第2章 电机与电器技术

2.1 电机学基础

2.1.1 概述

在人类使用能源的历史上，无论哪一种技术上的发明和应用，都不能与电的发明及应用相比拟。在电能所能达到的一切领域，都使得那里的技术发生根本性的变化。发电机产生的电能通过高压远距离输电送到它所需要的地方作为动力加以应用，改变了整个社会的能源动力的结构和生产、生活方式。

在电能的生产、传输、变换、分配和应用中，电机是主要的机电能量转换装置。广义的电机包括旋转电机、直线电机和静止电机。旋转电机和直线电机是根据电磁感应原理实现电能与机械能之间相互转换的一种能量转换装置。静止电机是根据电磁感应定律和磁势平衡原理实现电压变化与电能传递的一种电磁装置，也称为变压器。电机的一般分类如图2-1所示。

图2-1 电机分类

电机学主要研究电机的工作原理、主要结构、基础理论、设计制造、运行特性、控制策略及试验方法。以电路理论和电磁场理论为基础，结合电子技术、自动控制理论和计算机技术，应用现代分析和测试技术，研究电机设计、制造及其控制等方面出现的新的理论及实际问题。发展新的品种，研究各种电机新的控制方法，实现电机的机电一体化。电机中各种电、磁、力、热等方面的定律同时起作用，互相影响又互相制约，故分析时既有理论又有实际，且具有一定的复杂性和综合性。

电机中所用的材料主要有以下几种。

（1）导电材料：作为电机中的电路系统，常用紫铜或铝。

（2）导磁材料：为了在一定的励磁电流下产生较强的磁场，电机和变压器的磁路都采用导磁性能良好的铁磁材料制成，如硅钢片、钢板及铸钢。

（3）绝缘材料：作为带电体之间及带电体与铁心之间的电气隔离，常用聚酯漆、环氧树脂、玻璃丝带、电工纸、云母片等。

（4）结构材料：使各部分构成整体、支撑和连接其他机械，常用铸铁、铸钢、钢板、铝合金及工程塑料。