Vezi si:
• (Document)
• Katsman M.M. Mașini electrice (document)
• Standul D.A. Mașini electrice fără contact (document)
• Katsman M.M. Mașini electrice Dispozitive de instrumente și automatizare (document)
• Kritstein A.M. Compatibilitatea electromagnetică în industria energiei electrice: un ghid de studiu (document)
• Andrianov V.N. Mașini și aparate electrice (document)
• Katsman M.M. Manual de mașini electrice (document)
• German-Galkin S.G., Kardonov G.A. Mașini electrice. PC Labs (document)
• Kochegarov B.E., Lotsmanenko V.V., Oparin G.V. Mașini și aparate de uz casnic. Tutorial. Partea 1 (document)
• Kopylov I.P. Manual de mașini electrice volumul 1 (document)
• Kritstein A.M. Mașini electrice (document)

n1.doc

Introducere

§ ÎN 1. Numirea mașini electrice și transformatoare

Electrificarea este o introducere pe scară largă în industrie, agricultură, transport și viața de zi cu zi a energiei electrice generate la centrale puternice, unite de înaltă tensiune. retelelor electriceîn sistemele energetice.

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

Mașină electrică este un dispozitiv electromecanic care convertește energia mecanică și electrică. Energia electrică este generată în centralele electrice de mașini electrice - generatoare care transformă energia mecanică în energie electrică. Cea mai mare parte a energiei electrice (până la 80%) este generată de centralele termice, unde, la arderea combustibilului chimic (cărbune, turbă, gaz), apa este încălzită și transformată în abur. presiune ridicata... Acesta din urmă este alimentat în turbină, unde, extinzându-se, antrenează rotorul turbinei în rotație ( energie termalăîn turbină este transformată în mecanic). Rotația rotorului turbinei este transmisă arborelui generatorului (generator turbină). Ca rezultat al proceselor electromagnetice din generator, energia mecanică este transformată în energie electrică.

Procesul de generare a energiei electrice la centralele nucleare este similar cu cel termic, cu singura diferență că în loc de combustibil chimic se folosește nuclearul.

Procesul de generare a energiei electrice la centralele hidraulice este următorul: apa ridicată de baraj la un anumit nivel este descărcată pe rotorul unei turbine hidraulice; Energia mecanică rezultată este transmisă prin rotația roții turbinei către arborele unui generator electric, în care energia mecanică este convertită în energie electrică.

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

Motorul electric este elementul principal al acționării electrice a mașinilor de lucru. Controlabilitatea bună a energiei electrice, simplitatea distribuției sale au făcut posibilă utilizarea pe scară largă în industrie a unei acționări electrice cu mai multe motoare a mașinilor de lucru, atunci când legăturile individuale mașină de lucru sunt antrenate de motoare independente. Acționarea multimotor simplifică foarte mult mecanismul mașinii de lucru (numărul de transmisii mecanice care conectează legăturile individuale ale mașinii este redus) și creează oportunități mari în automatizarea diverselor procese tehnologice... Motoarele electrice sunt utilizate pe scară largă în transport ca motoare de tracțiune care antrenează perechi de roți de locomotive electrice, trenuri electrice, troleibuze etc.

Pe În ultima vreme utilizarea mașinilor electrice de putere redusă - micromașini cu o capacitate de la fracții la câteva sute de wați - a crescut semnificativ. Astfel de mașini electrice sunt utilizate în dispozitive de automatizare și de calcul.

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

Energia electrică generată la centralele electrice trebuie să fie transferată în locurile de consum ale acesteia, în primul rând către marile centre industriale ale țării, care se află la multe sute și uneori la mii de kilometri distanță de centralele puternice. Dar nu este suficient să transferați energie electrică. Trebuie distribuită între mulți consumatori diferiți - întreprinderi industriale, transport, clădiri rezidențiale etc. Electricitatea este transmisă pe distanțe lungi la tensiune înaltă (până la 500 kV și mai mult), ceea ce asigură pierderi electrice minime în liniile electrice. Prin urmare, în procesul de transmitere și distribuție a energiei electrice, este necesară creșterea și scăderea tensiunii în mod repetat. Acest proces se realizează prin intermediul unor dispozitive electromagnetice numite transformatoare. Transformatorul nu este o mașină electrică, deoarece munca sa nu este asociată cu conversia energiei electrice în energie mecanică și invers; convertește doar tensiunea energiei electrice. În plus, transformatorul este un dispozitiv static și nu există părți mobile în el. Cu toate acestea, procesele electromagnetice care au loc în transformatoare sunt similare cu cele care au loc în timpul funcționării mașinilor electrice. În plus, mașinile și transformatoarele electrice sunt caracterizate de o singură natură a proceselor electromagnetice și energetice care apar în timpul interacțiunii. camp magnetic si un conductor cu curent. Din aceste motive, transformatoarele sunt o parte integrantă a cursului de mașini electrice.

Ramura științei și tehnologiei care se ocupă cu dezvoltarea și producția de mașini electrice și transformatoare se numește Inginerie Electrică.Baza teoretica ingineria electrică a fost fondată în 1821 de către M. Faraday, care a stabilit posibilitatea transformării energiei electrice în energie mecanică și a creat primul model de motor electric. Lucrările oamenilor de știință D. Maxwell și E. H. Lenz au jucat un rol important în dezvoltarea ingineriei electrice. Ideea transformării reciproce a energiilor electrice și mecanice a fost dezvoltată în continuare în lucrările remarcabililor oameni de știință ruși B.S.Yakobi și M.O. uz practic... Serviciile mari în crearea transformatoarelor și aplicarea lor practică aparțin remarcabilului inventator rus P.N. Yablochkov. La începutul secolului al XX-lea au fost create toate tipurile principale de mașini și transformatoare electrice și au fost dezvoltate bazele teoriei lor.

În prezent, clădirea mașinilor electrice de uz casnic a obținut un succes semnificativ. Dacă la începutul acestui secol în Rusia nu exista de fapt o construcție de mașini electrice ca ramură independentă a industriei, atunci în ultimii 50-70 de ani a fost creată o ramură a industriei electrice - construcția de mașini electrice, capabilă să satisfacă nevoile. a economiei noastre naționale în curs de dezvoltare în mașini electrice și transformatoare. Au fost instruiți personalul constructorilor de mașini electrice calificați - oameni de știință, ingineri, tehnicieni.

Progresul tehnic în continuare definește sarcina principală ca fiind consolidarea succesului ingineriei electrice prin implementarea practică a ultimelor realizări ale ingineriei electrice în dezvoltarea reală a dispozitivelor de acționare electrică pentru dispozitive și produse industriale. aparate electrocasnice... Implementarea acestui lucru necesită transferul producției pe o cale de dezvoltare predominant intensivă. sarcina principală constă în creșterea ritmului și eficienței dezvoltării economice pe baza accelerării progresului științific și tehnologic, a reechipării tehnice și a reconstrucției producției, a valorificării intensive a potențialului de producție creat. Electrificarea economiei naționale va juca un rol semnificativ în rezolvarea acestei probleme.

În același timp, este necesar să se țină cont de cerințele de mediu în creștere pentru sursele de energie electrică și, împreună cu moduri traditionale să dezvolte metode (alternative) ecologice de generare a energiei electrice folosind energia soarelui, a vântului, a mareelor, a izvoarelor termale. Implementat pe scară largă sisteme automatizateîn diverse sfere ale economiei naţionale. Elementul principal al acestor sisteme este o acționare electrică automată, prin urmare, este necesară creșterea producției de acționări electrice automatizate într-un ritm accelerat.

În contextul dezvoltării științifice și tehnologice mare importanță achiziționează lucrări legate de îmbunătățirea calității mașinilor și transformatoarelor electrice fabricate. Rezolvarea acestei probleme este un mijloc important de dezvoltare a cooperării economice internaționale. Instituțiile academice relevante și întreprinderile industrialeÎn Rusia, se lucrează la crearea de noi tipuri de mașini electrice și transformatoare care îndeplinesc cerințele moderne privind calitatea și indicatorii tehnici și economici ai produselor.

§ ÎN 2. Masini electrice - convertoare electromecanice de energie

Studiul mașinilor electrice se bazează pe cunoașterea esenței fizice a fenomenelor electrice și magnetice, expuse în cursul bazelor teoretice ale ingineriei electrice. Cu toate acestea, înainte de a ne lansa în studiul cursului „Mașini electrice”, să reamintim sensul fizic al unor legi și fenomene care stau la baza principiului de funcționare a mașinilor electrice, în primul rând legea inductie electromagnetica.

Orez. ÎN 1. Despre conceptele de „generator elementar” (A)și „motor elementar” (b)

În procesul de funcționare a unei mașini electrice în modul generator, energia mecanică este convertită în energie electrică. Este explicată natura acestui proces legea elekinducție tromagnetică: dacă forță exterioară F acționează asupra unui conductor plasat într-un câmp magnetic și mișcă-l (Fig.B.1, a), de exemplu, de la stânga la dreapta perpendicular pe vectorul de inducție V câmp magnetic cu o viteză , apoi o forță electromotoare (EMF) va fi indusă în conductor

E = Blv,(B.1)

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

Orez. ÎN 2. Reguli " mana dreapta„Și „mâna stângă”

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

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

F EM = BlI... (IN 2)

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

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

F = F EM 

Înlocuiți în această expresie valoarea lui F EM din (B.2):

F = BlI = EI (V.Z)

Partea stângă a egalității determină valoarea puterii mecanice cheltuite pentru deplasarea conductorului într-un câmp magnetic; partea dreaptă este valoarea puterii electrice dezvoltate în buclă închisă de curentul electric I. Semnul egal dintre aceste părți arată că în generator puterea mecanică consumată de o forță externă este transformată în putere electrică.

Dacă forța externă F nu se aplică conductorului, ci se alimentează tensiunea U de la sursa de alimentare astfel încât curentul I în conductor să aibă sensul indicat în Fig. B.1, b , atunci asupra conductorului va acţiona numai forţa electromagnetică F EM . Sub influența acestei forțe, conductorul va începe să se miște într-un câmp magnetic. În acest caz, un EMF este indus în conductor cu o direcție opusă tensiunii U. Astfel, o parte din tensiunea U, aplicat conductorului, EMF este echilibrat E, indusă în acest conductor, iar cealaltă parte este căderea de tensiune în conductor:

U = E + Ir, (B.4)

unde r - rezistența electrică a conductorului.

Înmulțim ambele părți ale egalității cu curent eu:

UI = ЕI + I 2 r.

Înlocuind în loc de E Valoarea EMF din (B.1), obținem

UI = BlI + I 2 r,

sau, conform (B.2),

UI =F EM  + eu 2 r. (LA 5)

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

Fenomenele avute în vedere ne permit să concluzionăm: a) pentru orice maşină electrică, trebuie să fie prezente prezenţa unui mediu (conductori) conductiv electric şi a unui câmp magnetic, care au posibilitatea de deplasare reciprocă; b) când o mașină electrică funcționează atât în ​​modul generator, cât și în modul motor, inducerea EMF în conductorul care traversează câmpul magnetic și apariția unei forțe care acționează asupra conductorului în câmp magnetic, atunci când un curent electric curge prin ea, sunt observate simultan; c) transformarea reciprocă a energiilor mecanice și electrice într-o mașină electrică poate avea loc în orice direcție, i.e. una și aceeași mașină electrică poate funcționa atât în ​​modul motor, cât și în modul generator; această proprietate a mașinilor electrice se numește reversibilitate. Principiul reversibilității mașinilor electrice a fost stabilit pentru prima dată de omul de știință rus E. H. Lenz.

Generatorul și motorul electric considerat „elementar” reflectă doar principiul utilizării legilor și fenomenelor de bază ale curentului electric în ele. În ceea ce privește designul, majoritatea mașinilor electrice sunt construite pe principiul mișcării de rotație a părții lor mobile. În ciuda varietății mari de modele de mașini electrice, este posibil să ne imaginăm un design generalizat al unei mașini electrice. O astfel de structură (fig.B.3) este formată dintr-o parte fixă ​​1, numită stator,și piesa rotativă 2, numită rotorus. Rotorul este situat în orificiul statorului și este separat de acesta printr-un spațiu de aer. Una dintre aceste părți ale mașinii este echipată cu elemente care excită un câmp magnetic în mașină (de exemplu, un electromagnet sau un magnet permanent), iar cealaltă are o înfășurare, pe care o vom numi condiționat. lucrând desprecu o sferă de maşină. Atât partea staționară a mașinii (statorul), cât și partea mobilă (rotorul) au miezuri din material magnetic moale și au o rezistență magnetică scăzută.

Orez. V.Z. Schema structurală generalizată a unei mașini electrice

Dacă mașina electrică funcționează în modul generator, atunci când rotorul se rotește (sub acțiunea motorului de antrenare), un EMF este indus în conductorii înfășurării de lucru, iar atunci când consumatorul este conectat, apare un curent electric. Aceasta transformă energia mecanică a motorului de antrenare în energie electrică. Dacă mașina este proiectată să funcționeze ca un motor electric, atunci înfășurarea de lucru a mașinii este conectată la rețea. În acest caz, curentul generat în conductorii de înfășurare interacționează cu câmpul magnetic și pe rotor apar forțe electromagnetice, care antrenează rotorul în rotație. În acest caz, energia electrică consumată de motor din rețea este convertită în energie mecanică cheltuită pentru rotirea unui mecanism, a unei mașini-unelte etc.

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

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

§ V.Z. Clasificarea mașinilor electrice

Utilizarea mașinilor electrice ca generatoare și motoare este principala lor aplicație, deoarece este asociată exclusiv cu scopul conversiei reciproce a energiei electrice și mecanice. Utilizarea mașinilor electrice în diferite ramuri ale tehnologiei poate avea alte scopuri. Astfel, consumul de energie electrică este adesea asociat cu conversia curent alternativ la DC sau cu conversie de curent frecventa industrialaîn curent mai mult frecventa inalta... În aceste scopuri, aplicați convertoare de mașini electrice.

Mașinile electrice sunt, de asemenea, folosite pentru a amplifica puterea. semnale electrice... Se numesc astfel de mașini electrice amplificatoare pentru mașini electrice. Se numesc mașini electrice folosite pentru a îmbunătăți factorul de putere al consumatorilor de energie electrică compensare sincronători. Se numesc mașini electrice utilizate pentru reglarea tensiunii AC regulatoare de inducțietori

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

Din exemplele date se poate observa cât de diversă este împărțirea mașinilor electrice în funcție de scopul lor.

Luați în considerare clasificarea mașinilor electrice în funcție de principiul de funcționare, conform căruia toate mașinile electrice sunt împărțite în brushless și colector, care diferă atât prin principiul funcționării, cât și prin proiectare. Mașinile fără perii sunt mașini cu curent alternativ. Ele sunt împărțite în asincrone și sincrone. Mașinile asincrone sunt folosite în primul rând ca motoare, în timp ce mașinile sincrone sunt folosite atât ca motoare, cât și ca generatoare. Mașinile colectoare sunt utilizate în principal pentru funcționarea în curent continuu ca generatoare sau motoare. Doar mașinile colectoare de putere mică sunt fabricate motoare universale capabile să funcționeze atât din rețeaua de curent continuu, cât și din rețeaua de curent alternativ.

Mașinile electrice cu același principiu de funcționare pot diferi în schemele de conectare sau alte caracteristici care afectează proprietățile operaționale ale acestor mașini. De exemplu, mașinile asincrone și sincrone pot fi trifazate (incluse în retea trifazata), condensator sau monofazat. Mașinile asincrone, în funcție de proiectarea înfășurării rotorului, sunt împărțite în mașini cu rotor cu colivie și mașini cu rotor de fază. Mașini sincrone și mașini colectoare curent continuuîn funcție de metoda de creare a unui câmp magnetic în ele, excitația este împărțită în mașini cu înfășurare de excitație și mașini cu magneți permanenți. În fig. B.4 prezintă o diagramă de clasificare a mașinilor electrice, care conține principalele tipuri de mașini electrice care sunt cele mai utilizate într-o acţionare electrică modernă. Aceeași clasificare a mașinilor electrice stă la baza studierii cursului „Mașini electrice”.

LA
URS „Mașini electrice” în plus față de mașinile electrice propriu-zise prevede studiul transformatoarelor. Transformatoarele sunt convertoare statice de curent alternativ. Absența oricăror părți rotative conferă transformatoarelor un design care le distinge fundamental de mașinile electrice. Cu toate acestea, principiul de acțiune al transformatoarelor, precum și principiul de funcționare al mașinilor electrice, se bazează pe fenomenul inducției electromagnetice și, prin urmare, multe prevederi ale teoriei transformatoarelor formează baza teoriei mașinilor electrice cu curent alternativ.

Mașinile electrice și transformatoarele sunt elementele principale ale oricărui sistem sau instalație energetică, prin urmare, pentru specialiștii care lucrează în producția sau exploatarea mașinilor electrice, cunoașterea teoriei și înțelegerea esenței fizice a proceselor electromagnetice, mecanice și termice care au loc în mașinile electrice. iar transformatoare în timpul funcționării lor este necesară.

ÎNVĂŢĂMÂNT SECUNDAR PROFESIONAL

„Institutul Federal pentru Dezvoltarea Educației” ca manual pentru utilizare în proces educațional instituții de învățământ care implementează FSES SPO în grupa de specialități 140400 „Electricitate și inginerie electrică”

Ediția a XII-a, stereotipată

R e c e n z n t:

E.P. Rudobaba (Electromecanic de seară de la Moscova

scoala tehnica ei. L. B. Krasina)

Katsman M. M.

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

ISBN 978 & 5 & 7695 & 9705 & 3

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

Manualul poate fi folosit pentru a stăpâni modulul profesional PM.01. "Organizare întreținereși repararea echipamentelor electrice și electromecanice „(MDK.01.01), specialitatea 140448” Operare tehnicăși întreținerea echipamentelor electrice și electromecanice”.

Pentru studenții instituțiilor secundare învăţământul profesional... Poate fi util pentru studenți.

UDC 621.313 (075.32) BBK 31.26ya723

Aspectul original al acestei publicații este proprietatea Centrului de editare „Academia”, iar reproducerea acesteia în orice mod fără acordul deținătorului drepturilor de autor este interzisă.

© M. M. Katsman, 2006

© T.I.Svetova, moștenitoarea lui M.M. Katsman, 2011

© Educațional și editorial Centrul „Academiei”, 2011

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

CUVÂNT ÎNAINTE

Tutorialul este scris conform curricula subiectul „Mașini electrice” pentru specialitățile „Mașini și dispozitive electrice”, „Tehnologia izolațiilor electrice, cablurilor și condensatoarelor” și „Exploarea tehnică, întreținerea și repararea echipamentelor electrice și electromecanice” institutii de invatamant.

Cartea conține bazele teoriei, o descriere a structurilor și o analiză a proprietăților operaționale ale transformatoarelor și mașinilor electrice. În plus, oferă exemple de rezolvare a problemelor, care vor contribui, fără îndoială, la o mai bună înțelegere a problemelor studiate.

Manualul a adoptat următoarea ordine de prezentare a materialului: transformatoare, mașini asincrone, mașini sincrone, mașini colectoare. Această secvență de studii facilitează asimilarea cursului și îndeplinește cel mai pe deplin starea actuală și tendințele de dezvoltare ale ingineriei electrice. Împreună cu mașinile electrice scop general manualul examinează unele tipuri de transformatoare și mașini electrice pentru scopuri speciale, oferă informații despre nivelul tehnic al serii moderne de mașini electrice cu o descriere a caracteristicilor proiectării lor.

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

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

INTRODUCERE

ÎN 1. Numirea mașinilor electrice

si transformatoare

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

Electrificarea se realizează cu ajutorul unor dispozitive produse de industria electrică. Principala ramură a acestei industrii este Inginerie Electrică, angajată în proiectarea și fabricarea de mașini și transformatoare electrice.

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

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

Procesul de generare a energiei electrice la centralele nucleare este similar cu cel de la o centrală termică, cu singura diferență că folosește combustibil nuclear în loc de combustibil chimic.

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

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

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

Motorul electric este elementul principal al acționării electrice a mașinilor de lucru. Controlabilitatea bună a energiei electrice, simplitatea distribuției sale au făcut posibilă utilizarea pe scară largă în industrie a unei acționări electrice cu mai multe motoare a mașinilor de lucru, atunci când legăturile individuale ale unei mașini de lucru sunt antrenate de propriile motoare. Acționarea multimotor simplifică foarte mult mecanismul mașinii de lucru (numărul de angrenaje mecanice care conectează legăturile individuale ale mașinii este redus) și creează oportunități mari în automatizarea diferitelor procese tehnologice. Motoarele electrice sunt utilizate pe scară largă în transport ca motoare de tracțiune care antrenează perechi de roți de locomotive electrice, trenuri electrice, troleibuze etc.

Recent, utilizarea mașinilor electrice de mică putere - micromașini cu o capacitate de până la câteva sute de wați - a crescut semnificativ. Astfel de mașini electrice sunt folosite în instrumente, automatizări și aparate de uz casnic - aspiratoare, frigidere, ventilatoare etc. Puterea acestor motoare este scăzută, designul este simplu și fiabil și sunt fabricate în cantități mari.

Energia electrică generată la centralele electrice trebuie transferată în locurile de consum, în primul rând către marile centre industriale ale țării, care se află la multe sute și uneori la mii de kilometri de centrale puternice. Dar nu este suficient să transferați energie electrică. Trebuie distribuit între mulți consumatori diferiți - întreprinderi industriale, clădiri rezidențiale etc. Transmisia de putere pe distanțe lungi se realizează la tensiune înaltă (până la 500 kV și mai mult), ceea ce asigură pierderile electrice minime în liniile de transport electric. Prin urmare, în procesul de transmitere și distribuție a energiei electrice, este necesară creșterea și scăderea tensiunii în mod repetat. Acest proces se realizează prin intermediul unor dispozitive electromagnetice numite transformatoare... Transformatorul nu este o mașină electrică, deoarece munca sa nu este asociată cu conversia energiei electrice în energie mecanică sau invers. Transformatoarele convertesc doar tensiunea în energie electrică. În plus, transformatorul este un dispozitiv static fără părți mobile. Cu toate acestea, procesele electromagnetice care au loc în transformatoare sunt similare cu procesele care au loc în timpul funcționării mașinilor electrice. Mai mult, mașinile și transformatoarele electrice se caracterizează printr-o singură natură a proceselor electromagnetice și energetice care decurg din interacțiunea unui câmp magnetic și a unui conductor cu curentul. Din aceste motive, transformatoarele sunt o parte integrantă a cursului de mașini electrice.

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

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

V În prezent, clădirea mașinilor electrice de uz casnic a obținut un succes semnificativ. Progresul tehnic în continuare determină ca sarcină principală implementarea practică a realizărilor ingineriei electrice în dezvoltarea reală a dispozitivelor de acționare electrică pentru dispozitive industriale și electrocasnice. Sarcina principală a progresului științific și tehnologic este reechiparea tehnică și reconstrucția producției. Electrificarea joacă un rol important în rezolvarea acestei probleme. În același timp, este necesar să se țină cont de cerințele crescânde de mediu pentru sursele de energie electrică și, alături de cele tradiționale, este necesar să se dezvolte metode (alternative) ecologice de generare a energiei electrice folosind energia soarelui, a vântului. , mareele și sursele termice.

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

și întreprinderile industriale din Rusia lucrează la crearea de noi tipuri de mașini electrice și transformatoare care îndeplinesc cerințele moderne pentru calitatea și indicatorii tehnici și economici ai produselor.

ÎN 2. Masini electrice - electromecanice

convertoare de energie

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

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

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

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

decât să începem studiul cursului „Mașini electrice”, să reamintim sensul fizic al unor legi și fenomene care stau la baza principiului de funcționare a mașinilor electrice, în primul rând legea inducției electromagnetice.

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

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

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

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

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

Astfel, un conductor într-un câmp magnetic poate fi considerat în acest caz ca generator elementar, în care energia mecanică este cheltuită pentru a muta conductorul din curând

stu v.

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

Fem = BlI.

Direcția forței Fem poate fi determinată de regula „mâna stângă” (Fig. B.2, b). În cazul în cauză, această forță este direcționată de la dreapta la stânga, adică opus mișcării conductorului. Astfel, în generatorul elementar considerat, forța Fem este în decelerare față de forța motrice F. Când conductorul se mișcă uniform, aceste forțe sunt egale, adică F = Fem. Înmulțind ambele părți ale egalității cu viteza de mișcare a conductorului v, obținem

Fv = Fem v.

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

Fv = BlIv = EI.

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

Dacă conductorului nu i se aplică o forță externă F, dar i se aplică o tensiune U de la o sursă de energie, astfel încât curentul I în conductor să aibă direcția indicată în Fig. B.1, b, atunci numai forța electromagnetică Fem va acționa asupra conductorului. Sub influența acestei forțe, conductorul va începe să se miște într-un câmp magnetic. În acest caz, un EMF va fi indus în conductor cu direcția opusă tensiunii U. Astfel, o parte din tensiunea U aplicată conductorului este echilibrată de EMF E indus în acest conductor, iar cealaltă parte este tensiunea. căderea conductorului:

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

Fenomenele descrise conduc la concluzia:

a) orice mașină electrică trebuie să aibă un mediu conductiv electric (conductoare) și un câmp magnetic capabil de deplasare reciprocă;

b) în timpul funcționării unei mașini electrice atât în ​​modul generator, cât și în modul motor, se observă simultan inducția unui EMF în conductorul care traversează câmpul magnetic și apariția unei forțe mecanice care acționează asupra conductorului în magnetic. câmp când trece un electric prin el.curent;

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

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

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

v alezajul statorului și separat de acesta printr-un spațiu de aer. Una dintre părțile specificate ale mașinii este echipată cu elemente care excită

v mașina are un câmp magnetic (de exemplu, un electromagnet sau un magnet permanent), iar celălalt are o înfășurare, pe care o vom face în mod convențional

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

Dacă mașina electrică funcționează în modul generator, atunci

Orez. LA 3. Schema constructivă generalizată a unei mașini electrice

când rotorul se rotește (sub acțiunea motorului de antrenare), în conductorii înfășurării de lucru este indus un EMF, iar când consumatorul este conectat, apare un curent electric. Aceasta transformă energia mecanică a motorului de antrenare în energie electrică. Dacă mașina este proiectată să funcționeze ca un motor electric, atunci înfășurarea de lucru a mașinii este conectată la rețea. În acest caz, curentul care apare în conductorii acestei înfășurări interacționează cu câmpul magnetic și forțele electromagnetice apar pe rotor, conducând rotorul în rotație. În acest caz, energia electrică consumată de motor din rețea este convertită în energie mecanică cheltuită pentru activarea oricărui mecanism, mașină unealtă, vehicul etc.

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

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

V.Z. Clasificarea mașinilor electrice

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

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

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

transformatoare rotative (pentru a obține semnale electrice proporționale cu unghiul de rotație al arborelui), etc. Exemplele date arată cât de diverse sunt mașinile electrice pentru scopul lor.

Manual pentru elevi. instituții de mediu, prof. educaţie. - Ed. a XII-a, Șters. - M .: Academia, 2013 .-- 496 p. ISBN 978-5-7695-9705-3.Manualul examinează teoria, principiul de funcționare, dispozitivul și analiza modurilor de funcționare ale mașinilor și transformatoarelor electrice, atât cu destinație generală, cât și cu destinație specială, care s-au răspândit în diferite ramuri ale tehnologiei.
Manualul poate fi folosit pentru a stăpâni modulul profesional PM.01. „Organizarea întreținerii și reparațiilor echipamentelor electrice și electromecanice” (MDK.01.01) la specialitatea 140448 „Exploare tehnică și întreținere echipamente electrice și electromecanice”.
Pentru studenții instituțiilor de învățământ secundar profesional. Poate fi folosit de studenți.Cuvânt înainte.
Introducere.
Numirea mașini electrice și transformatoare.
Mașini electrice convertoare electromecanice energie.
Clasificarea mașinilor electrice.
Transformatoare.
Procesul de lucru al transformatorului.
Scopul și domeniile de aplicare ale transformatoarelor.
Principiul de funcționare a transformatoarelor.
Dispozitivul transformatoarelor.
Ecuațiile tensiunii transformatorului.
Ecuațiile forțelor și curenților magnetomotori.
Aducerea parametrilor înfășurării secundare și a circuitului echivalent al transformatorului redus.
Diagrama vectorială a unui transformator.
Transformare curent trifazatși schemele de conectare ale înfășurărilor transformatoarelor trifazate.
Fenomene în timpul magnetizării nucleelor ​​magnetice ale transformatoarelor.
Influența schemei de conectare a înfășurării asupra funcționării transformatoarelor trifazate în modul inactiv.
Determinarea experimentală a parametrilor circuitului echivalent al transformatoarelor.
Diagrama vectorială simplificată a unui transformator.
Caracteristica exterioară a transformatorului.
Pierderile și randamentul transformatorului.
Reglarea tensiunii transformatoarelor.
Grupuri de conectare a înfășurărilor și funcționarea în paralel a transformatoarelor.
Grupuri de conectare a înfășurărilor transformatorului.
Lucru paralel transformatoare.
Transformatoare cu trei înfăşurări şi autotransformatoare.
Transformatoare cu trei înfăşurări.
Autotransformatoare.
Procese tranzitorii în transformatoare.
Procese tranzitorii la pornire și în cazul unui scurtcircuit brusc al transformatoarelor.
Supratensiune în transformatoare.
Dispozitive transformatoare motiv special.
Transformator cu miez mobil.
Transformatoare redresoare.
Transformatoare de vârf.
Multiplicatori de frecventa.
Transformatoare de sudare cu arc electric.
Transformatoare de putere de uz general.
Răcirea transformatoarelor.
Întrebări generale ale teoriei mașinilor fără perii.
Principiul de funcționare al mașinilor cu curent alternativ fără perii.
Principiul de funcționare al unui generator sincron.
Principiul de funcționare al unui motor asincron.
Principiul executării înfășurărilor statorice ale mașinilor de curent alternativ.
Dispozitivul statorului unei mașini fără perii și conceptele de bază ale înfășurărilor statorului.
Forța electromotoare a bobinei.
Forța electromotoare a grupului de bobine.
Forța electromotoare a înfășurării statorului.
Armonice dentare EMF.
Principalele tipuri de înfășurări statorice.
Înfășurări trifazate cu dublu strat cu un număr întreg de sloturi pe pol și fază.
Înfășurare trifazată dublu strat cu număr fracționar caneluri pe pol și fază.
Înfășurări statorice cu un singur strat.
Izolarea înfășurării statorului.
Forța magnetomotoare a înfășurărilor statorului.
Forța magnetomotoare a înfășurării concentrate.
Forța magnetomotoare a înfășurării distribuite.
Forța magnetomotoare a unei înfășurări trifazate a statorului.
Câmpuri magnetice circulare, eliptice și pulsatorii.
Armonice spațiale superioare ale forței magnetomotoare a unei înfășurări trifazate.
Mașini asincrone.
Moduri de funcționare și dispozitiv al mașinilor asincrone.
Moduri de funcționare a motorului și generatorului unei mașini asincrone.
Dispozitiv motoare asincrone.
Circuitul magnetic al unei mașini asincrone.
Noțiuni de bază.
Calculul circuitului magnetic al unui motor cu inducție.
Fluxurile de scurgere ale unei mașini cu inducție
Rolul dinților miezului în inducerea EMF și crearea unui moment electromagnetic .--------
Circuitul echivalent al unui motor cu inducție.
Ecuații ale tensiunii motorului cu inducție.
Ecuațiile MDS și curenții unui motor cu inducție.
Aducerea parametrilor înfășurării rotorului și a diagramei vectoriale a motorului cu inducție.
Cuplul electromagnetic și caracteristicile de performanță ale unui motor cu inducție.
Pierderile și randamentul unui motor asincron.
Concepte despre caracteristicile motoarelor și mecanismelor de lucru.
Cuplul electromagnetic și caracteristicile mecanice ale unui motor cu inducție.
Caracteristicile mecanice ale unui motor cu inducție cu modificări ale tensiunii de rețea și rezistență activăînfășurări ale rotorului.
Performanța motorului cu inducție.
Momente electromagnetice din armonicile spațiale superioare ale câmpului magnetic al motorului cu inducție.
Cu experiență în dimensionarea și calcularea performanței motoarelor cu inducție.
Noțiuni de bază.
Experiență de mers în gol.
Experienţă scurt circuit.
Diagrama circulară a unui motor cu inducție.
Trasarea caracteristicilor de performanță ale unui motor cu inducție într-o diagramă circulară.
O metodă analitică pentru calcularea performanței motoarelor cu inducție.
Pornirea, controlul vitezei și frânarea motoarelor asincrone trifazate.
Pornirea motoarelor cu inducție cu rotor bobinat.
Pornirea motoarelor asincrone cu colivie.
Motoare cu inducție în cușcă veveriță, cu caracteristici de pornire îmbunătățite.
Reglarea frecvenței de rotație a motoarelor asincrone.
Moduri de frânare ale motoarelor asincrone.
Motoare asincrone monofazate și condensatoare.
Principiul de funcționare și pornire a unui motor asincron monofazat.
Motoare cu condensator asincron.
Funcționarea unui motor asincron trifazat dintr-o rețea monofazată.
Motor asincron monofazat cu poli umbriți.
Mașini asincrone pentru scopuri speciale.
Regulator de tensiune prin inducție și regulator de fază.
Convertor de frecvență asincron.
Mașini electrice pentru comunicare sincronă.
Motoare executive asincrone.
Motoare liniare cu inducție.
Forme constructive de execuție a mașinilor electrice.
Încălzirea și răcirea mașinilor electrice.
Metode de răcire pentru mașini electrice.
Forme constructive de execuție a mașinilor electrice. 2008
Seria de motoare asincrone trifazate.
Mașini sincrone.
Metode de excitare și aranjare a mașinilor sincrone.
Excitarea mașinilor sincrone.
Tipuri de mașini sincrone și dispozitivul acestora.
Răcirea mașinilor sincrone mari.
Câmpul magnetic și caracteristicile generatoarelor sincrone.
Circuit magnetic al unei mașini sincrone.
Câmpul magnetic al unei mașini sincrone.
Reacția armăturii unei mașini sincrone.
Ecuațiile tensiunilor unui generator sincron.
Diagrame vectoriale ale unui generator sincron.
Caracteristicile generatorului sincron.
Diagrama practică a EMF al unui generator sincron.
Pierderile și eficiența mașinilor sincrone.
Funcționarea în paralel a generatoarelor sincrone.
Includerea generatoarelor sincrone pentru funcționare în paralel.
Sarcina unui generator sincron conectat la funcționare în paralel.
Caracteristicile unghiulare ale unui generator sincron.
Oscilațiile generatoarelor sincrone.
Capacitatea de sincronizare a mașinilor sincrone.
Caracteristicile în formă de U ale unui generator sincron.
Procese tranzitorii în generatoarele sincrone.
Motor sincron și compensator sincron.
Principiul de funcționare a unui motor sincron.
Motoarele sincrone pornesc.
Caracteristici de performanță a motorului în formă de U și sincron.
Compensator sincron.
Mașini sincrone pentru scopuri speciale.
Mașini sincrone cu magnet permanenți.
Motoare sincrone cu reluctanta.
Motoare cu histerezis.
Motoare pas cu pas.
Motor cu undă sincronă.
Generator sincron cu poli cu gheare și excitație electromagnetică.
Mașini sincrone cu inductor.
Mașini de colectare.
Principiul de funcționare și proiectare a mașinilor colectoare DC.
Principiul de funcționare al generatorului și al motorului de curent continuu.
Dispozitivul mașinii colectoare DC.
Înfășurări de armatură ale mașinilor colectoare.
Înfășurări de armătură în buclă.
Înfășurări de armătură ondulată.
Conexiuni de egalizare și înfășurare combinată a armăturii.
Forța electromotoare și momentul electromagnetic al unei mașini de curent continuu.
Selectarea tipului de înfășurare a armăturii.
Câmp magnetic al mașinii de curent continuu.
Circuit magnetic al mașinii DC.
Răspunsul armăturii DC.
Ținând cont de efectul de demagnetizare al reacției armăturii.
Eliminarea efectului nociv al reacției armăturii.
Metode de excitare a mașinilor de curent continuu.
Comutația în mașinile colectoare DC.
Motive pentru scântei la colector.
Comutare simplă.
Comutare curbilinie întârziată.
Modalități de îmbunătățire a comutației.
Foc total asupra colectorului.
Interferențe radio ale mașinilor colectoare.
Generatoare colectoare DC.
Noțiuni de bază.
Generator independent de excitație.
Generator de excitație paralelă.
Generator mixt de excitație.
Motoare colectoare.
Noțiuni de bază.
Motoare de curent continuu cu excitație independentă și paralelă.
Pornirea motorului de curent continuu.
Reglarea vitezei motoarelor cu excitație independentă (paralelă).
Motor cu excitație secvențială.
Motor cu excitație mixtă.
Motoare de curent continuu în moduri de frânare.
Pierdere și coeficient acțiune utilă Mașină de colectare DC.
Mașini DC din seriile 4P și 2P.
Motoare colectoare universale.
Mașini DC pentru scopuri speciale.
Amplificator de mașină electrică.
tahogenerator DC.
Motoare fără contact cu curent continuu.
Motoare executive de curent continuu.
Bibliografie.
Index de subiect.

Katsman M. M.
Masini electrice de instrumentare si echipamente de automatizare

Bibliotecă
SEVMASHVTUZA

Aprobat de Ministerul Educației al Federației Ruse ca manual pentru studenții instituțiilor de învățământ din învățământul secundar profesional

Moscova
2006

Recenzorii: prof. S.N. Stomensky (Departamentul de Informatică al Chuvașului universitate de stat); S. Ts. Malinovskaya (Colegiul de Inginerie Radio din Moscova).

Katsman M. M. Masini electrice de instrumentare si echipamente de automatizare: Manual. manual pentru stud. instituţiile mediului. prof. educație / Mark Mikhailovici Katsman. - M .: Centrul editorial „Academia”, 2006. - 368 p.

Tutorialul discută principiul funcționării, dispozitivul, fundamentele teoriei, caracteristicile tipuri diferite mașini electrice de putere și transformatoare de putere redusă (micromașini), motoare executive, mașini electrice de informare, care sunt cele mai utilizate în echipamentele de instrumentare și automatizare în domeniile industriale generale și speciale ale tehnologiei.

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

Va fi util studenților instituțiilor de învățământ superior și specialiștilor care se ocupă cu instrumentarea și automatizarea proceselor de producție.

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

© Katsman M.M., 2006
© Centrul de Editură Educațională „Academia”, 2006
© Design. Centrul editorial „Academia”, 2006

cuvânt înainte
Introducere
B.I. Numirea mașini electrice și transformatoare
ÎN 2. Clasificarea mașinilor electrice

PARTEA ÎNTÂI. TRANSFORMATORE ȘI MAȘINI ELECTRICE DE PUTERE MICĂ

SECȚIUNEA 1 TRANSFORMATORE

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

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

SECȚIUNEA II MAȘINI ELECTRICE DE PUTERE MICĂ

Capitolul 3. Motoare trifazate asincrone cu colivie
3.1. Principiul de funcționare al unui motor asincron trifazat
3.2. Dispozitivul motoarelor asincrone trifazate
3.3. Fundamentele teoriei unui motor asincron trifazat
3.4. Pierderile și randamentul unui motor cu inducție
3.5. Momentul electromagnetic al motorului cu inducție
3.6. Influența tensiunii de rețea și a rezistenței active a înfășurării rotorului asupra caracteristicii mecanice
3.7. Caracteristicile de performanță ale motoarelor asincrone trifazate
3.8. Proprietățile de pornire ale motoarelor asincrone trifazate
3.9. Controlul vitezei motoarelor asincrone trifazate
3.9.1. Controlul vitezei prin modificarea rezistenței active în circuitul rotorului
3.9.2. Controlul vitezei prin schimbarea frecvenței tensiunii de alimentare
3.9.3. Controlul vitezei prin schimbarea tensiunii de alimentare
3.9.4. Controlul vitezei prin schimbarea numărului de poli ai înfășurării statorului
3.9.5. Controlul vitezei pulsului
3.10. Motoare liniare cu inducție
3.11. Pornirea controlului unui motor asincron trifazat cu colivie prin intermediul unui contactor neinversator

Capitolul 4. Motoare asincrone monofazate și condensatoare
4.1. Principiul de funcționare al unui motor asincron monofazat
4.2. Caracteristicile mecanice ale unui motor asincron monofazat
4.3. Pornirea unui motor asincron monofazat
4.4. Motoare cu inducție cu condensator
4.5. Includerea unui motor asincron trifazat într-o rețea monofazată
4.6. Motoare asincrone monofazate cu stâlp umbrit
4.7. Mașini asincrone cu un rotor de fază blocat

Capitolul 5. Mașini sincrone
5.1. Informații generale despre mașinile sincrone
5.2. Generatoare sincrone
5.2.1. Principiul de funcționare al unui generator sincron
5.2.2. Reacția armăturii într-un generator sincron
5.2.3. Ecuații ale tensiunii generatorului sincron
5.2.4. Caracteristicile generatorului sincron
5.2.5. Generatoare sincrone cu magnet permanent
5.3. Motoare sincrone cu excitație electromagnetică
5.3.1. Principiul de funcționare și proiectare a unui motor sincron unipolar cu excitație electromagnetică
5.3.2. Pornirea unui motor sincron cu excitație electromagnetică
5.3.3. Pierderi, randament și cuplu electromagnetic al unui motor sincron cu excitație electromagnetică
5.4. Motoare sincrone cu magnet permanent
5.5. Motoare sincrone multipolare cu viteză mică
5.5.1. Motoare sincrone monofazate cu viteză redusă de tipurile DSO32 și DSOR32
5.5.2. Motoare sincrone cu condensator cu viteză mică, tipuri DSK și DSRK
5.6. Motoare sincrone cu reluctanta
5.7. Motoare cu histerezis sincron
5.8. Motoare cu histerezis reactiv cu poli umbrit
5.9. Mașini sincrone cu inductor
5.9.1. Generatoare sincrone cu inductor
5.9.2. Motoare sincrone cu inductor
5.10. Motoare sincrone cu reducere electromecanica a vitezei
5.10.1. Motoare sincrone cu rotor rulant (DKR)
5.10.2. Motoare sincrone ondulate

Capitolul 6. Maşini de colectare
6.1. Principiul de funcționare al mașinilor colectoare de curent continuu
6.2. Dispozitivul mașinii colectoare DC
6.3. Forța electromotoare și momentul electromagnetic al unei mașini colectoare de curent continuu
6.4. Câmp magnetic al mașinii de curent continuu. Reacția de ancorare
6.5. Comutația în mașinile colectoare DC
6.6. Modalități de îmbunătățire a comutării și de suprimare a interferențelor radio
6.7. Pierderi și eficiență a mașinilor colectoare de curent continuu
6.8. Motoare cu perii de curent continuu
6.8.1. Principalele dependențe și relații
6.8.2. Motoare cu excitație independente și paralele
6.8.3. Controlul vitezei motoarelor cu excitație independente și paralele
6.8.4. Motoare cu excitație în serie
6.9. Motoare universale cu perii
6.10. Stabilizarea vitezei motoarelor de curent continuu
6.11. generatoare de curent continuu
6.11.1. Generator independent de excitație
6.11.2. Generator de excitație paralelă

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

Capitolul 8. Motoare cu supape de curent continuu
8.1. Noțiuni de bază
8.2. Funcționarea motorului supapei
8.3. Motor cu supapă DC de putere mică

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

Capitolul 10. Motoare executive asincrone
10.1. Metode de control al motoarelor executive asincrone
10.2. Pistol autopropulsat în motoare executive asincrone și modalități de eliminare
10.3. Dispozitivul motorului de inducție executiv cu un rotor gol nemagnetic
10.4. Caracteristicile unui motor de inducție cu un rotor gol nemagnetic
10.5. Motor cu inducție în cușcă veveriță
10.6. Motor de inducție cu rotor feromagnetic gol
10.7. Constanta de timp electromecanica a motoarelor cu inducție
10.8. Motoare cu motor de cuplu

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

Capitolul 12. Exemple de aplicare a motoarelor executive
12.1. Exemple de aplicații ale motoarelor cu inducție și DC
12.2. Exemplu de aplicare a unui motor pas cu pas executiv
12.3. Motoare electrice pentru conducerea cititoarelor
12.3.1. Mecanisme de unitate de bandă
12.3.2. Acționare electrică a dispozitivelor pentru citirea informațiilor de pe discuri optice

SECȚIUNEA IV INFORMAȚII MAȘINI ELECTRICE

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

Capitolul 14. Maşini electrice de comunicaţie sincronă
14.1. Noțiuni de bază
14.2. Sistem de indicare a transmisiei unghiulare de la distanță
14.3. Sincronizarea momentelor de selsyns în sistemul de indicatori
14.4. Sistem transformator cu transformator unghi la distanță
14.5. Design Selsyn
14.6. Selsyn diferențial
14.7. Magnezine
14.8. Exemple de utilizare a selsyns în dispozitivele de automatizare industrială
14 8 1 Înregistrarea cantității de avans a sculei în instalațiile de foraj
14.8.2. Reglarea raportului combustibil-aer într-un cuptor metalurgic

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

Bibliografie
Index de subiect

cuvânt înainte

Odată cu creșterea nivelului tehnic de producție și introducerea automatizării cuprinzătoare a proceselor tehnologice, problemele formării de înaltă calitate a specialiștilor direct implicați în operarea și proiectarea sistemelor de automatizare devin deosebit de relevante. Mașinile electrice și transformatoarele de putere mică (micromașini) ocupă locul fruntaș în vastul complex de instrumentare și automatizare.

Cartea descrie principiul funcționării, dispozitivul, caracteristicile de funcționare și proiectare a mașinilor electrice și a transformatoarelor de putere mică, care sunt utilizate pe scară largă pentru a conduce mecanisme și dispozitive utilizate în instrumentare și automatizare. Sunt considerate elementele mașinii electrice care stau la baza sistemelor automate moderne: actuatoare AC și DC, amplificatoare electrice, convertoare rotative, motoare pas cu pas, mașini electrice de informare (tahogeneratoare, selsyns, magneze, transformatoare rotative), motoare electrice ale dispozitivelor giroscopice.

Scopul acestei cărți este de a-l învăța pe viitorul specialist să utilizeze în mod rezonabil și corect motoarele electrice de putere și elementele mașinilor electrice de automatizare în dispozitivele de instrumente și echipamentele de automatizare.

Ținând cont de specificul predării elevilor în școlile și colegiile tehnice, autorul, la prezentarea materialului cărții, a plătit Atentie speciala luarea în considerare a esenței fizice a fenomenelor și proceselor care explică funcționarea dispozitivelor considerate. Metodologia de prezentare a cursurilor adoptată în carte se bazează pe mulți ani de experiență de predare în institutii de invatamantînvăţământul secundar profesional.

INTRODUCERE

ÎN 1. Numirea mașini electrice și transformatoare

Nivelul tehnic al oricărui modern întreprindere producătoare este evaluată în primul rând de starea de automatizare și mecanizare cuprinzătoare a principalelor procese tehnologice. Mai mult, toate importanță mai mare automatizarea muncii nu numai fizice, ci și psihice câștigă.

Sistemele automate includ o mare varietate de elemente care diferă în mai mult de scop functional, ci prin principiul acţiunii. Printre numeroasele elemente care alcătuiesc sistemele automatizate, un anumit loc este ocupat de elementele mașinii electrice. Principiul de funcționare și proiectare a acestor elemente fie practic nu diferă de mașinile electrice (sunt motoare electrice sau generatoare electrice), fie sunt foarte apropiate de ele în proiectarea și procesele electromagnetice care au loc în ele.

O mașină electrică este dispozitiv electric, efectuând transformarea reciprocă a energiei electrice și mecanice.

Dacă conductorul este deplasat într-un câmp magnetic ca acesta. astfel încât să traverseze liniile magnetice de forță, atunci în acest conductor va fi indusă o forță electromotoare (EMF). Orice mașină electrică constă dintr-o parte fixă ​​și o parte mobilă (rotativă). Una dintre aceste părți (inductor) creează un câmp magnetic, iar cealaltă are o înfășurare de lucru, care este un sistem de conductori. Dacă energie mecanică este furnizată unei mașini electrice, de ex. rotește-i partea mobilă, apoi, în conformitate cu legea inducției electromagnetice, un EMF va fi indus în înfășurarea sa de lucru. Dacă orice consumator de energie electrică este conectat la bornele acestei înfășurări, atunci va apărea un curent electric în circuit. Astfel, ca urmare a proceselor care au loc în mașină, energia mecanică de rotație va fi transformată în energie electrică. Mașinile electrice care efectuează această conversie se numesc generatoare electrice. Generatoarele electrice formează coloana vertebrală a industriei energiei electrice - sunt utilizate în centralele electrice, unde transformă energia mecanică din turbine în energie electrică.

Dacă un conductor este plasat într-un câmp magnetic perpendicular pe liniile magnetice de forță și trece un curent electric prin el, atunci ca urmare a interacțiunii acestui curent cu gudronul magnetic, asupra conductorului va acționa o forță mecanică. Prin urmare, dacă înfășurarea de lucru a unei mașini electrice este conectată la peria de energie electrică, atunci va apărea un curent în ea și, deoarece această înfășurare se află în câmpul magnetic al inductorului, atunci forțele mecanice vor acționa asupra conductorilor săi. Sub acțiunea acestor forțe, partea în mișcare a mașinii electrice va începe să se rotească. [Acest lucru va transforma energia electrică în energie mecanică. Mașinile electrice care efectuează această conversie se numesc motoare electrice. Motoarele electrice sunt utilizate pe scară largă în antrenarea electrică a mașinilor-unelte, macaralelor, vehiculelor, aparate electrocasnice etc.

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

La baza creării mașinilor și transformatoarelor electrice a fost legea inducției electromagnetice descoperită de M. Faraday. start aplicație practică mașini electrice a fost [pus de academicianul BS Jacobi, care în 1834 a creat designul unei mașini electrice, care a fost prototipul unui motor electric de colector modern.

Utilizarea pe scară largă a mașinilor electrice în acționările electrice industriale a fost facilitată de invenția de către inginerul rus MO Dolivo-Dobrovolsky (1889) a unui motor asincron trifazat, care diferă de motoarele colectoare de curent continuu utilizate la acea vreme prin simplitatea proiectării. și fiabilitate ridicată.

Până la începutul secolului XX. au fost create majoritatea tipurilor de mașini electrice folosite astăzi.

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

] Ediție educațională. Un manual pentru studenții specialităților de inginerie electrică ai școlilor tehnice. Ediția a doua, revizuită și mărită.
(Moscova: Editura Vysshaya Shkola, 1990)
Scanare: AAW, procesare, format Djv: DNS, 2012

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

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