⑴ 电能的生产、传输和分配：如发电机 ⑵ 驱动各种生产机械和装备：如机床驱动、电 力排灌、农副产品加工、采矿和输送、电力机 车的牵引、鼓风、起吊、轧钢、造纸、医疗设 备及家用电器
电机的作用（3）
⑶ 组成各种自动控制系统和自动化装置：如
计算机、机器人、电梯的自动选层、阀门 遥控、雷达定位、飞行器的发射和姿态控 制、计算机外围设备、现代家用电器。
国 产 30 0 MW 汽 轮 发 电 机
国 产 20 0 汽 轮 发 电 机 定 子
MW
国产200MW汽轮发电机定子铁心
电动机
电动机

组成：
定子+转子

功能：
输出机械 能
变压器

功用：变换交流电压的大小
单相变压器
• 组成：铁心+线圈
+ －
(a) 电磁铁的磁路
(b) 变压器的磁路

电传动内燃机车动力传动关系

柴油机→发电机→电动机 优点：自备“电站”，电能损耗小
现代化汽车上的各种电动机分布
电动汽车

技术关键：
1）电池的功 率密度与能 量密度； 2）充电
混合动力公交车

两种动力：
柴油发动机 电动机
上海磁悬浮列车
4. 医疗、办公设备与家用电器
3.2.2 电机的应用领域
1. 电力工业 2. 工业生产部门与建筑业 3. 交通运输 4. 医疗、办公设备及家用电器 5. 航空、航天及国防 6. 其他领域
1.电力工业方面的应用

发电机：风能/水势能/热能 → 电能 变压器：低压→高压→低压 电动机：风机、水泵
发电机
引进600MW汽轮发电机

功用：
电能→弹性体的 超声振动

特点：速度低、 出力大、体积 小、噪声小 应用：生物、 光学、精密仪 器

汽轮发电机、水轮发电机
风力发电机

功用：
风能→机械能 →电能

特点：
小功率0.1kW 大功率:1000kW
2. 工业、建筑方面的应用

工业应用：
机床、轧钢机、鼓风机、印刷机、水泵、起重
机、传送带、自动生产线等，用电量约占总负
(c) 直流电机的磁路
变压器的基本结构和工作原理
1. 变压器的基本结构
Φ A u X 1
变压器 一次侧 绕组
（原边）
S u20 a x
变压器 二次侧 绕组
（副边）
x
Tr |ZL|
i10 N1N2
由硅钢片叠 压制成的变 压器铁心磁 路。
变压器图 形符号
变压器是一种能变换电压、变换电流、变换阻抗的“ 静止”电气设备。变压器在传递电能的过程中频率不 变。

全电舰船、战车：电驱动
航天器：用电磁执行器代替液压、气动执行器


航空器：用电动机驱动升降舵、方向舵
飞机：电传操纵/线控 — fly by wire
航空、航天、 国防

航空母舰：
采用直线电动机 飞机助推装置
电动机控制器

组成：
电路板、低压电
器、微处理器、
接口电路等
城市轻轨列车交流调速变频器


医疗： 心电机、X光机、CT、牙科手术工具、呼吸机、 电动轮椅、动器 — 永磁无刷电动机
打印机、复印机、传真机、碎纸机等

家用电器：电冰箱和空调器的压缩机、洗衣机转 轮、吸尘器、电风扇等等
医疗器件
办公用品、家用电器
5. 航空、航天、国防方面的应用

组成：
电力电子电路、
电子线路、微处
理器、控制线路、
低压电器等
3.2.3

电器概述
电器定义：
指所有用电的器具，但在电气工程中，电器特
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 备和组件。

常用电器：
断路器、接触器、继电器、接近开关等
器
（b）高压断路器
（c）隔离开关
避雷器

雷电过电压和操作过电
压：
数值高，单纯靠提高设
备的绝缘水平来承受这
两种过电压，不仅在经
济上不合理，而且在技
术上也常常是不可行的。
低压电器

种类：
继电器、 接触器
低压转换开关
第3章 电机和电器思考题

1、简述电机在三个方面的主要作用，并列出 电机的几大应用领域。 2、说明电机的结构和基本工作原理；如何区 分发电机和电动机？ 3、说明变压器的结构和变换电压的原理；为 什么变压器不能变换直流电压？
4、分析电力机车与内燃机车的驱动方式，各 有何优缺点？



荷的60%

建筑电气：
电梯、滚梯、自动门、供水、供暖、通风等
3. 交通运输方面的应用

电力机车与城市轨道交通：电动机驱动
内燃机车：柴油发动机→发电机→电动机
船舶：内燃机→螺旋桨； 柴油机→发电机→电动机 汽车：汽油机驱动；混合动力驱动 电动车：电动机驱动 磁悬浮列车：电动机驱动 直流电动机轮轨车辆驱动：电动机驱动



把机械能转换为电能：发电机
是工业、农业、交通运输、国防工业、医疗设备 以及日常生活中常用的重要设备。
电机的分类 按照电机的用途分类： l）发电机 — 将机械能转换为电能。 2）电动机 — 将电能转换为机械能。
3）变压器 — 改变电压/电流的大小。
3.2.1 电机的作用（2）

电机的主要作用表现在三个方面：
电器分类 — 按工作电压分

电器按照工作电压可分为：
高压电器和低压电器两类。

低压电器：工作交流电压≤1000VAC
直流电压≤1500VDC；

高压电器：工作交流电压＞1000VAC
直流电压＞1500VDC
户内高压电器
（a）隔离开关
（b）组合电器
（c）高压真空断
路器
户外高压电器
（a）多油高压电
2．变压器的工作原理
Φ S i10 A X u1
N1N2
u20
a x
x
|ZL|
U1 U L1 4.44 fN1m U 20 U M2 4.44 fN 2 m
U1 U L1 4.44 fN 1 m N1 k U 20 U M 2 4.44fN 2 m N 2
微型超声波 压电电动机
第3章 电气工程学科的 主要研究方向
3.1 电机和电器
第3章 电气工程学科的主要研究方向

3.1 电机和电器 3.2 电力电子与电力传动 3.3 电力系统及自动化
3.4 高电压与绝缘技术
3.5 电工理论与新技术
3.2.1 电机的作用（1）

电机是以电磁感应现象为基础，实现机械能与电 能之间的转换的机械； 把煤、天然气、水力、风力等自然界中的储能转 换成机械能：电动机