸系統(tǒng)是指將發(fā)電廠產(chǎn)生的電能輸送到用戶端的電力網(wǎng)絡(luò)。配電系統(tǒng)是電能傳輸系統(tǒng)的一部分，負責(zé)將高壓電能降壓后分配給各個用戶。電能傳輸與配電系統(tǒng)是現(xiàn)代社會的重要基礎(chǔ)設(shè)施，保證了電力供應(yīng)的可靠性和安全性。電能質(zhì)量問題及其控制措施電壓波動電壓波動會影響電氣設(shè)備的正常運行，甚至造成損壞。諧波污染諧波會降低電能效率，并對電氣設(shè)備造成負面影響。瞬變干擾瞬變干擾可能導(dǎo)致電氣設(shè)備誤動作，甚至損壞。頻率偏差頻率偏差會影響同步電機的工作性能，甚至造成系統(tǒng)失步。電力電子器件的基本原理電力電子器件是現(xiàn)代電力系統(tǒng)中不可或缺的一部分，它們可以實現(xiàn)對電能的有效控制和變換，廣泛應(yīng)用于各種電氣設(shè)備中。電力電子器件主要利用半導(dǎo)體器件的開關(guān)特性，通過控制其導(dǎo)通和截止?fàn)顟B(tài)來實現(xiàn)對電能的控制，例如整流、逆變、斬波等功能。常見的電力電子器件包括二極管、晶閘管、MOSFET、IGBT等，它們具有高速、高效率、高可靠性等特點，在電力系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用。整流電路的工作原理與應(yīng)用1整流將交流電轉(zhuǎn)換為直流電。2濾波減少直流電中的交流成分。3穩(wěn)壓使直流電電壓保持穩(wěn)定。整流電路在電力電子技術(shù)中發(fā)揮著重要的作用，應(yīng)用廣泛，例如：電源供應(yīng)、電機控制、電焊機等。逆變電路的工作原理與應(yīng)用逆變電路原理逆變電路將直流電轉(zhuǎn)換為交流電，通常用于電力系統(tǒng)中。主要組成逆變電路通常包含開關(guān)器件、濾波器和控制電路，以實現(xiàn)直流電到交流電的轉(zhuǎn)換。工作原理開關(guān)器件的周期性導(dǎo)通和關(guān)斷，控制直流電流的流動方向，產(chǎn)生脈沖電流，再經(jīng)濾波器濾波，輸出近似正弦波的交流電。應(yīng)用領(lǐng)域逆變電路廣泛應(yīng)用于電力電子技術(shù)、電機控制、光伏發(fā)電、電動汽車等領(lǐng)域。斬波調(diào)速電路的工作原理與應(yīng)用1工作原理斬波調(diào)速電路通過控制開關(guān)器件的通斷時間來調(diào)節(jié)直流電壓，從而改變電機轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)無級調(diào)速。PWM技術(shù)控制開關(guān)器件的通斷時間平均電壓與通斷時間成正比2應(yīng)用場景廣泛應(yīng)用于各種電機驅(qū)動系統(tǒng)，例如電動汽車、電梯、機床等，提高電機效率和控制精度。3優(yōu)點具有結(jié)構(gòu)簡單、控制精度高、效率高、響應(yīng)速度快等優(yōu)點。電機控制電路的基本組成與控制方式控制電路組成電機控制電路通常包含電源、控制器、執(zhí)行機構(gòu)、檢測傳感器等部分。這些組件協(xié)同工作以實現(xiàn)對電機運行的控制和管理?？刂品绞匠Ｒ姷碾姍C控制方式包括手動控制、自動控制和程序控制等。手動控制是指通過人工操作開關(guān)等設(shè)備來控制電機運行?？刂颇Ｊ阶詣涌刂仆ㄟ^控制系統(tǒng)來監(jiān)測電機運行狀態(tài)并進行自動調(diào)節(jié)。程序控制則利用程序來設(shè)定電機運行的具體指令和控制流程。電氣自動化系統(tǒng)的基本構(gòu)成傳感器采集生產(chǎn)過程中的各種參數(shù)，如溫度、壓力、流量等。控制器根據(jù)傳感器采集的信號，進行邏輯判斷和運算，發(fā)出控制指令。執(zhí)行機構(gòu)接收控制指令，對生產(chǎn)設(shè)備進行操作，如電機啟動、閥門開關(guān)等。人機界面提供操作員與系統(tǒng)交互的平臺，進行監(jiān)控和操作。工廠電氣設(shè)計的基本要求安全可靠確保人身安全，防止電氣事故發(fā)生。符合國家相關(guān)標準和規(guī)范，并進行安全評估和測試，以保證系統(tǒng)安全可靠運行。經(jīng)濟合理選擇性價比高的設(shè)備和材料，優(yōu)化設(shè)計方案，降低工程造價。合理利用能源，提高電能利用效率，降低運行成本。節(jié)能環(huán)保采用節(jié)能環(huán)保的設(shè)備和技術(shù)，減少能耗，降低污染排放。合理設(shè)計配電系統(tǒng)，提高功率因數(shù)，減少能源浪費。方便維護設(shè)計易于操作、維護和檢修的系統(tǒng)。選擇易于更換的部件，方便維修和保養(yǎng)，延長設(shè)備使用壽命。電氣設(shè)備選型的一般原則11.滿足技術(shù)要求選擇滿足電壓、電流、功率、頻率等技術(shù)指標的設(shè)備，確保安全可靠運行。22.經(jīng)濟合理性考慮設(shè)備成本、運行費用、維護成本等因素，選擇性價比高的設(shè)備，避免過度投資。33.可靠性和耐久性選擇質(zhì)量可靠、使用壽命長的設(shè)備，減少故障率，降低維護成本。44.環(huán)境適應(yīng)性根據(jù)環(huán)境條件選擇耐溫、耐濕、耐腐蝕等性能優(yōu)良的設(shè)備，延長使用壽命。常見電氣安全防護措施絕緣防護使用絕緣工具和設(shè)備，避免直接接觸帶電體，防止觸電事故發(fā)生。接地保護電氣設(shè)備應(yīng)可靠接地，防止漏電或短路導(dǎo)致觸電。安全警示在高壓區(qū)域設(shè)置明顯的安全警示標識，提醒人員注意安全。消防安全配備必要的消防