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1、电气工程导论论文电机电器小百科摘要：简述电气工程导论学习经历，详细描写对电机电器专业方向的认识及自身感想。正文：一、电气工程导论学习经历。经过 6周的电气工程导论的学习， 在 3位教授的悉心教导下，我们对电气工程这个专业有了初步的认识，让我们感受到了电气专业明朗的前途。 也让我们更加喜爱上电气这个专业，有了前进的动力。电气工程是研究电磁领域的客观规律及其应用科学技术，是以电工科学中的理论和方法为基础而形成的工程技术。人类从古代就注意到电和磁的现象。经过不断地探索和创造，知道 19 实际末麦克斯韦才首次以严格的数学形式对电磁场及其运动做了科学的概括， 使之形成了完整的宏观电磁场理论，至此才正式建
2、立电工科学完整的科学基础。如电弧灯、电热灯、电报、电话、电影等。此后发电机、电动机、输电线路、广播、电视等相继出现， 为工业革命提供了新的动力，促进了工业化和生产力的迅速的发展，具有重要的历史意义。从电气工程导论的课堂上，我了解到了我们学院有一个二级学科博士点：电机与电器。以及两个一级学科硕士点：电气工程硕士、控制工程与科学硕士。我还了解到了我们学院施行了大类招生，包括了电气工程及其自动化专业和自动化专业。在大三分为 5 个专业方向。分别为，电机电器，电力系统，应用电子，自动化，建筑电气。各个专业方向都有自己的特色所在，适合各种不同的人。从对电气工程导论课堂上，我认为自己更喜爱电机电器这个专业
3、方向。 觉得这个专业方向更适合我。电气工程导论让我有了明确的目标和前进的动力。二、对电机电器专业方向的认识和自身感受。福州大学电气工程与自动化学院的电机电器专业是国家级特色学科，是福州大学建校初期较为主要的学科之一。电机电器专业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、运行及控制等方面出现的新的理论及实际问题。主要的研究方向为大型电机设计、新颖蒸发冷却技术及其应用、特种电机及其驱动控制系统、电力电子技术应用、现代电机调速系统、 现代电机测试技术、 电机的 CAD 和 CAM 、电机运行的动态仿真和电机物理场的分析计算。本
4、学科点进行过范围广泛的课题研究，其成果在大型发电设备、原子能加速器、风云一号气象卫星、 数控机床、 电脑图文雕刻机和家用电器等诸多方面得到了应用电机是以电磁感应为基础，实现机械能与电能之间的转换以及变换电能的机械。 电机将两种能量进行转换， 成为了各种机械、装备的驱动力，将电应用到了生产生活上，提高了工作效率，提高了人类的生活水平， 实现了许多原本无法实现的问题。在人类的发展史上有着重要了意义。电机又分为四大机：直流电机、异步电机、同步电机、变压器。 1、输出或输入为直流电能的旋转电机称为直流电机，它是能实现直流电能和机械能互相转换的电机。当它作电动机运行时是直流电动机， 将电能转换为机械能；
5、作发电机运行时是直流发电机，将机械能转换为电能。2、异步电机是指转子转速小于旋转磁场的转速的电机，它与感应电机基本上是想通的。3、同步电机，和 感应电机 一样是一种常用的 交流电机 。特点是：稳态运行时，转子的转速和电网频率之间有不变的关系n=ns=60f/p ，ns 称为同步转速。若电网的频率不变，则稳态时同步电机的转速恒为常数而与负载的大小无关。同步电机分为 同步发电机 和同步电动机 。现代发电厂中的交流机以同步电机为主。4、变压器利用 电磁感应 的原理来改变交流电压的装置，主要构件是初级线圈、次级线圈和铁心（磁芯）。在电器设备和无线电路中，常用作升降电压、匹配阻抗，安全隔离等。电机对于人
6、类社会来说，是一种不可或缺的东西。有非常多的生产生活的应用， 都需要有电机电器的工作才能实现。电机不仅仅是人的体力劳动的替代品，还解决了很多人力无法解决的问题。从小的方面来说，儿童玩具中就运用到了电机。例如玩具四驱车，在每一台四驱车中都安装有小型电机，以此来提供动力，让车子得以运行。 从大的方面来说， 在每艘轮船上都安装有各种各样的电机。 电机在轮船上不仅带动螺旋桨，为轮船提供前进的动力。在大铁锚上也安装有电机，以控制铁锚的起落，免去了人的体力劳动。在轮船的雷达、起落器等设备上也都安装有电机。而在电机为人类提供如此的便利之前，有着漫长的发展史。蒸汽机启动了18 世纪第一次产业革命以后，19 世
7、纪末到 20世纪上半叶电机又引发了第二次产业革命，使人类进入了电气化时代。 20 世纪下半叶的信息技术引发了第三次产业革命，使生产和消费从工业化向自动化、智能化时代转变； 推动了新一代高性能电机驱动系统与伺服系统的研究与发展。21 世纪伊始，世界汽车工业又站在了革命的门槛上。虽然，汽车工业是推动社会现代化进程的重要动力；然而，汽车工业的发展也带来了环境污染愈烈和能源消耗过多两大问题。而对于我国日益扩大的汽车市场，这种危机就更明显。 据了解，2000年我国进口汽油7000 万吨，预计 2010 年后将超过 1 亿吨，相当于科威特一年的总产量。目前世界上空气污染最严重的10 个城市中有 7 个在中
8、国，而国家环保中心预测，2010 年汽车尾气排放量将占空气污染源的64% 。虽然，加剧使用传统内燃机技术发展汽车工业， 将会给我国的能源安全和环境保护造成巨大的影响。为此，国家科技部启动了十五“863”电动汽车重大专项。高密度、高效率、宽调速的车辆牵引电机及其控制系统既是电动汽车的心脏又是电动汽车研制的关键技术之一，已被列为 863 电动汽车重大专项的共性关键技术课题。20 世纪 80 年代前，几乎所有的车辆牵引电机均为直流电机，这是因为直流牵引电机具有起步加速牵引力大，控制系统较简单等优点。直流电机的缺点是有机械换向器，当在高速大负载下运行时，换向器表面会产生火花， 所以电机的运转不能太高。
9、由于直流电机的换向器需保养，又不适合高速运转，除小型车外，目前一般已不采用。当然，现在电机还在不断的发展当中。近十年来， 主要发展交流异步电机和无刷永磁电机系统。与原有的直流牵引电机系统相比，具有明显优势， 其突出优点是体积小，质量轻（其比质量为0.5-1.0kg/Kw）、效率高、基本免维护、调速范围广。其研究开发现状和发展趋势如下。1. 异步电机驱动系统异步电机其特点是结构简单、坚固耐用、成本低廉、运行可靠，低转矩脉动， 低噪声，不需要位置传感器， 转速极限高。异步电机矢量控制调速技术比较成熟，使得异步电机驱动系统具有明显的优势， 因此被较早应用于电动汽车的驱动系统，目前仍然是电动汽车驱动系
10、统的主流产品（尤其在美国），但已被其它新型无刷永磁牵引电机驱动系统逐步取代。最大缺点是驱动电路复杂， 成本高；相对永磁电机而言，异步电机效率和功率密度偏低。2. 无刷永磁同步电机驱动系统无刷永磁同步电机可采用圆柱形径向磁场结构或盘式轴向磁场结构， 由于具有较高的功率密度和效率以及宽广的调速范围，发展前景十分广阔， 在电动车辆牵引电机中是强有力的竞争者，已在国内外多种电动车辆中获得应用。内置式永磁同步电机也称为混合式永磁磁阻电机。该电机在永磁转矩的基础上迭加了磁阻转矩，磁阻转矩的存在有助于提高电机的过载能力和功率密度，而且易于弱磁调速， 扩大恒功率范围运行。 内置式永磁同步电机驱动系统的设计理论
11、正在不断完善和继续深入，该机结构灵活，设计自由度大，有望得到高性能，适合用作电动汽车高效、高密度、宽调速牵引驱动。这些引起了各大汽车公司同行们的关注，特别是获得了日本汽车公司同行的青睐。 当前，美国汽车公司同行在新车型设计中主要采用内置式永磁同步电机。表面凸出式永磁同步电机也称为永磁转矩电机，相对内置式永磁同步电机而言，其弱磁调速范围小，功率密度低。该结构电机动态响应快， 并可望得到低转矩脉动，适合用作汽车的电子伺服驱动，如汽车电子动力方向盘的伺服电机。无位置传感器永磁同步电机驱动系统也是当前永磁同步电机驱动系统研究的一个热点，将成为永磁同步电机驱动系统的发展趋势之一，具有潜在的竞争优势。永磁
12、同步电机驱动系统低速时常采用矢量控制，高速时用弱磁控制。3. 新一代牵引电机驱动系统从 20 世纪 80 年代开关磁阻电机驱动系统问世后，打破了传统的电机设计理论和正弦波电压源供电方式；并随着磁阻电机，永磁电机、电力电子技术和计算机技术的发展，交流电机驱动系统设计进入一个新的黄金时代；新的电机拓朴结构与控制方式层出不究，推出了新一代机电一体化电机驱动系统迅猛发展。高密度、高效率、轻量化、低成本、宽调速牵引电机驱动系统已成为各国研究和开发的主要热点之一。SRD 开关磁阻电机驱动系统的主要特点是电机结构紧凑牢固，适合于高速运行，并且驱动电路简单成本低、性能可靠，在宽广的转速范围内效率都比较高，而且
13、可以方便地实现四象限控制。这些特点使 SRD开关磁阻电机驱动系统很适合电动车辆的各种工况下运行，是电动车辆中极具有潜力的机种。SRD 的最大特点是转矩脉动大，噪声大；此外，相对永磁电机而言，功率密度和效率偏低； 另一个缺点是要使用位置传感器，增加了结构复杂性，降低了可靠性。 因此无传感器的SRD也是未来的发展趋势之一。永磁式开关磁阻电机也称为双凸极永磁电机，永磁式开关磁阻电机可采用圆柱形径向磁场结构、盘式轴向磁场结构和环形横向磁场结构。该电机在磁阻转矩的基础上迭加了永磁转矩，永磁转矩的存在有助于提高电机的功率密度和减小转矩脉动，以利于它在电动车辆驱动系统中应用。转子磁极分割型混合励磁结构同步电
14、机这一概念一提出就引起国际电工界和各大汽车公司研发中心的极大关注。转子磁极分割型混合励磁结构同步电机具有磁场控制能力，类似直流电机的低速助磁控制和高速弱磁控制，符合电动车辆牵引电机低速大力矩和恒功率宽调速的需求。目前该电机的研究处于探索阶段，电机的机理和设计理论有待于进一步深入研究与完善，作为假选的电动车辆牵引电机具有较强的潜在的竞争优势。4. 下一代汽车电子伺服系统及其车用伺服电机1993 年美国能源部、商务部、贸易部、国防部、环保局、宇航局、 国家科学基金会七个政府部门下美国三个最大的汽车制造公司，克莱斯勒、福特和通用，建立了新一代车辆伙伴关系（ PNGV ，Partnership for
15、 a New Generation of Vehicles ），目标是开发新一代机动车技术，以增强美国汽车工业的实力。1998 年至 2002 年期间，美国国家自然科学基金（NSF ）资助美国国家电力电子中心（由美国Virginia和美国 Wisconsin 等四所大学组建） 研发车辆电子动力驱动系统、电子伺服控制系统和各种车辆专用IC 模块，提高汽车电子电气部件的可靠性，降低其成本和抢占车辆电气自动化技术的制高点，增强在国际市场的竞争力。线控的汽车电子伺服系统（X-by-wire ）在未来将是十分重要的技术，该技术可将各种独立的系统（如转向、制动、悬挂等）集成到一起由计算机调控，使汽车的操纵性、安全性以及汽车的总体结构大大改善，设计的灵活度也大大增加。目前，电子动力方向盘和线控刹车已经在一些欧洲车型上被采用，在这个系统中已经削减了相当多的机械部件，如液压泵等。 汽车电子伺服技术是具有革命性的技术，随着这个技术的使用，许多传统的机械部件将会在未来的汽车上消失，而越来越多的车用伺服电机将出现在未来的汽车上。
