机电的应用范畴

电力产业

1、汽轮发机电

汽轮发机电用于火力发电厂以及核电厂。是同步机电的一种。因为原念头汽轮机）转速很高，普通为3000 r/min，是以汽轮发机电的转仔细而长，以减小线速度。今朝天下上最年夜的汽轮发机电容量曾经跨越 100万千瓦。

2、水轮发机电

水轮发机电用于水力发电厂，也是同步发机电的一种。因为原念头（水轮机）转速较低，普通为多少百转/分如下，是以水轮发机电的转子粗而短，以增添极数。图2-12所示是一台正在三峡电站装置的水轮发机电，三峡机组是今朝天下上最年夜的水轮发机电组，功率到达 70 万千瓦。三峡电站总装机 26台，单机容量 70万千瓦。

3、风力发机电

风力发电便是经由过程捕风装配的叶轮将风能转换成机器能，再将机器能转换成电能的进程。风能是最便宜、最洁净、最有开发代价的新动力。近十多少年来，我国当局加速了风电的开发，还引进了外洋出产的、手艺进步前辈的年夜型风力机，组建风电场，增进了我国风电奇迹的成长。

按装机容量分，风力发机电有小型、中型、年夜型、特年夜型系列。小型风力发机电容量为0.1~1 kW，中型风力发机电为1~100 kW，年夜型风力发机电为100~1000 kW，特年夜型风力发机电为1 000 kW以上。简直一切范例的发机电都用到风力发电中，最多见的有同步、异步、直流以及永磁发机电。比来，外洋特年夜型风力发机电用永磁外转子无刷直流发机电的较多。

工农业出产

正在工农业出产中，绝年夜部门机器设置装备摆设以各种电念头为能源。这些电念头年夜都以配电变压器作为电源，而那些阔别电网的机器或许是挪动设置装备摆设，则经常采纳柴油发机电作为电源。正在机床、轧钢机、鼓风机、印刷机、水泵、抽油机、起重机、传递带、出产线等设置装备摆设上，年夜量使用中小功率的感到电念头。这是由于感到电念头复杂可靠、保护便利、本钱低。感到电念头占一切电气负荷功率的60% 以上。最近几年来各种新型电念头所占比例也起头增添。

1、机器、冶金、轻工、化工

机器制作厂中的机床，从保守的车床、铣床、刨床、磨床、冲压机，到古代化的数控机床以及主动出产线，全数采纳申电念头作为能源。而车间的天车等辅佐设置装备摆设也全数都用由念头作为能源。即使是一些液压设置装备摆设，其油泵也是用电念头驱动的。年夜利机器加工场最常用的龙门铣床，是驱动各个铣刀扭转的电念头，实在，这台机床另有良多其余电念头，如驱动床血来去动的电念头横梁升隆电念头。程度刀架横向运动以及垂直刀架纵向运动的丝杠电念头、程度刀架垂直运动以及垂直刀架程度运动的电念头和冷却水泵电念头等。

正在高速磨床中，主轴电念头的转速高达数万转/分，造纸厂破坏木料制作木浆的电念头转速能够只要多少转/分。正在电开工具中，年夜量用到调速比力便利的串激式交流电念头。而古代数控机床则能够用到各种步进电念头以及直线电念头。正在主动化出产水平高的企业中，产业机械人的运动节制更是要用到良多伺服电念头。

正在钢铁厂的轧机上，传递钢锭的辊道要用到年夜量轧辊电念头。轧辊用的电念头与吊车用的电念头都需要特别的机器特征，如高起动转矩、高过载才能等，是以被称为起重冶金电念头。出产热轧钢板的轧钢机，推送钢板的辊道由浩繁的轧辊电念头驱动。

正在化工场中.水泵、风机.盘车，轴流风机都是电念头驱动的设置装备摆设。因为出产的产物能够有易燃易爆气体，以是良多电念头是隔爆型电念头。正在化工场各类管道上阀门是不成贫乏的，此中小型主动阀门大都是电磁阀（由电磁线圈以及衔铁组成，也能够看作是一种电念头）驱动的，而年夜型的电动球阀、电动蝶阀等需要较年夜的转矩，以是都是扭转电念头驱动的，称为电动阀门。

正在轻工出产中，异样用到年夜量电念头驱动的机器设置装备摆设。如天下最先的直线电念头就用于驱动纺织机的梭子，又如造纸厂的年夜型碎木机普通使用低速年夜转矩的同步电念头驱动。

2、矿山与油田

矿山用的轨道列车普通都是电力牵引的，可用于煤矿、矿山、林区等的窄轨运输。也有一些没有具有架线供电前提的小矿井，可采纳蓄电池供电矿车或者柴油机发电 -电念头驱动的矿车。为了调速便利，年夜型运载轮胎车辆年夜部门采纳柴油发机电-牵引机电传动。今朝.正在愈来愈多的露天矿，为了节能环保，采纳间接用电缆供电的年夜型发掘机。

油田钻井设置装备摆设逐个般都是由柴油发机电驱动电念头作为能源的。古代钻井手艺起头依靠于切确的轨道节制手艺.即为了使多少干米的钻排没有发作偏偏斜，今朝呈现了随钻丈量手艺乃至带有可节制钻探标的目的的钻头。因为钻杆能够长达多少公里，钻井时间继续很长，钻头的传感器以及导向电念头需要的电能没法从空中保送，而电池也没法保持永劫间供电，以是呈现了装置正在钻杆前真个小型\"随钻发机电\"。发机电的原念头是钻头泥浆泵驱动的涡轮机，发机电输入的电能能够供应传感器以及可导向钻头的驱动电念头。如许，钻头就仿佛一枚向公开迟缓\"发射\"的\"导弹\"，正在钻井进程中会主动导向。

开采煤油的抽油机，因为最年夜负荷与最小负荷的差值很年夜。正在一个冲程中有很永劫间是经载，以是年夜马拉小车的问题凸起，为了节能，需要采纳变频电念头作为能源。

3、口岸 、物流中间

正在古代口岸，为了节能减排的目标以及调速的便利，愈来愈多的机器采纳交流变频电念头驱动.如桥式起重机/卸船机.轨道式龙门起重机，轮胎式龙门1起重机，轮胎式单壁反转展转起重机，传递带、口岸电动车等。以某电传动龙门式集装箱起重机为例，其龙门架走行。小车走行。卷扬机起落等，全数由电念头驱动，电念头的电源来自其自带的柴油发机电。

4、修建与路桥扶植

修建设置装备摆设中年夜量使用电念头作为能源。如塔式起重机的起升、反转展转、变幅机构，乃至收放送电电缆的电缆卷筒，全数由电念头供给能源。正在高层修建中电梯、滚梯是靠电念头电引的，宾馆的主动门、扭转门也是电念头驱动的，而修建的供水、供暖、透风等需要水泵、鼓风机等，这些设置装备摆设也都是电念头驱动的。电梯用新型永磁曳引电念头，因为永磁电念头的调速机能好，能够取变速机构.使全部零碎获得简化。今朝良多新律筑的由说都采纳这类曳引电念头。

正在古代化的铁路扶植、高速公路扶植、桥梁扶植中，年夜量使用架桥机、铺路机等巨型设置装备摆设。发掘铁路地道以及地铁地道的盾构机，其最主要的部件-—刀盘，最先是由液压节制，此刻愈来愈多地采纳变频电念头驱动，如某型号的盾构机刀盘。便是由8 台 55kW 变频电念头驱动的，采纳变频电念头后，不只后续设置装备摆设少，还具备更年夜的起能源矩以及较小的起动打击。

5、农牧渔业

正在农业出产中，跟着古代化程度的进步，电念头的用处也愈来愈多，比方农田的排灌设置装备摆设、食粮加工机器;又比方温室的主动卷帘机、主动行走喷灌设置装备摆设、透风设置装备摆设等。正在畜牧业中，电动挤奶机、电动剪羊毛机是最常用的设置装备摆设。正在渔业出产中，电动投饲机能够年夜年夜加重休息强度，品种单一的电动增氧机能够增添鱼塘水中溶氧量，是古代鱼虾养殖，出格是高密度养殖和活鱼运输的必要设置装备摆设之一。

交通运输业

1、电力机车与都会轨道交通

1842年，英国的罗伯特·戴维森正在爱丁堡至格拉斯哥的路线上操纵玻璃槽式电池作为能源源，建造了1台5∶重的电动车辆，用整流子式电念头驱动车辆运转。1879年5月31日前正在德国柏林举行的天下商业展览会上.西门子以及哈尔斯克公司展出了天下上第一条电气化铁路。除电气化铁路之外，古代内燃机车绝年夜大都也是由电念头驱动的，都会轨道交通零碎则无一破例地采纳电牵引。

机车电传动本色上便是牵引电念头变速传动手艺，用直流电念头或者交流电念头均能完成。因为直流电念头固有的错误谬误，20世纪下半叶以来，完成了经由过程年夜功率变频变压变流器停止交流驱动，从而使以交流驱动手艺为焦点的交传播念头车以及直交传念头车获得了充实的成长。今朝天下上的电力奎哄动力已经转向以交传播动为主体。是以，没有久的未来.直流牵引电念头将要完整让位于交流牵引电念头。

通俗列车只要机车是有能源的（能源会合），而高速列车的牵引功率年夜，能源会合正在机车上曾经知足没有了需要，以是普通采纳动车组（能源分离）体例，即部门或者全数车箱的转向架也有牵引电念头作为能源。

2、内燃机车

内燃机车固然装有柴油机，但柴油机其实不间接驱动车轮，而是经由过程电传动或者液力传动动员车轮扭转。因为液力传动布局以及节制比力庞大，今朝国际外的内燃机车根基上都采纳电传动体例。电传动内燃机车的柴油机用来弧动一台发机电 把发生 的电力送给电念头，电念头再动员牵引齿轮，使机车车轮动弹。这类传动体例以及电力机车的驱动体例本色上是—样的，所分歧的是电力机车以及都会电车—样.电流从架正在上空的打仗网下马来.而电传动内燃机车则本身备有\"电站\"，没有依靠外界电源。

高速内燃机列车也能够做成动车组的方式。电传动内燃机车的特色是没有需要长间隔供电、输电丧失小、热服从高、自备\"电站\"的电压能够调理、能比力充实地阐扬电念头的功率、恒功率特征比力好。

电力传动按照机电型式的分歧，可分为直流-直流电力传动、交流-直流电力传动、交流-直流-交流电力传动等范例。

3、船舶

船舶今朝绝年夜大都仍是内燃机间接促进的，内燃机经由过程从船腹伸到船尾内部的细小的传动轴动员螺旋桨扭转促进。由于柴油机主机、齿轮传动装配、轴系以及舵等设置装备摆设的安插，使一切其余船舶机器以及船体外形的计划都要受其限制，是以占用空间以及面积很年夜。而新型的内燃机-电力促进的舰船则与古代内燃机列车正在传动方面有类似的地方，即都是由内燃发机电组发电，供应电念头驱动舰船进步。

内燃机-电力促进装配许可船舶计划有较年夜的矫捷性，由于柴油发机电正在机舱中的安插具有较年夜的自在度。可是这类传动体例的电念头轴系所占空间年夜的晦气身分仍然具有。外洋最新的促进手艺是采纳吊舱式电力促进装配（Podded Propulsion）。

这类计划充实阐扬了电念头的特色，正在划定的船舶标准或者船舶标准减小的环境下，扩展了装载容积，省去了舵、轴系、轴毂以及导管促进器。并且.因为采纳永磁电念头或者超导电念头，间接经由过程吊舱向淡水散热，没有需要内部冷却装配，从而使电念头体积更小，服从进步 10% 以上。吊舱式电力促进装配的噪声以及震撼出格低，进步了船舶的安全性，操纵简洁.当船正在水中时也可停止装置及装配任务，能够360°动弹，也能够装置双桨叶，全速泊车时间降低到最短水平。

4、汽车

不只电动汽车要用电念头驱动车轮.并且正在内燃机驱动的汽车上，从发机电、起念头到雨刷，声响.都要用到年夜巨细小的机电。—辆古代化的汽车，能够要用到多少.十台乃至 上百台由电念头（如图2-26所示）。比方，保守汽车采纳弹簧或者液压（主动）减震零碎.古代初级汽车曾经起头采纳直线电念头（自动）减震零碎，这类零碎由计较机按照传感器检测到的路面环境，自动地节制直线电念头的伸缩来削减车辆震撼，使汽车正在波动的路而上也能够行驶患上很是颠簸。

5、电动汽车

电动汽车正在一百多年前就曾经呈现，因为那时电池以及机电的成长比内燃机幼稚，并且煤油的运用尚未遍及，使电动汽车正在晚期的汽车范畴中据有无足轻重的地位。普通以为.天下上第一辆电动汽车于1881年降生，发现报酬法国工程师古斯塔夫·特鲁夫，这是一辆用铅酸电池为能源的三轮汽车。尔后三四十年间，电动汽车一向占有汽车中的主要地位。可是，跟着煤油产业的成长以及内燃机手艺的进步.电动汽车外行驶历程以及速度方面没法与内燃机汽车合作，以是正在1920年以后垂垂地掉去了劣势，由内燃机驱动的汽车所代替。从 20世纪下半叶起头，因为天下动力问题以及情况问题日趋严峻，列国又起头鼎力增强对于电动汽车的研讨开发。

今朝的电动汽车首要包罗两年夜类，即纯电池能源汽车（简称为纯电动车）以及夹杂能源电动汽车（简称为夹杂能源车）。

纯电动汽车普通采纳高服从充电电池或者燃料电池为能源源，无需再用内燃机，是以，纯电动汽车的电念头相称干保守汽车的策动机.蓄电池相称于本来的油箱。因为由能是洁净的动力，血目既能够由保守一次动力（如火电厂的煤以及煤油）转换而来。也能够由新动力或者洁净动力（水电厂的水能、风电、太阳能等）转换而来，是以具备很是优胜的节能环保机能。

固然纯电动汽车曾经不克不及算是\"汽\"车，但由干用电念头驱动的车辆良多，如轨道交通车辆、电瓶车、电动自行车等，以是为了差别，仍用\"电动汽车\"指电念头驱动的小客车以及年夜客车。

因为今朝电池的功率密度与能量密度较低，纯电动汽车的逐个次充电行驶历程难以知足需要，以是内燃机与机电结合供给能源的夹杂能源车获得更多的关注，这种车辆能够正在都会采纳纯电动形式，正在市区采纳燃油形式，能够有用降低都会的碳排放。

通俗的夹杂能源车有串连式、并联式与混联式三类。串连式由内燃机动员发机电发电，世给牵引由念头驱动车轮。同时向车载电池充电.内燃机没有间接驱动车轮。这类夹杂能源车也称为\"增程型夹杂能源车\"，由于从电动车的不雅点来看。内燃机仅用于发电以弥补电池能量的缺乏，从而增添了电动汽车的历程。

明显这类车辆的节能以及减排感化都没有较着，今朝曾经很少采纳。并联型夹杂能源车的内燃机与电念头均可以驱动车轮，正在内燃机驱动的环境下.电念头转为发机电运转，或者正在车辆加速以及制动时发电以节能。混联式同时具有功率相称的内燃机与电念头.兼具并联式及串连式的功用及特征。

通俗夹杂能源车的电池首要靠车辆的内燃发机电充电，没有常常从电网间接充电，如许就没有会明显浪费燃油.固然能够削减都会中碳排放.但总的年夜气排放并无削减为领会决这个问题，最近几年来又呈现了插电式夹杂能源车（Plugin Hybrid-PHEV），其能源电池既能由车载发由机充由。

又能堂内部由源充电。连系了夹杂能源车与纯电动汽车的长处.既没有像纯电动汽车那样只靠充电站才干弥补动力。也不用仅依靠车上的内燃发机电充电.以是该零碎电池能够更年夜。因为更多地使用电力驱动，车辆的总碳排缩小年夜削减，续航历程也较着增添，固然，这也带来了必需正在路途上配置充电站的问题。雨电式夹杂能源车普通是并联型或者混联型。

今朝电动汽车的驱动电念头首要有直流电念头、异步电念头、永磁无刷电念头.开关磁阻申念头等。这些电念头各有优错误谬误.但从成长来看.永磁无刷电念头体积小分量轻 节能结果好、能够做成特别外形（如间接装置正在轮毂上））.是以普通以为远景最佳。今朝永磁电念头还具有本钱较高、使用不妥轻易退磁的错误谬误。

除保守的电动汽车以外，最近几年复电动自行车、暮年电动代步车、残疾人代步车成长患上也很是快。今朝一种被称为\"思想车\"（Segway）的自我均衡电动两轮车以简便，简略单纯.灵活性强的特色深受接待，被普遍用干户外运动;还呈现了两轮越野车以及两轮高尔夫球车，乃至用于差人执勤。为了节能以及削减碳排放，比来外洋起头实验一种带有受电弓的柴油机-电念头夹杂能源公路货车，正在高速公路上架设打仗网，集装箱货车进入高速路后即升起受电弓，像无轨电车同样运转，只不外车辆速度远高于都会无轨电车，以是采纳了近似火车的受电弓。

6、磁悬浮列车驱动

磁悬浮铁路零碎是一种新型的有导向轨的交通零碎，首要依托电磁力完成保守铁路中的支承、导向以及牵引功用。因为运转的磁悬浮列车以及轨道之间有机械打仗，从底子上冲破了轮轨铁路中轮轨干系以及弓网干系的束缚，因此磁悬浮列车能够比轮轨铁路更经济地到达较高的速度（400~580 km/h），且对于情况的影响较小。低速运转的磁悬浮列车，正在情况庇护方面也比其余大众交通东西有必然劣势。

因为不克不及经由过程轮子将转矩传送给钢轨，磁悬浮列车都是由直线电念头驱动的。正在高速磁悬浮列车上普通采纳同步电念头;正在低速磁悬浮列车上普通采纳异步电念头（感到电念头）。高速磁悬浮列车的同步直线电念头又分为两种，一种是常导直线电念头，一种是超导直线电念头。采纳超导电念头可使定、转子间的气隙年夜年夜增添但动力耗损却没有较着增添。

7、直线电念头轮轨车辆驱动

直线感到电念头牵引车辆是介于轮轨与磁悬浮车辆之间的一种计划，兼有轮轨安全可靠以及磁悬浮非黏着牵引的长处，今朝天下上曾经有十多个都会建成直线电念头轮轨地铁路线，我国广州也曾经起头扶植，北京都城机场线也采纳了直线电念头计划。

医疗、办公设置装备摆设与家用电器

正在医疗东西中，电念头简直无处没有正在，如心机电、X光机、CT、牙科手术东西、渗析机、呼吸机、电动轮椅等等，都离没有开电念头作为能源;而人工心脏等天然器官，也经常用到微电念头驱动。图2-34 所示是永磁无刷电念头驱动的左心室轴流式血泵。

正在办公设置装备摆设中，计较机的 DVD驱动器、CD-ROM、磁盘驱动器主轴都采纳永磁无刷电念头，打印机、复印机、传真机.碎纸电机动卷笔刀等都用到各类电念头计弯机硬盘与 DVD驱动器，需要两个电念头，一个驱动主轴扭转（普通是永磁无刷电念头）.另外一个节制磁头/激秃顶的运动（音圈电念头或者步进电念头）。

正在家用申器中.只需有运动部件，多少平都离没有开电念头，如电冰箱以及空调器的紧缩机、洗衣机转轮与用干简、吸尘器、电电扇、抽油烟机.微波炉转盘、DVD机.磁带灌音机 录相机摄像机、全主动拍照机、吹风机、推拿器、电动剃须刀、电动牙刷、搅拌机、开罐机、电钟等，不乏其人。

航空、航天、国防

美国比来投入使用的航空母舰用直线感到电念头飞机助推器代替了保守的蒸气助推器，不只减小了体积，并且推力年夜年夜增添。今朝，外洋在实验用直线电念头间接发射航天飞机.称为\"太空电梯\"，如能乐成，能够浪费年夜量燃料，并有益于环保。正在全电舰船与战车上，从促进到炮塔都是靠电念头驱动的。军用雷达等更是要用各类电念头停止扭转驱动以及节制。

正在航空器中，今朝的一个成长趋向是用电磁履行器代替保守的液压、气动履行器。履行器（Actuator）也称驱动器，是指采纳电、气或者液体发生驱举措用的机构器件或者装配。操纵电磁力发生驱能源的履行器称为电磁履行器，其主体是各类电念头。与保守履行器比拟，电磁履行器能够进步节制精度、削减呼应时间，增添可靠性。战役机机翼上采纳的一种电磁履行器，它经由过程永磁电念头扭转动员螺杆运动，起到近似液压杆的感化。

因为驱动器年夜部门用正在高度主动化的设置装备摆设上，是以对于体积的请求很严酷。而保守电念头与液压、气动驱动器比拟体积较年夜，是以，曩昔电磁驱动器使用比力少。最近几年来，因为资料迷信的成长为电磁驱动器的制作供给了各类高磁能积的永磁资料，完成了驱动器的小型化;电力电子手艺的成长又为电磁驱动器的节制供给了包管，是以永磁电磁驱动器获得愈来愈普遍的应用。

比方：曩昔飞机根基上都采纳液压驱动器节制升隆能，标的目的舵等，此刻新利飞机采纳电磁驱动器，使患上节制零碎年夜年夜化简，呼应速度较着进步。汽车也是同样.此刻愈来愈多地用电磁驱动器代替液压驱动器，由于电磁驱动器的节制是经由过程导线，而没有是油管，以是正在汽车上称为\"线控\"。

机电正在其余范畴的应用

除上述范畴外，正在其余方面，机电的应用也是不乏其人，比方，正在文明、体育范畴中的表演设置装备摆设（如片子放映机、扭转舞台、挪动背景等））、运动练习设置装备摆设（如电动跑步机，电动液压篮球架、电动发球机等）、家具、游乐设置装备摆设（如缆车、过山车等）和电动玩具。

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