] نسخه آموزشی. کتاب درسی برای دانشجویان رشته های مهندسی برق دانشکده های فنی. چاپ دوم، بازنگری و گسترش یافته است.
(مسکو: انتشارات مدرسه عالی، 1990)
اسکن: AAW، پردازش، فرمت Djv: DNS، 2012

• مطالب مختصر:
  پیشگفتار (3).
  مقدمه (4).
  بخش 1. ترانسفورماتورها (13).
  فصل 1. فرآیند کار ترانسفورماتور (15).
  فصل 2. گروه های اتصال سیم پیچ و کار موازیترانسفورماتور (61).
  فصل 3. ترانسفورماتورهای سه سیم پیچ و ترانسفورماتورهای خودکار (71).
  فصل 4. فرآیندهای گذرا در ترانسفورماتورها (76).
  فصل 5. دستگاه های ترانسفورماتورهدف ویژه (84).
  بخش 2. مسائل کلی در تئوری ماشین های بدون برس (95).
  فصل 6. اصل عملکرد ماشین های براشلس جریان متناوب (97).
  فصل 7. اصل سیم پیچی استاتور (102).
  فصل 8. انواع اولیه سیم پیچی استاتور (114).
  فصل 9. نیروی حرکتی مغناطیسی سیم پیچ های استاتور (125).
  بخش 3. ماشین های ناهمزمان (135).
  فصل 10. حالت های عملیاتی و ساختار یک ماشین ناهمزمان (137).
  فصل 11. مدار مغناطیسی یک ماشین ناهمزمان (146).
  فصل 12. فرآیند کار موتور سه فاز آسنکرون (154).
  فصل 13. گشتاور الکترومغناطیسی و مشخصات عملکرد یک موتور ناهمزمان (162).
  فصل 14. تعیین تجربی پارامترها و محاسبه مشخصات عملکرد موتورهای ناهمزمان (179).
  فصل 15. راه اندازی و کنترل سرعت موتورهای سه فاز آسنکرون (193).
  فصل 16. موتورهای آسنکرون تک فاز و خازن (208).
  فصل 17. ماشین های ناهمزمان برای مقاصد خاص (218).
  فصل 18. انواع اصلی موتورهای آسنکرون تجاری تولید شده (230).
  بخش 4. ماشین های سنکرون (237).
  فصل 19. روش های تحریک و طراحی ماشین های سنکرون (239).
  فصل 20. میدان مغناطیسی و مشخصات ژنراتورهای سنکرون (249).
  فصل 21. عملکرد موازی ژنراتورهای سنکرون (270).
  فصل 22. موتور سنکرون و جبران کننده سنکرون (289).
  فصل 23. ماشینهای سنکرون برای مقاصد خاص (302).
  بخش 5. ماشین های کلکتور (319).
  فصل 24. اصل عملکرد و طراحی ماشین های کموتاتور DC (321).
  فصل 25. سیم پیچی آرمیچر ماشین های DC (329).
  فصل 26. میدان مغناطیسی یک ماشین جریان مستقیم (348).
  فصل 27. سوئیچینگ در ماشین های DC (361).
  فصل 28. ژنراتورهای DC کلکتور (337).
  فصل 29. موتورهای برس خورده (387).
  فصل 30. ماشینهای DC برای مصارف خاص (414).
  فصل 31. خنک کننده ماشین های الکتریکی (427).
  وظایف برای تصمیم مستقل (444).
  مراجع (453).
  نمایه موضوعی (451).

چکیده ناشر:این کتاب در مورد تئوری، اصل عملکرد، طراحی و تجزیه و تحلیل حالت‌های عملکرد ماشین‌های الکتریکی و ترانسفورماتورها، اعم از مصارف عمومی و خاص، که در شاخه‌های مختلف فناوری رواج یافته است، بحث می‌کند. ویرایش دوم (1 - 1983) تکمیل شده با مطالب جدید مربوطه رویکردهای مدرنبه تئوری و عمل مهندسی برق.

آموزش حرفه ای متوسطه

"موسسه فدرال توسعه آموزشی" به عنوان یک کتاب درسی برای استفاده در فرآیند آموزشیمؤسسات آموزشی اجرای استاندارد آموزشی ایالتی فدرال برای آموزش حرفه ای متوسطه در گروه تخصص های 140400 "قدرت برق و مهندسی برق"

چاپ دوازدهم، کلیشه ای

بازبین:

E. P. Rudobaba (الکترومکانیک عصر مسکو

دانشکده فنی به نام L. B. Krasina)

کاتسمن ام. ام.

K 307 ماشین های برقی: کتاب درسی برای دانش آموزان. نهادهای محیط زیست پروفسور آموزش و پرورش / M. M. Katsman. - چاپ دوازدهم، پاک شد. - م.: مرکز انتشارات "آکادمی"، 1392. - 496 ص.

شابک 978&5&7695&9705&3

کتاب درسی به بحث تئوری، اصل عملکرد، طراحی و تجزیه و تحلیل حالت‌های عملکرد ماشین‌های الکتریکی و ترانسفورماتورها با هدف عمومی و ویژه می‌پردازد که در شاخه‌های مختلف فناوری رواج یافته‌اند.

هنگام تسلط بر ماژول حرفه ای PM.01 می توان از کتاب درسی استفاده کرد. «سازمان نگهداری و تعمیر تجهیزات الکتریکی و الکترومکانیکی» (MDK.01.01) در تخصص 140448 «عملیات فنی و نگهداری تجهیزات الکتریکی و الکترومکانیکی».

برای دانش آموزان موسسات متوسطه آموزش حرفه ای. ممکن است برای دانشجویان دانشگاه مفید باشد.

UDC 621.313(075.32) BBK 31.26ya723

طرح اصلی این نشریه متعلق به مرکز انتشارات آکادمی است و کپی برداری از آن به هر نحوی بدون رضایت صاحب اثر ممنوع است.

© M. M. Katsman، 2006

© T.I.Svetova، وارث Katsman M.M.، 2011

© آموزشی و انتشاراتیمرکز "آکادمی"، 1390

ISBN 978 5 7695 9705 3 © طراحی. مرکز انتشارات "آکادمی"، 1390

پیشگفتار

کتاب درسی مطابق با نوشته شده است برنامه های آموزشیموضوع "ماشین های الکتریکی" برای تخصص های "ماشین آلات و دستگاه های الکتریکی"، "فناوری عایق برق، کابل و خازن" و "عملیات فنی، نگهداری و تعمیر تجهیزات الکتریکی و الکترومکانیکی" حرفه ای ثانویه موسسات آموزشی.

این کتاب شامل مبانی تئوری، شرح طرح ها و تجزیه و تحلیل خواص عملیاتی ترانسفورماتورها و ماشین های الکتریکی است. علاوه بر این، نمونه هایی از حل مسئله ارائه می کند که بدون شک به درک بهتر موضوعات مورد مطالعه کمک می کند.

کتاب درسی ترتیب زیر را برای ارائه مطالب اتخاذ می کند: ترانسفورماتورها، ماشین های ناهمزمان، ماشین های سنکرون، ماشین های کموتاتور. این دنباله مطالعه تسلط بر درس را آسان تر می کند و به طور کامل با وضعیت فعلی و روند توسعه مهندسی برق مطابقت دارد. همراه با ماشین های برقی همه منظورهکتاب درسی به بررسی برخی از انواع ترانسفورماتورها و ماشین های الکتریکی برای اهداف خاص می پردازد، اطلاعاتی در مورد سطح فنی سری های مدرن ماشین های الکتریکی با شرح ویژگی های طراحی آنها ارائه می دهد.

توجه اصلی در کتاب درسی به آشکار کردن ماهیت فیزیکی پدیده ها و فرآیندهایی است که عملکرد دستگاه های مورد بررسی را تعیین می کند.

روش ارائه مطالب اتخاذ شده در کتاب مبتنی بر تجربه چندین ساله در آموزش موضوع "ماشین های الکتریکی" است.

معرفی

در 1. هدف از ماشین های الکتریکی

و ترانسفورماتورها

الکتریسیته سازی معرفی گسترده ای در صنعت، کشاورزی، حمل و نقل و زندگی روزمره انرژی الکتریکی تولید شده در نیروگاه های قدرتمند با ولتاژ بالا است. شبکه های الکتریکیبه سیستم های انرژی

برق رسانی از طریق دستگاه های تولید شده توسط صنعت برق انجام می شود. شاخه اصلی این صنعت می باشد مهندسی برق، در توسعه و ساخت ماشین های الکتریکی و ترانسفورماتورها فعالیت می کند.

ماشین برقییک وسیله الکترومکانیکی است که تبدیل متقابل انرژی های مکانیکی و الکتریکی را انجام می دهد. انرژی الکتریکی در نیروگاه ها توسط ماشین های الکتریکی تولید می شود - ژنراتورهایی که انرژی مکانیکی را به انرژی الکتریکی تبدیل می کنند.

بخش اصلی برق (تا 80٪) در نیروگاه های حرارتی تولید می شود، جایی که هنگام سوزاندن سوخت های شیمیایی (زغال سنگ، ذغال سنگ نارس، گاز)، آب گرم شده و به بخار تبدیل می شود. فشار بالا. دومی به توربین بخار عرضه می شود، جایی که با انبساط، باعث چرخش روتور توربین می شود (انرژی گرمایی در توربین به انرژی مکانیکی تبدیل می شود). چرخش روتور توربین به شفت ژنراتور (توربوژنراتور) منتقل می شود. در نتیجه فرآیندهای الکترومغناطیسی که در ژنراتور اتفاق می افتد، انرژی مکانیکی به انرژی الکتریکی تبدیل می شود.

فرآیند تولید برق در نیروگاه های هسته ای مشابه فرآیند نیروگاه حرارتی است و تنها تفاوت آن در این است که به جای سوخت شیمیایی از سوخت هسته ای استفاده می شود.

در نیروگاه های هیدرولیک، فرآیند تولید برق به شرح زیر است: آب افزایش یافته توسط یک سد تا یک سطح معین به پروانه یک توربین هیدرولیک تخلیه می شود. انرژی مکانیکی که در این حالت با چرخاندن چرخ توربین به دست می آید به شفت یک ژنراتور الکتریکی (مولد هیدروژن) منتقل می شود که در آن انرژی مکانیکی به انرژی الکتریکی تبدیل می شود.

در فرآیند مصرف انرژی الکتریکی به انواع دیگر انرژی (حرارتی، مکانیکی، شیمیایی) تبدیل می شود. حدود 70 درصد برق برای راندن ماشین‌ها، مکانیزم‌ها، وسیله نقلیه، یعنی برای قبل

تبدیل آن به انرژی مکانیکی این تبدیل توسط ماشین های الکتریکی انجام می شود - موتورهای الکتریکی.

موتور الکتریکی عنصر اصلی درایو الکتریکی ماشین های کار است. قابلیت کنترل خوب انرژی الکتریکی و سادگی توزیع آن، استفاده گسترده از درایوهای الکتریکی چند موتوره ماشین‌های کار در صنعت را در هنگام اتصالات فردی ممکن ساخته است. ماشین کارتوسط موتورهای خود رانده می شوند. درایو چند موتوره به طور قابل توجهی مکانیسم ماشین کار را ساده می کند (تعداد انتقال مکانیکی که پیوندهای جداگانه دستگاه را به هم وصل می کند کاهش می یابد) و ایجاد می کند فرصت های بزرگدر اتوماسیون فرآیندهای مختلف فناوری. موتورهای الکتریکی به طور گسترده ای در حمل و نقل به عنوان موتورهای کششی که جفت چرخ لوکوموتیوهای الکتریکی، قطارهای الکتریکی، واگن برقی و غیره را به حرکت در می آورند، استفاده می شود.

پشت اخیرااستفاده از ماشین‌های الکتریکی کم‌مصرف - میکروماشین‌هایی با توانی از کسری تا چند صد وات - به طور قابل توجهی افزایش یافته است. چنین ماشین های الکتریکی در دستگاه های ابزار دقیق، تجهیزات اتوماسیون و لوازم خانگی - جاروبرقی، یخچال، فن و غیره استفاده می شود. قدرت این موتورها کم است، طراحی ساده و قابل اعتماد است و در مقادیر زیادی تولید می شوند.

انرژی الکتریکی تولید شده در نیروگاه ها باید به مکان های مصرفی آن، در درجه اول به مراکز صنعتی بزرگ کشور که صدها و گاهی هزاران کیلومتر از نیروگاه های قدرتمند فاصله دارند، منتقل شود. اما انتقال برق کافی نیست. باید بین بسیاری از مصرف کنندگان مختلف - شرکت های صنعتی، ساختمان های مسکونی و غیره توزیع شود. انتقال برق به مسافت های طولانیدر ولتاژ بالا (تا 500 کیلو ولت یا بیشتر) انجام می شود که حداقل تلفات الکتریکی را در خطوط برق تضمین می کند. بنابراین در فرآیند انتقال و توزیع انرژی الکتریکی، افزایش و کاهش مکرر ولتاژ ضروری است. این فرآیند با استفاده از دستگاه های الکترومغناطیسی به نام انجام می شود مبدل ها. ترانسفورماتور یک ماشین الکتریکی نیست، زیرا کار آن مربوط به تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی مکانیکی یا بالعکس نیست. ترانسفورماتورها فقط ولتاژ انرژی الکتریکی را تغییر می دهند. علاوه بر این، ترانسفورماتور یک دستگاه استاتیک است و هیچ قسمت متحرکی ندارد. با این حال، فرآیندهای الکترومغناطیسی که در ترانسفورماتورها اتفاق می‌افتند، مشابه فرآیندهایی هستند که در حین کار ماشین‌های الکتریکی اتفاق می‌افتند. علاوه بر این، ماشین‌های الکتریکی و ترانسفورماتورها با ماهیت یکسانی از فرآیندهای الکترومغناطیسی و انرژی که در اثر برهمکنش یک میدان مغناطیسی و یک هادی با جریان ایجاد می‌شوند، مشخص می‌شوند. به این دلایل، ترانسفورماتورها بخشی جدایی ناپذیر از دوره ماشین های الکتریکی را تشکیل می دهند.

مبانی نظری عملکرد ماشین های الکتریکی در سال 1821 توسط M. Faraday پایه گذاری شد که امکان تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی مکانیکی را ایجاد کرد و اولین مدل موتور الکتریکی را ایجاد کرد. نقش مهمتوسعه ماشین های الکتریکی تحت تأثیر کار دانشمندان D. Maxwell و E. H. Lenz قرار گرفت. ایده تبدیل متقابل انرژی های الکتریکی و مکانیکی در آثار دانشمندان برجسته روسی B. S. Jacobi و M. O. Dolivo Dobrovolsky که طرح های موتور الکتریکی مناسب را توسعه دادند و ایجاد کردند، بیشتر توسعه یافت. استفاده عملی.

دستاوردهای بزرگ در ایجاد ترانسفورماتورها و کاربرد عملی آنها متعلق به مخترع قابل توجه روسی P.N. Yablochkov است. در آغاز قرن بیستم، تقریباً تمام انواع اصلی ماشین‌های الکتریکی و ترانسفورماتورها ایجاد شد و پایه‌های تئوری آنها توسعه یافت.

که در در حال حاضر، مهندسی برق داخلی به موفقیت چشمگیری دست یافته است. پیشرفت فنی بیشتر، اجرای عملی دستاوردهای مهندسی برق در توسعه واقعی دستگاه های محرک الکتریکی برای دستگاه های صنعتی و لوازم خانگی را به عنوان وظیفه اصلی تعریف می کند. وظیفه اصلیپیشرفت علمی و فنی شامل تجهیز مجدد فنی و بازسازی تولید است. برق رسانی نقش بسزایی در حل این مشکل دارد. در عین حال، لازم است نیازهای زیست محیطی فزاینده برای منابع برق در نظر گرفته شود و در کنار موارد سنتی، توسعه روش های سازگار با محیط زیست (جایگزین) برای تولید برق با استفاده از انرژی خورشید، باد، جزر و مد دریا و چشمه های حرارتی

که در شرایط توسعه علمی و فنی پراهمیتبه دست آوردن کارهای مربوط به بهبود کیفیت ماشین های الکتریکی و ترانسفورماتورهای تولیدی. حل این مشکل ابزار مهمی برای توسعه همکاری های اقتصادی بین المللی است. موسسات علمی مربوطه

و شرکت های صنعتیروسیه در حال تلاش برای ایجاد انواع جدیدی از ماشین‌های الکتریکی و ترانسفورماتورها است که الزامات مدرن را برای کیفیت و شاخص‌های فنی و اقتصادی محصولات تولیدی برآورده می‌کنند.

در 2. ماشین های الکتریکی - الکترومکانیکی

مبدل های انرژی

مطالعه ماشین های الکتریکی بر اساس دانش ماهیت فیزیکی پدیده های الکتریکی و مغناطیسی ارائه شده در دوره "مبانی نظری مهندسی برق" است. بنابراین، قبل از

برنج. در 2. قوانین " دست راست» (الف) و "چپ دست" (ب)

	F(v)			F(v)
اوه		اوه

برنج. ب.1. به مفاهیم "مولد اولیه" (الف) و "موتور اولیه" (ب)

قبل از شروع مطالعه درس "ماشین های الکتریکی"، اجازه دهید معنای فیزیکی برخی از قوانین و پدیده هایی را که زیربنای اصل عملکرد ماشین های الکتریکی است، اول از همه قانون، به یاد بیاوریم. القای الکترومغناطیسی.

در حین کار یک ماشین الکتریکی در حالت ژنراتور، انرژی مکانیکی به انرژی الکتریکی تبدیل می شود. این فرآیند بر اساس قانون القای الکترومغناطیسی: اگر یک نیروی خارجی F بر روی رسانایی که در میدان مغناطیسی قرار دارد وارد شود و آن را به حرکت درآورد (شکل B.1، a)، برای مثال، از چپ به راست عمود بر بردار القایی B. میدان مغناطیسیبا سرعت v، نیروی الکتروموتور (EMF) در هادی القا می شود

جایی که B القای مغناطیسی است، T. l طول فعال هادی است، یعنی طول قسمتی که در میدان مغناطیسی قرار دارد، m. v سرعت حرکت هادی m/s است.

برای تعیین جهت EMF، باید از قانون "دست راست" استفاده کنید (شکل B.2، a). با اعمال این قانون، جهت EMF را در هادی ("از ما") تعیین می کنیم. اگر به پایان می رسد

هادی ها به مقاومت خارجی R (مصرف کننده) بسته می شوند، سپس تحت تأثیر EMF E

جریانی در همان جهت در هادی ایجاد می شود. بنابراین

بنابراین، یک رسانا در یک میدان مغناطیسی را می توان در این مورد در نظر گرفت ژنراتور ابتدایی، که در آن انرژی مکانیکی صرف حرکت هادی با سرعت می شود

stu v.

در نتیجه برهمکنش جریان I با میدان مغناطیسی، نیروی الکترومغناطیسی روی هادی ظاهر می شود.

Fem = BlI.

جهت نیروی Fem را می توان با قانون "دست چپ" تعیین کرد (شکل B.2،b). در مورد مورد بررسی، این نیرو از راست به چپ هدایت می شود، یعنی مخالف حرکت هادی. بنابراین، در ژنراتور اولیه مورد بررسی، نیروی Fem نسبت به نیروی محرکه F ترمز می کند. با حرکت یکنواخت هادی، این نیروها برابر هستند، یعنی F = Fem. با ضرب دو طرف تساوی در سرعت هادی v به دست می آید

Fv = Fem v.

با جایگزینی مقدار Fem از (B.2) به این عبارت، به دست می آوریم

Fv = BlIv = EI.

سمت چپ برابری (B.3) مقدار توان مکانیکی صرف شده برای حرکت رسانا در میدان مغناطیسی را تعیین می کند. سمت راست مقدار توان الکتریکی است که در یک حلقه بسته توسط جریان الکتریکی I ایجاد می شود. علامت مساوی بین این قسمت ها بار دیگر تأیید می کند که در ژنراتور توان مکانیکی Fv صرف شده توسط یک نیروی خارجی به توان الکتریکی EI تبدیل می شود.

اگر نیروی خارجی F را به هادی اعمال نکنید، بلکه ولتاژ U را از منبع الکتریکی به آن اعمال کنید تا جریان I در هادی جهت نشان داده شده در شکل را داشته باشد. B.1، b، سپس فقط نیروی الکترومغناطیسی Fem روی هادی اثر می گذارد. تحت تأثیر این نیرو، هادی شروع به حرکت در میدان مغناطیسی می کند. در این حالت یک emf در جهت مخالف ولتاژ U در هادی القا می شود. بنابراین بخشی از ولتاژ U اعمال شده به هادی توسط emf E القا شده در این هادی متعادل می شود و قسمت دیگر ولتاژ را تشکیل می دهد. رها کردن هادی:

از این برابری چنین برمی آید که قدرت الکتریکی(UI)، که از شبکه وارد هادی می شود، تا حدی به مکانیکی (Fem v) تبدیل می شود و تا حدی برای پوشش تلفات الکتریکی در هادی (I2 r) هزینه می شود. بنابراین، یک هادی حامل جریان که در میدان مغناطیسی قرار می گیرد را می توان به عنوان موتور الکتریکی ابتدایی.

پدیده های توصیف شده به ما امکان می دهد نتیجه گیری کنیم:

الف) برای هر ماشین الکتریکی، داشتن یک محیط رسانای الکتریکی (رساناها) و یک میدان مغناطیسی ضروری است که بتواند متقابل حرکت کند.

ب) هنگامی که یک ماشین الکتریکی هم در حالت ژنراتور و هم در حالت موتور کار می کند، القای EMF در رسانایی که از میدان مغناطیسی عبور می کند و ظاهر شدن نیروی مکانیکی وارد بر رسانایی واقع در میدان مغناطیسی هنگام عبور جریان الکتریکی از آن. به طور همزمان جریان مشاهده می شود.

ج) تبدیل متقابل انرژی های مکانیکی و الکتریکی در یک ماشین الکتریکی می تواند در هر جهتی رخ دهد، یعنی همان ماشین الکتریکی می تواند هر دو را کار کند.

V حالت موتور و حالت ژنراتور؛ این خاصیت ماشین های الکتریکی نامیده می شودبرگشت پذیری

ژنراتور و موتور الکتریکی "ابتدایی" در نظر گرفته شده فقط منعکس کننده اصل استفاده از قوانین اساسی و پدیده های جریان الکتریکی در آنها است. در مورد طراحی، بیشتر ماشین های الکتریکی بر اساس اصل حرکت چرخشی قسمت متحرک آنها ساخته می شوند. با وجود تنوع گسترده ای از طرح های ماشین های الکتریکی، به نظر می رسد که می توان طرح کلی یک ماشین الکتریکی را تصور کرد. این طرح (شکل B.3) از یک قسمت ثابت 1 به نام استاتور و یک قسمت دوار 2 به نام روتور تشکیل شده است. روتور قرار دارد

V خسته کننده استاتور است و با یک شکاف هوا از آن جدا می شود. یکی از قسمت های مشخص شده دستگاه مجهز به عناصری است که برانگیخته می شود

V ماشین دارای یک میدان مغناطیسی است (مثلاً یک آهنربای الکتریکی یا یک آهنربای دائمی) و دیگری دارای یک سیم پیچ است که ما به صورت مشروط

سیم پیچ کاری ماشین نامیده می شود. هر دو قسمت ثابت ماشین (استاتور) و قسمت متحرک (روتور) دارای هسته های ساخته شده از مواد مغناطیسی نرم و مقاومت مغناطیسی کم هستند.

اگر یک ماشین الکتریکی در حالت ژنراتور کار کند، پس

برنج. در ساعت 3. نمودار طراحی کلی یک ماشین الکتریکی

هنگامی که روتور می چرخد ​​(تحت عملکرد موتور محرک)، یک EMF در هادی های سیم پیچ کار القا می شود و هنگامی که یک مصرف کننده وصل می شود، یک برق. در این حالت انرژی مکانیکی موتور محرک به انرژی الکتریکی تبدیل می شود. اگر قرار است ماشین به عنوان یک موتور الکتریکی کار کند، سیم پیچ کاری ماشین به شبکه متصل می شود. در این حالت جریانی که در هادی های این سیم پیچ ایجاد می شود با میدان مغناطیسی وارد شده و نیروهای الکترومغناطیسی روی روتور ایجاد می شود و باعث چرخش روتور می شود. که در آن انرژی الکتریکیکه توسط موتور از شبکه مصرف می شود، به انرژی مکانیکی تبدیل می شود که برای فعال کردن هر مکانیزم، ماشین، وسیله نقلیه و غیره صرف می شود.

همچنین می توان ماشین های الکتریکی را طراحی کرد که سیم پیچ کار بر روی استاتور قرار گرفته و عناصر تحریک کننده میدان مغناطیسی روی روتور باشند. اصل کار دستگاه یکسان است.

محدوده قدرت ماشین های الکتریکی بسیار گسترده است - از کسری از یک وات تا صدها هزار کیلووات.

V.Z. طبقه بندی ماشین های الکتریکی

استفاده از ماشین های الکتریکی به عنوان ژنراتور و موتور هدف اصلی آنها است، زیرا منحصراً با هدف تبدیل متقابل انرژی های الکتریکی و مکانیکی مرتبط است. با این حال، استفاده از ماشین های الکتریکی در شاخه های مختلف فناوری ممکن است اهداف دیگری داشته باشد. بنابراین، مصرف برق اغلب با تبدیل جریان متناوب به جریان مستقیم یا با تبدیل جریان فرکانس صنعتی به جریان بالاتر همراه است. فرکانس بالا. برای این اهداف استفاده می کنند مبدل ماشین های الکتریکی.

از ماشین های الکتریکی نیز برای تقویت توان استفاده می شود سیگنال های الکتریکی. چنین ماشین های الکتریکی نامیده می شوند تقویت کننده های ماشین های الکتریکی. ماشین های الکتریکی که برای بهبود ضریب توان مصرف کنندگان برق استفاده می شوند نامیده می شوند جبران کننده های سنکرون. ماشین های الکتریکی مورد استفاده برای تنظیم ولتاژ جریان متناوب نامیده می شوند تنظیم کننده های القایی.

استفاده از میکروماشین ها در دستگاه های اتوماسیون بسیار متنوع است. در اینجا، ماشین های الکتریکی نه تنها به عنوان موتور، بلکه به عنوان موتور نیز استفاده می شوند تاکوژنراتورها(برای تبدیل سرعت چرخش به سیگنال الکتریکی)، selsyns،

ترانسفورماتورهای دوار (برای دریافت سیگنال های الکتریکی متناسب با زاویه چرخش شفت) و غیره. از مثال های بالا مشخص می شود که ماشین های الکتریکی چقدر برای اهداف خود متنوع هستند.

کاتسمن ام. ام.
دستگاه های ابزار دقیق ماشین های الکتریکی و تجهیزات اتوماسیون

کتابخانه
SEVMASHVTUZA

تایید شده توسط وزارت آموزش و پرورش فدراسیون روسیه به عنوان کمک آموزشی برای دانش آموزان موسسات آموزشی آموزش متوسطه حرفه ای

مسکو
2006

داوران: پروفسور S.N. استومنسکی (بخش فناوری رایانهچوواش دانشگاه دولتی) S. Ts. Malinovskaya (کالج مهندسی رادیو مسکو).

کاتسمن ام. ام. دستگاه های ابزار دقیق ماشین های الکتریکی و تجهیزات اتوماسیون: کتاب درسی. کمک به دانش آموزان نهادهای محیط زیست پروفسور آموزش و پرورش / مارک میخایلوویچ کاتسمن. - م.: مرکز نشر "آکادمی"، 1385. - 368 ص.

این آموزش اصول عملیات، طراحی، تئوری اساسی، ویژگی ها را پوشش می دهد انواع مختلفماشین‌های برقی قدرت و ترانسفورماتورهای کم مصرف (میکرو ماشین‌ها)، موتورهای محرک، ماشین‌های الکتریکی اطلاعاتی که بیشترین کاربرد را در تجهیزات ابزار دقیق و اتوماسیون در زمینه‌های صنعتی عمومی و فناوری خاص دارند.

برای دانش آموزان مؤسسات آموزشی آموزش متوسطه حرفه ای که در تخصص های "ابزارسازی" و "اتوماسیون و کنترل" تحصیل می کنند.

برای دانشجویان مؤسسات آموزش عالی و متخصصان درگیر در مهندسی ابزار و اتوماسیون فرآیندهای تولید مفید خواهد بود.

ویراستار T. F. Melnikova
سردبیر فنی N. I. گورباچوا
چیدمان کامپیوتر: D. V. Fedotov
تصحیح کنندگان V. A. Zhilkina، G. N. Petrova

© Katsman M.M.، 2006
© مرکز آموزشی و انتشاراتی "آکادمی"، 1385
© طراحی. مرکز انتشارات "آکادمی"، 1385

پیشگفتار
معرفی
B.I. هدف از ماشین های الکتریکی و ترانسفورماتور
در 2. طبقه بندی ماشین های الکتریکی

بخش اول. ترانسفورماتورها و ماشین های برقی کم توان

بخش 1 ترانسفورماتورها

فصل 1. ترانسفورماتورهای قدرت
1.1. هدف و اصل عملیات ترانس برق 9
1.2. طراحی ترانسفورماتور 12
1.3. وابستگی ها و روابط اساسی در ترانسفورماتورها 14
1.4. تلفات و راندمان ترانسفورماتور 16
1.5. آزمایشات بر روی ترانسفورماتورهای مدار باز و اتصال کوتاه
1.6. تغییر ولتاژ ثانویه ترانسفورماتور 20
1.7. ترانسفورماتورهای سه فاز و چند سیم پیچ 21
1.8. ترانسفورماتورهای یکسو کننده 24
1.9. اتوترانسفورماتورها

فصل 2. دستگاه های ترانسفورماتور با خواص ویژه
2.1. ترانسفورماتورهای اوج 31
2.2. ترانسفورماتورهای پالس 33
2.3. ضریب فرکانس 35
2.4. تثبیت کننده های ولتاژ 39
2.5. ترانسفورماتورهای ابزار ولتاژ و جریان

بخش دوم ماشین آلات برقی کم توان

فصل 3. موتورهای سه فاز ناهمزمان با روتور قفس سنجابی
3.1. اصل عملکرد یک موتور سه فاز ناهمزمان
3.2. طراحی موتورهای سه فاز آسنکرون
3.3. تئوری پایه موتور ناهمزمان سه فاز
3.4. تلفات و راندمان یک موتور ناهمزمان
3.5. گشتاور الکترومغناطیسی یک موتور ناهمزمان
3.6. تاثیر ولتاژ شبکه و مقاومت فعالسیم پیچ های روتور برای ویژگی های مکانیکی
3.7. مشخصات عملکرد موتورهای سه فاز آسنکرون
3.8. خواص راه اندازی موتورهای سه فاز آسنکرون
3.9. تنظیم سرعت موتورهای سه فاز ناهمزمان
3.9.1. تنظیم سرعت چرخش با تغییر مقاومت فعال در مدار روتور
3.9.2. تنظیم سرعت چرخش با تغییر فرکانس ولتاژ تغذیه
3.9.3. تنظیم سرعت چرخش با تغییر ولتاژ تغذیه
3.9.4. تنظیم سرعت چرخش با تغییر تعداد قطب های سیم پیچ استاتور
3.9.5. کنترل سرعت نبض
3.10. موتورهای آسنکرون خطی
3.11. شروع کنترل موتور ناهمزمان سه فاز با روتور قفس سنجابی با استفاده از کنتاکتور غیر قابل برگشت

فصل 4. موتورهای آسنکرون تک فاز و خازن
4.1. اصل کار یک موتور ناهمزمان تک فاز
4.2. مشخصات مکانیکی موتور ناهمزمان تک فاز
4.3. راه اندازی موتور آسنکرون تک فاز
4.4. موتورهای آسنکرون خازن
4.5. اتصال موتور سه فاز آسنکرون به شبکه تک فاز
4.6. موتورهای آسنکرون تک فاز با قطب های سایه دار
4.7. ماشین های ناهمزمان با روتور فاز قفل شده

فصل 5. ماشین های سنکرون
5.1. اطلاعات کلی در مورد ماشین های سنکرون
5.2. ژنراتورهای سنکرون
5.2.1. اصل عملکرد یک ژنراتور سنکرون
5.2.2. واکنش آرمیچر در ژنراتور سنکرون
5.2.3. معادلات ولتاژ ژنراتور سنکرون
5.2.4. ویژگی های یک ژنراتور سنکرون
5.2.5. ژنراتورهای سنکرون که توسط آهنرباهای دائمی تحریک می شوند
5.3. موتورهای سنکرون با تحریک الکترومغناطیسی
5.3.1. اصل کار و طراحی موتور تک قطبی سنکرون با تحریک الکترومغناطیسی
5.3.2. راه اندازی یک موتور سنکرون با تحریک الکترومغناطیسی
5.3.3. تلفات، راندمان و گشتاور الکترومغناطیسی موتور سنکرون با تحریک الکترومغناطیسی
5.4. موتورهای سنکرون آهنربای دائمی
5.5. موتورهای سنکرون چند قطبی با سرعت کم
5.5.1. موتورهای سنکرون تک فاز کم سرعت از نوع DSO32 و DSOR32
5.5.2. موتورهای سنکرون خازن با سرعت پایین از انواع DSK و DSRK
5.6. موتورهای رلوکتانس سنکرون
5.7. موتورهای هیسترزیس سنکرون
5.8. موتورهای رلوکتانس هیسترزیس قطب سایه دار
5.9. ماشین های سنکرون سلف
5.9.1. ژنراتورهای سنکرون سلف
5.9.2. موتورهای القایی سنکرون
5.10. موتورهای سنکرون با کاهش سرعت الکترومکانیکی
5.10.1. موتورهای روتور نورد سنکرون (ROS)
5.10.2. موتورهای سنکرون موجی

فصل 6. ماشین های کلکتور
6.1. اصل عملکرد ماشین های کموتاتور DC
6.2. طراحی دستگاه کلکتور DC
6.3. نیروی الکتروموتور و گشتاور الکترومغناطیسی یک دستگاه کموتاتور DC
6.4. میدان مغناطیسی یک ماشین DC. واکنش آرماتور
6.5. سوئیچینگ در ماشین های کموتاتور DC
6.6. روش هایی برای بهبود سوئیچینگ و سرکوب تداخل در دریافت رادیو
6.7. تلفات و کارایی ماشین های کموتاتور DC
6.8. موتورهای DC برس خورده
6.8.1. وابستگی ها و روابط اساسی
6.8.2. موتورهای تحریک مستقل و موازی
6.8.3. تنظیم سرعت چرخش موتورهای تحریک مستقل و موازی
6.8.4. موتورهای سری
6.9. موتورهای برس دار یونیورسال
6.10. تثبیت سرعت چرخش موتورهای DC
6.11. ژنراتورهای DC
6.11.1. مولد تحریک مستقل
6.11.2. مولد تحریک موازی

فصل 7. ماشین های الکتریکی با طرح ها و خواص خاص
7.1. موتورهای ژیروسکوپی
7.1.1. هدف و خواص ویژه موتورهای ژیروسکوپی
7.1.2. طراحی موتورهای ژیروسکوپی
7.2. مبدل ماشین های الکتریکی
7.2.1. مبدل ماشین های الکتریکی از نوع موتور ژنراتور
7.2.2. مبدل های تک آرمیچر
7.3. تقویت کننده های قدرت ماشین های الکتریکی
7.3.1. مفاهیم اساسی
7.3.2. تقویت کننده های میدان عرضی ماشین الکتریکی

فصل 8. موتورهای شیر DC
8.1. مفاهیم اساسی
8.2. فرآیند کار یک موتور سوپاپ
8.3. موتور شیر DC کم توان

فصل 9. موتورهای محرک DC
9.1. الزامات موتورهای محرک و مدارهای کنترل برای موتورهای محرک DC
9.2. کنترل آرمیچر موتورهای محرک DC
9.3. کنترل قطب موتورهای محرک DC
9.4. ثابت زمانی الکترومکانیکی موتورهای محرک DC
9.5. کنترل پالس موتور محرک DC
9.6. طراحی موتور محرک DC
9.6.1. موتور محرک DC با آرمیچر توخالی
9.6.2. موتورهای DC با سیم پیچ آرمیچر چاپی
9.6.3. موتور DC با آرمیچر صاف (بدون شکاف).

فصل 10. موتورهای محرک ناهمزمان
10.1. روش های کنترل موتورهای محرک ناهمزمان
10.2. خودکششی در موتورهای آسنکرون اجرایی و راه های رفع آن
10.3. طراحی موتور ناهمزمان اجرایی با روتور غیر مغناطیسی توخالی
10.4. ویژگی های یک موتور ناهمزمان اجرایی با روتور غیر مغناطیسی توخالی
10.5. اجرایی موتور آسنکرونبا روتور قفس سنجاب
10.6. موتور ناهمزمان اجرایی با روتور فرومغناطیسی توخالی
10.7. ثابت زمانی الکترومکانیکی موتورهای ناهمزمان اجرایی
10.8. موتورهای محرک گشتاور

فصل 11. موتورهای پله ای محرک
11.1. مفاهیم اساسی
11.2. موتورهای پله ای با روتور پسیو
11.3. موتورهای پله ای روتور فعال
11.4. استپر موتورهای سلفی
11.5. پارامترهای اساسی و حالت های عملکرد موتورهای پله ای

فصل 12. مثال های کاربردی از موتورهای محرک
12.1. نمونه هایی از کاربرد موتورهای آسنکرون اجرایی و موتورهای DC
12.2. مثال کاربردی موتور پله ای محرک
12.3. موتورهای الکتریکی برای دستگاه های خواندن رانندگی
12.3.1. مکانیسم های انتقال نوار
12.3.2. درایو الکتریکی دستگاه ها برای خواندن اطلاعات از دیسک های نوری

بخش IV اطلاعات ماشین آلات برقی

فصل 13. تاکوژنراتورها
13.1. هدف تاکوژنراتورها و الزامات آنها
13.2. تاکوژنراتورهای AC
13.3. تاکوژنراتورهای DC
13.4. نمونه هایی از استفاده از تاکوژنراتورها در دستگاه های اتوماسیون صنعتی
13.4.1. کاربرد تاکوژنراتورها به عنوان سنسورهای سرعت چرخش
13.4.2. استفاده از تاکوژنراتور به عنوان دبی سنج
13.4.3. استفاده از تاکوژنراتور در درایو الکتریکی با منفی بازخوردبا سرعت

فصل 14. ماشین های ارتباط سنکرون الکتریکی
14.1. مفاهیم اساسی
14.2. سیستم نشانگر برای انتقال زاویه از راه دور
14.3. همگام سازی لحظه های همگام سازها در سیستم نشانگر
14.4. سیستم انتقال زاویه از راه دور ترانسفورماتور
14.5. طراحی selsyns
14.6. سلسین دیفرانسیل
14.7. منیزین ها
14.8. نمونه هایی از استفاده از selsyns در دستگاه های اتوماسیون صنعتی
14 8 1 ثبت نرخ تغذیه ابزار در دکل های حفاری
14.8.2. تنظیم نسبت سوخت به هوا در یک کوره متالورژی

فصل 15. ترانسفورماتورهای دوار
15.1. هدف و طراحی ترانسفورماتورهای دوار
15.2. ترانسفورماتور دوار سینوسی کسینوس
15.2.1. ترانسفورماتور دوار سینوسی کسینوس در حالت سینوسی
15.2.2. ترانسفورماتور دوار سینوسی کسینوس در حالت سینوسی کسینوس
15.2.3. ترانسفورماتور دوار سینوسی کسینوس در حالت مقیاس بندی
15.2.4. ترانسفورماتور دوار سینوسی کسینوس در حالت شیفتر فاز
15.3. ترانسفورماتور دوار خطی
15.4. سیستم ترانسفورماتور برای انتقال زاویه از راه دور در ترانسفورماتورهای دوار

کتابشناسی - فهرست کتب
نمایه موضوعی

پیشگفتار

در شرایط رو به رشد سطح فنی تولید و معرفی اتوماسیون پیچیده فرآیندهای تکنولوژیکیموضوعات مربوط به آموزش با کیفیت بالا از متخصصانی که مستقیماً در عملیات و طراحی سیستم های اتوماسیون دخیل هستند، اهمیت ویژه ای دارد. در مجموعه گسترده ابزار دقیق و اتوماسیون، جایگاه پیشرو را ماشین های الکتریکی و ترانسفورماتورهای کم توان (میکرو ماشین ها) اشغال می کنند.

این کتاب اصول عملکرد، طراحی، ویژگی‌های عملیاتی و طراحی ماشین‌های الکتریکی و ترانسفورماتورهای کم مصرف را که به طور گسترده برای هدایت مکانیزم‌ها و دستگاه‌های مورد استفاده در تجهیزات ابزار دقیق و اتوماسیون استفاده می‌شوند، تشریح می‌کند. عناصر ماشین الکتریکی که اساس مدرن را تشکیل می دهند سیستم های اتوماتیک: موتورهای محرک DC و AC، تقویت کننده ماشین های الکتریکی، مبدل های دوار، موتورهای پله ای، ماشین های اطلاعات الکتریکی (تاکوژنراتورها، سلسین ها، مگنزین ها، ترانسفورماتورهای دوار)، موتورهای الکتریکی دستگاه های ژیروسکوپی.

هدف این کتاب آموزش استفاده منطقی و صحیح از موتورهای الکتریکی قدرت و عناصر اتوماسیون ماشین الکتریکی در دستگاه های ابزار دقیق و تجهیزات اتوماسیون به متخصص آینده است.

با در نظر گرفتن ویژگی های تدریس دانش آموزان در دانشکده ها و دانشکده های فنی، نویسنده هنگام ارائه مطالب در کتاب، توجه ویژهدر نظر گرفتن ماهیت فیزیکی پدیده ها و فرآیندهایی که عملکرد دستگاه های مورد بررسی را توضیح می دهند. روش ارائه درس اتخاذ شده در کتاب بر اساس سالها تجربه تدریس در موسسات آموزشیآموزش متوسطه حرفه ای

معرفی

در 1. هدف از ماشین های الکتریکی و ترانسفورماتور

سطح فنی هر مدرن شرکت تولیدیدر درجه اول توسط وضعیت اتوماسیون و مکانیزاسیون جامع فرآیندهای اساسی فناوری ارزیابی می شود. در عین حال همه چیز ارزش بالاتراتوماسیون نه تنها کار فیزیکی بلکه ذهنی نیز در حال افزایش است.

سیستم های خودکار شامل طیف گسترده ای از عناصر است که نه تنها متفاوت است هدف عملکردی، اما اصل عمل. در میان بسیاری از عناصری که مجتمع های خودکار را تشکیل می دهند، عناصر ماشین الکتریکی مکان خاصی را اشغال می کنند. اصل عملکرد و طراحی این عناصر یا عملاً با ماشین های الکتریکی تفاوتی ندارد (آنها موتورهای الکتریکی یا ژنراتورهای الکتریکی هستند) یا از نظر طراحی و فرآیندهای الکترومغناطیسی که در آنها اتفاق می افتد بسیار نزدیک به آنها هستند.

ماشین الکتریکی وسیله ای الکتریکی است که تبدیل متقابل انرژی های الکتریکی و مکانیکی را انجام می دهد.

اگر هادی در میدان مغناطیسی به این شکل حرکت کند. به طوری که از خطوط مغناطیسی نیرو عبور کند، نیروی الکتروموتور (EMF) در این هادی القا می شود. هر ماشین الکتریکی از یک قسمت ثابت و یک قسمت متحرک (دوار) تشکیل شده است. یکی از این قسمت ها (سلف) میدان مغناطیسی ایجاد می کند و دیگری سیم پیچی دارد که یک سیستم رسانا است. اگر انرژی مکانیکی به یک ماشین الکتریکی عرضه شود، به عنوان مثال. قسمت متحرک آن را بچرخانید، سپس، مطابق با قانون القای الکترومغناطیسی، یک EMF در سیم پیچ کاری آن القا می شود. اگر هر مصرف کننده انرژی الکتریکی به پایانه های این سیم پیچ متصل شود، جریان الکتریکی در مدار ایجاد می شود. بنابراین، در نتیجه فرآیندهای رخ داده در ماشین، انرژی چرخشی مکانیکی به انرژی الکتریکی تبدیل می‌شود. ماشین های الکتریکی که چنین تبدیلی را انجام می دهند ژنراتور الکتریکی نامیده می شوند. ژنراتورهای الکتریکی اساس صنعت برق را تشکیل می دهند - آنها در نیروگاه ها استفاده می شوند، جایی که انرژی مکانیکی توربین ها را به انرژی الکتریکی تبدیل می کنند.

اگر هادی در میدان مغناطیسی عمود بر خطوط مغناطیسی نیرو قرار گیرد و جریان الکتریکی از آن عبور کند، در نتیجه برهم کنش این جریان با نمد مغناطیسی سقف، نیروی مکانیکی بر هادی وارد می شود. بنابراین، اگر سیم‌پیچ کاری یک ماشین الکتریکی به برس انرژی الکتریکی متصل شود، جریانی در آن ظاهر می‌شود و از آنجایی که این سیم‌پیچ در میدان مغناطیسی سلف است، نیروهای مکانیکی بر هادی‌های آن وارد می‌شوند. تحت تأثیر این نیروها، قسمت متحرک ماشین الکتریکی شروع به چرخش می کند. [در این صورت انرژی الکتریکی به انرژی مکانیکی تبدیل می شود. ماشین های الکتریکی که این تبدیل را انجام می دهند، موتور الکتریکی نامیده می شوند. موتورهای الکتریکی به طور گسترده در محرک الکتریکی ماشین ابزار، جرثقیل، وسایل نقلیه، لوازم خانگی و غیره استفاده می شود.

ماشین های الکتریکی دارای خاصیت برگشت پذیری هستند، یعنی. این ماشین الکتریکی می تواند هم به عنوان ژنراتور و هم به عنوان موتور عمل کند. همه چیز به نوع انرژی تامین شده به دستگاه بستگی دارد. با این حال، معمولاً هر ماشین الکتریکی هدف خاصی دارد: یا یک ژنراتور یا یک موتور.

اساس ایجاد ماشین های الکتریکی و ترانسفورماتورها قانون القای الکترومغناطیسی کشف شده توسط M. Faraday بود. آغاز استفاده عملی از ماشین های الکتریکی توسط آکادمیک B.S. Jacobi، که در سال 1834 طرح یک ماشین الکتریکی را ایجاد کرد، که نمونه اولیه یک موتور الکتریکی مدرن بود.

استفاده گسترده از ماشین های الکتریکی در محرک های الکتریکی صنعتی توسط مهندس روسی M.O-Dobrovolsky (1889) از یک موتور ناهمزمان سه فاز، که متفاوت از موتورهای مورد استفاده در آن زمان بود، تسهیل شد. موتورهای کموتاتورجریان مستقیم طراحی ساده و قابلیت اطمینان بالا.

با آغاز قرن بیستم. اکثر انواع ماشین های الکتریکی که هنوز هم امروزه مورد استفاده قرار می گیرند ایجاد شدند.

دانلود کتاب درسی ماشین های الکتریکی، ابزار دقیق و تجهیزات اتوماسیون. مسکو، مرکز انتشارات "آکادمی"، 2006

کتاب درسی برای دانش آموزان. موسسات زیست محیطی، پروفسور تحصیلات. - ویرایش دوازدهم، پاک شد. - م.: فرهنگستان، 2013. - 496 ص. ISBN 978-5-7695-9705-3 در این کتاب در مورد تئوری، اصل عملکرد، طراحی و تجزیه و تحلیل حالت های عملکرد ماشین های الکتریکی و ترانسفورماتورها، اعم از عمومی و ویژه، که در شاخه های مختلف فناوری رواج یافته اند، بحث می شود.
هنگام تسلط بر ماژول حرفه ای PM.01 می توان از کتاب درسی استفاده کرد. «سازمان نگهداری و تعمیر تجهیزات الکتریکی و الکترومکانیکی» (MDK.01.01) در تخصص 140448 «عملیات فنی و نگهداری تجهیزات الکتریکی و الکترومکانیکی».
برای دانش آموزان موسسات آموزش حرفه ای متوسطه. قابل استفاده برای دانشجویان.پیشگفتار.
معرفی.
هدف از ماشین های الکتریکی و ترانسفورماتور.
ماشین های برقی مبدل های الکترومکانیکیانرژی.
طبقه بندی ماشین های الکتریکی
مبدل ها.
فرآیند کار ترانسفورماتور.
هدف و زمینه های کاربرد ترانسفورماتورها.
اصل عملکرد ترانسفورماتورها
طراحی ترانسفورماتور.
معادلات ولتاژ ترانسفورماتور.
معادلات نیروها و جریان های مغناطیسی.
کاهش پارامترهای سیم پیچ ثانویه و مدار معادل ترانسفورماتور کاهش یافته.
نمودار برداری ترانسفورماتور.
دگرگونی جریان سه فازو نمودارهای اتصال سیم پیچ ترانسفورماتورهای سه فاز.
پدیده های حین مغناطیس شدن هسته های مغناطیسی ترانسفورماتورها.
تأثیر نمودار اتصال سیم پیچ بر عملکرد ترانسفورماتورهای سه فاز در حالت بی باری.
تعیین تجربی پارامترهای مدار معادل ترانسفورماتورها.
نمودار برداری ساده ترانسفورماتور.
مشخصات خارجی ترانسفورماتور
تلفات و کارایی ترانسفورماتور.
تنظیم ولتاژ ترانسفورماتورها
گروه های اتصال سیم پیچ و عملکرد موازی ترانسفورماتورها.
گروه های اتصال سیم پیچ ترانسفورماتور.
عملکرد موازی ترانسفورماتورها
ترانسفورماتورهای سه سیم پیچ و ترانسفورماتورهای خودکار.
ترانسفورماتورهای سه سیم پیچ.
اتوترانسفورماتورها
فرآیندهای گذرا در ترانسفورماتورها
فرآیندهای گذرا هنگام روشن شدن و زمانی که ناگهانی هستند مدار کوتاهمبدل ها.
اضافه ولتاژ در ترانسفورماتورها
دستگاه های ترانسفورماتور برای اهداف خاص.
ترانسفورماتور با هسته متحرک.
ترانسفورماتور برای دستگاه های یکسو کننده.
ترانسفورماتورهای پیک
ضرب کننده های فرکانس
ترانسفورماتورهای جوشکاری قوس الکتریکی.
ترانسفورماتورهای قدرت عمومی.
خنک کننده ترانسفورماتورها
سوالات عمومی تئوری ماشین های براشلس.
اصل عملکرد ماشین های AC بدون جاروبک.
اصل عملکرد یک ژنراتور سنکرون
اصل عملکرد یک موتور ناهمزمان
اصل ساخت سیم پیچ استاتور ماشین های جریان متناوب.
طراحی استاتور دستگاه براشلس و مفاهیم اولیه سیم پیچی استاتور.
نیروی محرکه الکتریکی سیم پیچ.
نیروی محرکه الکتریکی گروه سیم پیچ.
نیروی محرکه الکتریکی سیم پیچ استاتور.
EMF هارمونیک های دندانه دار.
انواع اصلی سیم پیچ استاتور
سیم پیچی دو لایه سه فاز با تعداد کامل شیار در هر قطب و فاز.
سیم پیچ دولایه سه فاز با عدد کسریشکاف ها در هر قطب و فاز.
سیم پیچ استاتور تک لایه.
عایق سیم پیچ استاتور.
نیروی حرکتی مغناطیسی سیم پیچ های استاتور.
نیروی حرکتی مغناطیسی یک سیم پیچ متمرکز.
نیروی حرکتی مغناطیسی یک سیم پیچ توزیع شده.
نیروی حرکتی مغناطیسی یک سیم پیچ سه فاز استاتور.
میدان های مغناطیسی دایره ای، بیضوی و ضربانی.
هارمونیک های فضایی بالاتر نیروی مغناطیسی یک سیم پیچ سه فاز.
ماشین های ناهمزمان
حالت های عملیاتی و طراحی ماشین های ناهمزمان.
حالت های عملکرد موتور و ژنراتور یک ماشین ناهمزمان.
طراحی موتورهای آسنکرون
مدار مغناطیسی یک ماشین ناهمزمان
مفاهیم اساسی.
محاسبه مدار مغناطیسی یک موتور ناهمزمان.
شارهای نشت مغناطیسی یک ماشین ناهمزمان
نقش دندانهای مرکزی در القای EMF و ایجاد گشتاور الکترومغناطیسی.--------
نمودار جایگزینی موتور ناهمزمان.
معادلات ولتاژ برای یک موتور ناهمزمان
معادلات MMF و جریان یک موتور ناهمزمان.
کاهش پارامترهای سیم پیچ روتور و نمودار برداری یک موتور ناهمزمان.
گشتاور الکترومغناطیسی و ویژگی های عملکرد یک موتور ناهمزمان
تلفات و راندمان یک موتور ناهمزمان
مفاهیمی در مورد ویژگی های موتورها و مکانیسم های کار.
گشتاور الکترومغناطیسی و مشخصات مکانیکی یک موتور ناهمزمان
مشخصات مکانیکی یک موتور ناهمزمان با تغییر در ولتاژ شبکه و مقاومت فعال سیم پیچ روتور.
ویژگی های عملکرد یک موتور ناهمزمان
گشتاورهای الکترومغناطیسی از هارمونیک های فضایی بالاتر میدان مغناطیسی یک موتور ناهمزمان.
تعیین تجربی پارامترها و محاسبه مشخصات عملکرد موتورهای آسنکرون.
مفاهیم اساسی.
تجربه بیکاری
تجربه اتصال کوتاه
نمودار دایره ای یک موتور ناهمزمان.
ترسیم ویژگی های عملکرد یک موتور ناهمزمان با استفاده از نمودار دایره ای
روش تحلیلی برای محاسبه مشخصات عملکرد موتورهای ناهمزمان.
راه اندازی، کنترل سرعت و ترمز موتورهای سه فاز آسنکرون.
راه اندازی موتورهای ناهمزمان با روتور زخمی.
راه اندازی موتورهای آسنکرون با روتور قفس سنجابی.
موتورهای آسنکرون قفس سنجابی با ویژگی های راه اندازی بهبود یافته.
تنظیم سرعت چرخش موتورهای آسنکرون
حالت های ترمز موتورهای ناهمزمان
موتورهای آسنکرون تک فاز و خازن.
اصل کارکرد و راه اندازی موتور ناهمزمان تک فاز.
موتورهای خازن آسنکرون
کارکرد موتور سه فاز آسنکرون از شبکه تک فاز.
موتور آسنکرون تک فاز با قطب های سایه دار.
ماشین های ناهمزمان برای اهداف خاص.
تنظیم کننده ولتاژ القایی و تنظیم کننده فاز.
مبدل فرکانس ناهمزمان
ماشین های ارتباط سنکرون الکتریکی
موتورهای محرک ناهمزمان
موتورهای آسنکرون خطی
اشکال ساختاری ماشین های الکتریکی.
گرمایش و سرمایش ماشین های الکتریکی.
روش های خنک سازی ماشین های الکتریکی
اشکال ساختاری ماشین های الکتریکی. 2008
سری موتورهای سه فاز آسنکرون.
ماشین های سنکرون
روش های تحریک و طراحی ماشین های سنکرون.
تحریک ماشین های سنکرون
انواع ماشین های سنکرون و طراحی آنها.
خنک کننده ماشین های سنکرون بزرگ.
میدان مغناطیسی و ویژگی های ژنراتورهای سنکرون
مدار مغناطیسی یک ماشین سنکرون
میدان مغناطیسی یک ماشین سنکرون
واکنش آرمیچر یک ماشین سنکرون
معادلات ولتاژ برای یک ژنراتور سنکرون
نمودارهای برداری یک ژنراتور سنکرون.
ویژگی های یک ژنراتور سنکرون
نمودار عملی EMF یک ژنراتور سنکرون.
تلفات و کارایی ماشین های سنکرون.
عملکرد موازی ژنراتورهای سنکرون
روشن کردن ژنراتورهای سنکرون برای عملکرد موازی.
بار یک ژنراتور سنکرون برای عملکرد موازی روشن شده است.
ویژگی های زاویه ای یک ژنراتور سنکرون
نوسانات ژنراتورهای سنکرون.
قابلیت همگام سازی ماشین های سنکرون
ویژگی های U شکل یک ژنراتور سنکرون.
فرآیندهای گذرا در ژنراتورهای سنکرون
موتور سنکرون و جبران کننده سنکرون.
اصل عملکرد یک موتور سنکرون
راه اندازی موتورهای سنکرون
شکل U و ویژگی های عملکرد موتور سنکرون.
جبران کننده سنکرون
ماشین های سنکرون برای اهداف خاص.
ماشین های سنکرون با آهنرباهای دائمی.
موتورهای رلوکتانس سنکرون
موتورهای هیسترزیس
موتورهای پله ای
موتور موج سنکرون.
ژنراتور سنکرون با قطب های پنجه ای و تحریک الکترومغناطیسی.
ماشین های سنکرون سلف.
ماشین های کلکتور.
اصل عملکرد و طراحی ماشین های کلکتور DC.
اصل عملکرد یک ژنراتور و یک موتور DC.
طراحی دستگاه کلکتور DC.
سیم پیچ آرمیچر ماشین های کموتاتور.
سیم پیچ های حلقه آرمیچر.
سیم پیچ های موجی آرمیچر.
یکسان سازی اتصالات و سیم پیچ آرمیچر ترکیبی.
نیروی الکتروموتور و گشتاور الکترومغناطیسی یک ماشین DC.
انتخاب نوع سیم پیچ آرمیچر.
میدان مغناطیسی یک ماشین DC.
مدار مغناطیسی یک ماشین DC.
واکنش آرمیچر ماشین DC
با در نظر گرفتن اثر مغناطیس زدایی واکنش آرمیچر.
از بین بردن اثرات مضر واکنش لنگر.
روش های ماشین های DC هیجان انگیز.
سوئیچینگ در ماشین های کلکتور DC.
دلایلی که باعث ایجاد جرقه در کموتاتور می شود.
جابجایی خط مستقیم.
سوئیچینگ آهسته منحنی.
راه هایی برای بهبود سوئیچینگ
آتش همه جانبه در سراسر کلکتور.
تداخل رادیویی از ماشین های جمع کننده.
ژنراتورهای DC کلکتوری.
مفاهیم اساسی.
مولد تحریک مستقل
مولد تحریک موازی
مولد تحریک مختلط.
موتورهای کموتاتور.
مفاهیم اساسی.
موتورهای DC تحریک مستقل و موازی.
راه اندازی موتور DC.
تنظیم سرعت چرخش موتورهای تحریک مستقل (موازی).
موتور سری.
موتور تحریک مختلط.
موتورهای DC در حالت های ترمز.
تلفات و کارایی یک ماشین کموتاتور DC.
ماشین های DC سری 4P و 2P.
موتورهای کموتاتور جهانی
ماشین های DC برای اهداف خاص.
تقویت کننده ماشین الکتریکی.
تاکوژنراتور DC.
موتورهای DC بدون تماس
موتورهای محرک DC.
کتابشناسی - فهرست کتب.
نمایه موضوعی

همچنین ببینید:
• (سند)
• Katsman M.M. ماشین های الکتریکی (سند)
• غرفه D.A. ماشین های الکتریکی غیر تماسی (سند)
• Katsman M.M. ماشین های الکتریکی، ابزار دقیق و تجهیزات اتوماسیون (سند)
• کریتشتاین A.M. سازگاری الکترومغناطیسی در صنعت برق: راهنمای آموزشی (سند)
• آندریانوف V.N. ماشین آلات و دستگاه های الکتریکی (سند)
• Katsman M.M. کتاب راهنمای ماشین های الکتریکی (سند)
• German-Galkin S.G.، Kardonov G.A. ماشین های برقی کار آزمایشگاهی روی کامپیوتر (سند)
• Kochegarov B.E.، Lotsmanenko V.V.، Oparin G.V. ماشین آلات و لوازم خانگی. آموزش. قسمت 1 (سند)
• کوپیلوف I.P. کتاب راهنمای ماشین های الکتریکی جلد 1 (سند)
• کریتشتاین A.M. ماشین های الکتریکی (سند)

n1.doc

معرفی

§ در 1. هدف از ماشین های الکتریکی و ترانسفورماتور

الکتریسیته سازی معرفی گسترده ای به صنعت، کشاورزی، حمل و نقل و زندگی روزمره انرژی الکتریکی تولید شده در نیروگاه های قدرتمند است که توسط شبکه های برق فشار قوی به سیستم های انرژی متصل می شوند.

برق رسانی از طریق محصولات الکتریکی تولید شده توسط صنعت برق انجام می شود. شاخه اصلی این صنعت می باشد مهندسی برق،فعال در توسعه و تولید ماشین های الکتریکی و ترانسفورماتور.

ماشین برقییک وسیله الکترومکانیکی است که تبدیل متقابل انرژی مکانیکی و الکتریکی را انجام می دهد. انرژی الکتریکی در نیروگاه ها توسط ماشین های الکتریکی تولید می شود - ژنراتورهایی که انرژی مکانیکی را به انرژی الکتریکی تبدیل می کنند. بخش عمده ای از برق (تا 80٪) در نیروگاه های حرارتی تولید می شود، جایی که با سوزاندن سوخت های شیمیایی (زغال سنگ، ذغال سنگ نارس، گاز)، آب گرم شده و به بخار با فشار بالا تبدیل می شود. دومی به توربین عرضه می شود، جایی که با انبساط، باعث چرخش روتور توربین می شود (انرژی گرمایی در توربین به انرژی مکانیکی تبدیل می شود). چرخش روتور توربین به شفت ژنراتور (توربوژنراتور) منتقل می شود. در نتیجه فرآیندهای الکترومغناطیسی که در ژنراتور اتفاق می افتد، انرژی مکانیکی به انرژی الکتریکی تبدیل می شود.

فرآیند تولید برق در نیروگاه های هسته ای مشابه نیروگاه های حرارتی است، با این تفاوت که به جای سوخت شیمیایی از سوخت هسته ای استفاده می شود.

فرآیند تولید برق در نیروگاه های هیدرولیک به شرح زیر است: آب افزایش یافته توسط سد تا یک سطح معین به پروانه یک توربین هیدرولیک تخلیه می شود. انرژی مکانیکی که در این حالت با چرخاندن چرخ توربین به دست می آید به شفت یک ژنراتور الکتریکی منتقل می شود که در آن انرژی مکانیکی به انرژی الکتریکی تبدیل می شود.

در فرآیند مصرف انرژی الکتریکی به انواع دیگر انرژی (حرارتی، مکانیکی، شیمیایی) تبدیل می شود. حدود 70 درصد الکتریسیته برای راندن ماشین‌ها، مکانیزم‌ها و وسایل نقلیه استفاده می‌شود، یعنی تبدیل آن به انرژی مکانیکی. این تبدیل توسط ماشین های الکتریکی انجام می شود - موتورهای الکتریکی.

موتور الکتریکی عنصر اصلی درایو الکتریکی ماشین های کار است. قابلیت کنترل خوب انرژی الکتریکی و سهولت توزیع، استفاده گسترده از درایوهای الکتریکی چند موتوره برای ماشین‌های کار در صنعت را ممکن کرده است، زمانی که بخش‌های جداگانه یک ماشین کار توسط موتورهای مستقل به حرکت در می‌آیند. یک درایو چند موتوره به طور قابل توجهی مکانیسم یک ماشین کار را ساده می کند (تعداد چرخ دنده های مکانیکی که قطعات جداگانه دستگاه را به هم متصل می کنند کاهش می یابد) و فرصت های بزرگی برای خودکارسازی فرآیندهای مختلف فناوری ایجاد می کند. موتورهای الکتریکی به طور گسترده ای در حمل و نقل به عنوان موتورهای کششی که جفت چرخ لوکوموتیوهای الکتریکی، قطارهای الکتریکی، واگن برقی و غیره را به حرکت در می آورند، استفاده می شود.

اخیراً استفاده از ماشین های الکتریکی کم مصرف - میکروماشین هایی با توان کسری تا چند صد وات - به طور قابل توجهی افزایش یافته است. چنین ماشین های الکتریکی در اتوماسیون و دستگاه های فناوری کامپیوتر استفاده می شود.

دسته خاصی از ماشین های الکتریکی از موتورهای خانگی تشکیل شده است دستگاه های الکتریکی- جاروبرقی، یخچال، پنکه و ... قدرت این موتورها کم است (از چند تا صد وات)، طراحی ساده و قابل اعتمادی دارد و در حجم زیادی تولید می شوند.

انرژی الکتریکی تولید شده در نیروگاه‌ها باید به محل‌های مصرف منتقل شود، در درجه اول به مراکز صنعتی بزرگ کشور که صدها و گاهی هزاران کیلومتر از نیروگاه‌های قدرتمند فاصله دارند. اما انتقال برق کافی نیست. باید در بین بسیاری از مصرف کنندگان مختلف توزیع شود - شرکت های صنعتی، حمل و نقل، ساختمان های مسکونی، و غیره. بنابراین در فرآیند انتقال و توزیع انرژی الکتریکی، افزایش و کاهش مکرر ولتاژ ضروری است. این فرآیند از طریق دستگاه های الکترومغناطیسی به نام انجام می شود مبدل ها.ترانسفورماتور یک ماشین الکتریکی نیست، زیرا کار آن مربوط به تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی مکانیکی و بالعکس نیست. فقط ولتاژ را به انرژی الکتریکی تبدیل می کند. علاوه بر این، ترانسفورماتور یک دستگاه استاتیک است و هیچ قطعه متحرکی ندارد. با این حال، فرآیندهای الکترومغناطیسی که در ترانسفورماتورها اتفاق می‌افتند، مشابه فرآیندهایی هستند که در حین کار ماشین‌های الکتریکی اتفاق می‌افتند. علاوه بر این، ماشین‌های الکتریکی و ترانسفورماتورها با ماهیت یکسانی از فرآیندهای الکترومغناطیسی و انرژی که در اثر برهمکنش یک میدان مغناطیسی و یک هادی با جریان ایجاد می‌شوند، مشخص می‌شوند. به این دلایل، ترانسفورماتورها بخشی جدایی ناپذیر از دوره ماشین های الکتریکی را تشکیل می دهند.

شاخه ای از علم و فناوری که در زمینه توسعه و تولید ماشین های الکتریکی و ترانسفورماتورها فعالیت می کند مهندسی برق.مبانی نظری مهندسی برق در سال 1821 توسط M. Faraday پایه گذاری شد که امکان تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی مکانیکی را ایجاد کرد و اولین مدل موتور الکتریکی را ایجاد کرد. کارهای دانشمندان D. Maxwell و E. H. Lenz نقش مهمی در توسعه مهندسی برق ایفا کرد. پیشرفتهای بعدیایده تبدیل متقابل انرژی های الکتریکی و مکانیکی در آثار دانشمندان برجسته روسی B. S. Jacobi و M. O. Dolivo-Dobrovolsky دریافت شد که طرح های موتور الکتریکی مناسب برای استفاده عملی را توسعه دادند و ایجاد کردند. دستاوردهای بزرگ در ایجاد ترانسفورماتور و کاربرد عملی آنها متعلق به مخترع قابل توجه روسی P.N. یابلوچکوف در آغاز قرن بیستم، تمام انواع اصلی ماشین‌های الکتریکی و ترانسفورماتورها ایجاد شد و پایه‌های تئوری آنها شکل گرفت.

در حال حاضر، مهندسی برق داخلی به موفقیت چشمگیری دست یافته است. اگر در آغاز این قرن در روسیه عملاً مهندسی برق به عنوان یک صنعت مستقل وجود نداشت ، در طی 50-70 سال گذشته شاخه ای از صنعت برق ایجاد شده است - مهندسی برق که قادر به برآوردن نیازهای ملی در حال توسعه ما است. اقتصاد برای ماشین های الکتریکی و ترانسفورماتور. کادری از سازندگان ماشین های الکتریکی واجد شرایط - دانشمندان، مهندسان و تکنسین ها - آموزش دیدند.

پیشرفت فنی بیشتر، تثبیت موفقیت های مهندسی برق از طریق اجرای عملی آخرین دستاوردهای مهندسی برق در توسعه واقعی دستگاه های محرک الکتریکی برای دستگاه ها و محصولات صنعتی را به عنوان وظیفه اصلی تعریف می کند. لوازم خانگی. اجرای این امر مستلزم انتقال تولید به مسیر توسعه عمدتاً فشرده است. وظیفه اصلی افزایش سرعت و کارایی توسعه اقتصادی بر اساس تسریع پیشرفت علمی و فناوری، تجهیز مجدد فنی و بازسازی تولید و استفاده فشرده از پتانسیل تولید ایجاد شده است. نقش مهمی در حل این مشکل به برقی سازی اقتصاد ملی اختصاص داده شده است.

در عین حال، ضروری است که نیازهای زیست محیطی فزاینده برای منابع انرژی در نظر گرفته شود و در کنار آن روش های سنتیروش های سازگار با محیط زیست (جایگزین) برای تولید برق با استفاده از انرژی خورشید، باد، جزر و مد دریا و چشمه های حرارتی. سیستم های خودکار به طور گسترده در حوزه های مختلف اقتصاد ملی اجرا می شوند. عنصر اصلی این سیستم ها یک درایو الکتریکی خودکار است، بنابراین لازم است تولید درایوهای الکتریکی خودکار با سرعت بیشتری افزایش یابد.

در زمینه توسعه علمی و فناوری، کارهای مربوط به بهبود کیفیت ماشین‌های الکتریکی و ترانسفورماتورهای تولیدی اهمیت زیادی پیدا می‌کند. حل این مشکل ابزار مهمی برای توسعه همکاری های اقتصادی بین المللی است. موسسات علمی مرتبط و شرکت های صنعتی در روسیه در حال کار برای ایجاد انواع جدیدی از ماشین های الکتریکی و ترانسفورماتور هستند که الزامات مدرن را برای کیفیت و شاخص های فنی و اقتصادی محصولات تولیدی برآورده می کنند.

§ در 2. ماشین های الکتریکی - مبدل های انرژی الکترومکانیکی

مطالعه ماشین های الکتریکی بر اساس دانش ماهیت فیزیکی پدیده های الکتریکی و مغناطیسی ارائه شده در دوره است. مبانی نظریمهندسی برق. با این حال، قبل از شروع مطالعه دوره "ماشین های الکتریکی"، اجازه دهید معنای فیزیکی برخی از قوانین و پدیده هایی را که زیربنای اصل عملکرد ماشین های الکتریکی است، به ویژه قانون القای الکترومغناطیسی، یادآور شویم.

برنج. در 1. به مفهوم "مولد اولیه" (آ)و "موتور اولیه" (ب)

در حین کار یک ماشین الکتریکی در حالت ژنراتور، انرژی مکانیکی به انرژی الکتریکی تبدیل می شود. ماهیت این فرآیند توضیح داده شده است قانون الکالقای ترومغناطیس:اگر نیروی خارجی F رسانایی قرار داده شده در یک میدان مغناطیسی را تحت تأثیر قرار داده و آن را حرکت دهید (شکل B.1، a)، به عنوان مثال، از چپ به راست عمود بر بردار القایی که درمیدان مغناطیسی با سرعت ، سپس یک نیروی الکتروموتور (EMF) در هادی القا می شود.

E=Blv(B.1)

که در آن - القای مغناطیسی، T; l طول فعال هادی است، یعنی طول قسمتی که در میدان مغناطیسی قرار دارد، m.  - سرعت هادی، متر بر ثانیه

برنج. در 2. قوانین "دست راست" و "چپ دست"

برای تعیین جهت EMF، باید از قانون "دست راست" استفاده کنید (شکل B.2، آ).با اعمال این قانون، جهت EMF را در هادی (دور از ما) تعیین می کنیم. اگر انتهای هادی به مقاومت خارجی کوتاه شود آر (مصرف کننده)، سپس تحت تأثیر EMF جریانی از همان جهت در هادی ایجاد می شود. بنابراین، یک رسانا در یک میدان مغناطیسی را می توان در این مورد در نظر گرفت ابتداییژنراتور ny.

در نتیجه برهمکنش جریان منبا یک میدان مغناطیسی، یک نیروی الکترومغناطیسی بر روی هادی ایجاد می شود

اف EM = BlI. (در 2)

جهت نیرو اف EM را می توان با قانون "دست چپ" تعیین کرد (شکل B.2، b ). در مورد مورد بررسی، این نیرو از راست به چپ هدایت می شود، یعنی. برخلاف حرکت هادی بنابراین، در ژنراتور اولیه مورد بررسی، نیروی F EM نسبت به نیروی محرکه F ترمز می کند .

با حرکت یکنواخت هادی اف = اف EM . با ضرب دو طرف تساوی در سرعت هادی به دست می آید

F = F EM 

بیایید مقدار F EM را در این عبارت جایگزین کنیم از (B.2):

F = BlI = EI (V.Z)

سمت چپ برابری مقدار توان مکانیکی صرف شده برای حرکت رسانا در میدان مغناطیسی را تعیین می کند. سمت راست مقدار توان الکتریکی است که در یک حلقه بسته توسط جریان الکتریکی I ایجاد می شود. علامت مساوی بین این قسمت ها نشان می دهد که در ژنراتور توان مکانیکی صرف شده توسط یک نیروی خارجی به توان الکتریکی تبدیل می شود.

اگر نیروی خارجی F به هادی اعمال نمی شود، اما ولتاژ U را از یک منبع الکتریکی به آن اعمال کنید به طوری که جریان I در هادی جهت نشان داده شده در شکل 1 را داشته باشد. V.1، b , در این صورت فقط نیروی الکترومغناطیسی F EM روی هادی اثر می گذارد . تحت تأثیر این نیرو، هادی شروع به حرکت در میدان مغناطیسی می کند. در این حالت یک emf در هادی در جهت مخالف ولتاژ U القا می شود. بنابراین، بخشی از ولتاژ U، اعمال شده به هادی توسط emf متعادل می شود E،در این هادی القا می شود و قسمت دیگر افت ولتاژ در هادی است:

U = E + Ir، (B.4)

جایی که r - مقاومت الکتریکی یک هادی

بیایید هر دو طرف برابری را در جریان ضرب کنیم من:

UI = EI + I 2 r.

جایگزین کردن Eمقدار EMF را از (B.1) بدست می آوریم

UI =BlI + I 2 r،

یا طبق (B.2)

UI=اف EM  + من 2 r. (ساعت 5)

از این برابری نتیجه می شود که توان الکتریکی (UI), ورود به هادی تا حدی به مکانیکی تبدیل می شود (F EM  ), و تا حدی صرف پوشش می شود تلفات الکتریکیدر اکسپلورر ( من 2 r). بنابراین، یک هادی حامل جریان که در میدان مغناطیسی قرار می گیرد را می توان به عنوان عنصرموتور الکتریکی کانتینری

پدیده های در نظر گرفته شده به ما امکان می دهد نتیجه بگیریم: الف) برای هر ماشین الکتریکی، وجود یک رسانه رسانای الکتریکی (رساناها) و یک میدان مغناطیسی که بتواند متقابل حرکت کند لازم است. ب) هنگامی که یک ماشین الکتریکی هم در حالت ژنراتور و هم در حالت موتور کار می کند، القای EMF در رسانایی که از میدان مغناطیسی عبور می کند و ظهور نیرویی که بر هادی واقع در میدان مغناطیسی وارد می شود، زمانی که جریان الکتریکی از آن عبور می کند. به طور همزمان مشاهده می شوند؛ ج) تبدیل متقابل انرژی های مکانیکی و الکتریکی در یک ماشین الکتریکی می تواند در هر جهتی رخ دهد، یعنی. همان ماشین الکتریکی می تواند در هر دو حالت موتور و ژنراتور کار کند. این خاصیت ماشین های الکتریکی نامیده می شود برگشت پذیریاصل برگشت پذیری ماشین های الکتریکی برای اولین بار توسط دانشمند روسی E.X. Lenz ایجاد شد.

ژنراتور و موتور الکتریکی "ابتدایی" در نظر گرفته شده تنها منعکس کننده اصل استفاده از قوانین اساسی و پدیده های جریان الکتریکی در آنها است. در مورد طراحی، بیشتر ماشین های الکتریکی بر اساس اصل حرکت چرخشی قسمت متحرک آنها ساخته می شوند. با وجود تنوع گسترده ای از طرح های ماشین های الکتریکی، به نظر می رسد که می توان طرح کلی یک ماشین الکتریکی را تصور کرد. این طرح (شکل B.3) از یک قسمت ثابت 1 تشکیل شده است که به نام استاتور،و یک قسمت چرخشی 2 نامیده می شود roچنبرهروتور در سوراخ استاتور قرار دارد و با یک شکاف هوا از آن جدا می شود. یکی از این قسمت های دستگاه مجهز به عناصری است که میدان مغناطیسی را در دستگاه تحریک می کند (مثلاً آهنربای الکتریکی یا آهنربای دائمی) و دیگری دارای سیم پیچی است که معمولاً آن را می نامیم. کار کردن در موردماشین سیم پیچ.هر دو قسمت ثابت ماشین (استاتور) و قسمت متحرک (روتور) دارای هسته های ساخته شده از مواد مغناطیسی نرم و مقاومت مغناطیسی کم هستند.

برنج. V.Z. نمودار طراحی کلی یک ماشین الکتریکی

اگر یک ماشین الکتریکی در حالت ژنراتور کار کند، هنگامی که روتور می چرخد ​​(تحت عملکرد موتور محرک)، یک EMF در هادی های سیم پیچ کار القا می شود و هنگامی که یک مصرف کننده متصل است، جریان الکتریکی ظاهر می شود. در این حالت انرژی مکانیکی موتور محرک به انرژی الکتریکی تبدیل می شود. اگر قرار است ماشین به عنوان یک موتور الکتریکی کار کند، سیم پیچ کاری ماشین به شبکه متصل می شود. در این حالت جریان تولید شده در هادی های سیم پیچ با میدان مغناطیسی برهمکنش می کند و نیروهای الکترومغناطیسی روی روتور ایجاد می شود و باعث چرخش روتور می شود. در این حالت، انرژی الکتریکی مصرف شده توسط موتور از شبکه به انرژی مکانیکی تبدیل می شود که برای چرخش هر مکانیزم، ماشین و غیره صرف می شود.

همچنین می توان ماشین های الکتریکی را طراحی کرد که سیم پیچ کار بر روی استاتور قرار گرفته و عناصر تحریک کننده میدان مغناطیسی روی روتور باشند. اصل کار دستگاه یکسان است.

محدوده قدرت ماشین های الکتریکی بسیار گسترده است - از کسری از یک وات تا صدها هزار کیلووات.

§ V.Z. طبقه بندی ماشین های الکتریکی

استفاده از ماشین های الکتریکی به عنوان ژنراتور و موتور کاربرد اصلی آنها است، زیرا منحصراً با هدف تبدیل متقابل انرژی الکتریکی و مکانیکی مرتبط است. استفاده از ماشین های الکتریکی در شاخه های مختلف فناوری ممکن است اهداف دیگری داشته باشد. بنابراین، مصرف برق اغلب با تبدیل جریان متناوب به جریان مستقیم یا با تبدیل جریان همراه است. فرکانس صنعتیبه جریانی با فرکانس بالاتر برای این اهداف استفاده می کنند مبدل ماشین های الکتریکی

از ماشین های الکتریکی نیز برای تقویت قدرت سیگنال های الکتریکی استفاده می شود. چنین ماشین های الکتریکی نامیده می شوند تقویت کننده های ماشین های الکتریکیماشین های الکتریکی که برای بهبود ضریب توان مصرف کنندگان برق استفاده می شوند نامیده می شوند جبران همزمانتوری.ماشین های الکتریکی مورد استفاده برای تنظیم ولتاژ جریان متناوب نامیده می شوند تنظیم القاییتوری

برنامه بسیار متنوع ریز ماشین هادر اتوماسیون و دستگاه های فناوری کامپیوتری. در اینجا، ماشین های الکتریکی نه تنها به عنوان موتور، بلکه به عنوان موتور نیز استفاده می شوند تاکوژنراتورها(برای تبدیل سرعت چرخش به سیگنال الکتریکی)، selsyns، ترانسفورماتورهای دوار(برای دریافت سیگنال های الکتریکی متناسب با زاویه چرخش شفت) و غیره.

از مثال های بالا مشخص می شود که تقسیم بندی ماشین های الکتریکی با توجه به هدف آنها چقدر متنوع است.

بیایید طبقه بندی ماشین های الکتریکی را با توجه به اصل کار در نظر بگیریم که طبق آن تمام ماشین های الکتریکی به براشلس و کموتاتور تقسیم می شوند که هم در اصل کار و هم در طراحی متفاوت هستند. ماشین های براشلس ماشین های AC هستند. آنها به ناهمزمان و همزمان تقسیم می شوند. ماشین های آسنکرون عمدتا به عنوان موتور استفاده می شوند، در حالی که ماشین های سنکرون هم به عنوان موتور و هم به عنوان ژنراتور استفاده می شوند. ماشین های کموتاتور عمدتاً برای کار بر روی جریان مستقیم به عنوان ژنراتور یا موتور استفاده می شوند. فقط ماشین‌های کموتاتور کم‌مصرف به موتورهای جهانی تبدیل می‌شوند که می‌توانند در هر دو شبکه DC و AC کار کنند.

ماشین‌های الکتریکی با اصل عملکرد یکسان ممکن است در الگوهای اتصال یا سایر ویژگی‌هایی که بر ویژگی‌های عملیاتی این ماشین‌ها تأثیر می‌گذارد، متفاوت باشند. به عنوان مثال، ماشین های ناهمزمان و سنکرون می توانند سه فاز باشند (شامل در شبکه سه فازخازن یا تک فاز. بسته به طراحی سیم پیچ روتور، ماشین های ناهمزمان به ماشین هایی با روتور قفس سنجابی و ماشین هایی با روتور زخمی تقسیم می شوند. ماشین های سنکرون و ماشین های DC کموتاتور بسته به روش ایجاد میدان تحریک مغناطیسی در آنها به ماشین های با سیم پیچ تحریکی و ماشین های دارای آهنربا دائمی تقسیم می شوند. در شکل B.4 نموداری از طبقه بندی ماشین های الکتریکی ارائه می دهد که شامل انواع اصلی ماشین های الکتریکی است که بیشترین استفاده را در درایوهای الکتریکی مدرن دارند. همین طبقه بندی ماشین های الکتریکی اساس مطالعه درس "ماشین های الکتریکی" را تشکیل می دهد.

به
درس "ماشین های الکتریکی"، علاوه بر خود ماشین های الکتریکی، شامل مطالعه ترانسفورماتورها نیز می شود. ترانسفورماتورها مبدل های ساکن الکتریسیته جریان متناوب هستند. عدم وجود هر گونه قسمت چرخشی به ترانسفورماتورها طراحی می دهد که اساساً آنها را از ماشین های الکتریکی متمایز می کند. با این حال، اصل عملکرد ترانسفورماتورها و همچنین اصل کارکرد ماشین های الکتریکی مبتنی بر پدیده القای الکترومغناطیسی است و بنابراین بسیاری از مفاد نظریه ترانسفورماتورها اساس تئوری ماشین های الکتریکی جریان متناوب را تشکیل می دهند.

ماشین‌های الکتریکی و ترانسفورماتورها عناصر اصلی هر سیستم یا تاسیسات انرژی هستند، بنابراین برای متخصصانی که در تولید یا بهره‌برداری ماشین‌های الکتریکی کار می‌کنند، دانش تئوری و درک ماهیت فیزیکی فرآیندهای الکترومغناطیسی، مکانیکی و حرارتی که در ماشین‌های الکتریکی اتفاق می‌افتند، دارند. و ترانسفورماتورها در حین کار آنها ضروری است.