Передмова

ЕЛЕКТРИЧНІ МАШИНИ

Теорія машин постійного струму, трансформаторів, загальних питань теорії безколекторних машин, асинхронних та синхронних машин

Підручник для вищих навчальних закладів

Допущено Міністерством освіти і науки України

Запоріжжя

Рецензенти:

Вакуленко К.Н., доктор технічних наук, професор кафедри “Електромеханіка” Національного технічного університету “Київський політехнічний інститут”;

Павлов В.Б., доктор технічних наук, професор, провідний науковий співробітник Інституту електродинаміки Національної академії наук України;

Коробов В.М., провідний викладач вищої категорії металургійного технікуму Запорізької державної інженерної академії

Розглянуто і схвалено педагогічно радою Запорізького електротехнічного коледжу Запорізького національного технічного університету.

Протокол від 30.08.2005 року № 1.

Коваль В.П.

Електричні машини: Теорія машин постійного струму, трансформаторів, загальних питань теорії безколекторних машин, асинхронних та синхронних машин: Підручник для вищих навчальних закладів, допущено Міністерством освіти і науки України, протокол № 2711/25 від 10.10.2005 р. – Запоріжжя: ЗЕТК, 2007. – 258 с.

В підручнику розглянуто загальні питання теорії електричних машин і трансформаторів, принцип роботи та будови електричних машин постійного та змінного струму, колекторних, синхронних і асинхронних електричних двигунів і генераторів та трансформаторів. Приведені завдання для самостійної роботи студентів з вивчення матеріалу предмета. Вони включають питання теорії електричних машин та завдання і приклади виконання розрахунків електричних машин і трансформаторів.

Підручник призначений для студентів вищих навчальних закладів спеціальності “Виробництво електричних машин та апаратів” і може бути корисним для користувачів інших електротехнічних спеціальностей.

ПЕРЕДМОВА

Підручник написаний у відповідності з навчальною програмою предмета “Електричні машини” спеціальності “Електричні машини і апарати” для вищих навчальних закладів і пояснює основи теорії, опис конструкції та аналіз експлуатаційних властивостей електричних машин і трансформаторів. Він може бути підручником для студентів інших спеціальностей, що вивчають даний предмет, а також корисним для фахівців, що працюють за електротехнічним профілем.

В підручнику, написаному у формі лекцій, прийнятий такий порядок подачі матеріалу: машини постійного струму, трансформатори, асинхронні машини, синхронні машини.

Поряд з електричними машинами і трансформаторами загального використання розглянуті деякі види цих пристроїв спеціального призначення.

При підготовці видання основний ухил зроблено на розкриття фізичної суті явищ, що визначають роботу трансформаторів і електричних машин при номінальних режимах, а також у перехідних процесах. Матеріал книги повністю відповідає сучасному підходу до теорії та практики електромашинобудування.

Виклад кожної лекції закінчується переліком того, що слід запам’ятати, а також подається низка запитань теоретичного та практичного плану, що допоможе краще засвоювати матеріал лекції при самостійному її опрацюванні.

До підручника введені тексти семи робіт по тридцять варіантів, що студенти мають виконувати самостійно, як розрахунково-графічні роботи.

Короткий українсько-російський словник слів та термінів, що суттєво розрізняються у цих мовах наводиться в кінці книги. Він допоможе користуватися підручником і тим читачам, які ще досконало не оволоділи технічною українською мовою.

Автор виражає подяку рецензентам Вакуленку К.Н., доктору технічних наук, професору кафедри “Електромеханіка” Національного технічного університету “Київський політехнічний інститут”; Павлову В.Б., доктору технічних наук, професору, провідному науковому співробітнику Інституту електродинаміки Національної академії наук України та Коробову В.М., провідному викладачу вищої категорії металургійного технікуму Запорізької державної інженерної академії за змістовні зауваження та корисні поради до тексту книги.

Автор із вдячністю прийме всі зауваження читачів і просить надсилати їх за адресою: Електротехнічний коледж, проспект Леніна, 194, м. Запоріжжя, 39035.

Автор.

	ЗМІСТ
ЛЕКЦІЯ 1		9
ВСТУП		9
В.1 В.2	Історична довідка з розвитку електричних машин Переваги електричних машин в порівнянні з іншими машинами
В.3 В.4 В.5	Класифікація електричних машин Номінальні дані електричних машин Взаємне електромеханічне перетворення енергії
ЛЕКЦІЯ 2
РОЗДІЛ1	КОЛЕКТОРНІ МАШИНИ
ТЕМА 1.1	Принцип дії та побудови колекторних машин постійного струму
1.1.1	Принцип дії генератора постійного струму
1.1.2	Принцип дії двигуна постійного струму
1.1.3	Побудова машини постійного струму
ЛЕКЦІЯ 3
ТЕМА 1.2	Обмотки якоря машин постійного струму
1.2.1	Основні поняття та величини, що характеризують обмотки якоря
1.2.2	Петлясті обмотки
1.2.3	Хвилясті обмотки
ЛЕКЦІЯ 4
1.2.4	Умови симетрії обмотки якоря
1.2.5	Зрівняльні з’єднання (вирівнювачі)
1.2.6 1.2.7	Комбінована обмотка Вибір типу обмотки
1.2.8	ЕРС обмотки якоря
1.2.9	Електромагнітний момент та електромагнітна потужність
Самостійна робота 1	СР 1.1 Завдання на роботу СР 1.2 Приклад виконання самостійної роботи 1
ЛЕКЦІЯ 5
ТЕМА 1.3	Магнітне поле машини постійного струму
1.3.1	Магнітне коло машини постійного струму
1.3.2	Реакція якоря машини постійного струму
1.3.3 1.3.4	Вплив реакції якоря на роботу машини постійного струму Способи збудження машини постійного струму
ЛЕКЦІЯ 6
ТЕМА 1.4	Комутація в машинах постійного струму
1.4.1 1.4.2	Причини, що викликають іскріння між колектором та щітками Загальні відомості та визначення, що стосуються комутації
1.4.3	Прямолінійна комутація
ЛЕКЦІЯ 7
1.4.4	Криволінійна уповільнена комутація
1.4.5	Способи покращання комутації
1.4.6	Радіоперешкоди від колекторних машин та шляхи їх зниження
ЛЕКЦІЯ 8
ТЕМА 1.5	Колекторні генератори постійного струму
1.5.1	Призначення та класифікація генераторів постійного струму
1.5.2	Рівняння генераторів постійного струму
1.5.3	Характеристики генераторів постійного струму
ЛЕКЦІЯ 9
1.5.4	Генератор незалежного збудження
1.5.5	Генератор паралельного збудження
1.5.6	Генератор послідовного збудження
1.5.7	Генератор змішаного збудження
Самостійна робота 2	СР 2.1 Завдання на роботу СР 2.2 Приклад виконання самостійної роботи 2
ЛЕКЦІЯ 10 ТЕМА 1.6	Колекторні двигуни
1.6.1	Сфера застосування та класифікація двигунів постійного струму
1.6.2	Рівняння двигунів постійного струму
1.6.3	Пуск і регулювання частоти обертання двигуна постійного струму
ЛЕКЦІЯ 11
1.6.4	Режими роботи машини постійного струму
1.6.5	Характеристики двигунів
1.6.6	Двигуни постійного струму незалежного збудження
1.6.7	Двигуни постійного струму паралельного збудження
ЛЕКЦІЯ 12
1.6.8	Двигуни послідовного збудження
1.6.9	Двигуни змішаного збудження
1.6.10	Універсальні колекторні двигуни
Самостійна робота 3	СР 3.1 Завдання на роботу СР 3.2 Приклад виконання самостійної роботи 3
ЛЕКЦІЯ 13
ТЕМА 1.7	Машини постійного струму спеціального призначення
1.7.1	Електромашинні підсилювачі поперечного поля
1.7.2	Тахогенератори постійного струму
1.7.3   1.7.4	Безколекторні двигуни постійного струму з магнітоелектричним збудженням Магнітогідродинамічні машини
ЛЕКЦІЯ 14
РОЗДІЛ 2	ТРАНСФОРМАТОРИ
ТЕМА 2.1	Принци дії та конструкція трансформаторів
2.1.1	Класифікація трансформаторів
2.1.2	Принцип дії трансформатора
2.1.3	Побудова трансформаторів
ЛЕКЦІЯ 15
ТЕМА 2.2	Робочий процес трансформатора
2.2.1	Формули ЕРС обмоток трансформатора
2.2.2	Рівняння, що описують роботу трансформатора
2.2.3	Зведений трансформатор, його схема заміщення і векторна діаграма
ЛЕКЦІЯ 16
2.2.4	Дослідне визначення параметрів схеми заміщення трансформатора
ЛЕКЦІЯ 17
2.2.5	Спрощенні схеми заміщення та векторно-потенційні діаграми трансформатора
2.2.6	Зміна вторинної напруги трансформатора та його зовнішні характеристики
2.2.7	Втрати та ККД трансформатора
ЛЕКЦІЯ 18
ТЕМА 2.3	Схеми та групи з’єднання обмоток і паралельна робота трансформаторів
2.3.1	Схеми сполучення обмоток трансформаторів
2.3.2	Явища, що мають місце при намагнічуванні трансформатора
2.3.3	Вплив схеми сполучення обмоток на роботу трифазних трансформаторів
ЛЕКЦІЯ 19
2.3.4	Групи сполучення обмоток трансформаторів
2.3.5	Паралельна робота трансформаторів
2.3.6	Розподіл навантаження між працюючими паралельно трансформаторами
Самостійна робота 4	СР 4.1 Завдання на роботу СР 4.2 Приклад виконання самостійної роботи 4
ЛЕКЦІЯ 20
ТЕМА 2.4	Триобмоткові трансформатори та автотрансформатори
2.4.1	Триобмоткові трансформатори
2.4.2	Автотрансформатори
ЛЕКЦІЯ 21
ТЕМА 2.5 2.5.1 2.5.2	Регулювання напруги та перехідні процеси в трансформаторах Регулювання вторинної напруги трансформатора Перехідні процеси при вмиканні та при раптовому КЗ трансформатора
ЛЕКЦІЯ 22 ТЕМА 2.6	Трансформаторні пристрої спеціального призначення
2.6.1	Трансформатори живлення дугових електричних печей
2.6.2	Трансформатори для дугового електрозварювання
2.6.3	Трансформатори для живлення випрямлячів
2.6.4	Трансформатори автоматики
ЛЕКЦІЯ 23
РОЗДІЛ 3	ЗАГАЛЬНІ ПИТАННЯ ТЕОРІЇ БЕЗКОЛЕКТОРНИХ МАШИН
ТЕМА 3.1	Конструкція статора та принцип виконання обмоток статора машин змінного струму
3.1.1	Конструкція статора безколекторної машини змінного струму
3.1.2	Способи виконання обмоток
3.1.3	Класифікація статорних обмоток машин змінного струму
3.1.4	Вимоги, які ставляться до статорних обмоток машин змінного струму
ЛЕКЦІЯ 24
3.1.5	Принцип утворення трифазної обмотки
3.1.6	Одношарові обмотки статора
3.1.7	Двошарові обмотки статора
ЛЕКЦІЯ 25
ТЕМА 3.2	Електрорушійна сила обмотки статора машини змінного струму
3.2.1	Електрорушійна сила секції
3.2.2	Електрорушійна сила секційної групи
3.2.3	Електрорушійна сила фази обмотки
3.2.4	Покращення форми кривої ЕРС
ЛЕКЦІЯ 26
ТЕМА 3.3	Магніторушійна сила обмотки статора
3.3.1	Магніторушійна сила однофазної скупченої обмотки
3.3.2	Магніторушійна сила скупченої та розподіленої трифазних обмоток
3.3.3	Кругове обертове, еліптичне і пульсуюче магнітні поля
3.3.4	Вищі просторові гармоніки МРС трифазної обмотки
Самостійна робота 5	СР 5.1 Завдання на роботу СР 5.2 Приклад виконання самостійної роботи 5
ЛЕКЦІЯ 27
РОЗДІЛ 4	АСИНХРОННІ МАШИНИ
ТЕМА 4.1	Режими роботи і конструкція асинхронних машин
4.1.1.	Принцип дії асинхронного двигуна
4.1.2	Режими роботи асинхронної машини
4.1.3	Конструкція асинхронних двигунів
ЛЕКЦІЯ 28
ТЕМА 4.2	Магнітне коло асинхронної машини
4.2.1 4.2.2 4.2.3 4.2.4   ЛЕКЦІЯ 29	Основні поняття, що стосуються магнітного кола Розрахунок магнітного кола асинхронного двигуна Магнітні потоки розсіювання асинхронного двигуна Роль зубців осердя в наведенні ЕРС та створенні електромагнітного моменту
ТЕМА 4.3	Робочий процес трифазного асинхронного двигуна
4.3.1	Аналогія між асинхронним двигуном та трансформатором
4.3.2	Рівняння електрорушійних сил обмоток асинхронного двигуна
4.3.3	Рівняння намагнічувальних сил та струмів асинхронного двигуна
ЛЕКЦІЯ 30
4.3.4	Зведений асинхронний двигун
4.3.5	Векторно-потенціальна діаграма та схеми заміщення асинхронного двигуна
ЛЕКЦІЯ 31
ТЕМА 4.4	Електромагнітний момент та робочі характеристики асинхронного двигуна
4.4.1	Енергетична діаграма, втрати і ККД асинхронного двигуна
4.4.2	Формули електромагнітного моменту асинхронного двигуна
Самостійна робота 6	СР 6.1 Завдання на роботу СР 6.2 Приклад виконання самостійної роботи 6
ЛЕКЦІЯ 32
4.4.3.	Залежність електромагнітного моменту асинхронного двигуна від напруги мережі
4.4.4	Залежність електромагнітного моменту асинхронного двигуна від активного опору в колі ротора
4.4.5	Робочі характеристики асинхронного двигуна
ЛЕКЦІЯ 33
ТЕМА 4.5	Пуск та регулювання частоти обертання асинхронних двигунів
4.5.1	Пускові властивості асинхронних двигунів
4.5.2	Пуск асинхронних двигунів з фазним ротором
4.5.3	Пуск асинхронних двигунів з короткозамкненим ротором
ЛЕКЦІЯ 34
4.5.4	Короткозамкнені асинхронні двигуни з покращенням пускових характеристик
4.5.5	Регулювання частоти обертання ротора асинхронних двигунів
ЛЕКЦІЯ 35
ТЕМА 4.6	Однофазні та конденсаторні асинхронні двигуни
4.6.1	Принцип дії та пуск однофазного асинхронного двигуна
4.6.2	Асинхронні конденсаторні двигуни
4.6.3	Робота трифазного асинхронного двигуна від однофазної мережі
4.6.4	Однофазний асинхронний двигун з екранованими полюсами
ЛЕКЦІЯ 36
ТЕМА 4.7	Асинхронні машини спеціального призначення
4.7.1	Індукційний регулятор напруги і фазорегулятор
4.7.2	Асинхронний перетворювач частоти
4.7.3	Асинхронний тахогенератор
4.7.4	Дугостаторні та лінійні асинхронні двигуни
ЛЕКЦІЯ 37
РОЗДІЛ 5	СИНХРОННІ МАШИНИ
ТЕМА 5.1	Принцип дії та конструкція синхронних генераторів
5.1.1	Принцип дії синхронного генератора
5.1.2	Конструктивні особливості синхронних генераторів
5.1.3	Збудження синхронних машин
ЛЕКЦІЯ 38
ТЕМА 5.2	Магнітне поле та характеристики синхронних генераторів
5.2.1	Реакція якоря в синхронних генераторах
5.2.2	Рівняння ЕРС синхронних генераторів
5.2.3	Векторно-потенціальні діаграми синхронних генераторів
ЛЕКЦІЯ 39
5.2.4	Характеристики синхронних генераторів
5.2.5	Практична діаграма ЕРС синхронного генератора
ЛЕКЦІЯ 40
5.2.6	Перетворені та спрощені векторно-потенціальні діаграми синхронних генераторів
5.2.7	Втрати і ККД синхронних машин
ЛЕКЦІЯ 41
ТЕМА 5.3	Паралельна робота синхронних генераторів
5.3.1	Ввімкнення синхронного генератора на паралельну роботу з мережею
5.3.2	Активне навантаження синхронного генератора на паралельній роботі з мережею
ЛЕКЦІЯ 42
5.3.3	Електромагнітна потужність та кутові характеристики синхронного генератора
5.3.4	Синхронізуюча здатність синхронних машин
Самостійна робота 7	СР 7.1 Завдання на роботу СР 7.2 Приклад виконання самостійної роботи 7
ЛЕКЦІЯ 43
5.3.5	Коливання синхронних генераторів
5.3.6	Регулювання реактивної потужності. U-подібні характеристики
5.3.7	Перехідні процеси в синхронних генераторах
ЛЕКЦІЯ 44
ТЕМА 5.4	Синхронні двигуни, компенсатори та машини спеціального призначення
5.4.1	Принцип дії синхронного двигуна
5.4.2	Пуск синхронних двигунів
5.4.3	U-подібні характеристики синхронного двигуна
5.4.4	Робочі характеристики синхронного двигуна
ЛЕКЦІЯ 45
5.4.5	Синхронний компенсатор
5.4.6	Синхронні реактивні двигуни
5.4.7	Синхронні машини з постійними магнітами
ЛЕКЦІЯ 46
РОЗДІЛ 6	НАГРІВАННЯ ТА ОХОЛОДЖЕННЯ ЕЛЕКТРИЧНИХ МАШИН І ТРАНСФОРМАТОРІВ
6.1	Нагрівання електричних машин
6.2	Охолодження електричних машин і трансформаторів
	Список літератури
	Українсько-російський словник слів та термінів, що суттєво відрізняються в українській та російській мовах

Дата добавления: 2015-07-14