Udžbenik za studente. ekološke institucije, prof. obrazovanje. — 12. izd. brisano. - M.: Akademija, 2013. - 496 str. ISBN 978-5-7695-9705-3 Udžbenik govori o teoriji, principu rada, dizajnu i analizi načina rada električnih strojeva i transformatora, kako opće tako i posebne namjene, koji su postali rašireni u raznim granama tehnike.
Udžbenik se može koristiti pri savladavanju stručni modul PM.01. "Organizacija Održavanje i popravak električne i elektrostrojarske opreme" (MDK.01.01) u specijalnosti 140448 " Tehnička operacija te održavanje električne i elektrostrojarske opreme.”
Za učenike srednjih ustanova strukovno obrazovanje. Mogu ga koristiti studenti sveučilišta. Predgovor.
Uvod.
Namjena električnih strojeva i transformatora.
Električni automobili elektromehanički pretvarači energije.
Klasifikacija električnih strojeva.
transformatori.
Proces rada transformatora.
Namjena i područja primjene transformatora.
Princip rada transformatora.
Dizajn transformatora.
Jednadžbe napona transformatora.
Jednadžbe magnetomotornih sila i struja.
Redukcija parametara sekundarnog namota i nadomjesne sheme reduciranog transformatora.
Vektorski dijagram transformatora.
Transformacija trofazne struje i sheme spoja namota trofaznih transformatora.
Pojave tijekom magnetiziranja magnetskih jezgri transformatora.
Utjecaj sheme spoja namota na rad trofaznih transformatora u praznom hodu.
Eksperimentalno određivanje parametara nadomjesne sheme transformatora.
Pojednostavljeni vektorski dijagram transformatora.
Vanjske karakteristike transformatora.
Gubici i učinkovitost transformatora.
Regulacija napona transformatora.
Spojne skupine namota i paralelni rad transformatora.
Spojne skupine namota transformatora.
Paralelni rad transformatora.
Tronamotni transformatori i autotransformatori.
Tronamotni transformatori.
Autotransformatori.
Prijelazni procesi u transformatorima.
Prijelazni procesi pri uključivanju i iznenadnom kratkom spoju transformatora.
Prenapon u transformatorima.
Transformatorski uređaji posebne namjene.
Transformator s pokretnom jezgrom.
Transformatori za ispravljačke uređaje.
Vršni transformatori.
Množači frekvencije.
Transformatori za elektrolučno zavarivanje.
Energetski transformatori opće namjene.
Hlađenje transformatora.
Opća pitanja teorije strojeva bez četkica.
Princip rada AC strojeva bez četkica.
Princip rada sinkronog generatora.
Princip rada asinkronog motora.
Princip izrade namota statora strojeva izmjenične struje.
Konstrukcija statora stroja bez četkica i osnovni pojmovi namota statora.
Elektromotorna sila zavojnice.
Elektromotorna sila skupine zavojnica.
Elektromotorna sila namota statora.
EMF harmonika zupčanika.
Glavne vrste namota statora.
Trofazni dvoslojni namoti s cijelim brojem utora po polu i fazi.
Trofazni dvoslojni namot s frakcijskim brojem utora po polu i fazi.
Jednoslojni namoti statora.
Izolacija namota statora.
Magnetomotorna sila namota statora.
Magnetomotorna sila koncentriranog namota.
Magnetomotorna sila raspodijeljenog namota.
Magnetomotorna sila trofaznog namota statora.
Kružna, eliptična i pulsirajuća magnetska polja.
Viši prostorni harmonici magnetomotorne sile trofaznog namota.
Asinkroni strojevi.
Načini rada i projektiranje asinkronih strojeva.
Motorni i generatorski načini rada asinkronog stroja.
Projektiranje asinkronih motora.
Magnetski krug asinkronog stroja.
Osnovni koncepti.
Proračun magnetskog kruga asinkronog motora.
Magnetski rasipni tokovi asinkronog stroja
Uloga zubaca jezgre u induciranju EMF-a i stvaranju elektromagnetskog momenta.--------
Dijagram zamjene asinkronog motora.
Jednadžbe napona za asinkroni motor.
Jednadžbe MMF i struje asinkronog motora.
Redukcija parametara namota rotora i vektorski dijagram asinkronog motora.
Elektromagnetski moment i karakteristike rada asinkronog motora.
Gubici i učinkovitost asinkronog motora.
Pojmovi o karakteristikama motora i radnih mehanizama.
Elektromagnetski moment i mehaničke karakteristike asinkronog motora.
Mehanička svojstva asinkronog motora s promjenama mrežnog napona i aktivnog otpora namota rotora.
Radne karakteristike asinkronog motora.
Elektromagnetski momenti viših prostornih harmonika magnetsko polje asinkroni motor.
Eksperimentalno određivanje parametara i proračun radnih karakteristika asinkronih motora.
Osnovni koncepti.
Iskustvo u praznom hodu.
Iskustvo kratkog spoja.
Kružni dijagram asinkronog motora.
Iscrtavanje radnih karakteristika asinkronog motora pomoću kružnog grafikona.
Analitička metoda za proračun radnih karakteristika asinkronih motora.
Pokretanje, regulacija brzine i kočenje trofaznih asinkronih motora.
Pokretanje asinkronih motora s namotanim rotorom.
Pokretanje asinkronih motora s kaveznim rotorom.
Kavezni asinkroni motori s poboljšanim karakteristikama pokretanja.
Regulacija brzine vrtnje asinkronih motora.
Načini kočenja asinkronih motora.
Monofazni i kondenzatorski asinkroni motori.
Princip rada i pokretanje jednofaznog asinkronog motora.
Asinkroni kondenzatorski motori.
Rad trofaznog asinkronog motora iz jednofazne mreže.
Jednofazni asinkroni motor sa osjenčanim polovima.
Asinkroni strojevi za posebne namjene.
Indukcijski regulator napona i fazni regulator.
Asinkroni pretvarač frekvencije.
Električni sinkroni komunikacijski strojevi.
Asinkroni aktuatorski motori.
Linearni asinkroni motori.
Konstrukcijski oblici električnih strojeva.
Grijanje i hlađenje električnih strojeva.
Metode hlađenja električnih strojeva.
Konstrukcijski oblici električnih strojeva. 2008. godine
Niz trofaznih asinkronih motora.
Sinkroni strojevi.
Metode uzbude i projektiranje sinkronih strojeva.
Uzbuda sinkronih strojeva.
Vrste sinkronih strojeva i njihova konstrukcija.
Hlađenje velikih sinkronih strojeva.
Magnetsko polje i karakteristike sinkronih generatora.
Magnetski krug sinkronog stroja.
Magnetsko polje sinkronog stroja.
Reakcija armature sinkronog stroja.
Jednadžbe napona za sinkroni generator.
Vektorski dijagrami sinkronog generatora.
Karakteristike sinkronog generatora.
Praktični EMF dijagram sinkronog generatora.
Gubici i učinkovitost sinkronih strojeva.
Paralelni rad sinkronih generatora.
Uključivanje sinkronih generatora za paralelni rad.
Opterećenje sinkronog generatora uključenog za paralelni rad.
Kutne karakteristike sinkronog generatora.
Oscilacije sinkronih generatora.
Sinkronizacijska sposobnost sinkronih strojeva.
Karakteristike U-oblika sinkronog generatora.
Prijelazni procesi u sinkronim generatorima.
Sinkroni motor i sinkroni kompenzator.
Princip rada sinkronog motora.
Pokretanje sinkronih motora.
U-oblik i karakteristike rada sinkronog motora.
Sinkroni kompenzator.
Sinkroni strojevi za posebne namjene.
Sinkroni strojevi sa stalni magneti.
Sinkroni reluktantni motori.
Histerezni motori.
Koračni motori.
Sinkroni valni motor.
Sinkroni generator s kandžastim polovima i elektromagnetskom pobudom.
Induktorski sinkroni strojevi.
Kolektorski strojevi.
Princip rada i konstrukcija kolektorskih strojeva istosmjerna struja.
Princip rada generatora i istosmjernog motora.
Dizajn istosmjernog kolektorskog stroja.
Armaturni namoti komutatorskih strojeva.
Namoti armaturne petlje.
Valoviti namoti armature.
Izjednačujući spojevi i kombinirani armaturni namot.
Elektromotorna sila i elektromagnetski moment istosmjernog stroja.
Odabir vrste namota armature.
Magnetsko polje istosmjernog stroja.
Magnetski krug istosmjernog stroja.
Reakcija armature istosmjernog stroja.
Uzimajući u obzir demagnetizacijski učinak reakcije armature.
Otklanjanje štetnih učinaka reakcije sidra.
Metode pobude istosmjernih strojeva.
Prekidanje u istosmjernim kolektorskim strojevima.
Razlozi koji uzrokuju iskrenje na komutatoru.
Pravocrtna komutacija.
Krivocrtno sporo prebacivanje.
Načini poboljšanja prebacivanja.
Sveobuhvatna vatra preko kolektora.
Radio smetnje od kolektorskih strojeva.
Kolektorski istosmjerni generatori.
Osnovni koncepti.
Neovisni generator uzbude.
Generator paralelne uzbude.
Generator mješovite uzbude.
Brušeni motori.
Osnovni koncepti.
Istosmjerni motori neovisne i paralelne uzbude.
Pokretanje istosmjernog motora.
Regulacija brzine vrtnje motora neovisne (paralelne) pobude.
Serijski motor.
Motor s mješovitom uzbudom.
DC motori u režimima kočenja.
Gubici i koeficijent korisna radnja DC kolektorski stroj.
Istosmjerni strojevi serije 4P i 2P.
Univerzalni kolektorski motori.
Istosmjerni strojevi za posebne namjene.
Električno strojno pojačalo.
DC tahogenerator.
Beskontaktni istosmjerni motori.
DC aktuatorski motori.
Bibliografija.
Indeks predmeta.

Vidi također:
• (Dokument)
• Katsman M.M. Električni strojevi (Dokument)
• Booth D.A. Beskontaktni električni strojevi (Dokument)
• Katsman M.M. Električni strojevi, instrumentacijski uređaji i oprema za automatizaciju (Dokument)
• Kritsshtein A.M. Elektromagnetska kompatibilnost u elektroenergetskoj industriji: Priručnik za obuku (dokument)
• Andrianov V.N. Električni strojevi i aparati (Dokument)
• Katsman M.M. Priručnik za električne strojeve (dokument)
• German-Galkin S.G., Kardonov G.A. Električni automobili. Laboratorijski rad na računalu (dokument)
• Kochegarov B.E., Lotsmanenko V.V., Oparin G.V. Kućanski strojevi i uređaji. Tutorial. 1. dio (dokument)
• Kopylov I.P. Priručnik za električne strojeve, svezak 1 (dokument)
• Kritsshtein A.M. Električni strojevi (Dokument)

n1.doc

Uvod

§ U 1. Namjena električnih strojeva i transformatora

Elektrifikacija se provodi pomoću električnih proizvoda proizvedenih u elektroindustriji. Glavna grana ove industrije je Elektrotehnika, bavi se razvojem i proizvodnjom električnih strojeva i transformatora.

Električni stroj je elektromehanički uređaj koji vrši međusobnu pretvorbu mehaničke i električne energije. Električna energija se u elektranama proizvodi pomoću električnih strojeva - generatora koji mehaničku energiju pretvaraju u električnu. Glavnina električne energije (do 80%) proizvodi se u termoelektranama, gdje se izgaranjem kemijskih goriva (ugljen, treset, plin) voda zagrijava i pretvara u paru. visokotlačni. Potonji se dovodi u turbinu, gdje, šireći se, uzrokuje rotaciju rotora turbine ( Termalna energija u turbini se pretvara u mehanički). Vrtnja rotora turbine prenosi se na osovinu generatora (turbogeneratora). Kao rezultat elektromagnetskih procesa koji se odvijaju u generatoru, mehanička energija se pretvara u električnu energiju.

Proces proizvodnje električne energije u nuklearnim elektranama sličan je termoelektranama, s tom razlikom što se umjesto kemijskog goriva koristi nuklearno gorivo.

Proces proizvodnje električne energije u hidroelektranama je sljedeći: voda podignuta branom na određenu razinu ispušta se u Radni kotač hidrauličke turbine; Nastala mehanička energija rotacijom turbinskog kotača prenosi se na osovinu električnog generatora, u kojem se mehanička energija pretvara u električnu.

U procesu potrošnje električne energije ona se pretvara u druge vrste energije (toplinsku, mehaničku, kemijsku). Oko 70% električne energije koristi se za pogon strojeva, mehanizama i vozila, odnosno za pretvaranje u mehaničku energiju. Ovu transformaciju provode električni strojevi - elektromotori.

Elektromotor je glavni element električnog pogona radnih strojeva. Dobra upravljivost električne energije i lakoća distribucije omogućili su široku primjenu višemotornih električnih pogona za radne strojeve u industriji, kada pojedine dijelove radnog stroja pokreću neovisni motori. Višemotorni pogon značajno pojednostavljuje mehanizam radnog stroja (smanjuje se broj mehaničkih zupčanika koji povezuju pojedine dijelove stroja) i stvara velike mogućnosti automatizacije raznih tehnoloških procesa. Elektromotori se široko koriste u prometu kao vučni motori koji pokreću kotače električnih lokomotiva, električnih vlakova, trolejbusa itd.

U posljednje vrijeme značajno se povećala uporaba električnih strojeva mala snaga- mikrostrojevi snage od frakcija do nekoliko stotina vata. Takvi električni strojevi koriste se u uređajima automatizacije i računalne tehnologije.

Posebnu klasu električnih strojeva čine motori za kućanske električne uređaje - usisavače, hladnjake, ventilatore i sl. Snaga ovih motora je mala (od nekoliko do stotina vata), konstrukcija je jednostavna i pouzdana, a proizvedeno u velikim količinama.

Električna energija proizvedena u elektranama mora se prenositi na mjesta potrošnje, prvenstveno u velika industrijska središta zemlje, koja su stotinama, a ponekad i tisućama kilometara udaljena od moćnih elektrana. Ali prijenos električne energije nije dovoljan. Mora se distribuirati između mnogo različitih potrošača - industrijskih poduzeća, transporta, stambenih zgrada itd. Prijenos električne energije do velike udaljenosti provedeno na visoki napon(do 500 kV i više), što osigurava minimalne električne gubitke u dalekovodima. Stoga je u procesu prijenosa i distribucije električne energije potrebno više puta povećavati i smanjivati ​​napon. Ovaj proces se provodi putem elektromagnetskih uređaja tzv transformatori. Transformator nije električni stroj, jer njegov rad nije povezan s pretvorbom električne energije u mehaničku i obrnuto; samo pretvara napon u električnu energiju. Štoviše, transformator je statičan uređaj i nema pokretnih dijelova. Međutim, elektromagnetski procesi koji se odvijaju u transformatorima slični su procesima koji se odvijaju tijekom rada električnih strojeva. Štoviše, električne strojeve i transformatore karakterizira ista priroda elektromagnetskog i energetski procesi, koji proizlazi iz interakcije magnetskog polja i vodiča sa strujom. Iz tih razloga transformatori čine sastavni dio nastave električnih strojeva.

Naziva se grana znanosti i tehnologije koja se bavi razvojem i proizvodnjom električnih strojeva i transformatora Elektrotehnika. Teorijske temelje elektrotehnike postavio je 1821. M. Faraday, koji je ustanovio mogućnost pretvaranja električne energije u mehaničku i stvorio prvi model elektromotora. Važna uloga u razvoju elektrotehnike bili su radovi znanstvenika D. Maxwella i E. H. Lenza. Daljnji razvoj Ideja o međusobnoj transformaciji električne i mehaničke energije primljena je u radovima izvrsnih ruskih znanstvenika B. S. Jacobija i M. O. Dolivo-Dobrovolskog, koji su razvili i stvorili dizajne elektromotora pogodne za praktičnu upotrebu. Velika postignuća u stvaranju transformatora i njihovoj praktičnoj primjeni pripadaju izvanrednom ruskom izumitelju P.N. Jabločkov. Početkom 20. stoljeća stvorene su sve glavne vrste električnih strojeva i transformatora i razvijeni su temelji njihove teorije.

Trenutno je domaća elektrotehnika postigla značajan uspjeh. Ako početkom ovog stoljeća u Rusiji praktički nije bilo elektrotehnike kao samostalne grane industrije, tada je u posljednjih 50-70 godina stvorena grana elektroindustrije - elektrotehnika, sposobna zadovoljiti potrebe naše razvijanje Nacionalna ekonomija V električni strojevi i transformatora. Osposobljen je kadar kvalificiranih graditelja električnih strojeva - znanstvenika, inženjera i tehničara.

Daljnji tehnički napredak definira kao glavnu zadaću učvršćivanje uspjeha elektrotehnike kroz praktičnu primjenu najnovijih dostignuća elektrotehnike u stvarnom razvoju električnih pogonskih uređaja za industrijske uređaje i proizvode. Kućanski aparati. Provedba toga zahtijeva prebacivanje proizvodnje na pretežno intenzivan razvojni put. glavni zadatak sastoji se u povećanju dinamike i učinkovitosti gospodarskog razvoja na temelju ubrzanog znanstvenog i tehnološkog napretka, tehničkog opremanja i rekonstrukcije proizvodnje te intenzivnog korištenja stvorenog proizvodnog potencijala. Značajna uloga u rješavanju ovog problema dodijeljena je elektrifikaciji nacionalnog gospodarstva.

Istodobno, potrebno je uzeti u obzir sve veće ekološke zahtjeve za izvore energije i, zajedno s tradicionalnim načinima razvijati ekološki prihvatljive (alternativne) metode proizvodnje električne energije korištenjem energije sunca, vjetra, plime i oseke, termalni izvori. Široko primijenjen automatizirani sustavi u raznim sferama nacionalne ekonomije. Glavni element ovih sustava je automatizirani električni pogon, stoga je potrebno ubrzano povećavati proizvodnju automatiziranih električnih pogona.

U kontekstu znanstvenog i tehnološkog razvoja veliki značaj steći poslove vezane uz poboljšanje kvalitete proizvedenih električnih strojeva i transformatora. Rješenje ovog problema je važna sredstva razvoj međunarodne gospodarske suradnje. Relevantne znanstvene institucije i industrijska poduzeća Rusija radi na stvaranju novih vrsta električnih strojeva i transformatora koji zadovoljavaju suvremene zahtjeve za kvalitetom i tehničkim i ekonomskim pokazateljima proizvedenih proizvoda.

§ AT 2. Električni strojevi - elektromehanički pretvarači energije

Riža. U 1. Na koncept "elementarnog generatora" (A) i "elementarni motor" (b)

Tijekom rada električnog stroja u generatorskom načinu rada mehanička se energija pretvara u električnu. Objašnjena je priroda ovog procesa elek zakontromagnetska indukcija: ako je vanjska sila F utjecati na vodič postavljen u magnetsko polje i pomaknuti ga (slika B.1, a), na primjer, s lijeva na desno okomito na vektor indukcije U magnetsko polje brzine , tada će se u vodiču inducirati elektromotorna sila (EMS).

E=Blv,(B.1)

gdje u - magnetska indukcija, T; l je aktivna duljina vodiča, tj. duljina njegovog dijela koji se nalazi u magnetskom polju, m;  - brzina vodiča, m/s.

Riža. U 2. Pravila za "desnu" i "lijevu ruku"

Da biste odredili smjer EMF-a, trebali biste koristiti pravilo "desne ruke" (Sl. B.2, A). Primjenom ovog pravila određujemo smjer EMF-a u vodiču (od nas). Ako su krajevi vodiča kratko spojeni na vanjski otpor R (potrošač), tada će pod utjecajem EMF-a u vodiču nastati struja istog smjera. Dakle, vodič u magnetskom polju može se smatrati u ovom slučaju kao elementarniny generator.

Kao rezultat međudjelovanja struje ja kod magnetskog polja nastaje elektromagnetska sila koja djeluje na vodič

F EM = BlI. (AT 2)

Smjer sile F EM može se odrediti pravilom "lijeve ruke" (Slika B.2, b ). U ovom slučaju ova sila je usmjerena s desna na lijevo, tj. suprotno kretanju vodiča. Dakle, u razmatranom elementarnom generatoru sila F EM koči u odnosu na pogonsku silu F .

Uz jednoliko kretanje vodiča F = F EM . Množenjem obje strane jednakosti s brzinom vodiča, dobivamo

F = F EM 

Zamijenimo vrijednost F EM u ovaj izraz iz (B.2):

F = BlI = EI (V.Z)

Lijeva strana jednakosti određuje vrijednost mehaničke snage utrošene na pomicanje vodiča u magnetskom polju; desna strana je vrijednost električne snage koju u zatvorenoj petlji razvija električna struja I. Znak jednakosti između ovih dijelova pokazuje da se u generatoru mehanička snaga potrošena vanjskom silom pretvara u električnu snagu.

Ako je vanjska sila F ne nanositi na vodič, već na njega dovesti napon U iz električnog izvora tako da struja I u vodiču ima smjer prikazan na sl. V.1, b , tada će na vodič djelovati samo elektromagnetska sila F EM . Pod utjecajem te sile vodič će se početi gibati u magnetskom polju. U tom slučaju se u vodiču inducira EMF u smjeru suprotnom od napona U. Dakle, dio napona U, nanesena na vodič uravnotežena je emf E, induciran u ovom vodiču, a drugi dio je pad napona u vodiču:

U = E + Ir, (B.4)

gdje je r - električni otpor vodiča.

Pomnožimo obje strane jednakosti sa strujom ja:

UI = EI + I 2 r.

Umjesto toga zamijeniti E vrijednost emf iz (B.1), dobivamo

UI =BlI + I 2 r,

ili, prema (B.2),

UI=F EM  + ja 2 r. (AT 5)

Iz ove jednakosti slijedi da električna energija (korisničko sučelje), ulazeći u vodič djelomično se pretvara u mehanički (F EM  ), a dijelom se troši na pokrivanje električnih gubitaka u vodiču ( ja 2 r). Stoga se vodič s strujom postavljen u magnetsko polje može smatrati elementspremnik električni motor.

Razmotreni fenomeni omogućuju nam da zaključimo: a) za svaki električni stroj potrebna je prisutnost električno vodljivog medija (vodiča) i magnetskog polja koji se mogu međusobno kretati; b) kada električni stroj radi i u generatorskom i u motornom načinu, indukcija EMF-a u vodiču koji prolazi kroz magnetsko polje i pojava sile koja djeluje na vodič koji se nalazi u magnetskom polju kada kroz njega teče električna struja promatraju se istovremeno; c) međusobna transformacija mehaničke i električne energije u električnom stroju može se odvijati u bilo kojem smjeru, tj. isti električni stroj može raditi iu načinu rada motora i generatora; ovo se svojstvo električnih strojeva naziva reverzibilnost. Načelo reverzibilnosti električnih strojeva prvi je utvrdio ruski znanstvenik E. X. Lenz.

Razmatrani "elementarni" električni generator i motor odražavaju samo princip korištenja osnovnih zakona i pojava električne struje u njima. Što se tiče oblikovati, onda je većina električnih strojeva izgrađena na principu rotacijskog gibanja njihovog pokretnog dijela. Unatoč velikoj raznolikosti dizajna električnih strojeva, ispada da je moguće zamisliti neki generalizirani dizajn električnog stroja. Ovaj dizajn (slika B.3) sastoji se od fiksnog dijela 1, tzv stator, i rotirajući dio 2 tzv rotorus Rotor se nalazi u provrtu statora i od njega je odvojen zračnim rasporom. Jedan od tih dijelova stroja opremljen je elementima koji pobuđuju magnetsko polje u stroju (na primjer, elektromagnet ili trajni magnet), a drugi ima namot, koji ćemo konvencionalno nazvati radeći okoklupko stroja. I stacionarni dio stroja (stator) i pokretni dio (rotor) imaju jezgre izrađene od mekog magnetskog materijala i imaju mali magnetski otpor.

Riža. V.Z. Opća konstrukcijska shema električnog stroja

Ako električni stroj radi u generatorskom načinu rada, tada kada se rotor okreće (pod djelovanjem pogonskog motora), u vodičima radnog namota inducira se EMF, a kada je potrošač spojen, pojavljuje se EMF struja. Pri tome se mehanička energija pogonskog motora pretvara u električnu. Ako je stroj namijenjen za rad kao elektromotor, tada je radni namot stroja spojen na mrežu. U ovom slučaju, struja koja se stvara u vodičima namota u interakciji je s magnetskim poljem i na rotoru se pojavljuju elektromagnetske sile, uzrokujući rotaciju rotora. pri čemu Električna energija, koju troši motor iz mreže, pretvara se u mehaničku energiju utrošenu na rotaciju bilo kojeg mehanizma, stroja itd.

Također je moguće konstruirati električne strojeve kod kojih se radni namot nalazi na statoru, a elementi koji pobuđuju magnetsko polje na rotoru. Princip rada stroja ostaje isti.

Raspon snage električnih strojeva vrlo je širok - od frakcija vata do stotina tisuća kilovata.

st. V.Z. Klasifikacija električnih strojeva

Električni strojevi također se koriste za pojačavanje snage električnih signala. Takvi električni strojevi nazivaju se pojačala električnih strojeva. Električni strojevi koji se koriste za poboljšanje faktora snage potrošača električne energije nazivaju se sinkrona kompenzacijaTori. Električni strojevi koji služe za regulaciju napona izmjenične struje nazivaju se regulacija indukcijeTori

Vrlo svestrana primjena mikrostrojevi u automatizaciji i uređajima računalne tehnologije. Ovdje se električni strojevi koriste ne samo kao motori, već i kao tahogeneratori(za pretvaranje brzine vrtnje u električni signal), selsyni, rotirajući transformatori(za primanje električnih signala proporcionalnih kutu zakretanja osovine) itd.

Iz navedenih primjera jasno je koliko je raznolika podjela električnih strojeva prema njihovoj namjeni.

Razmotrimo klasifikaciju električnih strojeva prema principu rada, prema kojem se svi električni strojevi dijele na bez četkica i komutator, koji se razlikuju i po principu rada i po dizajnu. Strojevi bez četkica su AC strojevi. Dijele se na asinkrone i sinkrone. Asinkroni strojevi se koriste prvenstveno kao motori, dok se sinkroni strojevi koriste i kao motori i kao generatori. Komutatorski strojevi se uglavnom koriste za rad na istosmjernu struju kao generatori ili motori. Samo komutatorski strojevi male snage izrađuju se u univerzalne motore koji mogu raditi i na istosmjernoj i na izmjeničnoj mreži.

Električni strojevi istog principa rada mogu se razlikovati u obrascima spajanja ili drugim karakteristikama koje utječu na radna svojstva tih strojeva. Na primjer, asinkroni i sinkroni strojevi mogu biti trofazni (uključeni u trofazna mreža), kondenzator ili jednofazni. Ovisno o izvedbi namota rotora, asinkroni strojevi se dijele na strojeve s kaveznim rotorom i strojeve s namotanim rotorom. Sinkroni strojevi i istosmjerni komutatorski strojevi, ovisno o načinu stvaranja magnetskog uzbudnog polja u njima, dijele se na strojeve s uzbudnim namotom i strojeve s permanentnim magnetima. Na sl. B.4 predstavlja dijagram klasifikacije električnih strojeva, koji sadrži glavne tipove električnih strojeva koji se najviše koriste u modernim električnim pogonima. Ista klasifikacija električnih strojeva čini osnovu za izučavanje kolegija “Električni strojevi”.

DO
Kolegij “Električni strojevi”, osim samih električnih strojeva, uključuje i proučavanje transformatora. Transformatori su statički pretvarači električne energije izmjenične struje. Odsutnost bilo kakvih rotirajućih dijelova daje transformatorima dizajn koji ih bitno razlikuje od električnih strojeva. Međutim, princip rada transformatora, kao i princip rada električnih strojeva, temelji se na fenomenu elektromagnetske indukcije, pa stoga mnoge odredbe teorije transformatora čine osnovu teorije električnih strojeva izmjenične struje.

Električni strojevi i transformatori glavni su elementi svakog energetski sustav ili instalacija, stoga je za stručnjake koji rade u proizvodnji ili pogonu električnih strojeva neophodno poznavanje teorije i razumijevanje fizikalne suštine elektromagnetskih, mehaničkih i toplinskih procesa koji se odvijaju u električnim strojevima i transformatorima tijekom njihova rada.

] Edukativno izdanje. Udžbenik za učenike elektrotehničkih specijalnosti tehničkih škola. Drugo izdanje, revidirano i prošireno.
(Moskva: Izdavačka kuća za više škole, 1990.)
Sken: AAW, obrada, Djv format: DNS, 2012

• KRATAK SADRŽAJ:
  Predgovor (3).
  Uvod (4).
  Odjeljak 1. TRANSFORMATORI (13).
  Poglavlje 1. Proces rada transformatora (15).
  Poglavlje 2. Grupe spojeva namota i paralelni rad transformatora (61).
  Poglavlje 3. Tronamotni transformatori i autotransformatori (71).
  Poglavlje 4. Prijelazni procesi u transformatorima (76).
  Poglavlje 5. Transformatorski uređaji za posebne namjene (84).
  Odjeljak 2. OPĆA PITANJA U TEORIJI STROJEVA BEZ ČETKICA (95).
  Poglavlje 6. Princip rada AC strojeva bez četkica (97).
  Poglavlje 7. Princip namota statora (102).
  Poglavlje 8. Osnovni tipovi namota statora (114).
  Poglavlje 9. Magnetomotorna sila namota statora (125).
  Odjeljak 3. ASINKRONI STROJEVI (135).
  Poglavlje 10. Načini rada i struktura asinkronog stroja (137).
  Poglavlje 11. Magnetski krug asinkronog stroja (146).
  Poglavlje 12. Radni proces trofaznog asinkronog motora (154).
  Poglavlje 13. Elektromagnetski moment i karakteristike izvedbe asinkronog motora (162).
  Poglavlje 14. Eksperimentalno određivanje parametara i izračun radnih karakteristika asinkronih motora (179).
  Poglavlje 15. Pokretanje i regulacija brzine trofaznih asinkronih motora (193).
  Poglavlje 16. Jednofazni i kondenzatorski asinkroni motori (208).
  Poglavlje 17. Asinkroni strojevi za posebne namjene (218).
  Poglavlje 18. Glavni tipovi komercijalno proizvedenih asinkronih motora (230).
  Odjeljak 4. SINKRONI STROJEVI (237).
  Poglavlje 19. Metode uzbude i projektiranje sinkronih strojeva (239).
  Poglavlje 20. Magnetsko polje i karakteristike sinkronih generatora (249).
  Poglavlje 21. Paralelni rad sinkronih generatora (270).
  Poglavlje 22. Sinkroni motor i sinkroni kompenzator (289).
  Poglavlje 23. Sinkroni strojevi za posebne namjene (302).
  Odjeljak 5. KOLEKTORSKI STROJEVI (319).
  Poglavlje 24. Princip rada i dizajn istosmjernih komutatorskih strojeva (321).
  Poglavlje 25. Armaturni namoti istosmjernih strojeva (329).
  Poglavlje 26. Magnetsko polje istosmjernog stroja (348).
  Poglavlje 27. Prebacivanje u istosmjernim strojevima (361).
  Poglavlje 28. Kolektorski istosmjerni generatori (337).
  Poglavlje 29. Komutatorski motori (387).
  Poglavlje 30. Istosmjerni strojevi za posebne namjene (414).
  Poglavlje 31. Hlađenje električnih strojeva (427).
  Zadaci za samostalno rješavanje (444).
  Literatura (453).
  Predmetno kazalo (451).

Sažetak izdavača: U knjizi se govori o teoriji, principu rada, projektiranju i analizi načina rada električnih strojeva i transformatora, opće i posebne namjene, koji su postali rašireni u raznim granama tehnike. 2. izdanje (1. - 1983.) dopunjeno je novim materijalom koji odgovara suvremenim pristupima teoriji i praksi elektrotehnike.

Katsman M. M.
Električni strojevi instrumentacijski uređaji i oprema za automatizaciju

Knjižnica
SEVMASHVTUZA

Odobreno od strane Ministarstva obrazovanja Ruske Federacije kao nastavna pomoć za učenike obrazovnih ustanova srednjeg strukovnog obrazovanja

Moskva
2006

Recenzenti: prof. S N. Stomensky (Odjel za računalnu znanost Čuvaškog državno sveučilište); S. Ts. Malinovskaya (Moskovska radiotehnička škola).

Katsman M. M. Električni strojevi instrumentacijski uređaji i oprema za automatizaciju: Udžbenik. pomoć studentima institucija prof. obrazovanje / Mark Mikhailovich Katsman. - M.: Izdavački centar "Akademija", 2006. - 368 str.

U udžbenik razmatra se princip rada, dizajn, osnovna teorija, karakteristike različite vrste energetski električni strojevi i transformatori male snage (mikrostrojevi), aktuatorski motori, informacijski električni strojevi, koji se najviše koriste u opremi za instrumentaciju i automatizaciju u općoj industriji i posebnim područjima tehnike.

Za učenike obrazovnih ustanova srednjeg strukovnog obrazovanja koji studiraju u specijalnostima "Instrumentacija" i "Automatizacija i upravljanje".

Bit će korisno studentima visokog obrazovanja obrazovne ustanove i stručnjaci uključeni u inženjerstvo instrumenata i automatizaciju industrijskih procesa.

Urednik T. F. Melnikova
Tehnički urednik N. I. Gorbačova
Računalni prijelom: D. V. Fedotov
Lektori V. A. Žilkina, G. N. Petrova

© Katsman M.M., 2006
© Obrazovno-izdavački centar "Akademija", 2006
© Dizajn. Izdavački centar "Akademija", 2006

Predgovor
Uvod
DVO. Namjena električnih strojeva i transformatora
U 2. Klasifikacija električnih strojeva

PRVI DIO. TRANSFORMATORI I ELEKTRIČNI STROJEVI MALE SNAGE

ODJELJAK 1 TRANSFORMATORI

Poglavlje 1. Energetski transformatori
1.1. Namjena i princip rada energetskog transformatora 9
1.2. Dizajn transformatora 12
1.3. Osnovne ovisnosti i odnosi u transformatorima 14
1.4. Gubici transformatora i učinkovitost 16
1.5. Pokusi na transformatorima otvorenog i kratkog spoja
1.6. Promjena sekundarnog napona transformatora 20
1.7. Trofazni i višenamotni transformatori 21
1.8. Transformatori za ispravljače 24
1.9. Autotransformatori

Poglavlje 2. Transformatorski uređaji s posebnim svojstvima
2.1. Vršni transformatori 31
2.2. Pulsni transformatori 33
2.3. Frekvencijski množitelji 35
2.4. Stabilizatori napona 39
2.5. Mjerni transformatori napona i struje

ODJELJAK II ELEKTRIČNI STROJEVI MALE SNAGE

Poglavlje 3. Trofazni asinkroni motori s kaveznim rotorom
3.1. Princip rada trofaznog asinkronog motora
3.2. Projektiranje trofaznih asinkronih motora
3.3. Osnovna teorija trofaznog asinkronog motora
3.4. Gubici i učinkovitost asinkronog motora
3.5. Elektromagnetski moment asinkronog motora
3.6. Utjecaj mrežnog napona i aktivnog otpora namota rotora na mehaničke karakteristike
3.7. Radne karakteristike trofaznih asinkronih motora
3.8. Svojstva pokretanja trofaznih asinkronih motora
3.9. Regulacija brzine trofaznih asinkronih motora
3.9.1. Regulacija brzine vrtnje promjenom aktivnog otpora u krugu rotora
3.9.2. Regulacija brzine vrtnje promjenom frekvencije napona napajanja
3.9.3. Regulacija brzine vrtnje promjenom napona napajanja
3.9.4. Regulacija brzine vrtnje promjenom broja polova namota statora
3.9.5. Kontrola brzine pulsa
3.10. Linearni asinkroni motori
3.11. Upravljanje pokretanjem trofaznog asinkronog motora s kaveznim rotorom pomoću nepovratnog kontaktora

Poglavlje 4. Jednofazni i kondenzatorski asinkroni motori
4.1. Princip rada jednofaznog asinkronog motora
4.2. Mehaničke karakteristike jednofaznog asinkronog motora
4.3. Pokretanje jednofaznog asinkronog motora
4.4. Kondenzatorski asinkroni motori
4.5. Spajanje trofaznog asinkronog motora na jednofaznu mrežu
4.6. Jednofazni asinkroni motori sa osjenčanim polovima
4.7. Asinkroni strojevi sa zakočenim faznim rotorom

Poglavlje 5. Sinkroni strojevi
5.1. Općenito o sinkronim strojevima
5.2. Sinkroni generatori
5.2.1. Princip rada sinkronog generatora
5.2.2. Reakcija armature u sinkronom generatoru
5.2.3. Jednadžbe napona sinkronog generatora
5.2.4. Karakteristike sinkronog generatora
5.2.5. Sinkroni generatori pobuđeni stalnim magnetima
5.3. Sinkroni motori s elektromagnetskom pobudom
5.3.1. Princip rada i konstrukcija sinkronog jednopolnog motora s elektromagnetskom uzbudom
5.3.2. Pokretanje sinkronog motora s elektromagnetskom pobudom
5.3.3. Gubici, učinkovitost i elektromagnetski moment sinkronog motora s elektromagnetskom pobudom
5.4. Sinkroni motori s permanentnim magnetima
5.5. Višepolni sinkroni motori niske brzine
5.5.1. Jednofazni sinkroni motori niske brzine DSO32 i DSOR32
5.5.2. Kondenzatorski sinkroni motori male brzine tipa DSK i DSRK
5.6. Sinkroni reluktacijski motori
5.7. Sinkroni histerezni motori
5.8. Osjenčani reluktacijski motori s histerezom polova
5.9. Induktorski sinkroni strojevi
5.9.1. Induktorski sinkroni generatori
5.9.2. Sinkroni indukcijski motori
5.10. Sinkroni motori s elektromehaničkim smanjenjem brzine
5.10.1. Sinkroni rotorski motori (ROS)
5.10.2. Valni sinkroni motori

Poglavlje 6. Kolektorski strojevi
6.1. Princip rada istosmjernih komutatorskih strojeva
6.2. Dizajn istosmjernog kolektorskog stroja
6.3. Elektromotorna sila i elektromagnetski moment istosmjernog komutatorskog stroja
6.4. Magnetsko polje istosmjernog stroja. Reakcija sidra
6.5. Sklopka u istosmjernim komutatorskim strojevima
6.6. Metode poboljšanja preklapanja i suzbijanja smetnji radijskog prijema
6.7. Gubici i učinkovitost istosmjernih komutatorskih strojeva
6.8. Brušeni istosmjerni motori
6.8.1. Osnovne ovisnosti i odnosi
6.8.2. Motori neovisne i paralelne uzbude
6.8.3. Regulacija brzine vrtnje motora neovisne i paralelne pobude
6.8.4. Serijski motori
6.9. Univerzalni brušeni motori
6.10. Stabilizacija brzine vrtnje istosmjernih motora
6.11. DC generatori
6.11.1. Neovisni generator uzbude
6.11.2. Generator paralelne uzbude

Poglavlje 7. Električni strojevi posebnih izvedbi i svojstava
7.1. Žiroskopski motori
7.1.1. Namjena i posebna svojstva žiroskopskih motora
7.1.2. Projektiranje žiroskopskih motora
7.2. Pretvarači električnih strojeva
7.2.1. Pretvarači električnih strojeva tipa motor-generator
7.2.2. Jednostruki armaturni pretvarači
7.3. Pojačala snage električnih strojeva
7.3.1. Osnovni koncepti
7.3.2. Pojačala poprečnog polja električnih strojeva

Poglavlje 8. DC ventilski motori
8.1. Osnovni koncepti
8.2. Proces rada motora ventila
8.3. DC ventilski motor male snage

Poglavlje 9. Istosmjerni pogonski motori
9.1. Zahtjevi za aktuatorske motore i upravljačke krugove za istosmjerne aktuatorske motore
9.2. Upravljanje armaturom istosmjernih pogonskih motora
9.3. Kontrola polova DC izvršnih motora
9.4. Elektromehanička vremenska konstanta istosmjernih izvršnih motora
9.5. Impulsno upravljanje istosmjernim motorom aktuatora
9.6. Dizajn motora pokretača istosmjerne struje
9.6.1. DC aktuatorski motor sa šupljom armaturom
9.6.2. Istosmjerni motori s tiskanim armaturnim namotima
9.6.3. DC motor s glatkom (slotless) armaturom

Poglavlje 10. Asinkroni pogonski motori
10.1. Metode upravljanja asinkronim aktuatorskim motorima
10.2. Samohodni izvršni asinkroni motori i načini otklanjanja
10.3. Dizajn izvršnog asinkronog motora sa šupljim nemagnetskim rotorom
10.4. Karakteristike izvršnog asinkronog motora sa šupljim nemagnetskim rotorom
10.5. Izvršni asinkroni motor s kaveznim rotorom
10.6. Izvršni asinkroni motor sa šupljim feromagnetskim rotorom
10.7. Elektromehanička vremenska konstanta izvršnih asinkronih motora
10.8. Motori pokretača momenta

Poglavlje 11. Izvršni koračni motori
11.1. Osnovni koncepti
11.2. Koračni motori s pasivnim rotorom
11.3. Koračni motori s aktivnim rotorom
11.4. Induktorski koračni motori
11.5. Osnovni parametri i načini rada koračnih motora

Poglavlje 12. Primjeri primjene pokretačkih motora
12.1. Primjeri primjene izvršnih asinkronih motora i istosmjernih motora
12.2. Primjer primjene koračnog motora aktuatora
12.3. Elektromotori za pogon uređaja za očitavanje
12.3.1. Mehanizmi za transport trake
12.3.2. Električni pogon uređaja za čitanje informacija s optičkih diskova

ODJELJAK IV INFORMATIVNI ELEKTRIČNI STROJEVI

Poglavlje 13. Tahogeneratori
13.1. Namjena tahogeneratora i zahtjevi za njih
13.2. AC tahogeneratori
13.3. DC tahogeneratori
13.4. Primjeri primjene tahogeneratora u uređajima industrijske automatizacije
13.4.1. Primjena tahogeneratora kao senzora brzine vrtnje
13.4.2. Korištenje tahogeneratora kao mjerača protoka
13.4.3. Primjena tahogeneratora u električnom pogonu s negativnim Povratne informacije po brzini

Poglavlje 14. Električni sinkroni komunikacijski strojevi
14.1. Osnovni koncepti
14.2. Sustav indikatora za daljinski prijenos kuta
14.3. Sinkronizacijski momenti sinkronizatora u sustavu indikatora
14.4. Transformatorski sustav daljinskog kutnog prijenosa
14.5. Dizajn selsyna
14.6. Diferencijalni selsin
14.7. Magnezini
14.8. Primjeri korištenja selsyna u uređajima industrijske automatizacije
14 8 1 Registracija posmaka alata u bušilicama
14.8.2. Regulacija omjera goriva i zraka u metalurškoj peći

Poglavlje 15. Rotirajući transformatori
15.1. Namjena i izvedba rotacijskih transformatora
15.2. Sinusno-kosinusni rotirajući transformator
15.2.1. Sinusno-kosinusni rotirajući transformator u sinusnom modu
15.2.2. Sinusno-kosinusni rotirajući transformator u sinusno-kosinusnom načinu rada
15.2.3. Sinusno-kosinusni rotacijski transformator u načinu skaliranja
15.2.4. Sinusno-kosinusni rotirajući transformator u modu faznog pomaka
15.3. Linearni rotirajući transformator
15.4. Transformatorski sustav za daljinski prijenos kuta na rotirajućim transformatorima

Bibliografija
Indeks predmeta

Predgovor

U kontekstu rasta tehničke razine proizvodnje i uvođenja složene automatizacije tehnoloških procesa, pitanja visokokvalitetne obuke stručnjaka koji su izravno uključeni u rad i projektiranje sustava automatizacije postaju posebno relevantni. U opsežnom kompleksu instrumentacije i automatizacije vodeće mjesto zauzimaju električni strojevi i transformatori male snage (mikrostrojevi).

U knjizi je prikazano načelo rada, konstrukcija, karakteristike rada i konstrukcija električnih strojeva i transformatora male snage koji su dobili široka primjena za pogonske mehanizme i uređaje koji se koriste u instrumentaciji i opremi za automatizaciju. Elementi električnih strojeva koji čine temelj suvremene automatski sustavi: DC i AC aktuatorski motori, elektrostrojna pojačala, rotirajući pretvarači, koračni motori, električni informacijski strojevi (tahogeneratori, selsini, magnezini, rotirajući transformatori), elektromotori žiroskopskih uređaja.

Svrha ove knjige je naučiti budućeg stručnjaka razumno i pravilno koristiti energetske elektromotore i elemente automatizacije električnih strojeva u instrumentacijskim uređajima i opremi za automatizaciju.

Uzimajući u obzir specifičnosti poučavanja učenika u tehničkim školama i visokim školama, autor se prilikom izlaganja građe u knjizi posvetio Posebna pažnja razmatranje fizičke biti pojava i procesa koji objašnjavaju rad razmatranih uređaja. Metodologija izlaganja predmeta usvojena u knjizi temelji se na dugogodišnjem iskustvu u nastavi u obrazovne ustanove srednje strukovno obrazovanje.

UVOD

U 1. Namjena električnih strojeva i transformatora

Tehnička razina bilo koje moderne proizvodno poduzeće ocjenjuje se prvenstveno stanjem automatizacije i sveobuhvatne mehanizacije osnovnih tehnoloških procesa. Istodobno, automatizacija ne samo fizičkog, već i mentalnog rada postaje sve važnija.

Automatizirani sustavi uključuju široku paletu elemenata koji se razlikuju ne samo po funkcionalnosti, već i po principu rada. Među mnogim elementima koji čine automatizirane komplekse, elementi električnih strojeva zauzimaju određeno mjesto. Princip rada i dizajn ovih elemenata ili se praktički ne razlikuju od električnih strojeva (oni su elektromotori ili električni generatori), ili su im vrlo bliski u dizajnu i elektromagnetskim procesima koji se u njima odvijaju.

Električni stroj je električni uređaj, koji provodi međusobnu transformaciju električne i mehaničke energije.

Ako se vodič ovako pomiče u magnetskom polju. tako da prelazi magnetske silnice, tada će se u tom vodiču inducirati elektromotorna sila (EMS). Svaki električni stroj sastoji se od nepokretnog dijela i pokretnog (rotirajućeg) dijela. Jedan od tih dijelova (induktor) stvara magnetsko polje, a drugi ima radni namot, koji je sustav vodiča. Ako se mehanička energija dovodi električnom stroju, tj. zakrenuti njegov pokretni dio, tada će se, u skladu sa zakonom elektromagnetske indukcije, u njegovom radnom namotu inducirati EMF. Ako se bilo koji potrošač električne energije spoji na stezaljke ovog namota, tada će u krugu nastati električna struja. Dakle, kao rezultat procesa koji se odvijaju u stroju, mehanička rotacijska energija će se pretvoriti u električnu energiju. Električni strojevi koji provode takvu transformaciju nazivaju se električni generatori. Električni generatori čine temelj elektroprivrede - koriste se u elektranama, gdje mehaničku energiju turbina pretvaraju u električnu.

Ako se vodič postavi u magnetsko polje okomito na magnetske linije sile i kroz njega se propusti električna struja, tada će kao rezultat interakcije te struje s magnetskim ruberoidom na vodič djelovati mehanička sila. Stoga, ako je radni namot električnog stroja spojen na četku električne energije, tada će se u njemu pojaviti struja, a budući da je ovaj namot u magnetskom polju induktora, tada će mehaničke sile djelovati na njegove vodiče. Pod utjecajem tih sila pokretni dio električnog stroja počet će se okretati. [U ovom slučaju, električna energija će se pretvoriti u mehaničku energiju. Električni strojevi koji provode tu transformaciju nazivaju se elektromotori. Elektromotori se široko koriste u električnom pogonu alatnih strojeva, dizalica, vozila, Kućanski aparati itd.

Električni strojevi imaju svojstvo reverzibilnosti, tj. Ovaj električni stroj može raditi i kao generator i kao motor. Sve ovisi o vrsti energije koja se dovodi u stroj. Međutim, obično svaki električni stroj ima određenu svrhu: ili je generator ili motor.

Osnova za stvaranje električnih strojeva i transformatora bio je zakon elektromagnetske indukcije koji je otkrio M. Faraday. Početak praktična aplikacija električne strojeve postavio je akademik B.S. Jacobi, koji je 1834. izradio dizajn električnog stroja, koji je bio prototip modernog kolektorskog elektromotora.

Širokoj upotrebi električnih strojeva u industrijskim električnim pogonima pridonio je izum ruskog inženjera M.O.Dolivo-Dobrovolskog (1889.) trofaznog asinkronog motora, koji se razlikovao od onih koji su se tada upotrebljavali. kolektorski elektromotori istosmjerna struja jednostavnog dizajna i visoke pouzdanosti.

Do početka 20.st. nastala je većina vrsta električnih strojeva koji se i danas koriste.

Preuzmite udžbenik Električni strojevi, instrumentacijski uređaji i oprema za automatizaciju. Moskva, Izdavački centar "Akademija", 2006