(Документ)
Кацман М.М. Электрические машины (Документ)
Бут Д.А. Бесконтактные электрические машины (Документ)
Кацман М.М. Электрические машины приборных устройств и средств автоматизации (Документ)
Крицштейн А.М. Электромагнитная совместимость в электроэнергетике: Учебное пособие (Документ)
Андрианов В.Н. Электрические машины и аппараты (Документ)
Кацман М.М. Справочник по электрическим машинам (Документ)
Герман-Галкин С.Г., Кардонов Г.А. Электрические Машины. Лабораторные работы на ПК (Документ)
Кочегаров Б.Е., Лоцманенко В.В., Опарин Г.В. Бытовые машины и приборы. Учебное пособие. Часть 1 (Документ)
Копылов И.П. Справочник по электрическим машинам Том 1 (Документ)
Крицштейн А.М. Электрические машины (Документ)

n1.doc

Введение

§ В.1. Назначение электрических машин и трансформаторов

Электрификация - это широкое внедрение в промышленность, сельское хозяйство, транспорт и быт электрической энергии, вырабатываемой на мощных электростанциях, объединенных высоковольтными электрическими сетями в энергетические системы.

Электрификация осуществляется посредством электротехнических изделий, производством которых занимается электротехническая промышленность. Основной отраслью этой промышленности является электромашиностроение, занимающееся разработкой и производством электрических машин и трансформаторов.

Электрическая машина представляет собой электромеханическое устройство, осуществляющее взаимное преобразование механической и электрической энергии. Электрическая энергия вырабатывается на электростанциях электрическими машинами - генераторами, преобразующими механическую энергию в электрическую. Основная часть электроэнергии (до 80 %) вырабатывается на тепловых электростанциях, где при сжигании химического топлива (уголь, торф, газ) нагревается вода и переводится в пар высокого давления. Последний подается в турбину, где, расширяясь, приводит ротор турбины во вращение (тепловая энергия в турбине преобразуется в механическую). Вращение ротора турбины передается на вал генератора (турбогенератора). В результате электромагнитных процессов, происходящих в генераторе, механическая энергия преобразуется в электрическую.

Процесс производства электроэнергии на атомных электростанциях аналогичен тепловым, с той лишь разницей, что вместо химического топлива используется ядерное.

Процесс выработки электроэнергии на гидравлических электростанциях состоит в следующем: вода, поднятая плотиной на определенный уровень, сбрасывается на рабочее колесо гидротурбины; получаемая при этом механическая энергия путем вращения колеса турбины передается на вал электрического генератора, в котором механическая энергия преобразуется в электрическую.

В процессе потребления электрической энергии происходит ее преобразование в другие виды энергий (тепловую, механическую, химическую). Около 70 % электроэнергии используется для приведения в движение станков, механизмов, транспортных средств, т. е. для преобразования ее в механическую энергию. Это преобразование осуществляется электрическими машинами - электродвигателями.

Электродвигатель - основной элемент электропривода рабочих машин. Хорошая управляемость электрической энергии, простота ее распределения позволили широко применить в промышленности многодвигательный электропривод рабочих машин, когда отдельные звенья рабочей машины приводятся в движение самостоятельными двигателями. Многодвигательный привод значительно упрощает механизм рабочей машины (уменьшается число механических передач, связывающих отдельные звенья машины) и создает большие возможности в автоматизации различных технологических процессов. Электродвигатели широко применяют на транспорте в качестве тяговых двигателей, приводящих во вращение колесные пары электровозов, электропоездов, троллейбусов и др.

Особый класс электрических машин составляют двигатели для бытовых электрических устройств - пылесосов, холодильников, вентиляторов и др. Мощность этих двигателей невелика (от единиц до сотен ватт), конструкция проста и надежна, и изготовляют их в больших количествах.

Электрическую энергию, вырабатываемую на электростанциях, необходимо передать в места ее потребления, прежде всего в крупные промышленные центры страны, которые удалены от мощных электростанций на многие сотни, а иногда и тысячи километров. Но электроэнергию недостаточно передать. Ее необходимо распределить среди множества разнообразных потребителей - промышленных предприятий, транспорта, жилых зданий и т. д. Передачу электроэнергии на большие расстояния осуществляют при высоком напряжении (до 500 кВ и более), чем обеспечиваются минимальные электрические потери в линиях электропередачи. Поэтому в процессе передачи и распределения электрической энергии приходится неоднократно повышать и понижать напряжение. Этот процесс выполняется посредством электромагнитных устройств, называемых трансформаторами. Трансформатор не является электрической машиной, так как его работа не связана с преобразованием электрической энергии в механическую и наоборот; он преобразует лишь напряжение электрической энергии. Кроме того, трансформатор - это статическое устройство, и в нем нет никаких движущихся частей. Однако электромагнитные процессы, протекающие в трансформаторах, аналогичны процессам, происходящим при работе электрических машин. Более того, электрическим машинам и трансформаторам свойственна единая природа электромагнитных и энергетических процессов, возникающих при взаимодействии магнитного поля и проводника с током. По этим причинам трансформаторы составляют неотъемлемую часть курса электрических машин.

Отрасль науки и техники, занимающаяся развитием и производством электрических машин и трансформаторов, называется электромашиностроением. Теоретические основы электромашиностроения были заложены в 1821 г. М. Фарадеем, установившим возможность преобразования электрической энергии в механическую и создавшим первую модель электродвигателя. Важную роль в развитии электромашиностроения имели работы ученых Д. Максвелла и Э. X. Ленца. Дальнейшее развитие идея взаимного преобразования электрической и механической энергий получила в работах выдающихся русских ученых Б. С. Якоби и М. О. Доливо-Добровольского, которыми были разработаны и созданы конструкции электродвигателей, пригодные для практического использования. Большие заслуги в создании трансформаторов и их практическом применении принадлежат замечательному русскому изобретателю П.Н. Яблочкову. В начале XX столетия были созданы все основные виды электрических машин и трансформаторов и разработаны основы их теории.

В настоящее время отечественное электромашиностроение достигло значительных успехов. Если в начале текущего столетия в России фактически не было электромашиностроения, как самостоятельной отрасли промышленности, то за последние 50-70 лет была создана отрасль электротехнической промышленности - электромашиностроение, способная удовлетворять потребности нашего развивающегося народного хозяйства в электрических машинах и трансформаторах. Были подготовлены кадры квалифицированных электромашиностроителей - ученых, инженеров, техников.

Дальнейший технический прогресс определяет в качестве основной задачи закрепление успехов электромашиностроения путем практического внедрения последних достижений электротехники в реальные разработки устройств электропривода для промышленных устройств и изделий бытовой техники. Осуществление этого требует перевода производства на преимущественно интенсивный путь развития. Главная задача состоит в повышении темпов и эффективности развития экономики на базе ускорения научно-технического прогресса, технического перевооружения и реконструкции производства, интенсивного использования созданного производственного потенциала. Значительная роль в решении этой задачи отводится электрификации народного хозяйства.

При этом необходимо учитывать возрастающие экологические требования к источникам электроэнергии и наряду с традиционными способами развивать экологически чистые (альтернативные) способы производства электроэнергии с использованием энергии солнца, ветра, морских приливов, термальных источников. Широко внедряются автоматизированные системы в различные сферы народного хозяйства. Основным элементом этих систем является автоматизированный электропривод, поэтому требуется опережающими темпами наращивать выпуск автоматизированных электроприводов.

В условиях научно-технического развития большое значение приобретают работы, связанные с повышением качества выпускаемых электрических машин и трансформаторов. Решение этой задачи является важным средством развития международного экономического сотрудничества. Соответствующие научные учреждения и промышленные предприятия России ведут работы по созданию новых видов электрических машин и трансформаторов, удовлетворяющих современным требованиям к качеству и технико-экономическим показателям выпускаемой продукции.

§ В.2. Электрические машины - электромеханические преобразователи энергии

Изучение электрических машин основано на знаниях физической сущности электрических и магнитных явлений, излагаемых в курсе теоретических основ электротехники. Однако прежде чем приступить к изучению курса «Электрические машины», напомним физический смысл некоторых законов и явлений, лежащих в основе принципа действия электрических машин, в первую очередь закона электромагнитной индукции.

Рис. В.1. К понятиям об «элементарном генераторе» (а) и «элементарном двигателе» (б)

В процессе работы электрической машины в режиме генератора происходит преобразование механической энергии в электрическую. Природа этого процесса объясняется законом элек тромагнитной индукции: если внешней силой F воздействовать на помещенный в магнитное поле проводник и перемещать его (рис. В.1, а), например, слева направо перпендикулярно вектору индукции В магнитного поля со скоростью , то в проводнике будет наводиться электродвижущая сила (ЭДС)

E=Blv, (B.1)

где В - магнитная индукция, Тл; l - активная длина проводника, т. е. длина его части, находящейся в магнитном поле, м;  - скорость движения проводника, м/с.

Рис. В.2. Правила «правой руки» и «левой руки»

Для определения направления ЭДС следует воспользоваться правилом «правой руки» (рис. В.2, а). Применив это правило, определим направление ЭДС в проводнике (от нас). Если концы проводника замкнуты на внешнее сопротивление R (потребитель), то под действием ЭДС в проводнике возникнет ток такого же направления. Таким образом, проводник в магнитном поле можно рассматривать в этом случае как элементар ный генератор.

В результате взаимодействия тока I с магнитным полем возникает действующая на проводник электромагнитная сила

F ЭМ = BlI . (В.2)

Направление силы F ЭМ можно определить по правилу «левой руки» (рис. В.2, б). В рассматриваемом случае эта сила направлена справа налево, т.е. противоположно движению проводника. Таким образом, в рассматриваемом элементарном генераторе сила F ЭМ является тормозящей по отношению к движущей силе F.

При равномерном движении проводника F = F ЭМ . Умножив обе части равенства на скорость движения проводника, получим

F = F ЭМ 

Подставим в это выражение значение F ЭМ из (В.2):

F = BlI = EI (В.З)

Левая часть равенства определяет значение механической мощности, затрачиваемой на перемещение проводника в магнитном поле; правая часть - значение электрической мощности, развиваемой в замкнутом контуре электрическим током I. Знак равенства между этими частями показывает, что в генераторе механическая мощность, затрачиваемая внешней силой, преобразуется в электрическую.

Если внешнюю силу F к проводнику не прикладывать, а от источника электроэнергии подвести к нему напряжение U так, чтобы ток I в проводнике имел направление, указанное на рис. В.1, б, то на проводник будет действовать только электромагнитная сила F ЭМ . Под действием этой силы проводник начнет двигаться в магнитном поле. При этом в проводнике индуцируется ЭДС с направлением, противоположным напряжению U. Таким образом, часть напряжения U, приложенного к проводнику, уравновешивается ЭДС Е, наведенной в этом проводнике, а другая часть составляет падение напряжения в проводнике:

U = E + Ir, (В.4)

где r - электрическое сопротивление проводника.

Умножим обе части равенства на ток I :

UI = ЕI + I 2 r.

Подставляя вместо Е значение ЭДС из (В.1), получим

UI =BlI + I 2 r,

или, согласно (В.2),

UI = F ЭМ  + I 2 r . (В.5)

Из этого равенства следует, что электрическая мощность (UI ), поступающая в проводник, частично преобразуется в механическую (F ЭМ  ), а частично расходуется на покрытие электрических потерь в проводнике (I 2 r ). Следовательно, проводник с током, помещенный в магнитном поле, можно рассматривать как элемен тарный электродвигатель.

Рассмотренные явления позволяют сделать вывод: а) для любой электрической машины обязательно наличие электропроводящей среды (проводников) и магнитного поля, имеющих возможность взаимного перемещения; б) при работе электрической машины как в режиме генератора, так и в режиме двигателя одновременно наблюдаются индуцирование ЭДС в проводнике, пересекающем магнитное поле, и возникновение силы, действующей на проводник, находящийся в магнитном поле, при протекании по нему электрического тока; в) взаимное преобразование механической и электрической энергий в электрической машине может происходить в любом направлении, т.е. одна и та же электрическая машина может работать как в режиме двигателя, так и в режиме генератора; это свойство электрических машин называют обратимостью. Принцип обратимости электрических машин был впервые установлен русским ученым Э. X. Ленцем.

Рассмотренные «элементарные» электрические генератор и двигатель отражают лишь принцип использования в них основных законов и явлений электрического тока. Что же касается конструктивного исполнения, то большинство электрических машин построено на принципе вращательного движения их подвижной части. Несмотря на большое разнообразие конструкций электрических машин, оказывается возможным представить себе некоторую обобщенную конструкцию электрической машины. Такая конструкция (рис. В.З) состоит из неподвижной части 1, называемой статором, и вращающейся части 2, называемой ро тором. Ротор располагается в расточке статора и отделен от него воздушным зазором. Одна из указанных частей машины снабжена элементами, возбуждающими в машине магнитное поле (например, электромагнит или постоянный магнит), а другая - имеет обмотку, которую будем условно называть рабочей об моткой машины. Как неподвижная часть машины (статор), так и подвижная (ротор) имеют сердечники, выполненные из магнитно-мягкого материала и обладающие небольшим магнитным сопротивлением.

Рис. В.З. Обобщенная конструктивная схема электрической машины

Если электрическая машина работает в режиме генератора, то при вращении ротора (под действием приводного двигателя) в проводниках рабочей обмотки наводится ЭДС и при подключении потребителя появляется электрический ток. При этом механическая энергия приводного двигателя преобразуется в электрическую. Если машина предназначена для работы в качестве электродвигателя, то рабочая обмотка машины подключается к сети. При этом ток, возникший в проводниках обмотки, взаимодействует с магнитным полем и на роторе возникают электромагнитные силы, приводящие ротор во вращение. При этом электрическая энергия, потребляемая двигателем из сети, преобразуется в механическую энергию, затрачиваемую на вращение какого-либо механизма, станка и т. п.

Возможны также конструкции электрических машин, у которых рабочая обмотка расположена на статоре, а элементы, возбуждающие магнитное поле, - на роторе. Принцип работы машины при этом остается прежним.

Диапазон мощностей электрических машин весьма широк - от долей ватт до сотен тысяч киловатт.

§ В.З. Классификация электрических машин

Использование электрических машин в качестве генераторов и двигателей является их главным применением, так как связано исключительно с целью взаимного преобразования электрической и механической энергии. Применение электрических машин в различных отраслях техники может иметь и другие цели. Так, потребление электроэнергии часто связано с преобразованием переменного тока в постоянный или же с преобразованием тока промышленной частоты в ток более высокой частоты. Для этих целей применяют электромашинные преобразователи.

Электрические машины используют также для усиления мощности электрических сигналов. Такие электрические машины называют электромашинными усилителями. Электрические машины, используемые для повышения коэффициента мощности потребителей электроэнергии, называют синхронными компенса торами. Электрические машины, служащие для регулирования напряжения переменного тока, называют индукционными регуля торами

Очень разнообразно применение микромашин в устройствах автоматики и вычислительной техники. Здесь электрические машины используют не только в качестве двигателей, но и в качестве тахогенераторов (для преобразования частоты вращения в электрический сигнал), сельсинов, вращающихся трансформаторов (для получения электрических сигналов, пропорциональных углу поворота вала) и т. п.

Из приведенных примеров видно, сколь разнообразно разделение электрических машин по их назначению.

Рассмотрим классификацию электрических машин по принципу действия, согласно которой все электрические машины разделяются на бесколлекторные и коллекторные, различающиеся как принципом действия, так и конструкцией. Бесколлекторные машины - это машины переменного тока. Они разделяются на асинхронные и синхронные. Асинхронные машины применяются преимущественно в качестве двигателей, а синхронные - как в качестве двигателей, так и в качестве генераторов. Коллекторные машины применяются главным образом для работы на постоянном токе в качестве генераторов или двигателей. Лишь коллекторные машины небольшой мощности делают универсальными двигателями, способными работать как от сети постоянного, так и от сети переменного тока.

Электрические машины одного принципа действия могут различаться схемами включения либо другими признаками, влияющими на эксплуатационные свойства этих машин. Например, асинхронные и синхронные машины могут быть трехфазными (включаемыми в трехфазную сеть), конденсаторными или однофазными. Асинхронные машины в зависимости от конструкции обмотки ротора разделяются на машины с короткозамкнутым ротором и машины с фазным ротором. Синхронные машины и коллекторные машины постоянного тока в зависимости от способа создания в них магнитного поля возбуждения разделяются на машины с обмоткой возбуждения и машины с постоянными магнитами. На рис. В.4 представлена диаграмма классификации электрических машин, содержащая основные виды электрических машин, получившие наибольшее применение в современном электроприводе. Эта же классификация электрических машин положена в основу изучения курса «Электрические машины».

К
урс «Электрические машины» помимо собственно электрических машин предусматривает изучение трансформаторов. Трансформаторы являются статическими преобразователями электроэнергии переменного тока. Отсутствие каких-либо вращающихся частей придает трансформаторам конструкцию, принципиально отличающую их от электрических машин. Однако принцип Действия трансформаторов, так же как и принцип действия электрических машин, основан на явлении электромагнитной индукции, и поэтому многие положения теории трансформаторов составляют основу теории электрических машин переменного тока.

Электрические машины и трансформаторы - основные элементы любой энергетической системы или установки, поэтому для специалистов, работающих в сфере производства или эксплуатации электрических машин, необходимы знания теории и понимание физической сущности электромагнитных, механических и тепловых процессов, протекающих в электрических машинах и трансформаторах при их работе.

] Учебное издание. Учебник для учащихся электротехнических специальностей техникумов. Издание второе, переработанной и дополненное.
(Москва: Издательство «Высшая школа», 1990)
Скан: AAW, обработка, формат Djv: DNS, 2012

КРАТКОЕ ОГЛАВЛЕНИЕ:
Предисловие (3).
Введение (4).
Раздел 1. ТРАНСФОРМАТОРЫ (13).
Глава 1. Рабочий процесс трансформатора (15).
Глава 2. Группы соединения обмоток и параллельная работа трансформаторов (61).
Глава 3. Трехобмоточные трансформаторы и автотрансформаторы (71).
Глава 4. Переходные процессы в трансформаторах (76).
Глава 5. Трансформаторные устройства специального назначения (84).
Раздел 2. ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ТЕОРИИ БЕСКОЛЛЕКТОРНЫХ МАШИН (95).
Глава 6. Принцип действия бесколлекторных машин переменного тока (97).
Глава 7. Принцип выполнения обмоток статора (102).
Глава 8. Основные типы обмоток статора (114).
Глава 9. Магнитодвижущая сила обмоток статора (125).
Раздел 3. АСИНХРОННЫЕ МАШИНЫ (135).
Глава 10. Режимы работы и устройство асинхронной машины (137).
Глава 11. Магнитная цепь асинхронной машины (146).
Глава 12. Рабочий процесс трехфазного асинхронного двигателя (154).
Глава 13. Электромагнитный момент и рабочие характеристики асинхронного двигателя (162).
Глава 14. Опытное определение параметров и расчет рабочих характеристик асинхронных двигателей (179).
Глава 15. Пуск и регулирование частоты вращения трехфазных асинхронных двигателей (193).
Глава 16. Однофазные и конденсаторные асинхронные двигатели (208).
Глава 17. Асинхронные машины специального назначения (218).
Глава 18. Основные типы серийно выпускаемых асинхронных двигателей (230).
Раздел 4. СИНХРОННЫЕ МАШИНЫ (237).
Глава 19. Способы возбуждения и устройство синхронных машин (239).
Глава 20. Магнитное поле и характеристики синхронных генераторов (249).
Глава 21. Параллельная работа синхронных генераторов (270).
Глава 22. Синхронный двигатель и синхронный компенсатор (289).
Глава 23. Синхронные машины специального назначения (302).
Раздел 5. КОЛЛЕКТОРНЫЕ МАШИНЫ (319).
Глава 24. Принцип действия и устройство коллекторных машин постоянного тока (321).
Глава 25. Обмотки якоря машин постоянного тока (329).
Глава 26. Магнитное поле машины постоянного тока (348).
Глава 27. Коммутация в машинах постоянного тока (361).
Глава 28. Коллекторные генераторы постоянного тока (337).
Глава 29. Коллекторные двигатели (387).
Глава 30. Машины постоянного тока специального назначения (414).
Глава 31. Охлаждение электрических машин (427).
Задачи для самостоятельного решения (444).
Список литературы (453).
Предметный указатель (451).

Аннотация издательства: В книге рассматриваются теория, принцип действия, устройство и анализ режимов работы электрических машин и трансформаторов как общего, так и специального назначения, получивших распространение в различных отраслях техники. 2-е издание (1-е - 1983 г.) дополнено новым материалом, соответствующим современным подходам к теории и практике электромашиностроения.

Search results:

Электрические машины | Кацман М.М. | digital library Bookfi
Электрические машины . Кацман М.М. В книге рассматриваются теория, принцип действия, устройство и анализ режимов работы электрических машин и трансформаторов как общего, так и специального назначения, получивших распространение в различных отраслях техники.
bookfi.net
Электрические машины - Кацман М.М.
Электрические машины - Кацман М.М. cкачать в PDF. В учебнике рассматриваются теория, принцип действия, устройство и анализ режимов работы электрических машин и трансформаторов как общего, так и специального назначения, получивших распространение в...
11klasov.ru
Электрические машины . Кацман М.М.
Электрические машины . Кацман М.М. 12-е изд. - м.: 2013.- 496 с. В учебнике рассматриваются теория, принцип действия, устройство и анализ режимов работы электрических машин
alleng.org
Электрические машины читать и скачать бесплатно... / Элек.ру
Книга «Электрические машины » может быть полезна для студентов электротехнических специальностей.¶ Ключевые слова: электрические машины книга, скачать книгу электрические машины кацман , книга кацман электрические машины , электрические ...
www.elec.ru
Скачать Кацман М.М. - Электрические машины
Электрические машины . Кацман М.М. Используется как учебное пособие по дисциплине "Электротехника" в средних профессиональных учебных заведениях. В книге рассматриваются теория, принцип действия, устройство и анализ работы электрических машин и...
mexalib.com
Кацман М.М. Электрические машины
Общие понятия Асинхронные машины Синхронные машины Машины постоянного тока Неисправности и отказы электрических машин Конструктивное исполнение электрических машин по способу монтажа.
Кацман М.М. Сборник задач по электрическим машинам .
www.studmed.ru
Электрические машины . Учеб. для электротехн. средн. спец.
Кацман М.М. В книге рассматриваются теория, принцип действия, устройство и анализ режимов работы электрических машин и трансформаторов как общего, так и специального назначения
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ Издание четвертое, переработанное и дополненное.
b-ok.org
Кацман М.М. Электрические машины - Все для студента
Учебник для студ. учреждений сред, проф. образования. - 12-е изд., стер. - М.: Академия, 2013. - 496 с. ISBN 978-5-7695-9705-3. В учебнике рассматриваются теория, принцип действия, устройство и анализ режимов работы электрических машин
www.twirpx.com
Кацман М.М. Электрические машины - Все для студента
Учебник. - М.: Высшая школа, 2003. - 463 с. (18 файлов). В книге рассматриваются теория, принцип действия, устройство и анализ режимов работы электрических машин и трансформаторов как общего, так и специального назначения...
www.twirpx.com
Кацман М.М. Электрические машины
Асинхронные и синхронные электрические машины , электрические машины постоянного тока, специальные электрические машины .
В пособии представлены задания в тестовой форме блока "Асинхронные машины " дисциплины "Электрические машины " по восьми...
www.studmed.ru
BookReader - Электрические машины (Кацман М.М.)
Электрические машины (Кацман М.М.)
bookre.org
Скачать Электрические машины - Кацман М.М.
Электрические машины Кацман М.М. Настольная книга энергетика Панфилов А.И., Энговатов В.И. Чтобы оставить отзыв от имени, Зарегистрируйтесь или войдите на сайт.
padabum.net
Кацман М.М. Электрические машины - Все для студента
Кацман М.М. Электрические машины . Файл формата pdf. размером 23,49 МБ.
Электрические машины синхронной связи. Асинхронные исполнительные двигатели.
Чтобы скачать этот файл зарегистрируйтесь и/или войдите на сайт используя форму сверху.
www.twirpx.com
Кацман М.М. Электрические машины - Все для студента
Учебник для студентов сред. проф. учебных заведений. - 3-е изд., испр. - М.: Высшая школа, 2000. - 463 с.: ил. В книге рассматриваются теория, принцип действия, устройство и анализ режимов работы электрических машин и трансформаторов как общего...
www.twirpx.com
Кацман М.М. Электрические машины
В книге рассматриваются теория, принцип действия, устройство и анализ режимов работы электрических машин и трансформаторов как общего, так и специального назначения, получивших распространение в различных отраслях техники.
www.studmed.ru
Скачать Электрические машины - Кацман М.М.
Электрические машины . Автор. Кацман М.М. Издательство. Высшая школа, 2-е издание.
Электрические машины Кацман М.М. Практическое пособие по выбору и разработке энергосберегающих проектов Данилова О.Л., Костюченко П.А.
padabum.com
Электрические машины | М.М. Кацман | скачать книгу
Электрические машины . М.М. Кацман . В книге рассматриваются теория, принцип действия, устройство и анализ режимов работы электрических машин и трансформаторов как общего, так и специального назначения, получивших распространение в различных отраслях техники.
en.booksee.org
Электрические Машины | Mexalib - скачать книги бесплатно
Скачать книги раздела Электрические Машины | Mexalib - скачать книги бесплатно бесплатно.
mexalib.com
Кацман М.М. Электрические машины автоматических устройств
Скачать Кацман М.М. - Электрические машины приборных...
В книге рассмотрены электрические цепи, электрические машины и трансформаторы, электротехнические намерения и приборы, электропривод и аппаратура управлением...
mexalib.com
Скачать Кацман М.М. - Электрические машины приборных...
Скачать Электрические машины приборных устройств и средств автоматизации.
Кацман М.М. Электрические машины приборных устройств и средств автоматизации.
mexalib.com
Скачать Кацман М. М. - Электрические машины (2013) PDF
Электрические машины - В учебнике рассматриваются теория, принцип действия, устройство и анализ режимов работы электрических машин и трансформаторов как общего, так и специального назначения, получивших распространение в различных отраслях техники.
bookshelf.ucoz.ua
Кацман М.М. - Электрические машины | Форум
Электрические машины Год выпуска: 2003 М.М. Жанр: Электротехника Издательство: Высшая школа ISBN: 5-06-003661-8 Формат: PDF Качество: OCR с ошибками Количество страниц: 469 Описание: В книге рассматриваются теория, принцип действия...
rutracker.ru
Кацман М.М. - Электрические машины , 2-е изд.
Электрические машины , 2-е изд. Год: 1990 М.М. Издательство: Высшая школа ISBN: 5-06-000120-2 Язык: Русский Формат: DjVu Качество: Отсканированные страницы Количество страниц: 463 Описание: В книге рассматриваются теория, принцип действия...
asmlocator.ru
Справочник по электрическим машинам | Кацман М.М
Кацман М.М. В отличие от других электронныйх версий данного справочника в этой есть оглавление
В справочнике приведены технические данные по электрическим машинам как общего, так и специального назначения, широко применяемым в современном электроприводе.
bookfi.net
Кацман М.М. Электрические машины - Все для студента
3-е изд., испр. - М.: Академия», 2001. - 463 с.: ил. В учебнике для студентов сред. проф. учебных заведений рассматриваются теория, принцип действия, устройство и анализ режимов работы электрических машин и трансформаторов как общего, так и специального назначения...
www.twirpx.com
Введение - Кацман М.М. Электрические машины - n1.doc

Кацман М. М.
Электрические машины приборных устройств и средств автоматизации

Библиотека
СЕВМАШВТУЗА

Допущено Министерством образования Российской Федерации в качестве учебного пособия для студентов образовательных учреждений среднего профессионального образования

Москва
2006

Рецензенты : проф. С.Н. Стоменский (кафедра вычислительной техники Чувашского государственного университета); С. Ц. Малиновская (Московский радиотехнический колледж).

Кацман М. М. Электрические машины приборных устройств и средств автоматизации : Учеб. пособие для студ. учреждений сред. проф. образования / Марк Михайлович Кацман. - М.: Издательский центр «Академия», 2006. - 368 с.

В учебном пособии рассмотрены принцип работы, устройство, основы теории, характеристики различных видов силовых электрических машин и трансформаторов малой мощности (микромашин), исполнительных двигателей, информационных электрических машин, получивших наибольшее применение в приборных устройствах и средствах автоматизации в общепромышленных и специальных областях техники.

Для студентов образовательных учреждении среднего профессионвльного образования, обучающихся по специальностям «Приборостроение» и «Автоматизация и управление».

Будет полезно студентам высших учебных заведений и специалистам, занимающимся вопросами приборостроения и автоматизации производственных процессов.

Редактор Т. Ф. Мельникова
Технический редактор Н. И. Горбачева
Компьютерная верстка: Д. В. Федотов
Корректоры В. А. Жилкина, Г. Н. Петрова

Предисловие
Введение
B.I. Назначение электрических машин и трансформаторов
В.2. Классификация электрических машин

ЧАСТЬ ПЕРВАЯ. ТРАНСФОРМАТОРЫ И СИЛОВЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ МАЛОЙ МОЩНОСТИ

РАЗДЕЛ 1 ТРАНСФОРМАТОРЫ

Глава 1. Силовые трансформаторы
1.1. Назначение и принцип действия силового трансформатора 9
1.2. Устройство трансформаторов 12
1.3. Основные зависимости и соотношения в трансформаторах 14
1.4. Потери и КПД трансформатора 16
1.5. Опыты холостого хода и короткого замыкания трансформаторов
1.6. Изменение вторичного напряжения трансформатора 20
1.7. Трехфазные и многообмоточные трансформаторы 21
1.8. Трансформаторы для выпрямительных устройств 24
1.9. Автотрансформаторы

Глава 2. Трансформаторные устройства со специальными свойствами
2.1. Пик-трансформаторы 31
2.2. Импульсные трансформаторы 33
2.3. Умножители частоты 35
2.4. Стабилизаторы напряжения 39
2.5. Измерительные трансформаторы напряжения и тока

РАЗДЕЛ II СИЛОВЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ МАЛОЙ МОЩНОСТИ

Глава 3. Трехфазные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором
3.1. Принцип действия трехфазного асинхронного двигателя
3.2. Устройство трехфазных асинхронных двигателей
3.3. Основы теории трехфазного асинхронного двигателя
3.4. Потери и коэффициент полезного действия асинхронного двигателя
3.5. Электромагнитный момент асинхронного двигателя
3.6. Влияние напряжения сети и активного сопротивления обмотки ротора на механическую характеристику
3.7. Рабочие характеристики трехфазных асинхронных двигателей
3.8. Пусковые свойства трехфазных асинхронных двигателей
3.9. Регулирование частоты вращения трехфазных асинхронных двигателей
3.9.1. Регулирование частоты вращения изменением активного сопротивления в цепи ротора
3.9.2. Регулирование частоты вращения изменением частоты питающего напряжения
3.9.3. Регулирование частоты вращения изменением подводимого напряжения
3.9.4. Регулирование частоты вращения изменением числа полюсов обмотки статора
3.9.5. Импульсное регулирование частоты вращения
3.10. Линейные асинхронные двигатели
3.11. Управление пуском трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором посредством нереверсивного контактора

Глава 4. Однофазные и конденсаторные асинхронные двигатели
4.1. Принцип действия однофазного асинхронного двигателя
4.2. Механические характеристики однофазного асинхронного двигателя
4.3. Пуск однофазного асинхронного двигателя
4.4. Конденсаторные асинхронные двигатели
4.5. Включение трехфазного асинхронного двигателя в однофазную сеть
4.6. Однофазные асинхронные двигатели с экранированными полюсами
4.7. Асинхронные машины с заторможенным фазным ротором

Глава 5. Синхронные машины
5.1. Обшие сведения о синхронных машинах
5.2. Синхронные генераторы
5.2.1. Принцип действия синхронного генератора
5.2.2. Реакция якоря в синхронном генераторе
5.2.3. Уравнения напряжений синхронного генератора
5.2.4. Характеристики синхронного генератора
5.2.5. Синхронные генераторы, возбуждаемые постоянными магнитами
5.3. Синхронные двигатели с электромагнитным возбуждением
5.3.1. Принцип действия и устройство синхронного однополюсного двигателя с электромагнитным возбуждением
5.3.2. Пуск синхронного двигателя с электромагнитным возбуждением
5.3.3. Потери, КПД и электромагнитный момент синхронного двигателя с электромагнитным возбуждением
5.4. Синхронные двигатели с постоянными магнитами
5.5. Тихоходные многополюсные синхронные двигатели
5.5.1. Тихоходные однофазные синхронные двигатели типов ДСО32 и ДСОР32
5.5.2. Тихоходные конденсаторные синхронные двигатели типов ДСК и ДСРК
5.6. Синхронные реактивные двигатели
5.7. Синхронные гистерезисные двигатели
5.8. Реактивно-гистерезисные двигатели с экранированными полюсами
5.9. Индукторные синхронные машины
5.9.1. Индукторные синхронные генераторы
5.9.2. Индукторные синхронные двигатели
5.10. Синхронные двигатели с электромеханической редукцией скорости
5.10.1. Синхронные двигатели с катящимся ротором (ДКР)
5.10.2. Волновые синхронные двигатели

Глава 6. Коллекторные машины
6.1. Принцип действия коллекторных машин постоянного тока
6.2. Устройство коллекторной машины постоянного тока
6.3. Электродвижущая сила и электромагнитный момент коллекторной машины постоянного тока
6.4. Магнитное поле машины постоянного тока. Реакция якоря
6.5. Коммутация в коллекторных машинах постоянного тока
6.6. Способы улучшения коммутации и подавления помех радиоприему
6.7. Потери и КПД коллекторных машин постоянного тока
6.8. Коллекторные двигатели постоянного тока
6.8.1. Основные зависимости и соотношения
6.8.2. Двигатели независимого и параллельного возбуждения
6.8.3. Регулирование частоты вращения двигателей независимого и параллельного возбуждения
6.8.4. Двигатели последовательного возбуждения
6.9. Универсальные коллекторные двигатели
6.10. Стабилизация частоты вращения двигателей постоянного тока
6.11. Генераторы постоянного тока
6.11.1. Генератор независимого возбуждения
6.11.2. Генератор параллельного возбуждения

Глава 7. Электрические машины специальных конструкций и свойств
7.1. Гироскопические двигатели
7.1.1. Назначение и особые свойства гироскопических двигателей
7.1.2. Конструкция гироскопических двигателей
7.2. Электромашинные преобразователи
7.2.1. Электромашинные преобразователи двигатель-генераторного типа
7.2.2. Одноякорные преобразователи
7.3. Электромашинные усилители мощности
7.3.1. Основные понятия
7.3.2. Электромашинные усилители поперечного поля

Глава 8. Вентильные двигатели постоянного тока
8.1. Основные понятия
8.2. Процесс работы вентильного двигателя
8.3. Вентильный двигатель постоянного тока малой мощности

Глава 9. Исполнительные двигатели постоянного тока
9.1. Требования к исполнительным двигателям и схемы управления исполнительными двигателями постоянного тока
9.2. Якорное управление исполнительными двигателями постоянного тока
9.3. Полюсное управление исполнительными двигателями постоянного тока
9.4. Электромеханическая постоянная времени исполнительных двигателей постоянного тока
9.5. Импульсное управление исполнительным двигателем постоянного тока
9.6. Конструкции исполнительных двигателей постоянного тока
9.6.1. Исполнительный двигатель постоянного тока с полым якорем
9.6.2. Двигатели постоянного тока с печатными обмотками якоря
9.6.3. Двигатель постоянного тока с гладким (беспазовым) якорем

Глава 10. Асинхронные исполнительные двигатели
10.1. Способы управления асинхронными исполнительными двигателями
10.2. Самоход в исполнительных асинхронных двигателях и пути его устранения
10.3. Устройство исполнительного асинхронного двигателя с полым немагнитным ротором
10.4. Характеристики исполнительного асинхронного двигателя с полым немагнитным ротором
10.5. Исполнительный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором
10.6. Исполнительный асинхронный двигатель с полым ферромагнитным ротором
10.7. Электромеханическая постоянная времени исполнительных асинхронных двигателей
10.8. Моментные исполнительные двигатели

Глава 11. Исполнительные шаговые двигатели
11.1. Основные понятия
11.2. Шаговые двигатели с пассивным ротором
11.3. Шаговые двигатели с активным ротором
11.4. Индукторные шаговые двигатели
11.5. Основные параметры и режимы работы шаговых двигателей

Глава 12. Примеры применения исполнительных двигателей
12.1. Примеры применения исполнительных асинхронных двигателей и двигателей постоянного тока
12.2. Пример применения исполнительного шагового двигателя
12.3. Электродвигатели для привода считывающих устройств
12.3.1. Лентопротяжные механизмы
12.3.2. Электропривод устройств для считывания информации с оптических дисков

РАЗДЕЛ IV ИНФОРМАЦИОННЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ

Глава 13. Тахогенераторы
13.1. Назначение тахогенераторов и предъявляемые к ним требования
13.2. Тахогенераторы переменного тока
13.3. Тахогенераторы постоянного тока
13.4. Примеры применения тахогенераторов в устройствах промышленной автоматики
13.4.1. Применение тахогенераторов в качестве датчиков частоты вращения
13.4.2. Применение тахогенератора в качестве расходомера
13.4.3. Применение тахогенератора в электроприводе с отрицательной обратной связью по скорости

Глава 14. Электрические машины синхронной связи
14.1. Основные понятия
14.2. Индикаторная система дистанционной передачи угла
14.3. Синхронизирующие моменты сельсинов в индикаторной системе
14.4. Трансформаторная система дистанционной передачи угла
14.5. Конструкция сельсинов
14.6. Дифференциальный сельсин
14.7. Магнесины
14.8. Примеры применения сельсинов в устройствах промышленной автоматики
14 8 1 Регистрация величины подачи инструмента в буровых установках
14.8.2. Регулирование соотношения «топливо - воздух» в металлургической печи

Глава 15. Вращающиеся трансформаторы
15.1. Назначение и устройство вращающихся трансформаторов
15.2. Синусно-косинусный вращающийся трансформатор
15.2.1. Синусно-косинусный вращающийся трансформатор в синусном режиме
15.2.2. Синусно-косинусный врашаюшийся трансформатор в синусно-косинусном режиме
15.2.3. Синусно-косинусный вращающийся трансформатор в режиме масштабирования
15.2.4. Синусно-косинусный врашаюшийся трансформатор в режиме фазовращателя
15.3. Линейный врашаюшийся трансформатор
15.4. Трансформаторная система дистанционной передачи угла на вращающихся трансформаторах

Список литературы
Предметный указатель

Предисловие

В условиях роста технического уровня производств и внедрения комплексной автоматизации технологических процессов особую актуальность приобретают вопросы качественной подготовки специалистов, непосредственно занятых в сфере эксплуатации и проектирования систем автоматики. В обширном комплексе приборных устройств и автоматики ведущее место занимают электрические машины и трансформаторы малой мощности (микромашины).

В книге изложены принцип действия, устройство, особенности эксплуатации и конструкции электрических машин и трансформаторов малой мощности, получивших широкое применение для привода механизмов и устройств, используемых в приборных устройствах и средствах автоматизации. Рассмотрены электромашинные элементы, составляющие основу современных автоматических систем: исполнительные двигатели постоянного и переменного тока, электромашинные усилители, вращающиеся преобразователи, шаговые двигатели, информационные электрические машины (тахогенераторы, сельсины, магнесины, вращающиеся трансформаторы), электродвигатели гироскопических устройств.

Цель данной книги - научить будущего специалиста обоснованно и правильно применять силовые электродвигатели и электромашинные элементы автоматики в приборных устройствах и средствах автоматизации.

Учитывая специфику обучения студентов в техникумах и колледжах, автор при изложении материала книги уделил особое внимание рассмотрению физической сущности явлений и процессов, поясняющих работу рассматриваемых устройств. Принятая в книге методика изложения курса основана на многолетнем опыте преподавания в образовательных учреждениях среднего профессионального образования.

ВВЕДЕНИЕ

В.1. Назначение электрических машин и трансформаторов

Технический уровень любого современного производственного предприятия оценивается в первую очередь состоянием автоматизации и комплексной механизации основных технологических процессов. При этом все большее значение приобретает автоматизация не только физического, но и умственного труда.

Автоматизированные системы включают большое разнообразие элементов, отличающихся не только функциональным назначением, но принципом действия. Среди множества элементов, составляющих автоматизированные комплексы, определенное место занимают электромашинные элементы. Принцип работы и конструкция этих элементов либо практически не отличаются от электрических машин (являются электродвигателями или электрогенераторами), либо весьма близки к ним по конструкции и протекающим в них электромагнитным процессам.

Электрическая машина - это электрическое устройство, осуществляющее взаимное преобразование электрической и механической энергий.

Если проводник перемещать в магнитном поле так. чтобы он пересекал магнитные силовые линии, то в этом проводнике будет индуцироваться электродвижущая сила (ЭДС). Любая электрическая машина состоит из неподвижной части и подвижной (вращающейся). Одна из этих частей (индуктор) создает магнитное поле, а другая имеет рабочую обмотку, представляющую собой систему проводников. Если к электрической машине подвести механическую энергию, т.е. вращать ее подвижную часть, то в соответствии с законом электромагнитной индукции в ее рабочей обмотке будет индуцироваться ЭДС. Если же к выводам этой обмотки подключить какой-либо потребитель электрической энергии, то в цепи возникнет электрический ток. Таким образом, в результате происходящих в машине процессов механическая энергия вращения будет преобразовываться в электрическую энергию. Электрические машины, осуществляющие такое преобразование, называют электрическими генераторами. Электрические генераторы составляют основу электроэнергетики - их применяют на электростанциях, где они преобразуют механическую энергию турбин в электрическую.

Если в магнитное поле перпендикулярно магнитным силовым линиям поместить проводник и пропустить по нему электрический ток, то в результате взаимодействия этого тока с магнитным толем на проводник будет действовать механическая сила. Поэтому если рабочую обмотку электрической машины подключить к Щеточнику электрической энергии, то в ней появится ток, а так эта обмотка находится в магнитном поле индуктора, то на ее 1роводники будут действовать механические силы. Под действием этих сил подвижная часть электрической машины начнет вращаться. [При этом электрическая энергия будет преобразовываться в механическую. Электрические машины, осуществляющие такое преобразование, называют электрическими двигателями. Электродвигатели широко используются в электроприводе станков, подъемных кранов, транспортных средств, бытовых приборов и т.д.

Электрические машины обладают свойством обратимости, т.е. эбая электрическая машина может работать как в режиме генератора, так и двигателя. Все зависит от вида подводимой к машине энергии. Однако обычно каждая электрическая машина имеет конкретное назначение: либо она генератор, либо двигатель.

Основой для создания электрических машин и трансформаторов был открытый М.Фарадеем закон электромагнитной индукции. Начало практического применения электрических машин было [положено академиком Б.С.Якоби, который в 1834 г. создан конструкцию электрической машины, явившуюся прототипом современного коллекторного электродвигателя.

Широкому применению электрических машин в промышленном электроприводе способствовало изобретение русским инженером М.О.Доливо-Доброволъским (1889) трехфазного асинхронного двигателя, отличавшегося от применявшихся в то время коллекторных электродвигателей постоянного тока простотой конструкции и высокой надежностью.

К началу XX в. было создано большинство видов электрических машин, применяемых и в настоящее время.

Скачать учебник Электрические машины приборных устройств и средств автоматизации . Москва, Издательский центр «Академия», 2006

CРЕДНЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

М. М. КАЦМАН

«Федеральный институт развития образования» в качестве учебника для использования в учебном процессе образовательных учреждений, реализующих ФГОС СПО по группе специальностей 140400 «Электроэнергетика и электротехника»

12 е издание, стереотипное

Р е ц е н з е н т:

Е. П. Рудобаба (Московский вечерний электромеханический

техникум им. Л. Б. Красина)

Кацман М. М.

К 307 Электрические машины: учебник для студ. учреждений сред. проф. образования / М. М. Кацман. - 12&е изд., стер. - М. : Из& дательский центр «Академия», 2013. - 496 с.

ISBN 978&5&7695&9705&3

В учебнике рассматриваются теория, принцип действия, устройство и анализ режимов работы электрических машин и трансформаторов как об& щего, так и специального назначения, получивших распространение в раз& личных отраслях техники.

Учебник может быть использован при освоении профессионального модуля ПМ.01. «Организация технического обслуживания и ремонта элек& трического и электромеханического оборудования» (МДК.01.01) по спе& циальности 140448 «Техническая эксплуатация и обслуживание электриче& ского и электромеханического оборудования».

Для студентов учреждений среднего профессионального образования. Может быть полезен студентам вузов.

УДК 621.313(075.32) ББК 31.26я723

Оригинал-макет данного издания является собственностью Издательского центра « Академия», и его воспроизведение любым способом без согласия правообладателя запрещается

ISBN 978 5 7695 9705 3 © Оформление. Издательский центр «Академия», 2011

ПРЕДИСЛОВИЕ

Учебник написан в соответствии с учебными программами пред мета «Электрические машины» для специальностей «Электрические машины и аппараты», «Электроизоляционная, кабельная и конден саторная техника» и «Техническая эксплуатация, обслуживание и ремонт электрического и электромеханического оборудования» средних профессиональных учебных заведений.

Книга содержит основы теории, описание конструкций и анализ эксплуатационных свойств трансформаторов и электрических ма шин. Кроме того, в ней приведены примеры решения задач, что без условно будет способствовать лучшему пониманию изучаемых воп росов.

В учебнике принят следующий порядок изложения материала: трансформаторы, асинхронные машины, синхронные машины, кол лекторные машины. Такая последовательность изучения облегчает усвоение курса и наиболее полно отвечает современному состоя нию и тенденциям развития электромашиностроения. Наряду с электрическими машинами общего назначения в учебнике рассмот рены некоторые виды трансформаторов и электрических машин специального назначения, приведены сведения по техническому уровню современных серий электрических машин с описанием осо бенностей их конструктивного исполнения.

Основное внимание в учебнике уделено раскрытию физической сущности явлений и процессов, определяющих работу рассматри ваемых устройств.

Принятая в книге методика изложения материала основана на многолетнем опыте преподавания предмета «Электрические ма шины».

ВВЕДЕНИЕ

В.1. Назначение электрических машин

и трансформаторов

Электрификация - это широкое внедрение в промышленность, сельское хозяйство, транспорт и быт электрической энергии, выра батываемой на мощных электростанциях, объединенных высоко вольтными электрическими сетями в энергетические системы.

Электрификация осуществляется посредством устройств, про изводимых электротехнической промышленностью. Основной от раслью этой промышленности является электромашиностроение , занимающееся разработкой и изготовлением электрических машин и трансформаторов.

Электрическая машина представляет собой электромеханиче ское устройство, осуществляющее взаимное преобразование меха нической и электрической энергий. Электрическая энергия выра батывается на электростанциях электрическими машинами - гене раторами, преобразующими механическую энергию в электрическую.

Основная часть электроэнергии (до 80 %) вырабатывается на теп ловых электростанциях, где при сжигании химического топлива (уголь, торф, газ) вода нагревается и переводится в пар высокого давления. Последний подается в паровую турбину, где, расширя ясь, приводит ротор турбины во вращение (тепловая энергия в тур бине преобразуется в механическую). Вращение ротора турбины передается на вал генератора (турбогенератора). В результате элек тромагнитных процессов, происходящих в генераторе, механическая энергия преобразуется в электрическую.

Процесс производства электроэнергии на атомных электростан циях аналогичен процессу на тепловой электростанции, с той лишь разницей, что вместо химического топлива там используется ядерное.

На гидравлических электростанциях процесс выработки элект роэнергии состоит в следующем: вода, поднятая плотиной на опре деленный уровень, сбрасывается на рабочее колесо гидротурбины; получаемая при этом механическая энергия путем вращения коле са турбины передается на вал электрического генератора (гидроге нератора), в котором механическая энергия преобразуется в элект рическую энергию.

образования ее в механическую энергию. Это преобразование осу ществляется электрическими машинами - электродвигателями .

Электродвигатель - основной элемент электропривода рабочих машин. Хорошая управляемость электрической энергии, простота ее распределения позволили широко применить в промышленно сти многодвигательный электропривод рабочих машин, когда отдель ные звенья рабочей машины приводятся в движение собственными двигателями. Многодвигательный привод значительно упрощает механизм рабочей машины (уменьшается число механических пе редач, связывающих отдельные звенья машины) и создает большие возможности в автоматизации различных технологических процес сов. Электродвигатели широко используют на транспорте в каче стве тяговых двигателей, приводящих во вращение колесные пары электровозов, электропоездов, троллейбусов и др.

За последнее время значительно возросло применение электри ческих машин малой мощности - микромашин мощностью от до лей до нескольких сотен ватт. Такие электрические машины исполь зуют в приборных устройствах, средствах автоматизации и быто вой техники - пылесосах, холодильниках, вентиляторах и др. Мощ ность этих двигателей невелика, конструкция проста и надежна, и изготовляют их в больших количествах.

Электрическую энергию, вырабатываемую на электростанциях, необходимо передать в места ее потребления, прежде всего в круп ные промышленные центры страны, которые удалены от мощных электростанций на многие сотни, а иногда и тысячи километров. Но электроэнергию недостаточно передать. Ее необходимо распре делить среди множества разнообразных потребителей - промыш ленных предприятий, жилых зданий и т. д. Передачу электроэнер гии на большие расстояния осуществляют при высоком напряже нии (до 500 кВ и более), чем обеспечиваются минимальные элект рические потери в линиях электропередачи. Поэтому в процессе передачи и распределения электрической энергии приходится неод нократно повышать и понижать напряжение. Этот процесс выпол няется посредством электромагнитных устройств, называемых трансформаторами . Трансформатор не является электрической машиной, так как его работа не связана с преобразованием электри ческой энергии в механическую или наоборот. Трансформаторы пре образует лишь напряжение электрической энергии. Кроме того, транс форматор - это статическое устройство, и в нем нет никаких движу щихся частей. Однако электромагнитные процессы, протекающие в трансформаторах, аналогичны процессам, происходящим при рабо те электрических машин. Более того, электрическим машинам и трансформаторам свойственна единая природа электромагнитных и энергетических процессов, возникающих при взаимодействии маг нитного поля и проводника с током. По этим причинам трансформа торы составляют неотъемлемую часть курса электрических машин.

Теоретические основы работы электрических машин были зало жены в 1821 г. М. Фарадеем, установившим возможность преобра зования электрической энергии в механическую и создавшим пер вую модель электродвигателя. Важную роль в развитии электри ческих машин имели работы ученых Д. Максвелла и Э. X. Ленца. Идея взаимного преобразования электрической и механической энергий получила дальнейшее развитие в работах выдающихся рус ских ученых Б. С. Якоби и М. О. Доливо Добровольского, которы ми были разработаны и созданы конструкции электродвигателей, пригодные для практического использования.

Большие заслуги в создании трансформаторов и их практиче ском применении принадлежат замечательному русскому изобре тателю П. Н. Яблочкову. В начале XX столетия были созданы по чти все основные виды электрических машин и трансформаторов и разработаны основы их теории.

В настоящее время отечественное электромашиностроение до стигло значительных успехов. Дальнейший технический прогресс определяет в качестве основной задачи практическое внедрение до стижений электротехники в реальные разработки устройств элект ропривода для промышленных устройств и изделий бытовой тех ники. Главная задача научно технического прогресса состоит в тех ническом перевооружении и реконструкции производства. Значи тельная роль в решении этой задачи отводится электрификации. При этом необходимо учитывать возрастающие экологические тре бования к источникам электроэнергии и наряду с традиционными необходимо развивать экологически чистые (альтернативные) спо собы производства электроэнергии с использованием энергии солн ца, ветра, морских приливов, термальных источников.

В условиях научно технического развития большое значение приобретают работы, связанные с повышением качества выпускае мых электрических машин и трансформаторов. Решение этой зада чи является важным средством развития международного эконо мического сотрудничества. Соответствующие научные учреждения

и промышленные предприятия России ведут работы по созданию новых видов электрических машин и трансформаторов, удовлетво ряющих современным требованиям к качеству и технико экономи ческим показателям выпускаемой продукции.

В.2. Электрические машины - электромеханические

преобразователи энергии

Изучение электрических машин основано на знаниях физичес кой сущности электрических и магнитных явлений, излагаемых в курсе «Теоретические основы электротехники». Поэтому, прежде

Рис. В.2. Правила «правой руки» (а ) и «левой руки» (б )



	F(v)		F(v)
	F(v)		F(v)
F эм		F эм

Рис. B.1. К понятиям об «элементарном генераторе» (а ) и «элементарном двигателе» (б )

чем приступить к изучению курса «Электрические машины», вспом ним физический смысл некоторых законов и явлений, лежащих в основе принципа действия электрических машин, в первую очередь закона электромагнитной индукции.

В процессе работы электрической машины в режиме генератора происходит преобразование механической энергии в электрическую. В основе этого процесса лежит закон электромагнитной индукции : если внешней силой F воздействовать на помещенный в магнитное поле проводник и перемещать его (рис. B.1, а ), например, слева на право перпендикулярно вектору индукции В магнитного поля со скоростью v, то в проводнике будет наводиться электродвижущая сила (ЭДС)

где B - магнитная индукция, Тл; l - активная длина проводника, т. е. длина его части, находящейся в магнитном поле, м; v - скорость движения проводника, м/с.

Для определения направления ЭДС следует воспользоваться правилом «правой руки» (рис. В.2, а ). Применив это правило, опре делим направление ЭДС в про воднике («от нас»). Если концы

проводника замкнуты на внеш нее сопротивление R (потреби тель), то под действием ЭДС E

в проводнике возникнет ток та кого же направления. Таким

образом, проводник в магнитном поле можно рассматривать в этом случае как элементарный генера тор , в котором механическая энергия затрачивается на пере мещение проводника со скоро

стью v.

В результате взаимодействия тока I с магнитным полем возни кает действующая на проводник электромагнитная сила

Fэм = BlI.

Направление силы Fэм можно определить по правилу «левой ру ки» (рис. B.2, б ). В рассматриваемом случае эта сила направлена спра ва налево, т. е. противоположно движению проводника. Таким обра зом, в рассматриваемом элементарном генераторе сила Fэм является тормозящей по отношению к движущей силе F. При равномерном движении проводника эти силы равны, т. е. F = Fэм . Умножив обе части равенства на скорость движения проводника v, получим

Fv = Fэм v.

Подставив в это выражение значение Fэм из (B.2), получим

Fv = BlIv = EI.

Левая часть равенства (B.3) определяет значение механической мощности, затрачиваемой на перемещение проводника в магнитном поле; правая часть - значение электрической мощности, развивае мой в замкнутом контуре электрическим током I. Знак равенства между этими частями еще раз подтверждает, что в генераторе меха ническая мощность Fv, затрачиваемая внешней силой, преобразу ется в электрическую мощность EI.

Если внешнюю силу F к проводнику не прикладывать, а от ис точника электроэнергии подвести к нему напряжение U так, чтобы ток I в проводнике имел направление, указанное на рис. B.1, б , то на проводник будет действовать только электромагнитная сила Fэм . Под действием этой силы проводник начнет двигаться в магнитном поле. При этом в проводнике будет индуцироваться ЭДС с направлени ем, противоположным напряжению U. Таким образом, часть напря жения U, приложенного к проводнику, уравновешивается ЭДС E, наведенной в этом проводнике, а другая часть составляет падение напряжения в проводнике:

Из этого равенства следует, что электрическая мощность (UI), поступающая в проводник из сети, частично преобразуется в меха ническую (Fэм v), а частично расходуется на покрытие электриче ских потерь в проводнике (I 2 r). Следовательно, проводник с током, помещенный в магнитном поле, можно рассматривать как элемен тарный электродвигатель .

Описанные явления позволяют сделать вывод:

а) для любой электрической машины обязательно наличие элек тропроводящей среды (проводников) и магнитного поля, имеющих возможность взаимного перемещения;

б) при работе электрической машины как в режиме генератора, так и в режиме двигателя одновременно наблюдаются индуцирова ние ЭДС в проводнике, пересекающем магнитное поле, и возник новение механической силы, действующей на проводник, находя щийся в магнитном поле, при прохождении по нему электрическо го тока;

в) взаимное преобразование механической и электрической энер гий в электрической машине может происходить в любом направ лении, т. е. одна и та же электрическая машина может работать как

в режиме двигателя, так и в режиме генератора; это свойство элект рических машин называют обратимостью .

в расточке статора и отделен от него воздушным зазором. Одна из указанных частей машины снабжена элементами, возбуждающими

в машине магнитное поле (например, электромагнит или постоян ный магнит), а другая - имеет обмотку, которую будем условно

называть рабочей обмоткой ма шины. Как неподвижная часть машины (статор), так и подвиж ная (ротор) имеют сердечники, выполненные из магнитно мяг кого материала и обладающие небольшим магнитным сопро тивлением.

Если электрическая машина работает в режиме генератора, то

Рис. В.3. Обобщенная конструктив ная схема электрической машины

при вращении ротора (под действием приводного двигателя) в про водниках рабочей обмотки наводится ЭДС и при подключении по требителя появляется электрический ток. При этом механическая энергия приводного двигателя преобразуется в электрическую. Если машина предназначена для работы в качестве электродвигателя, то рабочая обмотка машины подключается к сети. При этом ток, воз никший в проводниках этой обмотки, взаимодействует с магнит ным полем и на роторе возникают электромагнитные силы, приво дящие ротор во вращение. При этом электрическая энергия, потреб ляемая двигателем из сети, преобразуется в механическую энергию, затрачиваемую на приведение в действие какого либо механизма, станка, транспортного средства и т. п.

Возможны также конструкции электрических машин, у которых рабочая обмотка расположена на статоре, а элементы, возбуждаю щие магнитное поле, - на роторе. Принцип работы машины при этом остается прежним.

Диапазон мощностей электрических машин весьма широк - от долей ватта до сотен тысяч киловатт.

В.З. Классификация электрических машин

Использование электрических машин в качестве генераторов и двигателей является их главным назначением, так как связано ис ключительно с целью взаимного преобразования электрической и механической энергий. Однако применение электрических машин в различных отраслях техники может иметь и другие цели. Так, по требление электроэнергии часто связано с преобразованием пере менного тока в постоянный или же с преобразованием тока промыш ленной частоты в ток более высокой частоты. Для этих целей при меняют электромашинные преобразователи .

Электрические машины используют также для усиления мощ ности электрических сигналов. Такие электрические машины на зывают электромашинными усилителями . Электрические машины, используемые для повышения коэффициента мощности потреби телей электроэнергии, называют синхронными компенсаторами . Электрические машины, служащие для регулирования напряжения переменного тока, называют индукционными регуляторами .

Очень разнообразно применение микромашин в устройствах ав томатики. Здесь электрические машины используют не только в качестве двигателей, но и в качестве тахогенераторов (для преоб разования частоты вращения в электрический сигнал), сельсинов ,

вращающихся трансформаторов (для получения электрических сигналов, пропорциональных углу поворота вала) и т. п. Из приве денных примеров видно, сколь разнообразны электрические маши ны по назначению.