机电能量转换第一次作业
机电能量转换基础课件
电力电子技术是指利用电子器件进行电能转换和控制的技术。
电力电子器件
电力电子器件包括晶体管、可控硅整流器、可关断晶闸管等。
控制策略
电力电子技术的控制策略包括PWM控制、SVPWM控制等。
应用领域
电力电子技术广泛应用于电机驱动、可再生能源、智能电网等领域。
能量储存技术
能量储存技术概述
能量储存技术是指将能量转换为其他形式存 储起来，并在需要时释放的技术。
储能系统
储能系统包括电池储能系统、超级电容储能 系统、飞轮储能系统等。
储存方式
能量储存方式包括化学能储存、机械能储存 、电磁能储存等。
应用领域
能量储存技术广泛应用于可再生能源利用、 智能电网等领域。
PART 04
机电能量转换效率与优化
效率分析
转换效率定义
机电能量转换效率是指机械能转换为电能的效率，通常用百分比表 示。
结构设计
02
优化机械能与热能之间的转换结构，减少能量损失，提高转换
效率。
控制策略
03
采用先进的控制策略，如PID控制、模糊控制等，提高系电桩的机电能量转换效率分析，通过实验测量和理论计算，发现转换效率较低，主要原 因是散热不良和机械能损失较大。
案例二
某风力发电系统的机电能量转换效率优化，通过改进材料、结构和控制策略，提高了转换效率和稳定 性。
机电能量转换的发展趋势
高效率与紧凑化
提高能量转换效率和减小设备体积是未来发展的主要 方向。
多功能与智能化
结合多种能量转换方式，实现设备多功能化，并提高 智能化水平。
环境友好与可持续性
发展环保、可持续的机电能量转换技术，减少对环境 的负面影响。
机电能量转换第一次作业
作业（一）第一章变压器的工作原理1–2一台单相双绕组变压器，额定容量S N = 250 kVA ，额定电压U1N / U2N = 10 / 0.4 kV，试求一次、二次侧的额定电流。
解：根据单相变压器额定容量和额定电压，额定电流之间的关系可得S N=U1N*I1N=U2N*I2N即U1N*I1N=S N I1N=S NU1N =25010=25AU2N*I2N=S N I2N=S NU2N =2500.4=625A1–3一台三相变压器，额定容量S N = 5000 kVA ，额定电压U1N/ U2N= 10 / 6.3kV，Y，d联结（即Y/Δ联结），试求：（1）一次、二次侧的额定电流；（2）一次、二次侧的额定相电压和相电流。
解：(1)根据三相变压器额定容量和额定电压，额定电流之间的关系可得S N=√1N*I1N=√2N*I2N即√3U1N*I1N=S N I1N=S N1N=≈288.68A√3U2N*I2N=S N I2N=S N√3U2N =√3∗6.3≈458.22A(2)因为是Y连接，所以U1Nϕ=U1N=≈5.77KV U2Nϕ=U2N=6.3KVI1Nϕ=I1N=288.68AI2Nϕ=I2N√3=√3≈264.55A第二章变压器的运行分析2–1 一台单相变压器在铁心叠装时，由于硅钢片剪裁不当，叠装时接缝处留有较大的缝隙，那么此台变压器的空载电流将 2 。
( 选填: ①减少；②增加；③不变)2–5 磁路线性的甲乙两台单相变压器，U1N／U2N = 220／110 V, 一次侧匝数相等（漏阻抗不计，且激磁阻抗角相等），当一次侧分别接在 220 V电源上，测得的空载电流甲台为0.4 A，乙台为0.1 A，则其空载激磁阻抗甲台为550Ω, 乙台为2200Ω。
今将两变压器原边顺极性串联后接在440 V的电源上, 二次侧空载, 这时甲台变压器的一次侧电压为88 V, 二次侧电压为352 V；乙台变压器一次侧电压为44 V,二次侧电压为176 V。
机电能量转换原理
We eidt
-9-
将式（2-2）代入式（2-4），可知机械系统输入机械能的分布为
dx d x dx WM F dt M 2 D dt K x x0 dx Fedx dt dt dt
-3-
1 机电能量的转换装置
一般来说，电磁系统包括电气系统、机械系统和连接机电系 统的中间媒介，其作用是能量传递和转换。系统可以从机械系统 输入机械能，通过中间介质将机械能传递给电气系统，使之输出 电能；另一方面，也可以从电气系统输入电能，并由中间介质转 换为机械能，驱动机械系统运动。
Φm
R + u i _ K
a) 机电系统及联系 b) 理想的磁能储存系统
根据电磁系统机电装置的能量输入和输出的数量，可分为单 输入输出机电能量转换装置和多输入输出机电能量转换装置。
-5-
1.1 单输入输出机电能量转换装置 单输入和输出机电能量转换装置是一类简单的电磁系统，如 图2-3所示， 其具有单一的电气和机械装置通过耦合磁场进行机 电能量的转换，再由电气或机械装置输入或输出能量。这类电磁 系统具有广泛的工程应用，比如：电磁继电器和电磁铁等机电装 置。
质量储 能 摩擦 发热损耗 弹性 储能 输入耦合 磁场的机械能
2
2
Wm Fe dx
-10-
由此，机电系统耦合磁场输入的总能量应为电气系统与机械 系统输入能量之和，即为
Wf We Wm eidt Fe dx
（2-7）
电气系统
机械系统
-11-
1.2 多输入多输出机电能量转换装置 多输入和多输出机电能量转换装置是一类复杂的电磁系统， 如图2-4所示，其具有多路的电气和机械装置通过耦合磁场进行 机电能量的转换，再由电气或机械装置输入或输出能量。
《机电能量转换原理》课件
新能源驱动的机电能量转换系统
风能转换系统
利用风能发电，通过高效的风力发电机组将风能转换 为电能。
太阳能转换系统
利用太阳能光伏发电，通过光伏电池将太阳能转换为 电能。
海洋能转换系统
利用海洋能发电，如潮汐能、海浪能等，通过相应的 技术将海洋能转换为电能。
人工智能在机电能量转换中的应用
智能诊断与维护
利用人工智能技术对机电设备进 行故障诊断和预测，提高设备维 护效率和可靠性。
智能优化控制
通过人工智能算法对机电设备的 运行参数进行优化控制，提高设 备运行效率和能源利用率。
智能设计与仿真
利用人工智能技术进行机电设备 的设计和仿真，加速产品研发进 程并降低研发成本。
THANKS
感谢观看
自适应控制
根据能量转换过程的变化自动调整控制参数 ，以适应不同工况。
最优控制
通过数学模型和优化算法找到最优的控制策 略，以实现最高效率。
04
机电能量转换的优化方法
新型电机设计总ຫໍສະໝຸດ 词通过改进电机设计，提高能量转换效率。
详细描述
新型电机设计采用先进的设计理念和材料，优化电机的磁场分布、转子结构等， 从而提高电机的转换效率和功率密度。
《机电能量转换原理 》PPT课件
目 录
• 机电能量转换原理概述 • 机电能量转换的基本元件 • 机电能量转换过程 • 机电能量转换的优化方法 • 机电能量转换的未来展望
01
机电能量转换原理概述
定义与原理
定义
机电能量转换是将电能转换为机械能 或将机械能转换为电能的过程。
原理
基于法拉第电磁感应定律和安培力定 律，通过磁场和导体的相对运动实现 能量的转换。
机电能量转换的应用
机电能量转换原理课件
$number {01}
目
• 机电能量转换概述 • 机电能量转换的基本原理 • 机电能量转换的电路模型 • 机电能量转换的实例分析 • 机电能量转换的优化设计方法 • 机电能量转换的发展趋势与挑战
01
机电能量转换概述
机电能量转换的定义
01
机电能量转换是指将电能转换为 机械能或机械能转换为电能的过程。
VSBiblioteka 详细描述控制系统是机电能量转换的核心部分，它 可以实现对整个能量转换过程的精确控制。 优化控制系统设计，可以降低能量的浪费， 提高能量的利用效率。例如，可以通过调 整控制系统的参数，如PID控制器的比例、 积分和微分系数等，以优化控制系统的性 能。
06
机电能量转换的发展趋势与 挑战
新型材料在机电能量转换领域的应用
02
电动机是将电能转换为机械能的 典型装置，发电机则是将机械能 转换为电能的装置。
机电能量转换的类型
电动机按照电源类型、结构、工作原 理等不同可以分为多种类型，如直流 电动机、交流电动机、步进电动机等。
发电机同样也有多种类型，如直流发 电机、交流发电机、风力发电机、水 力发电机等。
机电能量转换的应用
变压器电路
变压器电路由初级线圈和次级线 圈组成，通过电磁感应实现电压
和电流的变换。
当交流电通过初级线圈时，会产 生交变磁场，这个磁场会感应次 级线圈，从而改变电压和电流。
变压器电路可以用来升高或降低 电压，以及改变电流的方向。
放大器电路
放大器电路是一种能够放大信号的电路，可以将微弱的信号放大成较强的信号。
要点一
总结词
要点二
详细描述
新型材料在机电能量转换领域的应用，有助于提高能量转 换效率和稳定性，促进机电能量转换技术的发展。
石大远程奥鹏-机械原理-第一次在线作业正确答案
错误
正确答案：正确
33.局部自由度是指有些机构中某些构件所产生的不影响其他构件的局部运动的自由度。
正确
错误
正确答案：正确
34.虚约束是指机构中某些运动副带入的对机构运动起重复约束作用的约束。虚约束虽对机构的运动并产生约束作用，但会导致机构自由度的计算结果与机构的实际自由度不相符。
正确
错误
正确答案：错误
A、无穷远
B、中心
C、法线
D、接触点
正确答案：D
25.三心定理是指三个彼此作平面运动的构件的（）个瞬心必位于同一直线上。
A、一
B、二
C、三
D、四
正确答案：C
26.机器都是由各种材料做成的制造单元零件经装配而成的各个运动单元零件的组合体；各个运动单元之间具有确定的相对运动。
正确
错误
正确答案：错误
27.构件和零件是两个不同的概念：构件是运动单元；零件是制造单元；机器中的构件可以是单一的零件，也可以是由几个零件装配成的刚性结构。
A、产生
B、不产生
C、主要
D、关键
正确答案：B
12.为了便于对含有高副的平面机构进行分析研究，可以将机构中的高副根据一定的条件虚拟的以低副加以代替，这种代替的方法就叫做（）。
A、低副高代
B、低副低代
C、高副高代
D、高副低代
正确答案：D
13.高副低代代替前后机构的（）完全相同。
A、低副数
B、高副数
C、构件数
D、自由度
正确答案：D
14.在平面机构中进行高副低代时，为了使得代替前后机构的自由度、瞬时速度和加速度都保持不变，只要用一个（）分别与两高副低代构件在过接触点的曲率中心处以转动副相联就行了。
第02章-机电能量转换原理
2.4.2 电磁转矩的一般表达式 同理，可推导具有旋转运动的电磁系统的电磁转矩计算公式。 对于旋转运动来说，如果由于电磁转矩Te的作用，产生了相应的 机械角位移d ，则表示其作了机械功dWm ，即
-2-
第2章 机电能量转换原理 2.1 机电能量的转换装置
一般来说，电磁系统包括电气系统、机械系统和连接机电系 统的中间媒介，其作用是能量传递和转换。系统可以从机械系统 输入机械能，通过中间介质将机械能传递给电气系统，使之输出 电能；另一方面，也可以从电气系统输入电能，并由中间介质转 换为机械能，驱动机械系统运动。
Wf WfL We Wm
（2-22）
耦合磁场 能量损耗
为简便起见，忽略磁场损耗，将耦合磁场被看作是一个理想 的无损耗的磁能储存系统，并且耦合磁场的能量全部储存在气隙 中。即有
Wf We Wm
（2-23）
-22-
第2章 机电能量转换原理
上式可用微分方程表示为
dWe dWf dWm
数Wfc（i , x ），便于用来计算电磁力或电磁转矩，因此是一个 研究机电能量转换的重要的变量。
-19-
第2章 机电能量转换原理 2.3 机电能量转换
根据前两节对电磁系统机电能量关系的分析，一般来说，电 磁系统的机电能量的相互关系可以用图2-6来表达。
电气系统 WeL WE + WeS We + Wf 耦合磁场 WfL + Wm WmS 机械系统 WmL + WM
第2章 机电能量转换原理
输入耦合磁场的总能量为
Wf Wej Wmk
j =1 k =1
Jj j j j =1 j =1
J
J
W
k =1
第1章机电能量转换的基本原理
交流电机统一理论第1章机电能量转换的基本原理第章机电能量转换的基本原理第1章1‐1 保守系统和磁场能量1‐2 磁场能量和磁场力1‐3 电场能量和电场力机电装置的定义机电装置：9机械能与电能转换的装置9大小不一、品种繁多、功能多样大小不一品种繁多功能多样机电装置的分类•（1）机电信号变换器—实现机电信号变换的装置—在功率较小的信号下工作的传感器，通常用于测量和控制装置中测量和控制装置中。
z如旋转变压器、扬声器等。
•（2）动铁换能器通电流激磁产生力使动铁有限位移的装置—通电流激磁产生力，使动铁有限位移的装置。
z如继电器、电磁铁等。
机电装置的分类机电装置的分类（3）机电能量持续转换装置—如电动机、发电机等。
机电装置6直流电动机机电能量转换形式•电致伸缩与压电效应—功率小，不可逆•磁致伸缩—功率小，不可逆•电场力（静电式机电装置）—功率小•磁场力—功率大，如电机7耦合场•机电装置中—耦合电场、磁场—频率低，两者可以分开，彼此独立z电磁式：磁场耦合z静电式：电场耦合8分析方法•归纳为具有若干个电端口和机械端口的装置—大多数旋转电机有两个电端口和一个机械端口的装置9保守系统的能量和力•状态变量xx &,•能量),;,,(,2121L &&L x xx x W W =•保守力),;,,(,2121L &&L x xx x f f =磁能和磁共能•磁能磁能和磁共能衔铁静止输入净电能全部转化为磁能衔铁静止，输入净电能全部转化为磁能•磁能表达式（x=x1）磁能表达式11φψ∫∫==φψFd id W m （1-8）磁能和磁共能•磁链与磁场储能不同气隙时电磁铁磁化曲线磁场储能磁共能分步积分法化简（1‐8）式11i ψ∫∫−==110m di i id W ψψψ（1-13）•磁共能1i ∫=0'mdi Wψ11'ψi WW mm =+磁共能磁能和磁共能图1-2磁场能量和磁场力12 磁场能量和磁场力单边激励的机电装置磁场中的力和转矩•电荷的洛伦兹电磁力–电场中的洛伦兹力–磁场中洛伦兹力•载流导体的电磁力•磁性材料中的电磁力电流在磁场中产生力铁磁材料在磁场中产生力洛伦兹电磁力定律•处于电磁场中电荷q所受到的电磁力F–电磁力F(N)) (BvEqF×+=力()–电荷q(库仑)–电场强度E(V/m)–磁通密度B(T)–电荷在电磁场中的运动速度v(m/s)电场和磁场中的洛伦兹电磁力•纯电场中–力的方向和电场强度的方向一致qEF =力方向场度方向致–与电荷的运动方向无关•纯磁场中)(B v q F ×=电磁力密度•3电荷密度ρ(C/m )：单位体积内的电荷•电磁力密度F V (N/m 3)：单位体积内产生的电磁力×=•电流密度)(B v E q F V +vJ ⋅=ρ•纯磁场中的电磁力密度BJ F V ×=磁性材料中的电磁力•磁性材料受力–详细计算十分复杂–需了解整体构件的磁场分布情况•简化成：只计算整体净力–多数机电能量转换装置采用刚性结构–很少要求详细计算内部应力分布•旋转电机中–电动机：磁场的旋转超前于转子磁场，定子牵引转子运动并做功–发电机：转子磁场超前于定子磁场，转子对定子做功发电机转子磁场超前于定子磁场转子对定子做功能量平衡•能量守恒：能量既不能产生也不能消亡，只能发生形式的转换•在将电能转换成机械能的系统中–电源输入=机械能输出+耦合场储能增量+转换为热能–在无损系统中heatf mec el dW dW dW dW ++=d •在将机械能转换成电能的系统中fmec el dW dW dt i e dW +=⋅⋅=–输入机械能=电能输出+耦合场储能增量+转换为热能heatf el mec dW dW dW dW ++=磁能产生电磁力•磁能产生力–Δt 时间内电源供给磁场的能量222ψt t ∫∫∫=−=−=Δ111)(2ψidt eidt dt R i ui W t t el磁能产生电磁力•输入电能磁能产生电磁力•A点磁能磁能产生电磁力•B点磁能•Δt时间内电磁力所做的机械功0磁能产生电磁力•情况2：–Δt时间内磁链为常量磁能产生电磁力输入电能•输入电能＝0–Δt 时间内磁链为常量，e=02t i )(12−=Δ∫t el dtR i ui W 2t 01=−=∫t eidt磁能产生电磁力•磁能增量磁能产生电磁力•一般情况。
第七章机电能量转换原理
在线性情况下
Wm'
1 2
L11
i12
L12
i1i2
1 2
L22
i22
所以
Te
p
1 2
i12
L11
i1i2
L12
1 2
i22
L22
是由定子、转子电流 和各自的自感随转角θ的 变化所引起的转矩，称 为磁阻转矩；
是由定、转子电流和 互感随转角的变化所引起， 称为主电磁转矩。
为 dmech，则装置的微分总机械能
输出为：
dWmech Tedmech
从而磁能增量 dWm dWe dWmech id Tedmech
装置的磁储能系统是无损耗系统，是一个保守系统，磁场储能Wm
则是一个状态函数，Wm的值由独立变量 和 （ 为电角度 ）的瞬时值
唯一地确定，而与路径无关；
定子磁链为0，转子角度为 0 时的磁
L21
i1
L22
i2
i2
d
dt
dt
dWm dWm' L11i1 L12i2 di1 L21i1 L22i2 di2
1 2
L11
i1
L12
i2
i1
d
dt
dt
1 2
L21
i1
L22
i2
i2
d
dt
dt
1
2
e1ti1
e2ti2
dt
1 2
e1
i1
e2
i2
dt
对于线性系统 1 L11 i1 L12 i2
I
2
L2
si
n2
电机学习题集
电机学简易习题集姜宏伟陈玉国中原工学院电子信息学院绪论1．电机是一种机电能量转换或信号准换的电磁机械装置。
2.就能量转换的功能来看，电机可分为两大类，发电机把其他形式能转化为电能，电动机把电能转化为机械能。
第1章：磁路1．磁通所流过的路径称为磁路。
2．沿任何一条闭合回线，磁场强度H 的线积分值恰好等于该闭合回线所包围的总电流值。
3．F=Ni为作用在铁心磁路上的安匝数，称为磁路的磁动势。
4．简述磁路的欧姆定律，和磁路的基尔霍夫第二定律的内容。
5．铁磁材料在外磁场中呈现很强的磁性，此现象称为铁磁物质的磁化。
6．什么是铁磁材料的起始磁化曲线？7．铁磁材料所具有的这种磁通密度的变化滞后于磁场强度H变化的现象，叫做剩磁。
8．铁心损耗包括哪两部分，铁心损耗的大小和哪些因素有关？与绕组电流的频率、铁芯的重量以及磁场密度的平均值有关。
9．什么是电路的叠加原理？当电阻变化时，能否使用叠加原理？为什么？电路叠加定理是指电路中某条支路的电压或电流等于各个电源单独工作时的和；若电阻线性变换是，可以使用叠加定理。
第2章：变压器1．变压器中最主要的部件是和。
2．变压器绕组是变压器电路部分，输入电能的绕组称为，输出电能的绕组称为。
3．什么是变压器的额定容量和额定电压？4．一台单相变压器，额定容量500kV A，额定电压10kV/400V，则电压400V为：①变压器一次加额定电压，空载时的二次电压；②变压器额定运行时的二次电压；③变压器短路实验时（二次通额定电流），变压器一次侧施加电压。
5．一台单相变压器，额定容量100kV A，电压为10kV/0.4kV，该变压器一次额定电流和二次的额定电流。
6．一台单相变压器，电压为220/110V，一次绕组200匝，该变压器的变比，二次绕组匝数。
7．什么是变压器的主磁通和漏磁通，对一台制作好的变压器，主磁通的大小主要取决于什么因素。
8．变压器负载运行时，用以建立主磁通的磁动势为一次和二次绕组的。
第三章 机电能量转换基础
输出的机械能 电源输入能量 = (耦合场内增加的储能) + − 电阻损耗能量 + 机械能量损耗
dWelec = dWm + dWmech
（3-33）
式中，dWelec为时间dt内电源输入的净能量；dWm为时 间dt内耦合场储能增量；dWmech为时间dt内转换为机 械能的总量。
3.2 变压器电势与速度电势 3.2.1 电磁感应定律与电动势
dφ u = −e = N dt
注意，只有线圈的 磁通和电势正方向 的规定符合右手螺 旋关系，上式才取 负号。这种电动势 正方向的规定被用 于本书的内容中。
图3-7 交流感应电动势的方向
3.2.2 变压器电势与运动电势
研究一个简单的,以磁场作为耦合场的机电装置—电磁铁, 如图3-8所示。该装置由固定铁心、可动衔铁组成,磁链 随电流和衔铁的位置而变化,即ψ=ψ(i,x)
3.4 机电能量转换的基本原理 3.4.1 典型的机电能量转换装置
通常把电能转换为机械能的装置称为电动机，把机械 能转换为电能的装置称为发电机。直流电机可作为一个三 端口装置(二电端口和一机械端口)对待,如图3-13所示,图 中T为转矩, 为角速度。电磁铁可作为一个两端口装置(一 电端口和一机械端口)对待,如图3-14所示,图中x为位移,f 为电磁力。 在以磁场作为耦合场的机电装置中,以电磁铁为例,机 电能量转换的过程大体为:当装置的可动部分发生位移x时, 气隙磁场将发生变化,由此引起线圈内磁链的变化,以及气 隙内磁场储能的变化。由位移引起的磁场储能的变化将产 生磁场力f,并使部分磁能释放出来变为机械能;由磁链变化 引起的的线圈内感应电势e将从电源吸收电能;这样,通过 耦合磁场的作用,电能将变为机械能或反之。
机电控制工程基础作业-答案
机电控制工程基础第1次作业第1章一、简答1．什么是自动控制？是相对于人工控制而言的，就是在没有人直接参与的情况下，利用控制装置使生产过程或被控对象的某一物理量(输出量)准确地按照给定的规律(输入量)运行或变化。
2．控制系统的基本要求有哪些？控制系统的基本要求：稳定性、快速性和准确性(稳态精度)，即稳、快、准3．什么是自动控制系统？指能够对被控制对象的工作状态进行自动控制的系统。
它一般由控制装置和被控制对象组成。
4．反馈控制系统是指什么反馈？反馈控制系统是负反馈5．什么是反馈？什么是正反馈？什么是负反馈？从系统(或元件)输出端取出信号，经过变换后加到系统(或元件)输入端，这就是反馈。
当它与输入信号符号相同，即反馈结果有利于加强输入信号的作用时叫正反馈。
反之，符号相反抵消输入信号作用时叫负反馈。
6．什么叫做反馈控制系统？从系统(或元件)输出端取出信号，经过变换后加到系统(或元件)输入端，这样的系统称为反馈控制系统7．控制系统按其结构可分为哪3类？开环控制系统、闭环控制系统和复合控制系统8．举例说明什么是随动系统。
如雷达自动跟踪系统，火炮自动瞄准系统，各种电信号笔记录仪等9．自动控制技术具有什么优点？⑴极大地提高了劳动生产率；⑵提高了产品的质量；⑶减轻了人们的劳动强度，使人们从繁重的劳动中解放出来，去从事更有效的劳动；⑷由于近代科学技术的发展，许多生产过程依靠人们的脑力和体力直接操作是难以实现的，还有许多生产过程因人的生理所限而不能由人工操作，如原子能生产，深水作业以及火箭或导弹的制导等等。
在这种情况下，自动控制更加显示出其巨大的作用。
10．对于一般的控制系统，当给定量或扰动量突然增加某一给定值时，输出量的暂态过程可能有几种情况？单调过程、衰减振荡过程、持续振荡过程、发散振荡过程二、判断1．自动控制中的基本的控制方式有开环控制、闭环控制和复合控制。
正确2．系统的动态性能指标主要有调节时间和超调量，稳态性能指标为稳态误差。
第一次作业
第一次作业第一次作业一、填空题1. 我国油液牌号以__40__°C 时油液的平均_运动______黏度表示。
2. 油液黏度因温度升高而__下降______，因压力增大而_增大_______。
3. 动力黏度μ的物理意义_表示液体在单位速度梯度下流动时单位面积上的内摩擦力______其表达式为_µ= τ·du dy 。
4. 动力黏度的定义是_液体动力黏度与液体密度之比_______,其表达式为__ν=µ/ρ__。
5. 相对黏度又称_条件黏度________机床常用液压油的相对黏度50E 约在____4___与___10______之间。
6. 液体的可压缩系数β表示__液体所受的压力每增加一个单位压力时，其体积相对变化量__,其表达式为_β= -p ∆1· V V ∆_，K =β1，我们称K 为_液体体积弹性模量__。
7. 理想气体的伯努利方程表达式是__=++h g v p 22γ常量_。
其物理意义是在密闭管道内作稳定流动的理想流体具有压力能、动能、位能三种能量形式，这三种能量之间可以相互转换，但总和保持不变。
8. 雷诺数是流态判别数_，其表达式是Re =__ Re =vd __；液体流动时，由层流变为紊流的条件由___临界雷诺数Re 临_____决定，当__ Re < Re 临____时为层流，当_ Re > Re 临_____时为紊流。
9. 液体流动中的压力损失可分为__沿程_压力损失和_局部__压力损失；它们分别用公式_Δp =λ· γ· d L· g u 22__和 _Δp =ζ·γ· g u 22加以计算。
10. 油液中混入的空气泡愈多，则油液的体积压缩系数β愈__大_。
11. 容积式液压泵是靠_密封容积的变化_来实现吸油和排油的。
12. 液压泵的额定流量是指泵在额定转速和_____额定_压力下的输出流量。
13. 液压泵的机械损失是指液压泵在克服相对运动件表面的摩擦__上的损失。
第1节机电能量转换的基本原理
第一章机电能量转换的基本原理现代人类的生产和生活中，最主要的动力能源是电能。
实现机械能与电能转换的装置统称为机电能量转换装置．．．．．．．．，以下简称机电装置。
它们大小不一，品种繁多，按其功能的不同可分为三大类：(1)机电信号变换器．．．．．．．。
它们是实现机电信号变换的装置，是在功率较小的信号下工作的传感器，通常应用于测量和控制装置中。
例如拾音器、扬声器、旋转变压器等；(2)动铁换能器．．．．．。
它们是通电流激磁产生力，使动铁有限位移的装置。
例如继电器、电磁铁等。
常用继电器的原理图如图1-1(a)；(a) (b)图1—1把继电器作为两端口装置(3)机电能量持续转换装置．．．．．．．．．．。
例如电动机发电机等。
直流电动机的原理图加图1-2(a)。
4uf(a) (b)图1-2把直流电动机作为三端口装置机电装置实现机电能量转换的形式，大体有四种：①电致伸缩与压电效应：②磁致伸缩；③电场力；④电磁力。
前两种功率很小，又是不可逆的。
应用第三种形式——电场力来实现机电能量转换的装置称为静电式机电装置．．．．．．．，只能得到不大的力和功率。
实用上绝大多数的机电装置是应用第四种形式——电磁力来实现机电能量转换的，称为电磁式机电装．．．．．．置．。
本书以电磁式机电装置作为主要研究对象。
下面不加说明的机电装置仅指电磁式机电装置，或是电磁式与静电式两种机电装置。
它们都是由载流的电系统，可动的机械系统和作为耦合媒介与储存能量的电磁场三部分组成；队总体看，它们每个又都有固定的和可动的两大部件。
严格说，耦合电磁场应该是电场和磁场的综合体。
但在机电装置中，电频率较低，可动部件的运动速度大大低于光速，这样不仅可以忽略不计电磁辐射，认为机电装置是质量守恒的物理系统；而且可以把电场和磁场分别考虑，认为它们是彼此独立的。
因此在电磁式机电装置中耦合电磁场仅是磁场，但在静电式机电装置中耦合场仅是电场。
在分析研究时，机电装置总可以归纳成具有若干个电端5口和机械端口的装置。
《机电一体化系统》第一次形考答案
《机电一体化系统》第一次形考答案温馨提示：标注红色选项为正确答案・一、判断题（每个2分，共18分）1、滚珠丝杆机构不能自锁。
选择一项：*对错2、转动惯量大不会对机电一体化系统造成不良影响。
选择一项：*对错3、谐波齿轮减速器输入转速一般从刚轮输入。
选择一项：”对错4、直线运动导轨是用来支承和引导运动部件按给定的方向作往复直线运选择一项:5、在机电一体化系统中，通过増大执行装置的固有频率可有效提高系统的稳定性。
选择一项：*对错6、在机电一体化系统中，通过提高系统的阻尼能力可有效提高系统的稳定性。
选择一项：.对错7、在机电一体化系统中，通过消除传动系统的回程误差可有效提高系统的稳定性。
选择一项：.对错定性。
选择一项：•对错9、在机电一体化系统中，通过减小机构的传动误差可有效提高系统的稳定性。
选择一项：*对错二、选择题（每个5分，共30分）10、机电一体化系统的基本功能要素之一：接口的基本功能是（）选择一项：A. 交换B. 放大C. 传递* D.以上三者1k 机电一体化系统的核心是0 O选择一项：A. 动力部分B. 接口C. 控制器D. 执行机构12、机电一体化系统中，根据控制信息和指令完成所要求的动作这一功能的是0 o选择一项：A. 动力部分* B.执行机构C. 控制器D. 机械本体13、()不是机电一体化产品。
选择一项：A. 复印机B. 空调机* D.现代汽车14、()装置是电机一体化系统的感觉器官，它可以从待测对象那里获取能反应待测对象特性和状态的信息。
选择一项：A. 自动控制B. 传感检测C. 驱动D. 执行15、M eChatronics是两个不同学科领域名称的组合，这两个不同的学科是0 o选择一项：A. 机械学与计算机B. 机械学与自动化技术C. 机械学与信息技术* D.机械学与电子学16、机电一体化系统（产品）设计方案的常用方法无（）。
选择一项：A. 整体设计法'B.经验法C. 取代法D. 组合法17、在机电一体化系统中，机械传动要满足伺服控制的三个主要要求是0 OA. 传动精度、高可靠性、低冲击振动B. 传动精度、高可靠性、小型轻量化C. 传动精度、稳定性、低噪声上D.传动精度、稳定性、快速响应性18、在设计齿轮传动装置时，对于转动精度要求高的降速齿轮传动链，可按什么原则进行设计0 o选择一项：J A.输出轴转角误差最小B. 等效转动惯量最小C. 质量最小D. 质量最大19、齿轮传动的总等效惯量随传动级数（）选择一项：A.增加而减小* B.增加而增加C. 减小而减小D. 变化而不变20、滚珠丝杠副结构外循环方式不包含（）A. 内、外双循环B. 外循环螺旋槽式C. 外循环端盖式上D.外循环插管式21、执行元件：能量变换元件，控制机械执行机构运动，可分为（）、液压式和气动式等。
§1.6 机电能量转换(例题)
§1.6 机电能量转换（例题2）无论直流电机 异步电机 同步电机都是以磁场为媒介，实现机电能量的转换。
同一台电机即可做发电机运行，也可做电动机运行，实现机电能量的转换。
电机内部的机电能量转换是通过电机内部的磁场做媒介进行，通过磁的关系，把电能转为机械能或把机械能转为电能。
如不考虑损耗最简单的转换关系就是：输入电（-损耗）=耦合磁场储能+输出机械能+机损 输入机械能（-机损）=耦合磁场储能+输出电（+损耗）二 转换条件1.转换功率在一个工作周期内的平均值不等于零，即-(21i T e Ω)平均≠0 如果转换功率为零就是说我们这个过程对能量没有进行转化。
这个过程研究就没意义了。
2． 稳态运行时，即正常完成能量转换时，一个工作周期内磁场储能平均值不变，即（dtnd w ）平均=0。
如果平均值减少，则储能会消失，不能完成能量转换，如果储能增加，一方面转化率会降低，另一方面会危协电机的安全，严重时会烧毁电机。
三 转换过程机电能量转换的物理过程是通过两组方程描述的：①电压平衡方程；②功率平衡方程：电压平衡方程：Ω--=e e r Ri u ＝i l p dt di lRi +∂∂++Ωθ电压平衡方程左右各乘向量 t i ,得到：功率平衡方程: )21()21(ΩΩ---+=e i e i e i Ri i u i t t T t t t 功率平衡方程由以下几部分组成：I ：[]j nj j n i u u u u i i i iu ∑==⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=132121输入的电功率II:][∑==⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=n j j j n i R i i i R R R i i i iRi 12321321210电机内的电阻损耗 III ：Ω∂∂=∂∂==-=ΩΩ)2(2121i li p i l p i T e i p t t t T θθ 为电磁转矩旋转过程中，运动电势从电源吸收的功率的二分之一，即电功率转换为机械功率。
机电能量转换复习课课件
电力负荷
电力负荷是指电力系统中的用电 设备消耗的功率或能量，一般分
为有功负荷和无功负荷两类。
有功负荷是指实际消耗的功率， 如各种电动机、电灯和电视等设
备消耗的功率。
无功负荷是指不消耗能量的负荷 ，如变压器、电动机的磁滞和涡
流损耗等。
4. 加强维护与保养：定期对电动机进行维护和保养， 确保其正常运行，延长使用寿命。
步进电机的优化与节能
总结词：步进电机是一种用于精确控制转动的装置，优化 步进电机运行可实现节能减排。
详细描述
1. 选择合适的驱动器：根据步进电机的型号和规格，选 择合适的驱动器，确保电机正常运行，提高运行效率。
2. 采用细分驱动技术：通过细分驱动技术将电机的转矩 波动降低到最小程度，提高电机的平稳性和精度。
04
机电能量转换过程分 析
直流电机能量转换过程分析
直流电机工作原理
直流电机是一种将电能转换为机械能的装置。它主要包括定子和转子两部分，定子通常包 括电枢和换向器，转子通常包括磁极和电枢。
能耗分析
直流电机的能耗主要包括铁损、铜损和机械损耗。铁损是指电枢反应磁场在铁芯中产生的 涡流损耗；铜损是指电枢绕组在电流通过时产生的电阻损耗；机械损耗是指轴承摩擦、风 阻等机械结构的损耗。
调速性能
直流电机的调速性能较好，可以通过改变电枢电压或励磁电流来实现调速。调速范围广， 响应速度快，适用于需要宽范围调速的场合。
交流电机能量转换过程分析
01
交流电机工作原理
交流电机是一种将电能转换为机械能的装置。它主要包括 定子和转子两部分，定子通常由铁芯和绕组组成，转子通 常由铁芯和转子绕组组成。
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作业（一）
第一章变压器的工作原理
1–2一台单相双绕组变压器，额定容量S N = 250 kV A ，额定电压U1N / U2N= 10 / 0.4 kV，试求一次、二次侧的额定电流。
解：根据单相变压器额定容量和额定电压，额定电流之间的关系可得S N=U1N*I1N=U2N*I2N
即U1N*I1N=S N I1N=S N
U1N =250
10
=25A
U2N*I2N=S N I2N=S N
U2N =250
0.4
=625A
1–3一台三相变压器，额定容量S N = 5000 kV A ，额定电压U1N / U2N = 10 / 6.3kV，Y，d联结（即Y/Δ联结），试求：
（1）一次、二次侧的额定电流；
（2）一次、二次侧的额定相电压和相电流。
解：(1)根据三相变压器额定容量和额定电压，额定电流之间的关系可得
S N=√3U1N*I1N=√3U2N*I2N
即√3U1N*I1N=S N I1N=N
√3U1N =
√3∗10
≈288.68A
√3U2N*I2N=S N I2N=N
√3U =
√3∗6.3
≈458.22A
(2)因为是Y连接，所以
U1Nϕ=1N
√3=
√3
≈5.77KV U2Nϕ=U2N=6.3KV
I1Nϕ=I1N=288.68A I2Nϕ=2N
√3=
√3
≈264.55A
第二章变压器的运行分析
2–1 一台单相变压器在铁心叠装时，由于硅钢片剪裁不当，叠装时接缝处留有较大的缝隙，那么此台变压器的空载电流将 2 。
( 选填: ①减少；②增加；③不变)
2–5 磁路线性的甲乙两台单相变压器， U 1N ／U 2N = 220／110 V, 一次侧匝数相等（漏阻抗不计，且激磁阻抗角相等），当一次侧分别接在 220 V 电源上，测得的空载电流甲台为0.4 A ， 乙台为0.1 A ，则其空载激磁阻抗甲台为 550 Ω, 乙台为 2200 Ω。
今将两变压器原边顺极性串联后接在440 V 的电源上, 二次侧空载, 这时甲台变压器的 一次 侧 电 压 为 88 V, 二次侧电压为 352 V ；乙台变压器一次侧电压为 44 V,二次侧电压为 176 V 。
2–18 一台单相变压器，额定电压为 U 1N ／U 2N ＝ 1100／229 V ， 略去励磁电阻 r m , r 1 = 0.05 Ω，x 1σ = 0.4Ω， r 2 = 0.002Ω，x 2σ = 0.016Ω，x m = 220Ω，当二次侧电压为额定值、电流I 2 = 100 A 、cos φ2 = 0.6（滞后）时，求一次侧电流 I 1 及一次侧电压 U 1。
解：I 1≈24.223A U 1≈1115.95V
2–22 一台三相变压器，Y/Δ-11联接，S N = 9000 kV A ，U 1N ／U 2N ＝18 / 6 kV ，空载 及短路试验数据如表2-3所示。
试求超载25％且COS φ2 = 0.8（滞后）时电压变化率ΔU 及效率η。
解： I 1N =
S N
3∗U 1N =
9000∗103
3∗18∗103
≈288.68A 短路试验 z k =1k
√3∗I =
√3∗433=
675
750
≈0.9Ω
r k =
P 1k 3∗(I 1k )
2
=280003∗433
2
=28000
562467
≈0.05Ω
χk =√z k 2−r k 2=√0.92−0.052=√0.81−0.0025=√0.8075≈0.8986Ω
P kN =3*I 1Nϕ2*r k =3*288.682*0.05≈12500W △u %=
β*I
1N
(R s cos φ2+X S sin φ2)
U 1Nϕ*100%=1.25*
18∗103/√3100%=1.25∗288.68∗0.58
10392.6
∗100%=209.3
10392.6∗100%≈2.01%
η=1-p 0+β2p kN
βS N ∗cos φ2+p 0+p kN
∗
100%=1-9000+1.252∗12500
1.25∗9000∗103∗0.8+9000+1.25∗12500*100%=1-28531.25
9024625*100%=1-0.316%≈99.684%
第三章 三相变压器
补充题1 如下图所示，有 Y,d 11 和 Y, d 3 甲乙两台不同连接组别、相同变比的变压器，试将乙台正确接到电网上。
3-2 对于三相变压器，允许通过三相平顶波形主磁通的磁路系统是 ② 。
（选填：① 三相心式变压器；② 三相组式变压器）
3-3 消除三相心式变压器中的三次谐波磁通的主要方法是 ② ③ 。
（选填：① 采用Ｙ／Ｙ联接；② 采用Ｙ／△联接；③ 采用△／△联接）
注：作业编号为教材《电机学》书中的习题编号，该书中有参考答案。