第2章 電機與電器技術

2.1 電機學基礎

2.1.1 概述

在人類使用能源的歷史上，無論哪一種技術上的發明和應用，都不能與電的發明及應用相比擬。在電能所能達到的一切領域，都使得那里的技術發生根本性的變化。發電機產生的電能通過高壓遠距離輸電送到它所需要的地方作為動力加以應用，改變了整個社會的能源動力的結構和生產、生活方式。

在電能的生產、傳輸、變換、分配和應用中，電機是主要的機電能量轉換裝置。廣義的電機包括旋轉電機、直線電機和靜止電機。旋轉電機和直線電機是根據電磁感應原理實現電能與機械能之間相互轉換的一種能量轉換裝置。靜止電機是根據電磁感應定律和磁勢平衡原理實現電壓變化與電能傳遞的一種電磁裝置，也稱為變壓器。電機的一般分類如圖2-1所示。

圖2-1 電機分類

電機學主要研究電機的工作原理、主要結構、基礎理論、設計制造、運行特性、控制策略及試驗方法。以電路理論和電磁場理論為基礎，結合電子技術、自動控制理論和計算機技術，應用現代分析和測試技術，研究電機設計、制造及其控制等方面出現的新的理論及實際問題。發展新的品種，研究各種電機新的控制方法，實現電機的機電一體化。電機中各種電、磁、力、熱等方面的定律同時起作用，互相影響又互相制約，故分析時既有理論又有實際，且具有一定的復雜性和綜合性。

電機中所用的材料主要有以下幾種。

（1）導電材料：作為電機中的電路系統，常用紫銅或鋁。

（2）導磁材料：為了在一定的勵磁電流下產生較強的磁場，電機和變壓器的磁路都采用導磁性能良好的鐵磁材料制成，如硅鋼片、鋼板及鑄鋼。

（3）絕緣材料：作為帶電體之間及帶電體與鐵心之間的電氣隔離，常用聚酯漆、環氧樹脂、玻璃絲帶、電工紙、云母片等。

（4）結構材料：使各部分構成整體、支撐和連接其他機械，常用鑄鐵、鑄鋼、鋼板、鋁合金及工程塑料。