Masini electrice Katsman pdf djvu. § LA 2. Masini electrice - convertoare electromecanice de energie

Katsman M. M.
Mașini electrice, dispozitive de instrumentare și echipamente de automatizare

Bibliotecă
SEVMASHVTUZA

Aprobat de Ministerul Educației al Federației Ruse ca ajutor didactic pentru studenți institutii de invatamant in medie învăţământul profesional

Moscova
2006

Recenzorii: prof. S.N. Stomensky (departamentul tehnologia calculatoarelor Universitatea de Stat Chuvash); S. Ts Malinovskaya (Colegiul de inginerie radio din Moscova).

Katsman M. M. Mașini electrice, dispozitive de instrumentare și echipamente de automatizare: Manual. ajutor pentru elevi instituţiile mediului prof. educație / Mark Mikhailovici Katsman. - M.: Centrul editorial „Academia”, 2006. - 368 p.

Tutorialul acoperă principiul funcționării, proiectarea, teoria de bază, caracteristicile tipuri variate mașini electrice de putere și transformatoare de putere redusă (micromașini), motoare de acționare, mașini electrice de informare, care sunt cele mai utilizate în echipamente de instrumentare și automatizare în domeniile industriale generale și speciale ale tehnologiei.

Pentru studenții instituțiilor de învățământ din învățământul secundar profesional, care studiază la specialitățile „Instrumentare” și „Automatizare și control”.

Va fi util pentru studenții din învățământul superior institutii de invatamantși specialiști implicați în ingineria instrumentelor și automatizarea proceselor industriale.

Editor T. F. Melnikova
Redactor tehnic N. I. Gorbacheva
Aspect computer: D. V. Fedotov
Corectori V. A. Zhilkina, G. N. Petrova

Prefaţă
Introducere
B.I. Scopul mașinilor și transformatoarelor electrice
LA 2. Clasificarea mașinilor electrice

PARTEA ÎNTÂI. TRANSFORMATORE ȘI MAȘINI ELECTRICE DE PUTERE MICĂ

SECȚIUNEA 1 TRANSFORMATORE

Capitolul 1. Transformatoare de putere
1.1. Scopul și principiul de funcționare transformator de putere 9
1.2. Proiectarea transformatorului 12
1.3. Dependențe și relații de bază în transformatoare 14
1.4. Pierderile și randamentul transformatorului 16
1.5. Experimente pe transformatoare în circuit deschis și în scurtcircuit
1.6. Schimbarea tensiunii secundare a transformatorului 20
1.7. Transformatoare trifazate și multi-înfășurare 21
1.8. Transformatoare pentru redresoare 24
1.9. Autotransformatoare

Capitolul 2. Dispozitive transformatoare cu proprietăți speciale
2.1. Transformatoare de vârf 31
2.2. Transformatoare de impulsuri 33
2.3. Multiplicatori de frecventa 35
2.4. Stabilizatoare de tensiune 39
2.5. Transformatoare pentru instrumente de tensiune și curent

SECȚIUNEA II MAȘINI ELECTRICE DE PUTERE MICĂ

Capitolul 3. Motoare asincrone trifazate cu rotor cu colivie
3.1. Principiul de funcționare al unui motor asincron trifazat
3.2. Proiectarea motoarelor asincrone trifazate
3.3. Teoria de bază a motorului asincron trifazat
3.4. Pierderi și coeficient acțiune utilă motor asincron
3.5. Cuplul electromagnetic al unui motor asincron
3.6. Influenţa tensiunii de reţea şi rezistență activăînfășurări ale rotorului pentru caracteristici mecanice
3.7. Caracteristicile de performanță ale motoarelor asincrone trifazate
3.8. Proprietățile de pornire ale motoarelor asincrone trifazate
3.9. Reglarea vitezei motoarelor asincrone trifazate
3.9.1. Reglarea vitezei de rotație prin modificarea rezistenței active în circuitul rotorului
3.9.2. Reglarea vitezei de rotație prin modificarea frecvenței tensiunii de alimentare
3.9.3. Reglarea vitezei de rotație prin schimbarea tensiunii de alimentare
3.9.4. Reglarea vitezei de rotație prin modificarea numărului de poli ai înfășurării statorului
3.9.5. Controlul vitezei pulsului
3.10. Motoare liniare asincrone
3.11. Pornirea controlului unui motor asincron trifazat cu un rotor cu colivie folosind un contactor ireversibil

Capitolul 4. Motoare asincrone monofazate și condensatoare
4.1. Principiul de funcționare al unui motor asincron monofazat
4.2. Caracteristicile mecanice ale motorului asincron monofazat
4.3. Pornirea unui motor asincron monofazat
4.4. Motoare asincrone cu condensator
4.5. Conectarea unui motor asincron trifazat la o rețea monofazată
4.6. Motoare asincrone monofazate cu poli umbriți
4.7. Mașini asincrone cu un rotor de fază blocat

Capitolul 5. Mașini sincrone
5.1. Informații generale despre mașini sincrone Oh
5.2. Generatoare sincrone
5.2.1. Principiul de funcționare generator sincron
5.2.2. Reacția armăturii într-un generator sincron
5.2.3. Ecuații de tensiune a generatorului sincron
5.2.4. Caracteristicile unui generator sincron
5.2.5. Generatoare sincrone excitate de magneți permanenți
5.3. Motoare sincrone cu excitație electromagnetică
5.3.1. Principiul de funcționare și proiectarea unui motor sincron unipolar cu excitație electromagnetică
5.3.2. Pornirea unui motor sincron cu excitație electromagnetică
5.3.3. Pierderi, eficiență și cuplu electromagnetic al unui motor sincron cu excitație electromagnetică
5.4. Motoare sincrone cu magnet permanent
5.5. Motoare sincrone multipolare cu viteză mică
5.5.1. Motoare sincrone monofazate cu viteză mică de tip DSO32 și DSOR32
5.5.2. Motoare sincrone cu condensator de viteză mică de tipurile DSK și DSRK
5.6. Motoare sincrone cu reluctanta
5.7. Motoare cu histerezis sincron
5.8. Motoare cu histerezis de poli umbrit
5.9. Mașini sincrone cu inductor
5.9.1. Generatoare sincrone cu inductor
5.9.2. Motoare cu inducție sincrone
5.10. Motoare sincrone cu reducere electromecanica a vitezei
5.10.1. Motoare sincrone cu rotor de rulare (ROS)
5.10.2. Motoare sincrone ondulate

Capitolul 6. Maşini de colectare
6.1. Principiul de funcționare al mașinilor colectoare curent continuu
6.2. Proiectarea unei mașini colectoare de curent continuu
6.3. Forța electromotoare și cuplul electromagnetic al unei mașini cu comutator de curent continuu
6.4. Câmp magnetic al unei mașini de curent continuu. Reacția de ancorare
6.5. Comutarea în mașini cu comutator de curent continuu
6.6. Modalități de îmbunătățire a comutării și de suprimare a interferențelor radio
6.7. Pierderile și eficiența mașinilor cu comutator de curent continuu
6.8. Motoare DC cu perii
6.8.1. Dependențe și relații de bază
6.8.2. Motoare cu excitație independentă și paralelă
6.8.3. Reglarea vitezei de rotație a motoarelor cu excitație independente și paralele
6.8.4. Motoare din serie
6.9. Motoare universale cu perii
6.10. Stabilizarea vitezei de rotație a motoarelor de curent continuu
6.11. Generatoare DC
6.11.1. Generator independent de excitație
6.11.2. Generator de excitație paralelă

Capitolul 7. Mașini electrice de design și proprietăți speciale
7.1. Motoare giroscopice
7.1.1. Scopul și proprietățile speciale ale motoarelor giroscopice
7.1.2. Proiectarea motoarelor giroscopice
7.2. Convertoare de mașini electrice
7.2.1. Convertoare de mașini electrice de tip motor-generator
7.2.2. Convertoare cu o singură armătură
7.3. Amplificatoare de putere pentru mașini electrice
7.3.1. Noțiuni de bază
7.3.2. Amplificatoare de câmp transversal pentru mașini electrice

Capitolul 8. Motoare cu supape DC
8.1. Noțiuni de bază
8.2. Procesul de funcționare a unui motor de supapă
8.3. Motor cu supapă DC de putere mică

Capitolul 9. Motoare de acţionare DC
9.1. Cerințe pentru motoarele de acționare și circuitele de comandă pentru motoarele de acționare de curent continuu
9.2. Controlul armăturii motoarelor de acţionare cu curent continuu
9.3. Controlul polilor motoarelor de acţionare cu curent continuu
9.4. Constanta de timp electromecanica a motoarelor de acţionare DC
9.5. Controlul impulsului motorului de acţionare DC
9.6. Proiectări de motoare de acţionare DC
9.6.1. Motor de acţionare DC cu armătură goală
9.6.2. Motoare de curent continuu cu înfășurări de armătură imprimate
9.6.3. Motor DC cu armătură netedă (fără slot).

Capitolul 10. Motoare de acţionare asincrone
10.1. Metode de control al motoarelor de acţionare asincrone
10.2. Autopropulsat în motoare asincrone executive și modalități de eliminare
10.3. Proiectarea unui motor asincron executiv cu un rotor gol nemagnetic
10.4. Caracteristicile unui motor asincron executiv cu un rotor gol nemagnetic
10.5. Executiv motor asincron cu rotor cu colivie
10.6. Motor asincron executiv cu rotor feromagnetic gol
10.7. Constanta de timp electromecanica a motoarelor asincrone executive
10.8. Motoare cu cuplu de acţionare

Capitolul 11. Motoare pas cu pas de acţionare
11.1. Noțiuni de bază
11.2. Motoare pas cu rotor pasiv
11.3. Motoare pas cu rotor activ
11.4. Motoare pas cu inductor
11.5. Parametrii de bază și moduri de funcționare ale motoarelor pas cu pas

Capitolul 12. Exemple de aplicare a motoarelor de acţionare
12.1. Exemple de aplicare a motoarelor asincrone executive și a motoarelor DC
12.2. Exemplu de aplicare a unui motor pas cu pas cu actuator
12.3. Motoare electrice pentru acționarea dispozitivelor de citire
12.3.1. Mecanisme de transport cu bandă
12.3.2. Acționare electrică a dispozitivelor pentru citirea informațiilor de pe discuri optice

SECȚIUNEA IV INFORMAȚII MAȘINI ELECTRICE

Capitolul 13. Tahogeneratoare
13.1. Scopul tahogeneratoarelor și cerințele pentru acestea
13.2. tahogeneratoare de curent alternativ
13.3. tahogeneratoare DC
13.4. Exemple de utilizare a tahogeneratoarelor în dispozitivele de automatizare industrială
13.4.1. Aplicarea tahogeneratoarelor ca senzori de viteză de rotație
13.4.2. Utilizarea unui tahogenerator ca debitmetru
13.4.3. Aplicarea unui tahogenerator într-o unitate electrică cu negativ părere prin viteza

Capitolul 14. Maşini electrice de comunicaţie sincronă
14.1. Noțiuni de bază
14.2. Sistem de semnalizare pentru transmisie unghiulară de la distanță
14.3. Sincronizarea momentelor sincronizatoarelor din sistemul de indicatori
14.4. Sistem de transmisie unghiular de la distanță cu transformator
14.5. Design de selsyns
14.6. Selsyn diferențial
14.7. Magnezine
14.8. Exemple de utilizare a selsyns în dispozitive de automatizare industrială
14 8 1 Înregistrarea vitezei de avans a sculei în instalațiile de foraj
14.8.2. Reglarea raportului combustibil-aer într-un cuptor metalurgic

Capitolul 15. Transformatoare rotative
15.1. Scopul și proiectarea transformatoarelor rotative
15.2. Transformator rotativ sinuso-cosinus
15.2.1. Transformator rotativ sinuso-cosinus în modul sinusoid
15.2.2. Transformator rotativ sinuso-cosinus în modul sinus-cosinus
15.2.3. Transformator rotativ sinuso-cosinus în modul de scalare
15.2.4. Transformator rotativ sinuso-cosinus în modul defazător
15.3. Transformator liniar rotativ
15.4. Sistem de transformare pentru transmisie unghiulară de la distanță pe transformatoare rotative

Bibliografie
Index de subiect

Prefaţă

În condiții de creștere a nivelului tehnic de producție și implementare automatizare complexă procese tehnologice De o relevanță deosebită sunt problemele pregătirii de înaltă calitate a specialiștilor direct implicați în operarea și proiectarea sistemelor de automatizare. În complexul extins de instrumentare și automatizare, locul de frunte este ocupat de mașinile electrice și transformatoarele de putere mică (micromașini).

Cartea prezintă principiul funcționării, proiectării, caracteristicilor de funcționare și proiectării mașinilor și transformatoarelor electrice de putere redusă, care sunt utilizate pe scară largă pentru a conduce mecanisme și dispozitive utilizate în echipamentele de instrumentare și automatizare. Elemente de mașini electrice care formează baza modernului sisteme automate: Motoare de acţionare DC şi AC, amplificatoare de maşini electrice, convertoare rotative, motoare pas cu pas, maşini de informare electrică (tahogeneratoare, selsyns, magnezini, transformatoare rotative), motoare electrice ale dispozitivelor giroscopice.

Scopul acestei cărți este de a învăța un viitor specialist să folosească în mod rezonabil și corect motoarele electrice de putere și elementele de automatizare a mașinilor electrice în dispozitivele de instrumentare și echipamentele de automatizare.

Ținând cont de specificul predării elevilor în școlile tehnice și colegii, autorul, la prezentarea materialului din carte, a dedicat Atentie speciala luarea în considerare a esenței fizice a fenomenelor și proceselor care explică funcționarea dispozitivelor luate în considerare. Metodologia de prezentare a cursurilor adoptată în carte se bazează pe mulți ani de experiență didactică în instituțiile de învățământ din învățământul secundar profesional.

INTRODUCERE

ÎN 1. Scopul mașinilor și transformatoarelor electrice

Nivelul tehnic al oricărei întreprinderi moderne de producție este evaluat în primul rând de starea de automatizare și mecanizare cuprinzătoare a principalelor procese tehnologice. În același timp, totul valoare mai mare Automatizarea muncii nu numai fizice, ci și psihice câștigă amploare.

Sistemele automate includ o mare varietate de elemente care diferă nu numai prin funcționalitate, ci și prin principiul lor de funcționare. Printre numeroasele elemente care alcătuiesc complexele automatizate, elementele mașinilor electrice ocupă un anumit loc. Principiul de funcționare și proiectarea acestor elemente fie practic nu diferă de mașinile electrice (sunt motoare electrice sau generatoare electrice), fie sunt foarte apropiate de acestea în proiectare și procesele electromagnetice care au loc în ele.

O mașină electrică este un dispozitiv electric care realizează transformarea reciprocă a energiilor electrice și mecanice.

Dacă conductorul este deplasat într-un câmp magnetic ca acesta. astfel încât să traverseze liniile magnetice de forță, atunci în acest conductor va fi indusă o forță electromotoare (EMF). Orice mașină electrică constă dintr-o parte staționară și o parte mobilă (rotativă). Una dintre aceste părți (inductorul) creează un câmp magnetic, iar cealaltă are o înfășurare de lucru, care este un sistem de conductori. Dacă energie mecanică este furnizată unei mașini electrice, de ex. rotiți partea în mișcare, apoi, în conformitate cu legea inducției electromagnetice, un EMF va fi indus în înfășurarea sa de lucru. Dacă orice consumator de energie electrică este conectat la bornele acestei înfășurări, atunci a electricitate. Astfel, ca urmare a proceselor care au loc în mașină, energia mecanică de rotație va fi convertită în energie electrică. Mașinile electrice care efectuează o astfel de transformare se numesc generatoare electrice. Generatoarele electrice stau la baza industriei energiei electrice - sunt utilizate în centralele electrice, unde transformă energia mecanică a turbinelor în energie electrică.

Dacă într-un câmp magnetic perpendicular pe magnetic linii de înaltă tensiune Plasați un conductor și treceți un curent electric prin el, apoi ca urmare a interacțiunii acestui curent cu pâsla magnetică a acoperișului, asupra conductorului va acționa o forță mecanică. Prin urmare, dacă înfășurarea de lucru a unei mașini electrice este conectată la peria de energie electrică, atunci va apărea un curent în ea și, deoarece această înfășurare se află în câmpul magnetic al inductorului, atunci forțele mecanice vor acționa asupra conductorilor săi. Sub influența acestor forțe, partea în mișcare a mașinii electrice va începe să se rotească. [Unde Energie electrica va fi transformat în mecanic. Se numesc mașinile electrice care efectuează o astfel de transformare motoare electrice. Motoarele electrice sunt utilizate pe scară largă în alimentarea mașinilor-unelte, macaralelor, vehiculelor, aparatelor de uz casnic etc.

Mașinile electrice au proprietatea de reversibilitate, adică. Această mașină electrică poate funcționa atât ca generator, cât și ca motor. Totul depinde de tipul de energie furnizată mașinii. Cu toate acestea, de obicei, fiecare mașină electrică are un scop specific: fie este un generator, fie un motor.

La baza creării mașinilor și transformatoarelor electrice a fost legea inducției electromagnetice descoperită de M. Faraday. Începutul utilizării practice a mașinilor electrice a fost [pus de academicianul B.S Jacobi, care în 1834 a creat proiectarea unei mașini electrice, care a fost prototipul unui motor electric cu comutator modern.

Utilizarea pe scară largă a mașinilor electrice în acționările electrice industriale a fost facilitată de invenția de către inginerul rus M.O Dolivo-Dobrovolsky (1889) a unui motor asincron trifazat, care se deosebea de motoarele cu comutator de curent continuu utilizate la acea vreme prin simplitatea designului. și fiabilitate ridicată.

Până la începutul secolului al XX-lea. au fost create majoritatea tipurilor de mașini electrice care sunt folosite și astăzi.

Descarcă manualul Mașini electrice, dispozitive de instrumentare și echipamente de automatizare. Moscova, Centrul de editură „Academia”, 2006

(Document)
Katsman M.M. Mașini electrice (document)
Standul D.A. Mașini electrice fără contact (document)
Katsman M.M. Mașini electrice, dispozitive de instrumentare și echipamente de automatizare (Document)
Kritsshtein A.M. Compatibilitate electromagnetică în industria energiei electrice: Ghid de studiu (Document)
Andrianov V.N. Mașini și aparate electrice (Document)
Katsman M.M. Manual de mașini electrice (document)
German-Galkin S.G., Kardonov G.A. Mașini electrice. Lucrări de laborator pe PC (document)
Kochegarov B.E., Lotsmanenko V.V., Oparin G.V. Mașini și aparate de uz casnic. Tutorial. Partea 1 (document)
Kopylov I.P. Manual de mașini electrice volumul 1 (document)
Kritsshtein A.M. Mașini electrice (document)

n1.doc

Introducere

§ ÎN 1. Scopul mașinilor și transformatoarelor electrice

Electrificarea este implementare pe scară largăîn industrie, agricultură, transport și viața de zi cu zi, energia electrică generată la centrale puternice conectate prin rețele electrice de înaltă tensiune în sisteme energetice.

Electrificarea se realizează prin produse electrice produse de industria electrică. Principala ramură a acestei industrii este Inginerie Electrică, angajat în dezvoltarea și producția de mașini și transformatoare electrice.

Mașină electrică este un dispozitiv electromecanic care realizează conversia reciprocă a energiei mecanice și electrice. Energia electrică este generată la centralele electrice de mașini electrice - generatoare care transformă energia mecanică în energie electrică. Cea mai mare parte a energiei electrice (până la 80%) este generată de centralele termice, unde, atunci când combustibilii chimici (cărbune, turbă, gaz) sunt arse, apa este încălzită și transformată în abur. presiune ridicata. Acesta din urmă este furnizat turbinei, unde, extinzându-se, face ca rotorul turbinei să se rotească (energia termică din turbină este transformată în energie mecanică). Rotația rotorului turbinei este transmisă arborelui generatorului (turbogenerator). Ca rezultat al proceselor electromagnetice care au loc în generator, energia mecanică este transformată în energie electrică.

Procesul de generare a energiei electrice la centralele nucleare este similar cu cele termice, singura diferență fiind că se folosește combustibil nuclear în locul combustibilului chimic.

Procesul de generare a energiei electrice în centralele hidraulice este următorul: apa ridicată de un baraj la un anumit nivel este descărcată pe rotorul unei turbine hidraulice; Energia mecanică obținută în acest caz prin rotirea roții turbinei este transferată pe arborele unui generator electric, în care energia mecanică este transformată în energie electrică.

În procesul de consum de energie electrică, aceasta este transformată în alte tipuri de energie (termică, mecanică, chimică). Aproximativ 70% din electricitate este folosită pentru a conduce mașini, mecanisme și vehicule, adică pentru a o transforma în energie mecanică. Această transformare este realizată de mașini electrice - motoare electrice.

Un motor electric este elementul principal al acționării electrice a mașinilor de lucru. Controlabilitatea bună a energiei electrice și ușurința de distribuție au făcut posibilă utilizarea pe scară largă a acționărilor electrice cu mai multe motoare ale mașinilor de lucru în industrie, atunci când părțile individuale ale mașinii de lucru sunt puse în mișcare motoare independente. O acționare cu mai multe motoare simplifică semnificativ mecanismul unei mașini de lucru (numărul de angrenaje mecanice care conectează părți individuale ale mașinii este redus) și creează oportunități mari pentru automatizarea diferitelor procese tehnologice. Motoarele electrice sunt utilizate pe scară largă în transport ca motoare de tracțiune care antrenează perechi de roți de locomotive electrice, trenuri electrice, troleibuze etc.

In spate În ultima vreme Utilizarea mașinilor electrice de mică putere - micromașini cu o putere de la fracții la câteva sute de wați - a crescut semnificativ. Astfel de mașini electrice sunt utilizate în dispozitive de automatizare și tehnologie informatică.

O clasă specială de mașini electrice este formată din motoare pentru dispozitive electrice de uz casnic - aspiratoare, frigidere, ventilatoare etc. Puterea acestor motoare este scăzută (de la câțiva până la sute de wați), designul este simplu și fiabil și sunt fabricate in cantitati mari.

Energia electrică generată la centralele electrice trebuie transferată către locurile de consum, în primul rând către marile centre industriale ale țării, care se află la multe sute și uneori la mii de kilometri distanță de centralele puternice. Dar transmiterea energiei electrice nu este suficientă. Acesta trebuie distribuit între mulți consumatori diferiți - întreprinderi industriale, transport, clădiri rezidențiale etc. Transportul energiei electrice către distante lungi efectuat la tensiune înaltă(până la 500 kV și mai mult), ceea ce asigură pierderi electrice minime în liniile electrice. Prin urmare, în procesul de transmitere și distribuire a energiei electrice, este necesară creșterea și scăderea tensiunii în mod repetat. Acest proces se realizează prin intermediul unor dispozitive electromagnetice numite transformatoare. Un transformator nu este o mașină electrică, deoarece activitatea sa nu este legată de conversia energiei electrice în energie mecanică și invers; transformă doar tensiunea în energie electrică. În plus, un transformator este dispozitiv static, și nu există părți mobile. Cu toate acestea, procesele electromagnetice care au loc în transformatoare sunt similare cu procesele care au loc în timpul funcționării mașinilor electrice. Mai mult, mașinile și transformatoarele electrice sunt caracterizate de aceeași natură a proceselor electromagnetice și energetice care apar în timpul interacțiunii. camp magneticși un conductor care transportă curent. Din aceste motive, transformatoarele fac parte integrantă din cursul mașinilor electrice.

Se numește ramura științei și tehnologiei implicată în dezvoltarea și producția de mașini și transformatoare electrice Inginerie Electrică.Baza teoretica Ingineria electromecanica a fost fondata in 1821 de catre M. Faraday, care a stabilit posibilitatea transformarii energiei electrice in energie mecanica si a creat primul model de motor electric. Lucrările oamenilor de știință D. Maxwell și E. H. Lenz au jucat un rol important în dezvoltarea ingineriei electrice. Ideea transformării reciproce a energiilor electrice și mecanice a fost dezvoltată în continuare în lucrările remarcabililor oameni de știință ruși B. S. Jacobi și M. O. Dolivo-Dobrovolsky, care au dezvoltat și creat modele de motoare electrice potrivite pentru uz practic. Marile realizări în crearea transformatoarelor și aplicarea lor practică aparțin remarcabilului inventator rus P.N. Yablochkov. La începutul secolului al XX-lea au fost create toate tipurile principale de mașini și transformatoare electrice și au fost dezvoltate bazele teoriei lor.

În prezent, electrotehnica casnică a obținut un succes semnificativ. Dacă la începutul acestui secol în Rusia nu exista practic inginerie electrică ca industrie independentă, atunci în ultimii 50-70 de ani a fost creată o ramură a industriei electrice - inginerie electrică, capabilă să răspundă nevoilor noastre naționale în curs de dezvoltare. economie pentru mașini electrice și transformatoare. Un grup de constructori calificați de mașini electrice - oameni de știință, ingineri și tehnicieni - a fost instruit.

Progresul tehnic ulterior definește ca sarcină principală consolidarea succeselor ingineriei electrice prin implementarea practică a ultimelor realizări ale ingineriei electrice în dezvoltarea efectivă a dispozitivelor de acționare electrică pentru dispozitive industriale și electrocasnice. Implementarea acestui lucru necesită transferul producției pe o cale de dezvoltare predominant intensivă. Sarcina principală este de a crește ritmul și eficiența dezvoltării economice bazate pe accelerarea progresului științific și tehnologic, reechipare tehnicăși reconstrucția producției, utilizarea intensivă a potențialului de producție creat. Un rol semnificativ în rezolvarea acestei probleme este atribuit electrificării economiei naționale.

În același timp, este necesar să se țină seama de cerințele crescânde de mediu pentru sursele de energie electrică și, împreună cu metodele tradiționale, să se dezvolte metode (alternative) ecologice de producere a energiei electrice folosind energia soarelui, vântului, mareelor, și izvoare termale. Implementat pe scară largă sisteme automatizate V diverse zone Economie nationala. Elementul principal al acestor sisteme este o acționare electrică automată, de aceea este necesară creșterea producției de acționări electrice automatizate într-un ritm accelerat.

În contextul dezvoltării științifice și tehnologice, lucrările legate de îmbunătățirea calității mașinilor și transformatoarelor electrice fabricate devin de mare importanță. Rezolvarea acestei probleme este un mijloc important de dezvoltare a cooperării economice internaționale. Instituțiile științifice relevante și întreprinderile industriale din Rusia lucrează pentru a crea noi tipuri de mașini electrice și transformatoare care îndeplinesc cerințele moderne privind calitatea și indicatorii tehnici și economici ai produselor fabricate.

§ LA 2. Masini electrice - convertoare electromecanice de energie

Studiul mașinilor electrice se bazează pe cunoașterea esenței fizice a fenomenelor electrice și magnetice, prezentate în cursul bazelor teoretice ale ingineriei electrice. Cu toate acestea, înainte de a începe să studiați cursul „Mașini electrice”, permiteți-ne să vă reamintim sens fizic unele legi și fenomene care stau la baza principiului de funcționare a mașinilor electrice, în primul rând legea inducției electromagnetice.

Orez. ÎN 1. La conceptul de „generator elementar” (A)și „motor elementar” (b)

Când o mașină electrică funcționează în modul generator, energia mecanică este convertită în energie electrică. Este explicată natura acestui proces legea elekinducție tromagnetică: dacă forța externă F influențați un conductor plasat într-un câmp magnetic și mutați-l (Fig. B.1, a), de exemplu, de la stânga la dreapta perpendicular pe vectorul de inducție ÎN câmp magnetic cu viteza , apoi o forță electromotoare (EMF) va fi indusă în conductor

E=Blv,(B.1)

unde in - inducție magnetică, T; l este lungimea activă a conductorului, adică lungimea părții sale situate în câmpul magnetic, m;  - viteza conductorului, m/s.

Orez. LA 2. Reguli pentru „mâna dreaptă” și „mâna stângă”

Pentru a determina direcția EMF, ar trebui să utilizați regula „mâna dreaptă” (Fig. B.2, A). Aplicând această regulă, determinăm direcția EMF în conductor (departe de noi). Dacă capetele conductorului sunt scurtcircuitate rezistență externă R (consumator), apoi sub influența EMF va apărea un curent de aceeași direcție în conductor. Astfel, un conductor într-un câmp magnetic poate fi considerat în acest caz ca elementarny generator.

Ca urmare a interacțiunii curentului eu cu un câmp magnetic, apare o forță electromagnetică care acționează asupra conductorului

F EM = BlI. (LA 2)

Direcția forței F EM poate fi determinată de regula „mâna stângă” (Fig. B.2, b ). În cazul în cauză, această forță este direcționată de la dreapta la stânga, adică. opus mișcării conductorului. Astfel, în generatorul elementar luat în considerare, forța F EM frânează în raport cu forța motrice F .

Cu mișcare uniformă a conductorului F = F EM . Înmulțind ambele părți ale egalității cu viteza conductorului, obținem

F = F EM 

Să substituim valoarea F EM în această expresie din (B.2):

F = BlI = EI (V.Z)

Partea stângă a egalității determină valoarea puterii mecanice cheltuite pentru deplasarea conductorului în câmpul magnetic; partea dreaptă- valoarea puterii electrice dezvoltate intr-un circuit inchis de curentul electric I. Semnul egal intre aceste piese arata ca in generator puterea mecanica consumata de o forta externa este transformata in putere electrica.

Dacă forța externă F nu aplicați conductorului, ci aplicați acestuia tensiunea U de la o sursă electrică astfel încât curentul I în conductor să aibă sensul prezentat în Fig. V.1, b , atunci asupra conductorului va acţiona numai forţa electromagnetică F EM . Sub influența acestei forțe, conductorul va începe să se miște în câmpul magnetic. În acest caz, o fem este indusă în conductor în direcția opusă tensiunii U. Astfel, o parte din tensiunea U, aplicat conductorului este echilibrat de fem E, indusă în acest conductor, iar cealaltă parte este căderea de tensiune în conductor:

U = E + Ir, (B.4)

unde r - rezistența electrică a unui conductor.

Să înmulțim ambele părți ale egalității cu curentul eu:

UI = EI + I 2 r.

Înlocuind în schimb E valoarea emf din (B.1), se obține

UI =BlI + I 2 r,

sau, conform (B.2),

UI=F EM  + eu 2 r. (LA 5)

Din această egalitate rezultă că energie electrică (UI), intrarea în conductor este parțial transformată în mecanică (F EM  ), și se cheltuiește parțial pentru acoperire pierderi electriceîn Explorer ( eu 2 r). Prin urmare, un conductor purtător de curent plasat într-un câmp magnetic poate fi considerat ca elementmotor electric container.

Fenomenele luate în considerare ne permit să concluzionam: a) pentru orice mașină electrică este necesară prezența unui mediu conductor electric (conductoare) și a unui câmp magnetic care se poate deplasa reciproc; b) când o mașină electrică funcționează atât în regim de generator, cât și în regim de motor, inducția unui EMF într-un conductor care traversează un câmp magnetic și apariția unei forțe care acționează asupra unui conductor situat într-un câmp magnetic atunci când un curent electric trece prin acesta. sunt observate simultan; c) transformarea reciprocă a energiilor mecanice și electrice într-o mașină electrică poate avea loc în orice direcție, i.e. aceeași mașină electrică poate funcționa atât în modul motor, cât și în modul generator; această proprietate a mașinilor electrice se numește reversibilitate. Principiul reversibilității mașinilor electrice a fost stabilit pentru prima dată de omul de știință rus E. X. Lenz.

Considerat „elementar” generator electric iar motorul reflectă doar principiul utilizării legilor și fenomenelor de bază ale curentului electric în ele. Cât despre proiecta, atunci majoritatea mașinilor electrice sunt construite pe principiul mișcării de rotație a părții lor mobile. În ciuda varietății mari de modele de mașini electrice, se dovedește a fi posibil să ne imaginăm un design generalizat al unei mașini electrice. Acest proiect (Fig. B.3) constă dintr-o parte fixă 1, numită stator,și o parte rotativă 2 numită rotorus Rotorul este situat în orificiul statorului și este separat de acesta printr-un spațiu de aer. Una dintre aceste părți ale mașinii este echipată cu elemente care excită un câmp magnetic în mașină (de exemplu, un electromagnet sau un magnet permanent), iar cealaltă are o înfășurare, pe care o vom numi în mod convențional lucrând despreslăvița mașinii. Atât partea staționară a mașinii (statorul), cât și partea mobilă (rotorul) au miezuri din material magnetic moale și cu rezistență magnetică scăzută.

Orez. V.Z. Schema de proiectare generalizată a unei mașini electrice

Dacă o mașină electrică funcționează în modul generator, atunci când rotorul se rotește (sub acțiunea motorului de antrenare), un EMF este indus în conductorii înfășurării de lucru și atunci când un consumator este conectat, apare un curent electric. În acest caz, energia mecanică a motorului de antrenare este convertită în energie electrică. Dacă mașina este destinată să funcționeze ca motor electric, atunci înfășurarea de lucru a mașinii este conectată la rețea. În acest caz, curentul generat în conductorii înfășurării interacționează cu câmpul magnetic și apare pe rotor. forte electromagnetice, determinând rotorul să se rotească. În acest caz, energia electrică consumată de motor din rețea este convertită în energie mecanică cheltuită la rotația oricărui mecanism, mașină etc.

De asemenea, este posibil să se proiecteze mașini electrice în care înfășurarea de lucru este situată pe stator, iar elementele care excită câmpul magnetic sunt pe rotor. Principiul de funcționare al mașinii rămâne același.

Gama de putere a mașinilor electrice este foarte largă - de la fracțiuni de watt la sute de mii de kilowați.

§ V.Z. Clasificarea mașinilor electrice

Utilizarea mașinilor electrice ca generatoare și motoare este principala lor aplicație, deoarece este asociată exclusiv cu scopul conversiei reciproce a energiei electrice și mecanice. Utilizarea mașinilor electrice în diferite ramuri ale tehnologiei poate avea alte scopuri. Astfel, consumul de energie electrică este adesea asociat cu conversia curentului alternativ în curent continuu sau cu conversia curentului de frecvență industrială într-un curent mai mare de frecventa inalta. În aceste scopuri folosesc convertoare de mașini electrice.

Mașinile electrice sunt, de asemenea, folosite pentru a amplifica puterea semnalelor electrice. Se numesc astfel de mașini electrice amplificatoare pentru mașini electrice. Se numesc mașini electrice folosite pentru a îmbunătăți factorul de putere al consumatorilor de energie electrică compensare sincronăTori. Se numesc mașini electrice utilizate pentru reglarea tensiunii curentului alternativ reglarea inducțieiTori

Aplicație foarte versatilă micromașiniîn dispozitive de automatizare și tehnologie informatică. Aici, mașinile electrice sunt folosite nu numai ca motoare, ci și ca tahogeneratoare(pentru a converti viteza de rotație într-un semnal electric), selsyns, transformatoare rotative(pentru a primi semnale electrice proporționale cu unghiul de rotație al arborelui) etc.

Din exemplele de mai sus reiese clar cât de diversă este împărțirea mașinilor electrice în funcție de scopul lor.

Să luăm în considerare clasificarea mașinilor electrice în funcție de principiul de funcționare, conform căruia toate mașinile electrice sunt împărțite în brushless și comutator, care diferă atât prin principiul funcționării, cât și prin proiectare. Mașinile fără perii sunt mașini cu curent alternativ. Ele sunt împărțite în asincrone și sincrone. Mașinile asincrone sunt folosite în primul rând ca motoare, în timp ce mașinile sincrone sunt folosite atât ca motoare, cât și ca generatoare. Mașinile comutatoare sunt utilizate în principal pentru a funcționa cu curent continuu ca generatoare sau motoare. Doar mașinile cu comutatoare de putere redusă sunt transformate în motoare universale capabile să funcționeze atât pe rețeaua de curent continuu, cât și de curent alternativ.

Mașinile electrice cu același principiu de funcționare pot diferi în ceea ce privește modelele de conectare sau alte caracteristici care afectează proprietățile operaționale ale acestor mașini. De exemplu, mașinile asincrone și sincrone pot fi trifazate (conectate la o rețea trifazată), condensatoare sau monofazate. În funcție de proiectarea înfășurării rotorului, mașinile asincrone sunt împărțite în mașini cu rotor cu cușcă de veveriță și mașini cu rotor bobinat. Mașinile sincrone și mașinile cu comutator DC, în funcție de metoda de creare a unui câmp de excitație magnetic în ele, sunt împărțite în mașini cu o înfășurare de excitație și mașini cu magneți permanenți. În fig. B.4 prezintă o diagramă a clasificării mașinilor electrice, care conține principalele tipuri de mașini electrice care sunt cele mai utilizate în acționările electrice moderne. Aceeași clasificare a mașinilor electrice stă la baza studierii cursului „Mașini electrice”.

LA
Cursul „Mașini electrice”, pe lângă mașinile electrice în sine, include și studiul transformatoarelor. Transformatoarele sunt convertoare statice electricitate AC. Absența oricăror părți rotative conferă transformatoarelor un design care le distinge fundamental de mașinile electrice. Cu toate acestea, principiul de funcționare a transformatoarelor, precum și principiul de funcționare a mașinilor electrice, se bazează pe fenomenul de inducție electromagnetică și, prin urmare, multe prevederi ale teoriei transformatoarelor formează baza teoriei mașinilor electrice cu curent alternativ.

Mașinile electrice și transformatoarele sunt elementele principale ale oricărui sistem sau instalație energetică, prin urmare, specialiștii care lucrează în producția sau operarea mașinilor electrice au nevoie de cunoștințe de teorie și de o înțelegere a esenței fizice a proceselor electromagnetice, mecanice și termice care au loc în mașinile electrice și transformatoare în timpul funcționării lor.

ÎNVĂŢĂMÂNTUL MEDIU PROFESIONAL

„Institutul Federal pentru Dezvoltare Educațională” ca manual pentru utilizare în proces educațional instituții de învățământ care implementează standardul educațional de stat federal pentru învățământul profesional secundar în grupa de specialități 140400 „Inginerie electrică și inginerie electrică”

Ediția a XII-a, stereotipă

REFERENT:

E. P. Rudobaba (Moscova Seara Electromecanic

scoala tehnica numita dupa L. B. Krasina)

Katsman M. M.

K 307 Mașini electrice: un manual pentru studenți. instituţiilor prof. educaţie / M. M. Katsman. - Ed. a XII-a, șters. - M.: Centrul de editură „Academia”, 2013. - 496 p.

ISBN 978&5&7695&9705&3

Manualul discută teoria, principiul de funcționare, proiectarea și analiza modurilor de funcționare ale mașinilor și transformatoarelor electrice, atât cu destinație generală, cât și cu destinație specială, care s-au răspândit în diferite ramuri ale tehnologiei.

Manualul poate fi folosit la stăpânire modul profesional PM.01. "Organizare întreținereși repararea echipamentelor electrice și electromecanice" (MDK.01.01) în specialitatea 140448 " Operare tehnicăși întreținerea echipamentelor electrice și electromecanice.”

Pentru studenții instituțiilor de învățământ secundar profesional. Poate fi util pentru studenți.

UDC 621.313(075.32) BBK 31.26ya723

Aspectul original al acestei publicații este proprietatea Academy Publishing Center, iar reproducerea acesteia în orice mod fără acordul deținătorului drepturilor de autor este interzisă.

ISBN 978 5 7695 9705 3 © Design. Centrul editorial „Academia”, 2011

PREFAŢĂ

Manualul este scris în conformitate cu programe de training disciplina „Mașini electrice” pentru specialitățile „Mașini și dispozitive electrice”, „Echipamente electroizolante, cabluri și condensatoare” și „Exploarea tehnică, întreținerea și repararea echipamentelor electrice și electromecanice” ale instituțiilor de învățământ secundar profesional.

Cartea conține elementele de bază ale teoriei, descrierea proiectelor și analiza proprietăților operaționale ale transformatoarelor și mașinilor electrice. În plus, oferă exemple de rezolvare a problemelor, care vor contribui, fără îndoială, la o mai bună înțelegere a problemelor studiate.

Manualul adoptă următoarea ordine de prezentare a materialului: transformatoare, mașini asincrone, mașini sincrone, mașini cu comutator. Această secvență de studii facilitează stăpânirea cursului și corespunde cel mai pe deplin stării actuale și tendințelor în dezvoltarea ingineriei electrice. Împreună cu mașinile electrice scop general Manualul discută unele tipuri de transformatoare și mașini electrice pentru scopuri speciale și oferă informații la nivel tehnic seria modernă mașini electrice cu o descriere a caracteristicilor proiectării lor.

Atenția principală în manual este acordată dezvăluirii esenței fizice a fenomenelor și proceselor care determină funcționarea dispozitivelor luate în considerare.

Metoda de prezentare a materialului adoptată în carte se bazează pe mulți ani de experiență în predarea disciplinei „Mașini electrice”.

INTRODUCERE

ÎN 1. Scopul mașinilor electrice

si transformatoare

Electrificarea este introducerea pe scară largă în industrie, agricultură, transport și viața de zi cu zi a energiei electrice generate de centrale puternice conectate prin rețele electrice de înaltă tensiune în sistemele energetice.

Electrificarea se realizează prin dispozitive produse de industria electrică. Principala ramură a acestei industrii este Inginerie Electrică, implicat în dezvoltarea și fabricarea de mașini electrice și transformatoare.

Mașină electrică este un dispozitiv electromecanic care realizează transformarea reciprocă a energiilor mecanice și electrice. Energia electrică este generată la centralele electrice de mașini electrice - generatoare care transformă energia mecanică în energie electrică.

Cea mai mare parte a energiei electrice (până la 80%) este generată de centralele termice, unde, la arderea combustibililor chimici (cărbune, turbă, gaz), apa este încălzită și transformată în abur de înaltă presiune. Acesta din urmă este alimentat turbinei cu abur, unde, extinzându-se, face ca rotorul turbinei să se rotească (energia termică din turbină este transformată în energie mecanică). Rotația rotorului turbinei este transmisă arborelui generatorului (turbogenerator). Ca rezultat al proceselor electromagnetice care au loc în generator, energia mecanică este convertită în energie electrică.

Procesul de generare a energiei electrice la centralele nucleare este similar cu cel de la o centrală termică, singura diferență fiind că combustibilul nuclear este folosit în locul combustibilului chimic.

În centralele hidraulice, procesul de generare a energiei electrice este următorul: apa ridicată de un baraj la un anumit nivel este descărcată pe rotorul unei turbine hidraulice; Energia mecanică obținută în acest caz prin rotirea roții turbinei este transferată pe arborele unui generator electric (generator de hidrogen), în care energia mecanică este transformată în energie electrică.

În procesul de consum de energie electrică, aceasta este transformată în alte tipuri de energie (termică, mecanică, chimică). Aproximativ 70% din energie electrică este utilizată pentru a conduce mașini, mecanisme, vehicule, adică pt

formarea sa în energie mecanică. Această transformare este realizată de mașini electrice - motoare electrice.

Un motor electric este elementul principal al acționării electrice a mașinilor de lucru. Controlabilitatea bună a energiei electrice și simplitatea distribuției sale au făcut posibilă utilizarea pe scară largă a acționărilor electrice cu mai multe motoare ale mașinilor de lucru în industrie, atunci când părțile individuale ale mașinii de lucru sunt conduse de propriile motoare. O acționare cu mai multe motoare simplifică semnificativ mecanismul unei mașini de lucru (numărul de transmisii mecanice care conectează părți individuale ale mașinii este redus) și creează oportunități mari pentru automatizarea diferitelor procese tehnologice. Motoarele electrice sunt utilizate pe scară largă în transport ca motoare de tracțiune care antrenează perechi de roți de locomotive electrice, trenuri electrice, troleibuze etc.

Recent, utilizarea mașinilor electrice de mică putere - micromașini cu o putere variind de la fracțiuni la câteva sute de wați - a crescut semnificativ. Astfel de mașini electrice sunt utilizate în dispozitive de instrumentare, echipamente de automatizare și aparate de uz casnic - aspiratoare, frigidere, ventilatoare etc. Puterea acestor motoare este scăzută, designul este simplu și de încredere și sunt produse în cantități mari.

Energia electrică generată la centralele electrice trebuie transferată în locurile de consum, în primul rând către marile centre industriale ale țării, care se află la multe sute și uneori la mii de kilometri distanță de centralele puternice. Dar transmiterea energiei electrice nu este suficientă. Acesta trebuie distribuit între mulți consumatori diferiți - întreprinderi industriale, clădiri rezidențiale etc. Electricitatea este transmisă pe distanțe lungi la tensiune înaltă (până la 500 kV sau mai mult), ceea ce asigură pierderi electrice minime în liniile electrice. Prin urmare, în procesul de transmitere și distribuire a energiei electrice, este necesară creșterea și scăderea tensiunii în mod repetat. Acest proces se realizează folosind dispozitive electromagnetice numite transformatoare. Un transformator nu este o mașină electrică, deoarece activitatea sa nu este legată de conversia energiei electrice în energie mecanică sau invers. Transformatoarele transformă doar tensiunea energiei electrice. Mai mult, un transformator este un dispozitiv static și nu are părți mobile. Cu toate acestea, procesele electromagnetice care au loc în transformatoare sunt similare cu procesele care au loc în timpul funcționării mașinilor electrice. Mai mult, mașinile și transformatoarele electrice se caracterizează prin aceeași natură a proceselor electromagnetice și energetice care apar în timpul interacțiunii unui câmp magnetic și a unui conductor cu curentul. Din aceste motive, transformatoarele fac parte integrantă din cursul mașinilor electrice.

Bazele teoretice ale funcționării mașinilor electrice au fost puse în 1821 de M. Faraday, care a stabilit posibilitatea transformării energiei electrice în energie mecanică și a creat primul model de motor electric. Lucrările oamenilor de știință D. Maxwell și E. H. Lenz au jucat un rol important în dezvoltarea mașinilor electrice. Ideea transformării reciproce a energiilor electrice și mecanice primite dezvoltare ulterioarăîn lucrările remarcabililor oameni de știință ruși B. S. Jacobi și M. O. Dolivo Dobrovolsky, care au dezvoltat și au creat modele de motoare electrice potrivite pentru utilizare practică.

Marile realizări în crearea transformatoarelor și aplicarea lor practică aparțin remarcabilului inventator rus P. N. Yablochkov. La începutul secolului al XX-lea au fost create aproape toate tipurile principale de mașini electrice și transformatoare și au fost dezvoltate bazele teoriei lor.

ÎN În prezent, electrotehnica casnică a obținut un succes semnificativ. Progresul tehnic suplimentar definește ca sarcină principală implementarea practică a realizărilor ingineriei electrice în dezvoltarea efectivă a dispozitivelor de acționare electrică pentru dispozitive industriale și aparate de uz casnic. Sarcina principală a progresului științific și tehnic este reechiparea tehnică și reconstrucția producției. Electrificarea joacă un rol important în rezolvarea acestei probleme. În același timp, este necesar să se țină cont de cerințele crescânde de mediu pentru sursele de energie electrică și, alături de cele tradiționale, este necesar să se dezvolte metode (alternative) ecologice de producere a energiei electrice folosind energia soarelui, vântului, maree și izvoare termale.

ÎN În condițiile dezvoltării științifice și tehnice, lucrările legate de îmbunătățirea calității mașinilor și transformatoarelor electrice fabricate capătă o mare importanță. Rezolvarea acestei probleme este un mijloc important de dezvoltare a cooperării economice internaționale. Instituții științifice relevante

Și Întreprinderile industriale din Rusia lucrează pentru a crea noi tipuri de mașini electrice și transformatoare care îndeplinesc cerințele moderne privind calitatea și indicatorii tehnici și economici ai produselor fabricate.

LA 2. Masini electrice - electromecanice

convertoare de energie

Studiul mașinilor electrice se bazează pe cunoașterea esenței fizice a fenomenelor electrice și magnetice, prezentate în cadrul cursului „Fundamente teoretice ale ingineriei electrice”. Prin urmare, înainte

Orez. LA 2. Reguli pentru mâna dreaptă ( a) și „mâna stângă” (b)



	F(v)		F(v)
	F(v)		F(v)
F uh		F uh

Orez. B.1. La conceptele de „generator elementar” (a) și „motor elementar” (b)

Înainte de a începe studiul cursului „Mașini electrice”, să ne amintim semnificația fizică a unor legi și fenomene care stau la baza principiului de funcționare a mașinilor electrice, în primul rând legea inducției electromagnetice.

Când o mașină electrică funcționează în modul generator, energia mecanică este convertită în energie electrică. Acest proces se bazează pe legea inducției electromagnetice: dacă asupra unui conductor plasat într-un câmp magnetic acţionează o forţă externă F şi îl deplasează (Fig. B.1, a), de exemplu, de la stânga la dreapta perpendicular pe vectorul de inducţie B al câmpului magnetic cu viteza v, atunci în conductor va fi indusă o forță electromotoare (EMF).

unde B este inducția magnetică, T; l este lungimea activă a conductorului, adică lungimea părții sale situate în câmpul magnetic, m; v este viteza de deplasare a conductorului, m/s.

Pentru a determina direcția EMF, ar trebui să utilizați regula „mâna dreaptă” (Fig. B.2, a). Aplicând această regulă, determinăm direcția EMF în conductor ("de la noi"). Dacă se termină

conductoarele sunt închise la o rezistență externă R (consumator), apoi sub influența EMF E

în conductor va apărea un curent de aceeaşi direcţie. Asa de

Astfel, un conductor într-un câmp magnetic poate fi considerat în acest caz ca generator elementar, în care energia mecanică este cheltuită pentru deplasarea conductorului cu viteză

stu v.

Ca urmare a interacțiunii curentului I cu câmpul magnetic, pe conductor apare o forță electromagnetică

Fem = BlI.

Direcția forței Fem poate fi determinată de regula „mâna stângă” (Fig. B.2,b). În cazul în cauză, această forță este direcționată de la dreapta la stânga, adică opus mișcării conductorului. Astfel, în generatorul elementar luat în considerare, forța Fem este de frânare în raport cu forța de antrenare F. Cu mișcarea uniformă a conductorului, aceste forțe sunt egale, adică F = Fem. Înmulțind ambele părți ale egalității cu viteza conductorului v, obținem

Fv = Fem v.

Înlocuind valoarea Fem din (B.2) în această expresie, obținem

Fv = BlIv = EI.

Partea stângă a egalității (B.3) determină valoarea puterii mecanice cheltuite la deplasarea conductorului într-un câmp magnetic; partea dreaptă este valoarea puterii electrice dezvoltate în buclă închisă de curentul electric I. Semnul egal dintre aceste părți confirmă încă o dată că în generator puterea mecanică Fv consumată de o forță externă este convertită în putere electrică EI.

Dacă conductorului nu i se aplică o forță externă F, dar i se aplică tensiunea U de la o sursă electrică, astfel încât curentul I în conductor să aibă direcția prezentată în Fig. B.1, b, atunci numai forța electromagnetică Fem va acționa asupra conductorului. Sub influența acestei forțe, conductorul va începe să se miște în câmpul magnetic. În acest caz, în conductor va fi indusă o f.e.m. în direcția opusă tensiunii U. Astfel, o parte din tensiunea U aplicată conductorului este echilibrată de f.e.m. indusă în acest conductor, iar cealaltă parte constituie tensiunea. căderea conductorului:

Din această egalitate rezultă că puterea electrică (UI) furnizată conductorului din rețea este parțial convertită în putere mecanică (Fem v) și parțial cheltuită pentru acoperirea pierderilor electrice din conductor (I2 r). Prin urmare, un conductor purtător de curent plasat într-un câmp magnetic poate fi considerat ca motor electric elementar.

Fenomenele descrise ne permit să concluzionam:

a) pentru orice mașină electrică, este necesar să existe un mediu conductor electric (conductoare) și un câmp magnetic care să se poată mișca reciproc;

b) când o mașină electrică funcționează atât în regim de generator, cât și în regim de motor, inducerea unei feme într-un conductor care traversează un câmp magnetic și apariția unei forțe mecanice care acționează asupra unui conductor situat într-un câmp magnetic atunci când trece un curent electric. se observă simultan curent;

c) transformarea reciprocă a energiilor mecanice și electrice într-o mașină electrică poate avea loc în orice direcție, adică aceeași mașină electrică poate funcționa atât

V modul motor și modul generator; această proprietate a mașinilor electrice se numește reversibilitate.

Generatorul și motorul electric considerat „elementar” reflectă doar principiul utilizării legilor și fenomenelor de bază ale curentului electric în ele. În ceea ce privește designul, majoritatea mașinilor electrice sunt construite pe principiul mișcării de rotație a părții lor mobile. În ciuda varietății mari de modele de mașini electrice, se dovedește a fi posibil să ne imaginăm un design generalizat al unei mașini electrice. Această construcție (Fig. B.3) constă dintr-o parte staționară 1, numită stator și o parte rotativă 2, numită rotor. Rotorul este amplasat

V alezarea statorului și separată de acesta printr-un spațiu de aer. Una dintre părțile specificate ale mașinii este echipată cu elemente care excită

V mașina are un câmp magnetic (de exemplu, un electromagnet sau un magnet permanent), iar celălalt are o înfășurare, pe care o vom face condiționat

numită înfășurare de lucru a mașinii. Atât partea staționară a mașinii (statorul), cât și partea mobilă (rotorul) au miezuri din material magnetic moale și cu rezistență magnetică scăzută.

Dacă mașina electrică funcționează în modul generator, atunci

Orez. LA 3. Schema de proiectare generalizată a unei mașini electrice

Când rotorul se rotește (sub acțiunea motorului de antrenare), în conductorii înfășurării de lucru este indus un EMF și când un consumator este conectat, apare un curent electric. În acest caz, energia mecanică a motorului de antrenare este convertită în energie electrică. Dacă mașina este destinată să funcționeze ca motor electric, atunci înfășurarea de lucru a mașinii este conectată la rețea. În acest caz, curentul care apare în conductorii acestei înfășurări interacționează cu câmpul magnetic și forțe electromagnetice apar pe rotor, determinând rotorul să se rotească. În acest caz, energia electrică consumată de motor din rețea este convertită în energie mecanică cheltuită pentru a acționa orice mecanism, mașină, vehiculși așa mai departe.

Gama de putere a mașinilor electrice este foarte largă - de la fracțiuni de watt la sute de mii de kilowați.

V.Z. Clasificarea mașinilor electrice

Utilizarea mașinilor electrice ca generatoare și motoare este scopul lor principal, deoarece este asociată exclusiv cu scopul conversiei reciproce a energiilor electrice și mecanice. Cu toate acestea, utilizarea mașinilor electrice în diferite ramuri ale tehnologiei poate avea alte scopuri. Astfel, consumul de energie electrică este adesea asociat cu conversia curentului alternativ în curent continuu sau cu conversia curentului de frecvență industrială în curent de frecvență mai mare. În aceste scopuri folosesc convertoare de mașini electrice.

Mașinile electrice sunt, de asemenea, folosite pentru a amplifica puterea semnalelor electrice. Se numesc astfel de mașini electrice amplificatoare pentru mașini electrice. Se numesc mașini electrice folosite pentru a îmbunătăți factorul de putere al consumatorilor de energie electrică compensatoare sincrone. Se numesc mașini electrice utilizate pentru reglarea tensiunii curentului alternativ regulatoare de inducție.

Utilizarea micromașinilor în dispozitivele de automatizare este foarte diversă. Aici, mașinile electrice sunt folosite nu numai ca motoare, ci și ca tahogeneratoare(pentru a converti viteza de rotație într-un semnal electric), selsyns,

transformatoare rotative (pentru a primi semnale electrice proporționale cu unghiul de rotație al arborelui), etc. Din exemplele de mai sus este clar cât de diverse sunt mașinile electrice pentru scopurile lor.

] Ediție educațională. Manual pentru studenții specialităților de electrotehnică din școlile tehnice. Ediția a doua, revizuită și extinsă.
(Moscova: Editura " facultate", 1990)
Scanare: AAW, procesare, format Djv: DNS, 2012

CUPRINS SCURT:
Prefață (3).
Introducere (4).
Secțiunea 1. TRANSFORMATORE (13).
Capitolul 1. Procesul de lucru al transformatorului (15).
Capitolul 2. Grupuri de conexiuni înfășurări și munca paralela transformatoare (61).
Capitolul 3. Transformatoare cu trei înfăşurări şi autotransformatoare (71).
Capitolul 4. Procese tranzitorii în transformatoare (76).
Capitolul 5. Dispozitive transformatoare pentru scopuri speciale (84).
Secțiunea 2. ASPECTE GENERALE ÎN TEORIA MAȘINILOR FĂRĂ PERIE (95).
Capitolul 6. Principiul de funcționare al mașinilor cu curent alternativ fără perii (97).
Capitolul 7. Principiul înfășurărilor statorice (102).
Capitolul 8. Tipuri de bază de înfășurări statorice (114).
Capitolul 9. Forța magnetomotoare a înfășurărilor statorice (125).
Secțiunea 3. MAȘINI ASINCRONE (135).
Capitolul 10. Moduri de funcționare și structura unei mașini asincrone (137).
Capitolul 11. Circuitul magnetic al unei mașini asincrone (146).
Capitolul 12. Procesul de lucru al motorului asincron trifazat (154).
Capitolul 13. Cuplul electromagnetic și caracteristicile de performanță ale unui motor asincron (162).
Capitolul 14. Determinarea experimentală a parametrilor și calculul caracteristicilor de performanță ale motoarelor asincrone (179).
Capitolul 15. Pornirea și controlul turației motoarelor asincrone trifazate (193).
Capitolul 16. Motoare asincrone monofazate și condensatoare (208).
Capitolul 17. Mașini asincrone cu destinații speciale (218).
Capitolul 18. Principalele tipuri de motoare asincrone produse comercial (230).
Secțiunea 4. MAȘINI SINCRONE (237).
Capitolul 19. Metode de excitare și proiectare a mașinilor sincrone (239).
Capitolul 20. Câmpul magnetic și caracteristicile generatoarelor sincrone (249).
Capitolul 21. Funcționarea în paralel a generatoarelor sincrone (270).
Capitolul 22. Motor sincron și compensator sincron (289).
Capitolul 23. Mașini sincrone cu destinații speciale (302).
Secțiunea 5. MAȘINI DE COLECTARE (319).
Capitolul 24. Principiul de funcționare și proiectare a mașinilor cu comutator de curent continuu (321).
Capitolul 25. Înfășurările de armatură ale mașinilor de curent continuu (329).
Capitolul 26. Câmp magnetic al unei mașini de curent continuu (348).
Capitolul 27. Comutarea în mașini DC (361).
Capitolul 28. Generatoare CC colectoare (337).
Capitolul 29. Motoare comutatoare (387).
Capitolul 30. Mașini de curent continuu pentru scopuri speciale (414).
Capitolul 31. Răcirea mașinilor electrice (427).
Sarcini pentru decizie independentă (444).
Referințe (453).
Index de subiecte (451).

Rezumat al editorului: Cartea discută teoria, principiul de funcționare, proiectarea și analiza modurilor de funcționare ale mașinilor și transformatoarelor electrice, atât cu destinație generală, cât și cu destinație specială, care s-au răspândit în diferite ramuri ale tehnologiei. Ediția a II-a (1a - 1983) completată cu material nou corespunzător abordări moderne la teoria și practica ingineriei electrice.

Manual pentru elevi. instituții de mediu, prof. educaţie. — Ed. a XII-a, șters. - M.: Academia, 2013. - 496 p. ISBN 978-5-7695-9705-3 În manual se discută teoria, principiul de funcționare, proiectarea și analiza modurilor de funcționare ale mașinilor și transformatoarelor electrice, atât cu destinație generală, cât și cu destinație specială, care s-au răspândit în diferite ramuri ale tehnologiei.
Manualul poate fi folosit la stăpânirea modulului profesional PM.01. „Organizarea întreținerii și reparațiilor echipamentelor electrice și electromecanice” (MDK.01.01) în specialitatea 140448 „Operarea tehnică și întreținerea echipamentelor electrice și electromecanice.”
Pentru studenții instituțiilor de învățământ secundar profesional. Poate fi folosit de studenții universitari.Prefață.
Introducere.
Scopul mașinilor și transformatoarelor electrice.
Mașini electrice convertoare electromecanice energie.
Clasificarea mașinilor electrice.
Transformatoare.
Procesul de lucru al transformatorului.
Scopul și domeniile de aplicare ale transformatoarelor.
Principiul de funcționare al transformatoarelor.
Design transformator.
Ecuațiile tensiunii transformatorului.
Ecuații ale forțelor și curenților magnetomotori.
Reducerea parametrilor înfășurării secundare și a circuitului echivalent al transformatorului redus.
Diagrama vectorială a transformatorului.
Transformare curent trifazatși scheme de conectare pentru înfășurările transformatoarelor trifazate.
Fenomene în timpul magnetizării nucleelor magnetice ale transformatoarelor.
Influența diagramei de conectare a înfășurării asupra funcționării transformatoarelor trifazate în regim fără sarcină.
Determinarea experimentală a parametrilor circuitului echivalent al transformatoarelor.
Simplificat diagramă vectorială transformator.
Caracteristicile exterioare ale transformatorului.
Pierderile și randamentul transformatorului.
Reglarea tensiunii transformatoarelor.
Grupuri de conexiune înfășurări și funcționare în paralel a transformatoarelor.
Grupuri de conectare a înfășurării transformatorului.
Funcționarea în paralel a transformatoarelor.
Transformatoare cu trei înfăşurări şi autotransformatoare.
Transformatoare cu trei înfăşurări.
Autotransformatoare.
Procese tranzitorii în transformatoare.
Procese tranzitorii când sunt pornite și când sunt brusc scurt circuit transformatoare.
Supratensiune în transformatoare.
Dispozitive transformatoare pentru scopuri speciale.
Transformator cu miez mobil.
Transformatoare pentru dispozitive redresoare.
Transformatoare de vârf.
Multiplicatori de frecventa.
Transformatoare pentru sudarea cu arc electric.
Transformatoare de putere de uz general.
Răcirea transformatoarelor.
Întrebări generale ale teoriei mașinilor fără perii.
Principiul de funcționare al mașinilor cu curent alternativ fără perii.
Principiul de funcționare al unui generator sincron.
Principiul de funcționare al unui motor asincron.
Principiul realizării înfășurărilor statorice ale mașinilor cu curent alternativ.
Proiectarea statorului unei mașini fără perii și conceptele de bază ale înfășurărilor statorului.
Forța electromotoare a bobinei.
Forța electromotoare a grupului de bobine.
Forța electromotoare a înfășurării statorului.
Armonice cog EMF.
Principalele tipuri de înfășurări statorice.
Înfășurări trifazate cu două straturi cu un număr întreg de sloturi pe pol și fază.
Înfășurare trifazată dublu strat cu număr fracționar sloturi pe pol și fază.
Înfășurări statorice cu un singur strat.
Izolarea înfășurării statorului.
Forța magnetomotoare a înfășurărilor statorului.
Forța magnetomotoare a unei înfășurări concentrate.
Forța magnetomotoare a unei înfășurări distribuite.
Forța magnetomotoare a unei înfășurări trifazate a statorului.
Câmpuri magnetice circulare, eliptice și pulsatorii.
Armonice spațiale mai mari ale forței magnetomotoare a unei înfășurări trifazate.
Mașini asincrone.
Moduri de funcționare și proiectare a mașinilor asincrone.
Moduri de funcționare a motorului și generatorului unei mașini asincrone.
Proiectarea motoarelor asincrone.
Circuit magnetic al unei mașini asincrone.
Noțiuni de bază.
Calculul circuitului magnetic al unui motor asincron.
Fluxuri de scurgere magnetice ale unei mașini asincrone
Rolul dinților miezului în inducerea EMF și crearea cuplului electromagnetic.---------
Schema de înlocuire a unui motor asincron.
Ecuații de tensiune pentru un motor asincron.
Ecuațiile MMF și curenții unui motor asincron.
Reducerea parametrilor de înfășurare a rotorului și diagrama vectorială a unui motor asincron.
Cuplul electromagnetic și caracteristicile de performanță ale unui motor asincron.
Pierderile și randamentul unui motor asincron.
Concepte despre caracteristicile motoarelor și mecanismelor de lucru.
Cuplul electromagnetic și caracteristicile mecanice ale unui motor asincron.
Caracteristicile mecanice ale unui motor asincron cu modificări ale tensiunii rețelei și ale rezistenței active a înfășurării rotorului.
Caracteristicile de performanță ale unui motor asincron.
Momente electromagnetice din armonicile spațiale superioare ale câmpului magnetic al unui motor asincron.
Determinarea experimentală a parametrilor și calculul caracteristicilor de performanță ale motoarelor asincrone.
Noțiuni de bază.
Experiență de mers în gol.
Experienta in scurtcircuit.
Schema circulară a unui motor asincron.
Trasarea caracteristicilor de performanță ale unui motor asincron folosind o diagramă circulară.
Metodă analitică de calcul a caracteristicilor de performanță ale motoarelor asincrone.
Pornirea, controlul vitezei și frânarea motoarelor asincrone trifazate.
Pornirea motoarelor asincrone cu un rotor bobinat.
Pornirea motoarelor asincrone cu rotor cu colivie.
Motoare asincrone cu colivie, cu caracteristici de pornire îmbunătățite.
Reglarea vitezei de rotație a motoarelor asincrone.
Moduri de frânare ale motoarelor asincrone.
Motoare asincrone monofazate și condensatoare.
Principiul de funcționare și pornire a unui motor asincron monofazat.
Motoare cu condensator asincron.
Funcționarea unui motor asincron trifazat dintr-o rețea monofazată.
Motor asincron monofazat cu poli umbriți.
Mașini asincrone pentru scopuri speciale.
Regulator de tensiune de inducție și regulator de fază.
Convertor de frecvență asincron.
Mașini electrice de comunicații sincrone.
Motoare de acţionare asincrone.
Motoare liniare asincrone.
Forme structurale ale mașinilor electrice.
Încălzirea și răcirea mașinilor electrice.
Metode de răcire a mașinilor electrice.
Forme structurale ale mașinilor electrice. 2008
Seria de motoare asincrone trifazate.
Mașini sincrone.
Metode de excitare și proiectare a mașinilor sincrone.
Excitarea mașinilor sincrone.
Tipuri de mașini sincrone și proiectarea acestora.
Răcirea mașinilor sincrone mari.
Câmpul magnetic și caracteristicile generatoarelor sincrone.
Circuitul magnetic al unei mașini sincrone.
Câmp magnetic al unei mașini sincrone.
Reacția armăturii unei mașini sincrone.
Ecuații de tensiune pentru un generator sincron.
Diagrame vectoriale ale unui generator sincron.
Caracteristicile unui generator sincron.
Diagrama EMF practică a unui generator sincron.
Pierderile și eficiența mașinilor sincrone.
Funcționarea în paralel a generatoarelor sincrone.
Pornirea generatoarelor sincrone pentru funcționare în paralel.
Sarcina unui generator sincron pornit pentru funcționare în paralel.
Caracteristicile unghiulare ale unui generator sincron.
Oscilațiile generatoarelor sincrone.
Capacitatea de sincronizare a mașinilor sincrone.
Caracteristicile în formă de U ale unui generator sincron.
Procese tranzitorii în generatoarele sincrone.
Motor sincron și compensator sincron.
Principiul de funcționare al unui motor sincron.
Pornirea motoarelor sincrone.
Forma de U și caracteristicile de performanță ale motorului sincron.
Compensator sincron.
Mașini sincrone pentru scopuri speciale.
Mașini sincrone cu magneți permanenți.
Motoare sincrone cu reluctanță.
Motoare cu histerezis.
Motoare pas cu pas.
Motor cu undă sincronă.
Generator sincron cu poli cu gheare și excitație electromagnetică.
Mașini sincrone cu inductor.
Mașini de colectare.
Principiul de funcționare și proiectare a mașinilor colectoare DC.
Principiul de funcționare al unui generator și al unui motor DC.
Proiectarea unei mașini colectoare de curent continuu.
Înfășurări de armatură ale mașinilor cu comutator.
Înfășurări bucle de armatură.
Înfășurări ondulate ale armăturii.
Conexiuni de egalizare și înfășurare combinată a armăturii.
Forța electromotoare și cuplul electromagnetic al unei mașini de curent continuu.
Selectarea tipului de înfășurare a armăturii.
Câmp magnetic al unei mașini de curent continuu.
Circuitul magnetic al unei mașini de curent continuu.
Reacția armăturii unei mașini de curent continuu.
Ținând cont de efectul de demagnetizare al reacției armăturii.
Eliminarea efectelor nocive ale reacției de ancorare.
Metode de excitare a mașinilor DC.
Comutarea în mașini colectoare DC.
Motive care provoacă scântei pe comutator.
Comutație în linie dreaptă.
Comutare lentă curbilinie.
Modalități de îmbunătățire a comutării.
Foc total peste colector.
Interferențe radio de la mașinile colectoare.
Generatoare colectoare DC.
Noțiuni de bază.
Generator independent de excitație.
Generator de excitație paralelă.
Generator mixt de excitație.
Motoare comutatoare.
Noțiuni de bază.
Motoare de curent continuu cu excitație independentă și paralelă.
Pornirea unui motor de curent continuu.
Reglarea vitezei de rotație a motoarelor cu excitație independente (paralele).
Motor de serie.
Motor cu excitație mixtă.
Motoare de curent continuu în moduri de frânare.
Pierderile și eficiența unei mașini cu comutator de curent continuu.
Mașini DC din seriile 4P și 2P.
Motoare cu comutator universal.
Mașini de curent continuu pentru scopuri speciale.
Amplificator de mașină electrică.
tahogenerator DC.
Motoare DC fără contact.
Motoare de acţionare DC.
Bibliografie.
Index de subiect.