第二講  1M410000機電安裝工程技術基礎知識

　　1M411024  變壓器、三相交流異步電動機的基本結構及其工作原理

　　電力變壓器和三相異步電動機是機電安裝工程中經常遇到的主要電氣設備，且他們的電磁原理有著共同點，變壓器的一次、二次線圈是固定的，而三相異步電動機是一次線圈固定，二次線圈是旋轉的。

　　（1）變壓器的結構特征

　　*按結構形式有

　　鐵芯結構：心式和殼式。

　　繞組數量：雙繞組和三繞組。

　　相數：單相和三相。

　　絕緣介質：油浸式和干式。

　　冷卻方式：空氣、油自然循環(huán)、強迫油循環(huán)、強迫油循環(huán)導向和水冷卻等。

　　*油浸變壓器的結構特征

　　油浸變壓器的結構特征：器身結構有油箱和鐵芯，油箱上有散熱器等零部件，油浸變壓器的鐵芯和繞組都浸在絕緣油中。冷卻方式有油浸自冷式和強迫循環(huán)水冷式等。

　　*樹脂絕緣干式變壓器的結構特征

　　干式變壓器的鐵芯和繞組都不浸在任何絕緣液體中，它一般用于安全防火要求較高的場合。

　　（2）變壓器的分類及電磁工作原理

　　*按用途分：發(fā)電機變壓器、聯(lián)絡變壓器、降壓變壓器和配電變壓器等統(tǒng)稱為電力變壓器；干式變壓器、電爐變壓器、變流變壓器、試驗變壓器、船用變壓器、中頻變壓器、接地變壓器等統(tǒng)稱為特種變壓器；電流互感器、電壓互感器、調壓器、電抗器等的工作原理及結構型式類似于變壓器。當然還可以按額定電壓的高低、冷卻方式、線圈耦合方式、相數、線圈數、線圈導線材質、調壓方式等來分類。

　　*變壓器的電磁工作原理

　　根據電磁感應定律、電動勢平衡規(guī)律：

　　U1＝E1=4．44fN1Φm.

　　U2＝E2＝4．44fN2Φm

　　U1/U2=N1/N2   I1/I2=N2/N1

　　變壓器的容量為U1Il＝U2I2，單位為伏安（VA），當變壓器的一、二次電壓、電流為額定值時，則變壓器的容量為額定容量。

　　三相變壓器的基本原理和單相變壓器的原理一樣，僅是三個相角差互為120.的交流電源接人同一臺具有三個不同磁路鐵芯的變壓器。

　　（3）三相交流異步電動機的結構、分類及電磁原理

　　*小型籠型異步電動機結構主要包括：

　　定子、轉子、定子繞組、風扇、風罩、出線盒、軸承、端蓋、外蓋、內蓋等。

　　*中型繞線型異步電動機結構主要包括：

　　定子、轉子、定子繞組、轉子繞組、出線盒、連接環(huán)、軸承、軸承內蓋、軸承外蓋、軸承套、端蓋等。

　　*異步電動機的分類：

　　異步電動機是機電安裝工程中應用最廣的電動機，在各種電氣傳動中約占90％，在電網總負荷中約占60％。

　　軸中心高630mm以上為大型電動機、軸中心高80一630mm為中小型電動機、折算1500r／min時額定連續(xù)功率等于小于llkW稱為小功率電動機。

　　按轉子結構可分為籠型異步電動機、繞線轉子異步電動機、換向器異步電動機。

　　*異步電動機的電磁工作原理：

　　⑴ 三相異步電動機的三組定子繞組在空間分布為電磁角相互差120'，通以三相交流電流后，在定子與轉子的氣隙間產生旋轉磁場，旋轉磁場的轉速no＝60f/p，

　?、?旋轉磁場切割定子、轉子繞組而分別在繞組中感生 電動勢，轉子電動勢在自成閉合電路的轉子繞組中產生電流（籠型電動機轉子制造時已成閉合電路，繞線型電動機要通過轉子滑環(huán)外接電阻等形成閉合電路）。

　?、寝D子電流與旋轉磁場作用產生轉矩，拖動機械負載旋轉，轉子繞組與氣隙磁場相對運動產生轉子電流和轉矩是實行能量轉換的必備條件。

　　n1=60f/p=sn0

　　1M411030  流體力學的基礎知識

　　1M411031  流體流動參數的相互關系

　　流體力學中的流體包括液體和氣體。流體的流動參數包括流體流動時的物理性質、靜止流體的力學特性和流體運動狀態(tài)的參數。流體的基本方程式反映了流體主要流動參數的相互關系。

　?。?）流體的物理性質

　　*流體的質量

　　*流體的密度：單位體積的流體所具有的質量稱為流體的密度

　　*流體的比容：單位質量的流體所占有的體積稱為比容，

　　*密度與比容互為倒數。

　　*流體的重量：作用在流體上的重力稱為流體的重量，用G來表示，其單位是N.

　　*流體的重度；作用在單位體積流體上的重力稱為流體的重度。

　　*流體的壓縮性：流體占有的體積將隨作用在流體上的壓力和溫度而變化。

　　*流體的膨脹性：溫度升高時，流體的體積將增大，這種特性稱為流體的膨脹性，氣體屬于不能忽略其壓縮性和膨脹性的流體（稱為可壓縮流體），壓力和溫度的變化對其密度和重度的變化影響很大，熱力學中用狀態(tài)方程來反映他們相互的關系。當氣體的壓力和溫度變化很小時（如通風系統(tǒng)）或其相對固體的運動速度比當時溫度下的音速小得多時，由于其密度變化很小，可以近似地將密度看作常數，按不可壓縮流體來處理。

　　*流體的黏性：當流體中發(fā)生了層與層之間的相對運動時，形成的內摩擦力或黏滯力，即流體的粘性。為了維持流體的運動，必須消耗能量以克服內摩擦力造成的能量損失。

　　溫度對流體的黏滯系數影響很大，但對液體和氣體的影響相反，當溫度升高時，液體的黏滯系數降低，流動性增加，而氣體的黏滯系數增大。

　?。?）靜止流體的力學特性  ：

　　*作用在流體上的力大致可分為表面力和質量力（或稱體積力）這兩類。

　　*流體的靜壓力是指流體單位面積上所受到的垂直于該表面的力。

　　*重力作用下，液體內部壓力隨深度變化，深度相等的各點靜壓力相等。P=P0+ρgh

　　*靜止流體的浮力：流體作用在物體上的浮力等于該物體排開的相同體積流體的重量，它與物體浸入的深度無關，方向永遠向上且通過浮心，此即阿基米德原理。

　　*液體的表面張力：液體表面層內的分子吸引力和液體表面與周邊介質分子之間的吸引力不平衡的表現(xiàn)，它沿液體表面作用并且和液體的邊界垂直，把液體表面層的分子緊緊拉向液體內部。

　　*液體的毛細現(xiàn)象：把一根細玻璃管插入液體中，當液體分子間的吸引力大于或小于    液體分子與玻璃分子間的吸引力時，會出現(xiàn)細玻璃管中的液面成凸形或凹形液面，這種現(xiàn)象稱為毛細現(xiàn)象。毛細管中液面上升或下降的高度與液體的表面張力有關。

　?。?）流體的運動參數：流體的運動可分解為平移、旋轉和變形三種狀態(tài)，描寫這三種狀態(tài)的運動參數有速度、加速度、角速度等。

　?。?）運動流體的基本方程式 ：

　?、龠B續(xù)方程式v1A1=v2A2

　?、趧恿糠匠淌溅睩=m（v1-v2

　　IM411032 流體的阻力及損失式

　　流體的阻力是造成能量損失（即阻力損失）的原因。一種是由于流體的黏滯性和慣性引起的沿程阻力損失；另一種是由于管路界面突然擴大或縮小等原因，固體壁面對流體的阻滯作用和擾動作用引的稱為局部阻力損失。

　　液體阻力損失通常用單位重量流體的能量損失（或稱水頭損失）h1來表示，氣體則常用單位體積內的流體的能量損失（或稱壓強損失）》p1來表示。

　?。?）沿程阻力與沿程阻力損失

　?。?）局部阻力與局部阻力損失

　?。?）層流阻力與紊流阻力

　　化，顯示出不規(guī)則性，但是整個流體仍沿著主流方向運動o

　　*在圓管中，流體的流動狀態(tài)和平均流速v、管徑d運動黏滯系數 有關。將上述三個參數合成一個無因次數，稱為雷諾數，用Re表示。

　　實驗表明，臨界雷諾數值約為20000.雷諾數大于2000時，流態(tài)為紊流；雷諾數小于2000時為層流。紊流阻力比層流阻力大得多。

　?。?）流體能量總損失

　　*根據長期實踐的經驗，把能量損失的計算問題轉化為求阻力系數的問題。把能量損失寫成流速水頭倍數的形式，在列能量方程時，可以把它與流速水頭合并成一項以便于計算。由于影響的因素復雜，公式中兩個無因次系數入和串，必須借助分析一些典型的實驗成果，用經驗的或半經驗的方法求得。

　　*流體能量總損失：

　　流體能量總損失等于各管段沿程損失與各局部損失的總和。

　?。?）減少阻力的措施

　　*減小管壁的粗糙度和用柔性邊壁代替剛性邊壁；

　　*防止或推遲流體與壁面的分離，避免旋渦區(qū)的產生或減小旋渦區(qū)的大小和強度。

　　*對于管道的管件采取的減小阻力措施：一般直徑d較小的彎管，合理地采用曲率半徑尺，可以減少阻力。截面較大的通風彎管需安裝形式合理的導流片，達到減少局部阻力的效果。對于管子截面變化的變徑管，應采用一定長度的漸縮管或漸擴管。對于三通或四通可設置導流隔板。

　　*在流體內部投加極少量的添加劑，使其影響流體運動的內部結構來實現(xiàn)減阻。

　?。?）減少泵與風機的能量損失

　　*泵與風機的能量損失通常其產生原因分為三類，即水力損失、容積損失、機械損失。

　　*水力損失：大小與過流部件的幾何形狀、壁面粗糙度以及流體的黏性密切相關。水力損失包括：進口損失、撞擊損失、葉輪中的水力損失、動壓轉換和機殼出口損失。

　　*容積損失；通常用容積效率表示容積損失的大小。減小回流量的措施通常是盡可能增加密封裝置的阻力；盡可能縮小密封環(huán)的直徑，從而降低其周長流通面積減少。

　　*機械損失：泵和風機的機械損失包括軸承和軸封的摩擦損失；葉輪轉運時其外表與機殼內流體之間發(fā)生的圓盤摩擦損失。通常用機械效率表示機械損失的大小。

　　*泵與風機的全效率等于水力效率、容積效率、機械效率的乘積。

　　*泵與風機的實際性能曲線：流量與揚程（Q-H）曲線大致可分為三種： a為平坦型，b為陡降型c為駝峰型。平坦型的流量與揚程曲線表示當流量變動很大時能保持基本恒定的揚程。陡降型曲線則相反，鄖流量變化時，揚程的變化相對較大。駝峰型曲線表示當流量是自零逐漸增加時，揚程上升達到最高值后開始下降。駝峰型的泵或風機在一定的運行條件中，可能出現(xiàn)不穩(wěn)定工作，這種不穩(wěn)定工作，顯然應當避免。

　　1M411040  熟悉傳熱學的基礎知識

　　1M411041  熱量傳遞的基本方式

　　熱量傳遞有三種基本方式：

　?。?）導熱，又稱熱傳導

　　*導熱是指物體各部分無相位移或不同物體直接接觸時，依靠分子、原子及自由電子等微觀粒子熱運動而進行的熱量傳遞現(xiàn)象

　　*導熱系數丸又稱導熱率，是指單位厚度的物體具有單位溫度差時，在它的單位面積上單位時間的導熱量。

　?。?）熱對流

　　*依靠流體的運動，把熱量由一處傳遞到另一處的現(xiàn)象，稱為熱對流。

　　*工程上常見的傳熱情況（如管殼式換熱器、蒸汽鍋爐的管束＼冰箱的冷凝器等）往往不是單純的熱對流，而是流體與固體壁直接接觸時的換熱過程，這時既有熱對流也    伴隨有熱傳導，已不再是基本傳熱方式，將其稱為對流換熱（又稱放熱）。

　　*對流換熱表面?zhèn)鳠嵯禂担ㄓ袝r簡稱對流換熱系數），是指單位面積上，當流體同壁 之間為單位溫差，在單位時間內所能傳遞的熱量，表達了該對流換熱過程的強弱。

　?。?）熱輻射

　　*依靠物體表面對外發(fā)射可見和不可見的射線（電磁波）傳遞熱量稱為熱輻射，也稱為輻射換熱。

　　*熱輻射傳熱過程并不需要像導熱或熱對流那樣以冷、熱物體的直接接觸傳遞熱量。

　?。?）傳熱過程

　　導熱、熱對流和熱輻射三種基本傳熱方式的組合，形成了由溫度差引起的傳熱過程。

　　1M411042  增強和削弱傳熱的途徑

　　所謂增強傳熱，是提高換熱設備單位傳熱面積的傳熱量，即提高傳熱系數，減少傳熱熱阻。而削弱傳熱是指降低傳熱系數、增加傳熱熱阻。

　?。?）傳熱系數和傳熱熱阻

　　工程中常遇到熱量從固體壁面一側的高溫流體，通過固體壁傳遞給另一側低溫流體的過程，稱為傳熱過程。如圖1M411042所示，假設傳熱過程處于穩(wěn)態(tài)，熱流方向與壁面垂直。傳熱的熱流量基本汁算式：

　　Q＝k（tl-t2）A

　　才由  6——J《執(zhí)蔡搟

　　*傳熱系數k：即單位時間、單位壁面積上，冷熱流體間每單位溫度差可傳遞的熱量。

　　A值能反映傳熱過程的強弱。

　　*傳熱過程的熱阻是冷、熱流體的換熱熱阻及壁的導熱熱阻之和，與傳熱系數互為倒數關系。對于換熱器，傳熱系數k值越大，傳熱熱阻R值越小，傳熱就越好；對于熱力管道的保溫，傳熱系數K值越小，傳熱熱阻及值越大，保溫性能越好。

　?。?）增強傳熱的主要途徑

　　*擴展傳熱面。

　　*改變流動狀況。

　　*在流體中加入添加劑。

　　*改變換熱表面狀況。

　　小直徑管代替大直徑管，用橢圓管代替圓管提高表面?zhèn)鳠嵯禂怠?/p>

　　*改變能量傳遞方式

　　*靠外力強化換熱：

　?。?）削弱傳熱的主要途徑

　　*在冷熱設備上包裹絕熱材料的保溫措施。

　　*將熱設備的外殼制成真空夾層

　　*改變表面的輻射特性

　　*附加抑制對流的元件例如：

　　*在保溫材料的表面或內部添加憎水劑。

　　lM411050  了解計算機應用和自動控制的基礎知識

　　（1）計算機的特點

　　*運算速度快、精度高。

　　*具有記憶功能和邏輯判斷功能。

　　*高度自動化。

　?。?）計算機硬件系統(tǒng)

　　計算機的硬件包括運算器、控制器、存貯器、輸入設備和輸出設備5個基本部分。運算器和控制器構成計算機的中央處理器。

　　存貯器：分為內存貯器和外存貯器，軟盤、硬盤、光盤、U盤屬于外存。

　　輸入設備：鍵盤、鼠標器、掃描儀＼條形碼讀人器＼IC卡＼光筆＼麥克風等。

　　輸出設備：顯示器、打印機＼繪圖儀＼音箱＼耳機等o

　　*I／O接口是將主機與輸入輸出設備連接，并實現(xiàn)它們之間交換數據的部件。

　　*系統(tǒng)總線（BUS）：總線是傳送數據和地址信號的公共通道?？偩€分為數據總線（DB）；地址總線（AB）；控制總線（CB）。

　　（3）計算機軟件系統(tǒng)

　　計算機軟件系統(tǒng)由系統(tǒng)軟件和應用軟件兩大部分。

　　（4）計算機的主要技術指標

　　*字長：字長越長，運算精度越高。

　　*內存容量：內存容量越大，計算機處理能力越強。

　　*存取周期：指內存儲器完成一次讀寫操作所需要的時間。

　　*運算速度：每秒運算速度。

　　*主頻：指計算機的時鐘頻率，單位是兆赫茲（MHz）。

　?。?）計算機的應用領域

　　*科學計算（ScientificCalculation）。

　　*信息處理（1nformationProcessing）。

　　*過程控制（ProcessContr01）。

　　*計算機輔助工程。

　　*人工智能（Artificial Intelligence2.

　?。?）計算機的發(fā)展趨勢

　　*巨型化。

　　*微型化。

　　*網絡化

　　*智能化。

　?。?）多媒體計算機應用的基本知識

　　*多媒體技術集中了計算機技術、通信技術、信息存儲技術、超大規(guī)模集成電路制造技術和外部設備技術發(fā)展的成果，使計算機具有綜合處理與管理聲音、文字、圖形、圖像的能力。

　　*多媒體計算機系統(tǒng)的組成：

　　多媒體計算機系統(tǒng)的硬件組成：

　　多媒體計算機系統(tǒng)的軟件組成是以多媒體操作系統(tǒng)為基礎平臺，由多媒體創(chuàng)作工具軟件和其他計算機常見軟件。

　　（8）計算機網絡基本知識

　　*計算機網絡的分類

　　按距離劃分為廣域網WAN（WideAreaNetwork），也稱為遠程網（Long Haul Network）；局域網LAN，城域網MAN.

　　按通信介質劃分為有線網和無線網。

　　*網絡操作系統(tǒng)

　　網絡操作系統(tǒng)是網絡用戶與計算機網絡之間的接 口，是一種具有單機操作和網絡管理雙重功能的系統(tǒng)軟件。

　　網絡操作系統(tǒng)一般包括以下4個部分：具備單機操作系統(tǒng)的功能；設置一個網絡通信軟件，以實現(xiàn)網絡通信服務；設置一個文件服務程序（也稱網絡服務程序），以實現(xiàn)文件的共享；通過網絡應用軟件改善用戶的工作環(huán)境，例如電子郵件、網絡數據庫管理系統(tǒng)等。

　?。?）計算機病毒

　　*計算機病毒的特點：傳染性、隱蔽性、觸發(fā)性、潛伏性和破壞性，病毒發(fā)作時會對計算機系統(tǒng)的工作狀態(tài)或系統(tǒng)資源產生不同程度的破壞。

　　*計算機病毒發(fā)作時的癥狀：擾亂屏幕顯示，喇叭出現(xiàn)異常聲響；系統(tǒng)啟動、執(zhí)行程序以及磁盤訪問的時間不正常；出現(xiàn)不明原因的死機，外部設備無法正常使用；程序 或數據莫名其妙地丟失或被修改。

　　*針對計算機病毒可采取以下措施：

　?。?）對系統(tǒng)盤應進行“寫保護”。

　?。?）盡量不使用外來的軟盤與光盤；

　?。?）在計算機上安裝對病毒進行實時檢測的軟件 .

　?。?）盡量避免使用網絡下載的軟件．防止病毒侵入；

　　（5） 對重要的軟件和數據定時備份；

　?。?）定期對計算機進行檢測，及時清除隱蔽的病毒；

　?。?）防病毒軟件的安裝。

　　1M411052  自動控制的基本原理及系統(tǒng)的組成

　　傳統(tǒng)的分散控制系統(tǒng)（DCS）正在走向國際統(tǒng)一標準的開放式系統(tǒng)；綜合自動化系統(tǒng)（CIPS）是發(fā)展方向。

　?。?）自動控制的基本原理

　　在自動控制系統(tǒng)中，通常設定值是系統(tǒng)的輸入變量，而被控變量是系統(tǒng)的輸出變量。輸出變量通過適當的檢測儀表，又送回輸入端，并與輸入變量相比較，因此稱為反饋，二者相加稱為正反饋，二者相減稱為負反饋。輸出變量與輸人變量相比較所得的結果叫做偏差，控制裝置根據偏差方向、大小或變化情況進行控制，使偏差減小或消除。發(fā)現(xiàn)偏差，然后去除偏差，這就是反饋控制的原理。按偏差進行控制，是自動控制系統(tǒng)最主要的特點。

　　*閉環(huán)控制；

　　在反饋控制系統(tǒng)中，被控變量送回輸入端，與設定值進行比較，根據偏差進行控制，這樣，整個系統(tǒng)構成了一個閉環(huán)，因此稱為閉環(huán)控制。閉環(huán)控制的特點是按偏差進行控制。，缺點是控制不夠及時，此外，如果系統(tǒng)內部各環(huán)節(jié)配合不當，系統(tǒng)會引起劇烈震蕩。

　　*開環(huán)控制：系統(tǒng)受到擾動作用后，無法消除偏差，這是開環(huán)控制的缺點。

　?。?）自動控制系統(tǒng)的基本組成

　　圖1M411052-1所示是自動控制系統(tǒng)的方框圖，方框圖采用下列符號。

　　r（t）設定值；

　　y（t）測量值；

　　e（2）偏差，e（t）＝r（t）一y（t）；

　　u（t）控制作用（控制器輸出）；

　　c（t）被控變量；

　　q（t）操縱變量；

　　f（t）擾動。

　　控制裝置的作用是根據偏差的正負、大小及變化情況，按某種預定的控制規(guī)律給出控制  作用utt）。

　　比較機構和控制裝置通常組合在一起，稱為控制器。系統(tǒng)中控制器以外的各部分組合在一起，即過程、執(zhí)行器、檢測元件與變送器的組合稱為廣義對象。