Makinat elektrike Katsman pdf djvu. Katsman M.M.

05.04.2019 Këshilla

] Botim edukativ. Libër mësuesi për studentët e specialiteteve të inxhinierisë elektrike në shkollat teknike. Botimi i dytë, i rishikuar dhe i zgjeruar.
(Moskë: Shtëpia Botuese e Shkollës së Lartë, 1990)
Skanimi: AAW, përpunimi, formati Djv: DNS, 2012

PËRMBAJTJE E SHKURTËR:
Parathënie (3).
Hyrje (4).
Seksioni 1. TRANSFORMATORËT (13).
Kapitulli 1. Procesi i punës së transformatorit (15).
Kapitulli 2. Grupet e lidhjes me mbështjellje dhe funksionimi paralel i transformatorëve (61).
Kapitulli 3. Transformatorët me tre mbështjellës dhe autotransformatorët (71).
Kapitulli 4. Proceset kalimtare në transformatorë (76).
Kapitulli 5. Pajisjet e transformatorëve qëllim të veçantë (84).
Seksioni 2. ÇËSHTJE TË PËRGJITHSHME NË TEORINË E MAKINAVE PA FELCA (95).
Kapitulli 6. Parimi i funksionimit të makinave pa furça rrymë alternative (97).
Kapitulli 7. Parimi i mbështjelljes së statorit (102).
Kapitulli 8. Llojet bazë të mbështjelljeve të statorit (114).
Kapitulli 9. Forca magnetomotore e mbështjelljes së statorit (125).
Seksioni 3. MAKINAT ASINKRONE (135).
Kapitulli 10. Mënyrat e funksionimit dhe struktura e një makinerie asinkrone (137).
Kapitulli 11. Qarku magnetik i një makine asinkrone (146).
Kapitulli 12. Procesi i punës me tre faza motori asinkron (154).
Kapitulli 13. Çift rrotullues elektromagnetik dhe karakteristikat e performancës së një motori asinkron (162).
Kapitulli 14. Përcaktimi eksperimental i parametrave dhe llogaritja e karakteristikave të performancës së motorëve asinkron (179).
Kapitulli 15. Nisja dhe kontrolli i shpejtësisë së motorëve asinkron trefazorë (193).
Kapitulli 16. Motorët asinkron njëfazorë dhe kondensatorë (208).
Kapitulli 17. Makinat asinkrone për qëllime të veçanta (218).
Kapitulli 18. Llojet kryesore të motorëve asinkronë të prodhuar në treg (230).
Seksioni 4. MAKINAT SINKRONË (237).
Kapitulli 19. Metodat e ngacmimit dhe projektimi i makinave sinkrone (239).
Kapitulli 20. Fusha magnetike dhe karakteristikat e gjeneratorëve sinkron (249).
Kapitulli 21. Funksionimi paralel i gjeneratorëve sinkron (270).
Kapitulli 22. Motori sinkron dhe kompensuesi sinkron (289).
Kapitulli 23. Makinat sinkrone për qëllime të veçanta (302).
Seksioni 5. MAKINAT KOLLEKTORIKE (319).
Kapitulli 24. Parimi i funksionimit dhe projektimit të makinave me komutator DC (321).
Kapitulli 25. Mbështjelljet e armaturës së makinave DC (329).
Kapitulli 26. Fusha magnetike e një makine me rrymë të vazhdueshme (348).
Kapitulli 27. Ndërrimi në makinat DC (361).
Kapitulli 28. Gjeneratorët DC kolektorë (337).
Kapitulli 29. Motorë të krehur (387).
Kapitulli 30. Makinat DC për qëllime të veçanta (414).
Kapitulli 31. Ftohja e makinave elektrike (427).
Detyrat për vendim i pavarur (444).
Referencat (453).
Indeksi i lëndës (451).

Abstrakt i botuesit: Libri trajton teorinë, parimin e funksionimit, projektimin dhe analizën e mënyrave të funksionimit të makinave elektrike dhe transformatorëve, për qëllime të përgjithshme dhe speciale, të cilat janë përhapur në degë të ndryshme të teknologjisë. Botimi i dytë (1 - 1983) i plotësuar me materiale të reja përkatëse qasjet moderne në teorinë dhe praktikën e inxhinierisë elektrike.

ARSIMI I MESËM PROFESIONAL

"Instituti Federal për Zhvillimin e Arsimit" si një tekst shkollor për përdorim në procesi arsimor institucionet arsimore që zbatojnë Standardin Federal të Arsimit Shtetëror për Arsimin e Mesëm Profesional në grupin e specialiteteve 140400 "Inxhinieria e energjisë elektrike dhe inxhinieria elektrike"

Edicioni i 12-të, stereotip

SHQYRTUES:

E. P. Rudobaba (Elektromekanike e mbrëmjes së Moskës

shkolla teknike me emrin L. B. Krasina)

Katsman M. M.

K 307 Makinat elektrike: libër shkollor për studentët. institucionet prof. arsimi / M. M. Katsman. - Botimi i 12-të, i fshirë. - M.: Qendra botuese "Akademia", 2013. - 496 f.

ISBN 978&5&7695&9705&3

Teksti shkollor trajton teorinë, parimin e funksionimit, projektimin dhe analizën e mënyrave të funksionimit të makinave elektrike dhe transformatorëve, për qëllime të përgjithshme dhe speciale, të cilat janë përhapur në degë të ndryshme të teknologjisë.

Teksti shkollor mund të përdoret gjatë përvetësimit të modulit profesional PM.01. "Organizata Mirëmbajtja dhe riparimi i pajisjeve elektrike dhe elektromekanike” (MDK.01.01) në specialitetin 140448” Operacioni teknik dhe mirëmbajtjen e pajisjeve elektrike dhe elektromekanike.”

Për studentët e institucioneve të mesme Arsimi profesional. Mund të jetë e dobishme për studentët e universitetit.

UDC 621.313 (075.32) BBK 31.26 723

Paraqitja origjinale e këtij botimi është pronë e Qendrës Botuese Akademike dhe riprodhimi i tij në çfarëdo mënyre pa pëlqimin e mbajtësit të së drejtës së autorit është i ndaluar.

ISBN 978 5 7695 9705 3 © Design. Qendra botuese "Akademia", 2011

PARATHËNIE

Teksti shkollor është shkruar në përputhje me programet e trajnimit Lënda "Makinat elektrike" për specialitetet "Makinat dhe pajisjet elektrike", "Teknologjia e izolimit elektrik, kabllove dhe kondensatorëve" dhe "Operimi teknik, mirëmbajtja dhe riparimi i pajisjeve elektrike dhe elektromekanike" të profesionistëve të mesëm. institucionet arsimore.

Libri përmban bazat e teorisë, përshkrimin e projektimeve dhe analizën e vetive operative të transformatorëve dhe makinave elektrike. Përveç kësaj, ai jep shembuj të zgjidhjes së problemeve, të cilat padyshim do të kontribuojnë në një kuptim më të mirë të çështjeve që studiohen.

Teksti mësimor miraton rendin e mëposhtëm të paraqitjes së materialit: transformatorë, makina asinkrone, makina sinkrone, makina komutatore. Kjo sekuencë studimi e bën më të lehtë përvetësimin e lëndës dhe korrespondon më plotësisht me gjendjen aktuale dhe tendencat në zhvillimin e inxhinierisë elektrike. Së bashku me makinat elektrike Qëllimi i përgjithshëm Teksti shkollor shqyrton disa lloje të transformatorëve dhe makinave elektrike për qëllime të veçanta, jep informacion mbi nivelin teknik të serive moderne të makinave elektrike me një përshkrim të veçorive të dizajnit të tyre.

Vëmendja kryesore në tekstin shkollor i kushtohet zbulimit të thelbit fizik të fenomeneve dhe proceseve që përcaktojnë funksionimin e pajisjeve në shqyrtim.

Metoda e prezantimit të materialit të adoptuar në libër bazohet në përvojën shumëvjeçare në mësimdhënien e lëndës “Makinat elektrike”.

PREZANTIMI

NË 1. Qëllimi i makinave elektrike

dhe transformatorëve

Elektrifikimi është futja e gjerë në industri, bujqësi, transport dhe jetën e përditshme të energjisë elektrike të prodhuar në termocentrale të fuqishme të bashkuara nga tensioni i lartë. rrjetet elektrike në sistemet e energjisë.

Elektrifikimi kryhet nëpërmjet pajisjeve të prodhuara nga industria elektrike. Dega kryesore e kësaj industrie është inxhinieri elektrike, e angazhuar në zhvillimin dhe prodhimin e makinave elektrike dhe transformatorëve.

Makinë elektrikeështë një pajisje elektromekanike që kryen transformimin e ndërsjellë të energjive mekanike dhe elektrike. Energjia elektrike prodhohet në termocentrale nga makinat elektrike - gjeneratorë që shndërrojnë energjinë mekanike në energji elektrike.

Pjesa kryesore e energjisë elektrike (deri në 80%) prodhohet në termocentralet, ku gjatë djegies së lëndëve djegëse kimike (thëngjill, torfe, gaz), uji nxehet dhe shndërrohet në avull. shtypje e lartë. Ky i fundit furnizohet me turbinën me avull, ku, duke u zgjeruar, bën që rotori i turbinës të rrotullohet ( energji termale në turbinë shndërrohet në mekanik). Rrotullimi i rotorit të turbinës transmetohet në boshtin e gjeneratorit (turbogjenerator). Si rezultat i proceseve elektromagnetike që ndodhin në gjenerator, energjia mekanike shndërrohet në energji elektrike.

Procesi i prodhimit të energjisë elektrike në termocentralet bërthamore është i ngjashëm me procesin në një termocentral, me ndryshimin e vetëm është se karburanti bërthamor përdoret në vend të karburantit kimik.

Në termocentralet hidraulike, procesi i prodhimit të energjisë elektrike është si vijon: uji i ngritur nga një digë në një nivel të caktuar shkarkohet në shtytësin e një turbine hidraulike; Energjia mekanike e përftuar në këtë rast nga rrotullimi i rrotës së turbinës transferohet në boshtin e një gjeneratori elektrik (gjenerator hidrogjeni), në të cilin energjia mekanike shndërrohet në energji elektrike.

formimi i tij në energji mekanike. Ky transformim kryhet nga makinat elektrike - motorët elektrikë.

Një motor elektrik është elementi kryesor i lëvizjes elektrike të makinave të punës. Kontrollueshmëria e mirë e energjisë elektrike dhe thjeshtësia e shpërndarjes së saj kanë bërë të mundur përdorimin e gjerë të disqeve elektrike multimotorike të makinave të punës në industri, kur lidhjet individuale makinë pune drejtohen nga motorët e tyre. Makina me shumë motorë thjeshton ndjeshëm mekanizmin e makinës së punës (numri i transmetimeve mekanike që lidhin lidhjet individuale të makinës është zvogëluar) dhe krijon mundësi të mëdha në automatizimin e proceseve të ndryshme teknologjike. Motorët elektrikë përdoren gjerësisht në transport si motorë tërheqës që drejtojnë çiftet e rrotave të lokomotivave elektrike, trenat elektrikë, trolejbusët, etj.

Mbrapa Kohët e fundit Përdorimi i makinave elektrike me fuqi të ulët - mikromakinat me fuqi që varion nga fraksionet në disa qindra vat - është rritur ndjeshëm. Makinat e tilla elektrike përdoren në pajisje instrumentesh, pajisje automatizimi dhe pajisje shtëpiake - fshesa me korrent, frigoriferë, ventilatorë, etj. Fuqia e këtyre motorëve është e ulët, dizajni është i thjeshtë dhe i besueshëm dhe prodhohen në sasi të mëdha.

Energjia elektrike e prodhuar në termocentrale duhet të transferohet në vendet e konsumit të saj, kryesisht në qendrat e mëdha industriale të vendit, të cilat janë shumë qindra e ndonjëherë mijëra kilometra larg termocentraleve të fuqishëm. Por transmetimi i energjisë elektrike nuk mjafton. Duhet të shpërndahet midis shumë konsumatorëve të ndryshëm - ndërmarrje industriale, ndërtesa banimi, etj. Energjia elektrike transmetohet në distanca të gjata në tension të lartë (deri në 500 kV ose më shumë), gjë që siguron humbje minimale elektrike në linjat e energjisë. Prandaj, në procesin e transmetimit dhe shpërndarjes së energjisë elektrike, është e nevojshme të rritet dhe të zvogëlohet vazhdimisht tensioni. Ky proces kryhet duke përdorur pajisje elektromagnetike të quajtura transformatorëve. Një transformator nuk është një makinë elektrike, pasi puna e tij nuk lidhet me shndërrimin e energjisë elektrike në energji mekanike ose anasjelltas. Transformatorët transformojnë vetëm tensionin e energjisë elektrike. Për më tepër, një transformator është një pajisje statike dhe nuk ka pjesë lëvizëse. Megjithatë, proceset elektromagnetike që ndodhin në transformatorë janë të ngjashëm me proceset që ndodhin gjatë funksionimit të makinave elektrike. Për më tepër, makinat elektrike dhe transformatorët karakterizohen nga e njëjta natyrë e proceseve elektromagnetike dhe energjetike që lindin gjatë bashkëveprimit të një fushe magnetike dhe një përcjellësi me rrymën. Për këto arsye, transformatorët përbëjnë një pjesë integrale të rrjedhës së makinave elektrike.

Bazat teorike të funksionimit të makinave elektrike u hodhën në 1821 nga M. Faraday, i cili vendosi mundësinë e shndërrimit të energjisë elektrike në energji mekanike dhe krijoi modelin e parë të një motori elektrik. Rol i rendesishem Zhvillimi i makinave elektrike u ndikua nga puna e shkencëtarëve D. Maxwell dhe E. H. Lenz. Ideja e transformimit të ndërsjellë të energjive elektrike dhe mekanike u zhvillua më tej në veprat e shkencëtarëve të shquar rusë B. S. Jacobi dhe M. O. Dolivo Dobrovolsky, të cilët zhvilluan dhe krijuan modele të motorëve elektrikë të përshtatshëm për përdorim praktik.

Arritjet e mëdha në krijimin e transformatorëve dhe aplikimin e tyre praktik i përkasin shpikësit të shquar rus P. N. Yablochkov. Në fillim të shekullit të 20-të u krijuan pothuajse të gjitha llojet kryesore të makinave elektrike dhe transformatorëve dhe u zhvilluan themelet e teorisë së tyre.

NË Aktualisht, inxhinieria elektrike vendase ka arritur sukses të rëndësishëm. Progresi i mëtejshëm teknik përcakton si detyrë kryesore zbatimin praktik të arritjeve të inxhinierisë elektrike në zhvillimin aktual të pajisjeve lëvizëse elektrike për pajisjet industriale dhe pajisjet shtëpiake. detyra kryesore Progresi shkencor dhe teknik konsiston në ri-pajisjen teknike dhe rindërtimin e prodhimit. Elektrifikimi luan një rol të rëndësishëm në zgjidhjen e këtij problemi. Në të njëjtën kohë, është e nevojshme të merren parasysh kërkesat mjedisore në rritje për burimet e energjisë elektrike dhe, së bashku me ato tradicionale, është e nevojshme të zhvillohen metoda miqësore me mjedisin (alternative) të prodhimit të energjisë elektrike duke përdorur energjinë e diellit, erës, baticat e detit dhe burimet termale.

NË kushtet e zhvillimit shkencor dhe teknik rëndësi të madhe fitojnë punë në lidhje me përmirësimin e cilësisë së makinave elektrike dhe transformatorëve të prodhuar. Zgjidhja e këtij problemi është një mjet i rëndësishëm për zhvillimin e bashkëpunimit ekonomik ndërkombëtar. Institucionet përkatëse shkencore

Dhe ndërmarrjet industriale Rusia po punon për të krijuar lloje të reja të makinave elektrike dhe transformatorëve që plotësojnë kërkesat moderne për cilësinë dhe treguesit teknikë dhe ekonomikë të produkteve të prodhuara.

NË 2. Makinat elektrike - elektromekanike

konvertuesit e energjisë

Studimi i makinave elektrike bazohet në njohjen e thelbit fizik të dukurive elektrike dhe magnetike, të paraqitura në lëndën “Bazat teorike të inxhinierisë elektrike”. Prandaj, më parë

Oriz. NË 2. Rregullat e dorës së djathtë ( a) dhe "dora e majtë" (b)



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

Oriz. B.1. Për konceptet e "gjeneratorit elementar" (a) dhe "motorit elementar" (b)

Para se të fillojmë të studiojmë lëndën "Makinat elektrike", le të kujtojmë kuptimin fizik të disa ligjeve dhe dukurive që qëndrojnë në themel të parimit të funksionimit të makinave elektrike, para së gjithash ligjit. induksioni elektromagnetik.

Gjatë funksionimit të një makine elektrike në modalitetin e gjeneratorit, energjia mekanike shndërrohet në energji elektrike. Ky proces bazohet në ligji i induksionit elektromagnetik: Nëse forca e jashtme F ndikon në një përcjellës të vendosur në një fushë magnetike dhe e lëviz atë (Fig. B.1, a), për shembull, nga e majta në të djathtë pingul me vektorin e induksionit B fushë magnetike me shpejtësi v, atëherë një forcë elektromotore (EMF) do të induktohet në përcjellës

ku B është induksioni magnetik, T; l është gjatësia aktive e përcjellësit, d.m.th., gjatësia e pjesës së tij të vendosur në fushën magnetike, m; v është shpejtësia e lëvizjes së përcjellësit, m/s.

Për të përcaktuar drejtimin e EMF, duhet të përdorni rregullin "dora e djathtë" (Fig. B.2, a). Duke zbatuar këtë rregull, ne përcaktojmë drejtimin e EMF në përcjellës ("nga ne"). Nëse përfundon

përçuesit mbyllen ndaj një rezistence të jashtme R (konsumatori), pastaj nën ndikimin e EMF E

një rrymë e të njëjtit drejtim do të lindë në përcjellës. Kështu që

Kështu, një përcjellës në një fushë magnetike mund të konsiderohet në këtë rast si gjenerator elementar, në të cilin energjia mekanike shpenzohet për lëvizjen e përcjellësit me shpejtësi

stu v.

Si rezultat i ndërveprimit të rrymës I me fushën magnetike, një forcë elektromagnetike shfaqet në përcjellës.

Fem = BlI.

Drejtimi i forcës Fem mund të përcaktohet nga rregulli "dora e majtë" (Fig. B.2,b). Në rastin në shqyrtim, kjo forcë drejtohet nga e djathta në të majtë, d.m.th., e kundërta me lëvizjen e përcjellësit. Kështu, në gjeneratorin elementar në shqyrtim, forca Fem është frenuese në lidhje me forcën lëvizëse F. Me lëvizje uniforme të përcjellësit, këto forca janë të barabarta, d.m.th. F = Fem. Duke shumëzuar të dyja anët e barazisë me shpejtësinë e përcjellësit v, marrim

Fv = Fem v.

Duke zëvendësuar vlerën Fem nga (B.2) në këtë shprehje, marrim

Fv = BlIv = EI.

Ana e majtë e barazisë (B.3) përcakton vlerën e fuqisë mekanike të shpenzuar për lëvizjen e përcjellësit në një fushë magnetike; ana e djathtë është vlera e fuqisë elektrike të zhvilluar në një unazë të mbyllur nga rryma elektrike I. Shenja e barazimit ndërmjet këtyre pjesëve konfirmon edhe një herë se në gjenerator fuqia mekanike Fv e shpenzuar nga një forcë e jashtme shndërrohet në fuqi elektrike EI.

Nëse një forcë e jashtme F nuk zbatohet në përcjellës, por tensioni U zbatohet në të nga një burim elektrik në mënyrë që rryma I në përcjellës të ketë drejtimin e treguar në Fig. B.1, b, atëherë vetëm forca elektromagnetike Fem do të veprojë në përcjellës. Nën ndikimin e kësaj force, përcjellësi do të fillojë të lëvizë në fushën magnetike. Në këtë rast, një emf do të induktohet në përcjellës në drejtim të kundërt me tensionin U. Kështu, një pjesë e tensionit U të aplikuar në përcjellës balancohet nga emf E i induktuar në këtë përcjellës, dhe pjesa tjetër përbën tensionin. rënie në dirigjent:

Nga kjo barazi rrjedh se energji elektrike(UI), duke hyrë në përcjellës nga rrjeti, konvertohet pjesërisht në mekanik (Fem v), dhe pjesërisht shpenzohet për mbulimin e humbjeve elektrike në përcjellës (I2 r). Prandaj, një përcjellës me rrymë i vendosur në një fushë magnetike mund të konsiderohet si motor elektrik elementar.

Dukuritë e përshkruara na lejojnë të konkludojmë:

a) për çdo makinë elektrike, është e nevojshme të ketë një mjet përçues elektrik (përçues) dhe një fushë magnetike që mund të lëvizë reciprokisht;

b) kur një makinë elektrike funksionon si në modalitetin e gjeneratorit ashtu edhe në modalitetin motorik, induksioni i një emf në një përcjellës që kalon një fushë magnetike dhe shfaqja e një force mekanike që vepron në një përcjellës të vendosur në një fushë magnetike kur një rrymë elektrike kalon nëpër vërehet njëkohësisht rryma;

c) transformimi i ndërsjellë i energjive mekanike dhe elektrike në një makinë elektrike mund të ndodhë në çdo drejtim, domethënë, e njëjta makinë elektrike mund të funksionojë të dyja

V mënyra e motorit dhe mënyra e gjeneratorit; kjo veti e makinave elektrike quhet kthyeshmëria.

V mërzitja e statorit dhe ndahet prej tij nga një hendek ajri. Një nga pjesët e specifikuara të makinës është e pajisur me elementë që eksitojnë

V makina ka një fushë magnetike (për shembull, një elektromagnet ose një magnet të përhershëm), dhe tjetra ka një mbështjellje, të cilën me kusht do ta

quhet mbështjellja e punës e makinës. Si pjesa e palëvizshme e makinës (statori) dhe pjesa lëvizëse (rotori) kanë bërthama të bëra nga materiali i butë magnetik dhe me rezistencë të ulët magnetike.

Nëse makina elektrike funksionon në modalitetin e gjeneratorit, atëherë

Oriz. NË 3. Diagrami i përgjithësuar i projektimit të një makine elektrike

Kur rotori rrotullohet (nën veprimin e motorit të lëvizjes), një EMF induktohet në përçuesit e mbështjelljes së punës dhe kur lidhet një konsumator, një elektricitet. Në këtë rast, energjia mekanike e motorit të makinës shndërrohet në energji elektrike. Nëse makina synohet të funksionojë si një motor elektrik, atëherë mbështjellja e punës e makinës lidhet me rrjetin. Në këtë rast, rryma që lind në përcjellësit e kësaj dredha-dredha ndërvepron me fushën magnetike dhe forcat elektromagnetike lindin në rotor, duke bërë që rotori të rrotullohet. ku Energjia Elektrike, i konsumuar nga motori nga rrjeti, shndërrohet në energji mekanike të shpenzuar për të aktivizuar çdo mekanizëm, makineri, automjet etj.

Është gjithashtu e mundur të projektohen makina elektrike në të cilat dredha-dredha e punës është e vendosur në stator, dhe elementët që ngacmojnë fushën magnetike janë në rotor. Parimi i funksionimit të makinës mbetet i njëjtë.

Gama e fuqisë së makinave elektrike është shumë e gjerë - nga fraksionet e një vat deri në qindra mijëra kilovat.

V.Z. Klasifikimi i makinave elektrike

Përdorimi i makinave elektrike si gjeneratorë dhe motorë është qëllimi i tyre kryesor, pasi lidhet ekskluzivisht me qëllimin e shndërrimit të ndërsjellë të energjive elektrike dhe mekanike. Megjithatë, përdorimi i makinave elektrike në degë të ndryshme të teknologjisë mund të ketë qëllime të tjera. Kështu, konsumi i energjisë elektrike shpesh shoqërohet me shndërrimin e rrymës alternative në rrymë të vazhdueshme ose me shndërrimin e rrymës industriale të frekuencës në një rrymë më të lartë. Frekuencë e lartë. Për këto qëllime përdorin konvertuesit e makinave elektrike.

Makinat elektrike përdoren gjithashtu për të përforcuar fuqinë sinjalet elektrike. Makinat e tilla elektrike quhen amplifikatorë të makinave elektrike. Makinat elektrike që përdoren për të përmirësuar faktorin e fuqisë së konsumatorëve të energjisë elektrike quhen kompensuesit sinkron. Makinat elektrike që përdoren për të rregulluar tensionin e rrymës alternative quhen rregullatorët e induksionit.

Përdorimi i mikromakinave në pajisjet e automatizimit është shumë i larmishëm. Këtu, makinat elektrike përdoren jo vetëm si motorë, por edhe si takogjeneratorët(për të kthyer shpejtësinë e rrotullimit në një sinjal elektrik), selsyns,

transformatorë rrotullues (për të marrë sinjale elektrike proporcionale me këndin e rrotullimit të boshtit), etj. Nga shembujt e mësipërm është e qartë se sa të ndryshme janë makinat elektrike për qëllimet e tyre.

Katsman M. M.
Pajisjet e instrumentimit të makinave elektrike dhe pajisjet e automatizimit

Librari
SEVMASHVTUZA

Miratuar nga Ministria e Arsimit e Federatës Ruse si një ndihmë mësimore për studentët e institucioneve arsimore të arsimit të mesëm profesional

Moska
2006

Rishikuesit: prof. S.N. Stomensky (departament teknologji kompjuterikeçuvash Universiteti Shtetëror); S. Ts. Malinovskaya (Kolegji i Inxhinierisë së Radios në Moskë).

Katsman M. M. Pajisjet e instrumentimit të makinave elektrike dhe pajisjet e automatizimit: Teksti mësimor. ndihmë për studentët institucionet prof. arsimi / Mark Mikhailovich Katsman. - M.: Qendra botuese "Akademia", 2006. - 368 f.

Tutoriali mbulon parimin e funksionimit, dizajnin, teorinë bazë, karakteristikat lloje të ndryshme makineritë elektrike të fuqisë dhe transformatorët me fuqi të ulët (mikromakinat), motorët e aktivizuesit, makinat elektrike informative, të cilat përdoren më gjerësisht në pajisjet e instrumenteve dhe automatizimit në fusha të përgjithshme industriale dhe të veçanta të teknologjisë.

Për studentët e institucioneve arsimore të arsimit të mesëm profesional, që studiojnë në specialitetet "Instrumentim" dhe "Automatizëm dhe Kontroll".

Do të jetë e dobishme për studentët e institucioneve të arsimit të lartë dhe specialistët e përfshirë në inxhinierinë e instrumenteve dhe automatizimin e proceseve të prodhimit.

Redaktori T. F. Melnikova
Redaktori teknik N. I. Gorbacheva
Paraqitja e kompjuterit: D. V. Fedotov
Korrektuesit V. A. Zhilkina, G. N. Petrova

Parathënie
Prezantimi
B.I. Qëllimi i makinave elektrike dhe transformatorëve
NË 2. Klasifikimi i makinave elektrike

PJESA E PARE. TRANSFORMATORËT DHE MAKINAT ELEKTRIKE ME FUQI TË ULËT

SEKSIONI 1 TRANSFORMATORËT

Kapitulli 1. Transformatorët e fuqisë
1.1. Qëllimi dhe parimi i funksionimit transformator fuqie 9
1.2. Dizajni i transformatorit 12
1.3. Varësitë dhe marrëdhëniet themelore në transformatorë 14
1.4. Humbjet dhe efikasiteti i transformatorit 16
1.5. Eksperimente mbi transformatorët me qark të hapur dhe me qark të shkurtër
1.6. Ndryshimi i tensionit dytësor të transformatorit 20
1.7. Transformatorët trefazorë dhe me shumë dredha-dredha 21
1.8. Transformatorë për ndreqës 24
1.9. Autotransformatorë

Kapitulli 2. Pajisjet e transformatorëve me veti të veçanta
2.1. Transformatorët e pikut 31
2.2. Transformatorët e pulsit 33
2.3. Shumëzuesit e frekuencës 35
2.4. Stabilizuesit e tensionit 39
2.5. Transformatorët e instrumenteve të tensionit dhe rrymës

SEKSIONI II MAKINAT ELEKTRIKE ME FUQI TË ULËT

Kapitulli 3. Motorët asinkron trefazorë me rotor me kafaz ketri
3.1. Parimi i funksionimit të një motori asinkron trefazor
3.2. Projektimi i motorëve asinkron trefazorë
3.3. Teoria bazë e motorit asinkron trefazor
3.4. Humbjet dhe koeficienti veprim i dobishëm motori asinkron
3.5. Çift rrotullues elektromagnetik i një motori asinkron
3.6. Ndikimi i tensionit në rrjet dhe rezistencë aktive mbështjelljet e rotorit për karakteristikat mekanike
3.7. Karakteristikat e performancës së motorëve asinkron trefazorë
3.8. Karakteristikat fillestare të motorëve asinkron trefazorë
3.9. Rregullimi i shpejtësisë së motorëve asinkron trefazorë
3.9.1. Rregullimi i shpejtësisë së rrotullimit duke ndryshuar rezistencën aktive në qarkun e rotorit
3.9.2. Rregullimi i shpejtësisë së rrotullimit duke ndryshuar frekuencën e tensionit të furnizimit
3.9.3. Rregullimi i shpejtësisë së rrotullimit duke ndryshuar tensionin e furnizuar
3.9.4. Rregullimi i shpejtësisë së rrotullimit duke ndryshuar numrin e poleve të mbështjelljes së statorit
3.9.5. Kontrolli i shpejtësisë së pulsit
3.10. Motorë asinkron linearë
3.11. Filloni kontrollin e një motori asinkron trefazor me një rotor me kafaz ketri duke përdorur një kontaktor të pakthyeshëm

Kapitulli 4. Motorët asinkron njëfazorë dhe kondensatorë
4.1. Parimi i funksionimit të një motori asinkron njëfazor
4.2. Karakteristikat mekanike të motorit asinkron njëfazor
4.3. Nisja e një motori asinkron njëfazor
4.4. Motorët asinkron me kondensatorë
4.5. Lidhja e një motori asinkron trefazor me një rrjet njëfazor
4.6. Motorë asinkron njëfazorë me shtylla me hije
4.7. Makinat asinkrone me një rotor plagë të mbyllur

Kapitulli 5. Makinat sinkrone
5.1. Informacione të përgjithshme për makinat sinkrone
5.2. Gjeneratorë sinkron
5.2.1. Parimi i funksionimit të një gjeneratori sinkron
5.2.2. Reagimi i armaturës në një gjenerator sinkron
5.2.3. Ekuacionet e tensionit të gjeneratorit sinkron
5.2.4. Karakteristikat e një gjeneratori sinkron
5.2.5. Gjeneratorë sinkron të ngacmuar nga magnet të përhershëm
5.3. Motorë sinkron me ngacmim elektromagnetik
5.3.1. Parimi i funksionimit dhe dizajni i një motori sinkron me një pol me ngacmim elektromagnetik
5.3.2. Nisja e një motori sinkron me ngacmim elektromagnetik
5.3.3. Humbjet, efikasiteti dhe çift rrotullimi elektromagnetik i një motori sinkron me ngacmim elektromagnetik
5.4. Motorë sinkron me magnet të përhershëm
5.5. Motorë sinkron me shumë pole me shpejtësi të ulët
5.5.1. Motorë sinkron njëfazorë me shpejtësi të ulët të tipeve DSO32 dhe DSOR32
5.5.2. Motorë sinkron me kondensatorë me shpejtësi të ulët të llojeve DSK dhe DSRK
5.6. Motorët me ngurrim sinkron
5.7. Motorët me histerezë sinkron
5.8. Motorë të ngurtësimit të histerezës së poleve me hije
5.9. Makinat sinkrone me induktor
5.9.1. Gjeneratorë sinkron induktorë
5.9.2. Motorët me induksion sinkron
5.10. Motorë sinkron me reduktim elektromekanik të shpejtësisë
5.10.1. Motorë sinkron rotor rrotullues (ROS)
5.10.2. Motorët sinkron me valë

Kapitulli 6. Makinat kolektore
6.1. Parimi i funksionimit të makinave me komutator DC
6.2. Projektimi i një makine kolektori DC
6.3. Forca elektromotore dhe çift rrotullimi elektromagnetik i një makine me komutator DC
6.4. Fusha magnetike e një makine DC. Reagimi i ankorimit
6.5. Kalimi në makinat me komutator DC
6.6. Metodat për përmirësimin e ndërrimit dhe shtypjes së ndërhyrjeve në marrjen e radios
6.7. Humbjet dhe efikasiteti i makinerive me komutator DC
6.8. Motorë DC të krehura
6.8.1. Varësitë dhe marrëdhëniet themelore
6.8.2. Motorë me ngacmim të pavarur dhe paralel
6.8.3. Rregullimi i shpejtësisë së rrotullimit të motorëve të ngacmimit të pavarur dhe paralel
6.8.4. Motorët e serisë
6.9. Motorë universalë të krehur
6.10. Stabilizimi i shpejtësisë së rrotullimit të motorëve DC
6.11. Gjeneratorë DC
6.11.1. Gjenerator i pavarur ngacmimi
6.11.2. Gjenerator paralel i ngacmimit

Kapitulli 7. Makinat elektrike me dizajne dhe veçori të veçanta
7.1. Motorë xhiroskopikë
7.1.1. Qëllimi dhe vetitë e veçanta të motorëve xhiroskopikë
7.1.2. Projektimi i motorëve xhiroskopikë
7.2. Konvertuesit e makinave elektrike
7.2.1. Konvertuesit e makinerive elektrike te tipit motor-gjenerator
7.2.2. Konvertuesit me një armaturë të vetme
7.3. Amplifikatorë të fuqisë së makinës elektrike
7.3.1. Konceptet Bazë
7.3.2. Amplifikatorë të fushës tërthore të makinës elektrike

Kapitulli 8. Motorët e valvulave DC
8.1. Konceptet Bazë
8.2. Procesi i funksionimit të një motori valvulash
8.3. Motori i valvulës DC me fuqi të ulët

Kapitulli 9. Motorët e aktivizuesit DC
9.1. Kërkesat për motorët e aktivizuesit dhe qarqet e kontrollit për motorët e aktivizuesit DC
9.2. Kontrolli i armaturës së motorëve të aktivizuesit DC
9.3. Kontrolli i shtyllave të motorëve të aktivizuesit DC
9.4. Konstanta e kohës elektromekanike e motorëve të aktivizuesit DC
9.5. Kontrolli i pulsit të motorit të aktivizuesit DC
9.6. Dizajni i motorit të aktivizuesit DC
9.6.1. Motori i aktivizuesit DC me armaturë të zbrazët
9.6.2. Motorë DC me mbështjellje të armaturës së printuar
9.6.3. Motor DC me armaturë të lëmuar (pa çarje).

Kapitulli 10. Motorët e aktuatorëve asinkron
10.1. Metodat për kontrollin e motorëve të aktivizuesit asinkron
10.2. Vetëlëvizëse në motorët asinkronë ekzekutivë dhe mënyrat për ta eliminuar atë
10.3. Projektimi i një motori asinkron ekzekutiv me një rotor të zbrazët jomagnetik
10.4. Karakteristikat e një motori asinkron ekzekutiv me një rotor të zbrazët jomagnetik
10.5. Motor ekzekutiv asinkron me rotor me kafaz ketri
10.6. Motor ekzekutiv asinkron me një rotor ferromagnetik të zbrazët
10.7. Konstanta kohore elektromekanike e motorëve asinkronë ekzekutivë
10.8. Motorët e aktivizuesit të rrotullimit

Kapitulli 11. Ekzekutiv motorët stepper
11.1. Konceptet Bazë
11.2. Motorë stepper me rotor pasiv
11.3. Motorë hapësorë aktivë të rotorit
11.4. Motorët me induktor stepper
11.5. Parametrat bazë dhe mënyrat e funksionimit të motorëve stepper

Kapitulli 12. Shembuj aplikimi të motorëve të aktuatorëve
12.1. Shembuj të aplikimit të motorëve asinkronë ekzekutivë dhe motorëve DC
12.2. Shembull aplikimi i një motori hapësinor të aktivizuesit
12.3. Motorë elektrikë për drejtimin e pajisjeve të leximit
12.3.1. Mekanizmat e transportit të shiritit
12.3.2. Njësia elektrike e pajisjeve për leximin e informacionit nga disqet optike

SEKSIONI IV INFORMACION MAKINAT ELEKTRIKE

Kapitulli 13. Takogjeneratorët
13.1. Qëllimi i tahogjeneratorëve dhe kërkesat për ta
13.2. Tahogjeneratorët AC
13.3. Tahogjeneratorët DC
13.4. Shembuj të përdorimit të tahogjeneratorëve në pajisjet e automatizimit industrial
13.4.1. Aplikimi i tahogjeneratorëve si sensorë të shpejtësisë së rrotullimit
13.4.2. Përdorimi i një tahogjeneratori si matës i rrjedhës
13.4.3. Përdorimi i një tahogjeneratori në një makinë elektrike me negativ reagime nga shpejtësia

Kapitulli 14. Makinat elektrike të komunikimit sinkron
14.1. Konceptet Bazë
14.2. Sistemi tregues për transmetimin me kënd në distancë
14.3. Momentet sinkronizuese të sinkronizuesve në sistemin e treguesve
14.4. Sistemi i transmetimit me kënd të largët të transformatorit
14.5. Dizajni i selsyns
14.6. Selsyn diferenciale
14.7. Magnesinat
14.8. Shembuj të përdorimit të selsyns në pajisjet e automatizimit industrial
14 8 1 Regjistrimi i normës së ushqimit të veglave në pajisjet e shpimit
14.8.2. Rregullimi i raportit karburant-ajër në një furre metalurgjike

Kapitulli 15. Transformatorët rrotullues
15.1. Qëllimi dhe dizajni i transformatorëve rrotullues
15.2. Transformator rrotullues sinus-kosinus
15.2.1. Transformator rrotullues sinus-kosinus në modalitetin sinus
15.2.2. Transformator rrotullues sinus-kosinus në modalitetin sinus-kosinus
15.2.3. Transformator rrotullues sinus-kosinus në modalitetin e shkallëzimit
15.2.4. Transformator rrotullues sinus-kosinus në modalitetin e ndërruesit fazor
15.3. Transformator rrotullues linear
15.4. Sistemi i transformatorëve për transmetim me kënd në distancë në transformatorët rrotullues

Bibliografi
Indeksi i lëndës

Parathënie

Në kushtet e rritjes së nivelit teknik të prodhimit dhe futjes së automatizimit kompleks proceset teknologjike Me rëndësi të veçantë janë çështjet e trajnimit me cilësi të lartë të specialistëve të përfshirë drejtpërdrejt në funksionimin dhe projektimin e sistemeve të automatizimit. Në kompleksin e gjerë të instrumenteve dhe automatizimit, vendin kryesor e zënë makinat elektrike dhe transformatorët me fuqi të ulët (mikromakinat).

Libri përshkruan parimin e funksionimit, projektimit, veçorive të funksionimit dhe projektimit të makinerive elektrike dhe transformatorëve me fuqi të ulët, të cilat përdoren gjerësisht për të drejtuar mekanizmat dhe pajisjet e përdorura në pajisjet e instrumentimit dhe automatizimit. Elementet e makinës elektrike që përbëjnë bazën e modernes sistemet automatike: Motorët e aktuatorëve DC dhe AC, amplifikatorët e makinave elektrike, konvertuesit rrotullues, motorët stepper, makineritë e informacionit elektrik (tahogjeneratorët, selsyns, magnesinat, transformatorët rrotullues), motorët elektrikë të pajisjeve xhiroskopike.

Qëllimi i këtij libri është të mësojë një specialist të ardhshëm të përdorë në mënyrë të arsyeshme dhe të saktë motorët elektrikë me fuqi dhe elementët e automatizimit të makinerive elektrike në pajisjet e instrumenteve dhe pajisjet e automatizimit.

Duke marrë parasysh specifikat e mësimdhënies së studentëve në shkollat teknike dhe fakultetet, autori, gjatë prezantimit të materialit në libër, i kushtoi Vëmendje e veçantë shqyrtimi i thelbit fizik të fenomeneve dhe proceseve që shpjegojnë funksionimin e pajisjeve në shqyrtim. Metodologjia e prezantimit të lëndës e adoptuar në libër bazohet në përvojën shumëvjeçare të mësimdhënies në institucionet arsimore arsimi i mesëm profesional.

PREZANTIMI

NË 1. Qëllimi i makinave elektrike dhe transformatorëve

Niveli teknik i çdo moderne ndërmarrje prodhuese vlerësohet në radhë të parë nga gjendja e automatizimit dhe mekanizimit gjithëpërfshirës të proceseve bazë teknologjike. Në të njëjtën kohë, gjithçka vlerë më të lartë Automatizimi i punës jo vetëm fizike, por edhe mendore po fiton vrull.

Sistemet e automatizuara përfshijnë një shumëllojshmëri të gjerë elementësh që ndryshojnë jo vetëm në funksionalitet, por në parimin e funksionimit të tyre. Ndër shumë elementë që përbëjnë komplekset e automatizuara, elementët e makinës elektrike zënë një vend të caktuar. Parimi i funksionimit dhe dizajni i këtyre elementeve ose praktikisht nuk ndryshojnë nga makinat elektrike (ato janë motorë elektrikë ose gjeneratorë elektrikë), ose janë shumë afër tyre në dizajn dhe proceset elektromagnetike që ndodhin në to.

Një makinë elektrike është një pajisje elektrike që kryen transformimin e ndërsjellë të energjive elektrike dhe mekanike.

Nëse përcjellësi lëviz në një fushë magnetike si kjo. në mënyrë që të kalojë linjat magnetike të forcës, atëherë në këtë përcjellës do të induktohet një forcë elektromotore (EMF). Çdo makinë elektrike përbëhet nga një pjesë e palëvizshme dhe një pjesë lëvizëse (rrotulluese). Njëra nga këto pjesë (induktori) krijon një fushë magnetike, dhe tjetra ka një dredha-dredha pune, e cila është një sistem përcjellësish. Nëse një makinë elektrike furnizohet me energji mekanike, d.m.th. rrotulloni pjesën e tij lëvizëse, atëherë, në përputhje me ligjin e induksionit elektromagnetik, një EMF do të induktohet në mbështjelljen e tij të punës. Nëse ndonjë konsumator i energjisë elektrike është i lidhur me terminalet e kësaj dredha-dredha, atëherë një rrymë elektrike do të lindë në qark. Kështu, si rezultat i proceseve që ndodhin në makinë, energjia mekanike rrotulluese do të shndërrohet në energji elektrike. Makinat elektrike që kryejnë një transformim të tillë quhen gjeneratorë elektrikë. Gjeneratorët elektrikë përbëjnë bazën e industrisë së energjisë elektrike - ato përdoren në termocentrale, ku shndërrojnë energjinë mekanike të turbinave në energji elektrike.

Nëse një përcjellës vendoset në një fushë magnetike pingul me linjat magnetike të forcës dhe një rrymë elektrike kalon nëpër të, atëherë si rezultat i bashkëveprimit të kësaj rryme me shaminë magnetike të çatisë, një forcë mekanike do të veprojë në përcjellës. Prandaj, nëse dredha-dredha e punës e një makine elektrike është e lidhur me furçën e energjisë elektrike, atëherë në të do të shfaqet një rrymë, dhe meqenëse kjo dredha-dredha është në fushën magnetike të induktorit, atëherë forcat mekanike do të veprojnë në përçuesit e tij. Nën ndikimin e këtyre forcave, pjesa lëvizëse e makinës elektrike do të fillojë të rrotullohet. [Në këtë rast, energjia elektrike do të shndërrohet në energji mekanike. Makinat elektrike që kryejnë këtë transformim quhen motorë elektrikë. Motorët elektrikë përdoren gjerësisht në drejtimin elektrik të veglave të makinerive, vinçave, automjeteve, pajisjeve shtëpiake, etj.

Makinat elektrike kanë vetinë e kthyeshmërisë, d.m.th. Kjo makinë elektrike mund të funksionojë edhe si gjenerator edhe si motor. E gjitha varet nga lloji i energjisë së furnizuar në makinë. Sidoqoftë, zakonisht çdo makinë elektrike ka një qëllim specifik: ose është një gjenerator ose një motor.

Baza për krijimin e makinave elektrike dhe transformatorëve ishte ligji i induksionit elektromagnetik i zbuluar nga M. Faraday. Fillimi i përdorimit praktik të makinave elektrike u vendos nga akademiku B.S. Jacobi, i cili në 1834 krijoi dizajnin e një makine elektrike, e cila ishte prototipi i një motori elektrik komutator modern.

Përdorimi i gjerë i makinave elektrike në disqet elektrike industriale u lehtësua nga shpikja nga inxhinieri rus M.O. Dolivo-Dobrovolsky (1889) i një motori asinkron trefazor, i cili ishte i ndryshëm nga ato të përdorura në atë kohë. motorët elektrikë me komutator Dizajn i thjeshtë i rrymës direkte dhe besueshmëri e lartë.

Nga fillimi i shekullit të 20-të. u krijuan shumica e llojeve të makinave elektrike që përdoren edhe sot.

Shkarkoni tekstin Makina elektrike, pajisje instrumentesh dhe pajisje automatizimi. Moskë, Qendra Botuese "Akademia", 2006

(Dokument)
Katsman M.M. Makinat elektrike (Dokument)
Kabina D.A. Makinat elektrike pa kontakt (Dokument)
Katsman M.M. Makinat elektrike, pajisjet e instrumenteve dhe pajisjet e automatizimit (Dokument)
Kritsshtein A.M. Pajtueshmëria elektromagnetike në industrinë e energjisë elektrike: Manual trajnimi (Dokument)
Andrianov V.N. Makinat dhe aparatet elektrike (Dokument)
Katsman M.M. Manual i Makinave Elektrike (Dokument)
German-Galkin S.G., Kardonov G.A. Makina elektrike. Punë laboratori në PC (Dokument)
Kochegarov B.E., Lotsmanenko V.V., Oparin G.V. Makina dhe pajisje shtëpiake. Tutorial. Pjesa 1 (Dokumenti)
Kopylov I.P. Manuali i Makinave Elektrike Vëllimi 1 (Dokument)
Kritsshtein A.M. Makinat elektrike (Dokument)

n1.doc

Prezantimi

§ NË 1. Qëllimi i makinave elektrike dhe transformatorëve

Elektrifikimi është futja e gjerë në industri, bujqësi, transport dhe jetën e përditshme të energjisë elektrike të prodhuar në termocentrale të fuqishme të lidhura nga rrjetet elektrike të tensionit të lartë në sistemet energjetike.

Elektrifikimi kryhet nëpërmjet produkteve elektrike të prodhuara nga industria elektrike. Dega kryesore e kësaj industrie është inxhinieri elektrike, të angazhuar në zhvillimin dhe prodhimin e makinave elektrike dhe transformatorëve.

Makinë elektrikeështë një pajisje elektromekanike që kryen shndërrimin e ndërsjellë të energjisë mekanike dhe elektrike. Energjia elektrike prodhohet në termocentrale nga makinat elektrike - gjeneratorë që shndërrojnë energjinë mekanike në energji elektrike. Pjesa më e madhe e energjisë elektrike (deri në 80%) prodhohet në termocentralet, ku, duke djegur lëndët djegëse kimike (thëngjill, torfe, gaz), uji nxehet dhe shndërrohet në avull me presion të lartë. Kjo e fundit furnizohet me turbinën, ku, duke u zgjeruar, bën që rotori i turbinës të rrotullohet (energjia termike në turbinë shndërrohet në energji mekanike). Rrotullimi i rotorit të turbinës transmetohet në boshtin e gjeneratorit (turbogjenerator). Si rezultat i proceseve elektromagnetike që ndodhin në gjenerator, energjia mekanike shndërrohet në energji elektrike.

Procesi i prodhimit të energjisë elektrike në termocentralet bërthamore është i ngjashëm me ato termike, me ndryshimin e vetëm që në vend të karburantit kimik përdoret karburant bërthamor.

Procesi i prodhimit të energjisë elektrike në termocentralet hidraulike është si më poshtë: uji i ngritur nga një digë në një nivel të caktuar shkarkohet në shtytësin e një turbine hidraulike; Energjia mekanike që rezulton duke rrotulluar rrotën e turbinës transferohet në boshtin e një gjeneratori elektrik, në të cilin energjia mekanike shndërrohet në energji elektrike.

Në procesin e konsumimit të energjisë elektrike, ajo shndërrohet në lloje të tjera të energjisë (termike, mekanike, kimike). Rreth 70% e energjisë elektrike përdoret për të drejtuar makineritë, mekanizmat dhe automjetet, d.m.th., për ta kthyer atë në energji mekanike. Ky transformim kryhet nga makinat elektrike - motorët elektrikë.

Një motor elektrik është elementi kryesor i lëvizjes elektrike të makinave të punës. Kontrollueshmëria e mirë e energjisë elektrike dhe lehtësia e shpërndarjes kanë bërë të mundur përdorimin e gjerë të disqeve elektrike me shumë motorë për makinat e punës në industri, kur pjesët individuale të një makine pune drejtohen nga motorë të pavarur. Një makinë me shumë motorë thjeshton ndjeshëm mekanizmin e një makine pune (numri i ingranazheve mekanike që lidhin pjesë të veçanta të makinës është zvogëluar) dhe krijon mundësi të mëdha për automatizimin e proceseve të ndryshme teknologjike. Motorët elektrikë përdoren gjerësisht në transport si motorë tërheqës që drejtojnë çiftet e rrotave të lokomotivave elektrike, trenat elektrikë, trolejbusët, etj.

Kohët e fundit, përdorimi i makinave elektrike me fuqi të ulët - mikromakinat me fuqi nga fraksionet në disa qindra vat - është rritur ndjeshëm. Makina të tilla elektrike përdoren në automatizimin dhe pajisjet e teknologjisë kompjuterike.

Një klasë e veçantë e makinave elektrike përbëhet nga motorë për amvisëri pajisje elektrike- fshesa me korrent, frigoriferë, ventilatorë etj. Fuqia e këtyre motorëve është e vogël (nga disa deri në qindra vat), dizajni është i thjeshtë dhe i besueshëm dhe prodhohen në sasi të mëdha.

Energjia elektrike e prodhuar në termocentrale duhet të transferohet në vendet e konsumit, kryesisht në qendrat e mëdha industriale të vendit, të cilat janë shumë qindra e ndonjëherë mijëra kilometra larg termocentraleve të fuqishëm. Por transmetimi i energjisë elektrike nuk mjafton. Duhet të shpërndahet midis shumë konsumatorëve të ndryshëm - ndërmarrje industriale, transport, ndërtesa banimi, etj. Energjia elektrike transmetohet në distanca të gjata në tension të lartë (deri në 500 kV ose më shumë), gjë që siguron humbje minimale elektrike në linjat e energjisë. Prandaj, në procesin e transmetimit dhe shpërndarjes së energjisë elektrike, është e nevojshme të rritet dhe të zvogëlohet vazhdimisht tensioni. Ky proces kryhet nëpërmjet pajisjeve elektromagnetike të quajtura transformatorëve. Një transformator nuk është një makinë elektrike, pasi puna e tij nuk lidhet me shndërrimin e energjisë elektrike në energji mekanike dhe anasjelltas; ai vetëm e shndërron tensionin në energji elektrike. Për më tepër, një transformator është një pajisje statike dhe nuk ka asnjë pjesë lëvizëse. Megjithatë, proceset elektromagnetike që ndodhin në transformatorë janë të ngjashëm me proceset që ndodhin gjatë funksionimit të makinave elektrike. Për më tepër, makinat elektrike dhe transformatorët karakterizohen nga e njëjta natyrë e proceseve elektromagnetike dhe energjetike që lindin gjatë bashkëveprimit të një fushe magnetike dhe një përcjellësi me rrymën. Për këto arsye, transformatorët përbëjnë një pjesë integrale të kursit të makinave elektrike.

Quhet dega e shkencës dhe teknologjisë e përfshirë në zhvillimin dhe prodhimin e makinave elektrike dhe transformatorëve inxhinieri elektrike. Bazat teorike të inxhinierisë elektrike u hodhën në 1821 nga M. Faraday, i cili vendosi mundësinë e shndërrimit të energjisë elektrike në energji mekanike dhe krijoi modelin e parë të një motori elektrik. Punimet e shkencëtarëve D. Maxwell dhe E. H. Lenz luajtën një rol të rëndësishëm në zhvillimin e inxhinierisë elektrike. Zhvillimi i mëtejshëm Ideja e transformimit të ndërsjellë të energjive elektrike dhe mekanike u mor në veprat e shkencëtarëve të shquar rusë B. S. Jacobi dhe M. O. Dolivo-Dobrovolsky, të cilët zhvilluan dhe krijuan modele të motorëve elektrikë të përshtatshëm për përdorim praktik. Arritjet e mëdha në krijimin e transformatorëve dhe aplikimin e tyre praktik i përkasin shpikësit të shquar rus P.N. Yabloçkov. Në fillim të shekullit të 20-të u krijuan të gjitha llojet kryesore të makinave elektrike dhe transformatorëve dhe u zhvilluan themelet e teorisë së tyre.

Aktualisht, inxhinieria elektrike vendase ka arritur sukses të rëndësishëm. Nëse në fillim të shekullit aktual në Rusi nuk kishte praktikisht asnjë inxhinieri elektrike si një degë e pavarur e industrisë, atëherë gjatë 50-70 viteve të fundit është krijuar një degë e industrisë elektrike - inxhinieria elektrike, e aftë për të përmbushur nevojat e ekonomia jonë kombëtare në zhvillim në makina elektrike dhe transformatorëve. Një kuadër ndërtuesish të kualifikuar të makinave elektrike - shkencëtarë, inxhinierë dhe teknikë - u trajnua.

Progresi i mëtejshëm teknik përcakton si detyrë kryesore konsolidimin e sukseseve të inxhinierisë elektrike përmes zbatimit praktik të arritjeve më të fundit të inxhinierisë elektrike në zhvillimin aktual të pajisjeve lëvizëse elektrike për pajisjet dhe produktet industriale. Pajisje shtëpiake. Zbatimi i kësaj kërkon transferimin e prodhimit në një rrugë zhvillimi kryesisht intensive. Detyra kryesore është rritja e ritmit dhe efikasitetit të zhvillimit ekonomik në bazë të përshpejtimit të përparimit shkencor dhe teknologjik, ri-pajisjes teknike dhe rindërtimit të prodhimit dhe përdorimit intensiv të potencialit të krijuar prodhues. Një rol të rëndësishëm në zgjidhjen e këtij problemi i është caktuar elektrifikimit të ekonomisë kombëtare.

Në të njëjtën kohë, është e nevojshme të merren parasysh kërkesat mjedisore në rritje për burimet e energjisë dhe, së bashku me mënyrat tradicionale të zhvillojnë metoda miqësore me mjedisin (alternative) të prodhimit të energjisë elektrike duke përdorur energjinë e diellit, erës, baticave të detit dhe burimeve termale. Zbatuar gjerësisht sisteme të automatizuara në sfera të ndryshme të ekonomisë kombëtare. Elementi kryesor i këtyre sistemeve është një makinë elektrike e automatizuar, prandaj është e nevojshme të rritet prodhimi i disqeve elektrike të automatizuara me një ritëm të përshpejtuar.

Në kuadrin e zhvillimit shkencor dhe teknologjik, puna në lidhje me përmirësimin e cilësisë së makinave elektrike dhe transformatorëve të prodhuar po merr një rëndësi të madhe. Zgjidhja e këtij problemi është një mjet i rëndësishëm për zhvillimin e bashkëpunimit ekonomik ndërkombëtar. Institucionet përkatëse shkencore dhe ndërmarrjet industriale në Rusi po punojnë për të krijuar lloje të reja të makinave elektrike dhe transformatorëve që plotësojnë kërkesat moderne për cilësinë dhe treguesit teknikë dhe ekonomikë të produkteve të prodhuara.

§ NË 2. Makinat elektrike - konvertuesit elektromekanikë të energjisë

Studimi i makinave elektrike bazohet në njohjen e thelbit fizik të dukurive elektrike dhe magnetike të paraqitura në lëndë. bazat teorike inxhinieri elektrike. Sidoqoftë, para se të fillojmë të studiojmë kursin "Makinat elektrike", le të kujtojmë kuptimin fizik të disa ligjeve dhe fenomeneve që qëndrojnë në themel të parimit të funksionimit të makinave elektrike, kryesisht ligjit të induksionit elektromagnetik.

Oriz. NË 1. Për konceptin e një "gjeneratori elementar" (A) dhe "motori elementar" (b)

Gjatë funksionimit të një makine elektrike në modalitetin e gjeneratorit, energjia mekanike shndërrohet në energji elektrike. Natyra e këtij procesi është shpjeguar ligj elekinduksioni tromagnetik: nëse forca e jashtme F ndikojë një përcjellës të vendosur në një fushë magnetike dhe lëviz atë (Fig. B.1, a), për shembull, nga e majta në të djathtë pingul me vektorin e induksionit NË fushë magnetike me shpejtësi , atëherë një forcë elektromotore (EMF) do të induktohet në përcjellës

E=Blv,(B.1)

ku në - induksioni magnetik, T; l është gjatësia aktive e përcjellësit, d.m.th., gjatësia e pjesës së tij të vendosur në fushën magnetike, m;  - shpejtësia e përcjellësit, m/s.

Oriz. NË 2. Rregullat për "dorën e djathtë" dhe "dorën e majtë"

Për të përcaktuar drejtimin e EMF, duhet të përdorni rregullin "dora e djathtë" (Fig. B.2, A). Duke zbatuar këtë rregull, ne përcaktojmë drejtimin e EMF në përcjellës (larg nesh). Nëse skajet e përcjellësit janë të shkurtuara në rezistencën e jashtme R (konsumatori), atëherë nën ndikimin e EMF do të lindë një rrymë e të njëjtit drejtim në përcjellës. Kështu, një përcjellës në një fushë magnetike mund të konsiderohet në këtë rast si elementareny gjenerator.

Si rezultat i ndërveprimit të rrymës I me një fushë magnetike, lind një forcë elektromagnetike që vepron në përcjellës

F EM = BlI. (NË 2)

Drejtimi i forcës F EM mund të përcaktohet nga rregulli "dora e majtë" (Fig. B.2, b ). Në rastin në shqyrtim, kjo forcë drejtohet nga e djathta në të majtë, d.m.th. e kundërta me lëvizjen e përcjellësit. Kështu, në gjeneratorin elementar në shqyrtim, forca F EM është duke frenuar në lidhje me forcën lëvizëse F .

Me lëvizje uniforme të përcjellësit F = F EM . Duke shumëzuar të dy anët e barazisë me shpejtësinë e përcjellësit, marrim

F = F EM 

Le të zëvendësojmë vlerën F EM në këtë shprehje nga (B.2):

F = BlI = EI (V.Z)

Ana e majtë e barazisë përcakton vlerën e fuqisë mekanike të shpenzuar për të lëvizur përcjellësin në fushën magnetike; ana e djathtë është vlera e fuqisë elektrike të zhvilluar në një unazë të mbyllur nga rryma elektrike I. Shenja e barazimit ndërmjet këtyre pjesëve tregon se në gjenerator fuqia mekanike e shpenzuar nga një forcë e jashtme shndërrohet në fuqi elektrike.

Nëse forca e jashtme F mos aplikoni për përcjellësin, por aplikoni tensionin U në të nga një burim elektrik në mënyrë që rryma I në përcjellës të ketë drejtimin e treguar në Fig. V.1, b , atëherë në përcjellës do të veprojë vetëm forca elektromagnetike F EM . Nën ndikimin e kësaj force, përcjellësi do të fillojë të lëvizë në fushën magnetike. Në këtë rast, një emf induktohet në përcjellës në drejtim të kundërt me tensionin U. Kështu, një pjesë e tensionit U, aplikuar në përcjellës balancohet nga emf E, induktuar në këtë përcjellës, dhe pjesa tjetër është rënia e tensionit në përcjellës:

U = E + Ir, (B.4)

ku r - rezistenca elektrike e një përcjellësi.

Le të shumëzojmë të dyja anët e barazisë me rrymën I:

UI = EI + I 2 r.

Zëvendësimi në vend E vlerën e emf-së nga (B.1), marrim

UI =BlI + I 2 r,

ose, sipas (B.2),

UI=F EM  + I 2 r. (NË 5)

Nga kjo barazi rrjedh se fuqia elektrike (UI), hyrja në përcjellës shndërrohet pjesërisht në mekanike (F EM  ), dhe pjesërisht shpenzohet për mbulim humbjet elektrike në Explorer ( I 2 r). Prandaj, një përcjellës me rrymë i vendosur në një fushë magnetike mund të konsiderohet si elementmotor elektrik kontejner.

Dukuritë e shqyrtuara na lejojnë të konkludojmë: a) për çdo makinë elektrike kërkohet prania e një mjedisi elektrik përçues (përcjellës) dhe i një fushe magnetike që mund të lëvizë reciprokisht; b) kur një makinë elektrike funksionon si në modalitetin e gjeneratorit ashtu edhe në modalitetin motorik, induksioni i një EMF në një përcjellës që kalon një fushë magnetike dhe shfaqja e një force që vepron në një përcjellës të vendosur në një fushë magnetike kur një rrymë elektrike rrjedh nëpër të vëzhgohen njëkohësisht; c) transformimi i ndërsjellë i energjive mekanike dhe elektrike në një makinë elektrike mund të ndodhë në çdo drejtim, d.m.th. e njëjta makinë elektrike mund të funksionojë si në modalitetin e motorit ashtu edhe në atë të gjeneratorit; kjo veti e makinave elektrike quhet kthyeshmëria. Parimi i kthyeshmërisë së makinave elektrike u vendos për herë të parë nga shkencëtari rus E. X. Lenz.

Gjeneratori dhe motori elektrik "elementar" i konsideruar pasqyrojnë vetëm parimin e përdorimit të ligjeve themelore dhe fenomeneve të rrymës elektrike në to. Sa i përket dizajnit, shumica e makinave elektrike janë ndërtuar mbi parimin e lëvizjes rrotulluese të pjesës së tyre lëvizëse. Pavarësisht nga shumëllojshmëria e gjerë e modeleve të makinave elektrike, rezulton të jetë e mundur të imagjinohet një dizajn i përgjithësuar i një makine elektrike. Ky dizajn (Fig. B.3) përbëhet nga një pjesë fikse 1, e quajtur stator, dhe një pjesë rrotulluese 2 e quajtur rotorus Rotori ndodhet në shpimin e statorit dhe ndahet prej tij nga një hendek ajri. Njëra nga këto pjesë të makinës është e pajisur me elementë që ngacmojnë një fushë magnetike në makinë (për shembull, një elektromagnet ose një magnet i përhershëm), dhe tjetra ka një dredha-dredha, të cilën ne do ta quajmë në mënyrë konvencionale duke punuar rrethkockë e makinës. Si pjesa e palëvizshme e makinës (statori) dhe pjesa lëvizëse (rotori) kanë bërthama të bëra nga materiali i butë magnetik dhe me rezistencë të ulët magnetike.

Oriz. V.Z. Diagrami i përgjithësuar i projektimit të një makine elektrike

Nëse një makinë elektrike funksionon në modalitetin e gjeneratorit, atëherë kur rotori rrotullohet (nën veprimin e motorit të makinës), një EMF induktohet në përçuesit e mbështjelljes së punës dhe kur lidhet një konsumator, shfaqet një rrymë elektrike. Në këtë rast, energjia mekanike e motorit të makinës shndërrohet në energji elektrike. Nëse makina synohet të funksionojë si një motor elektrik, atëherë mbështjellja e punës e makinës lidhet me rrjetin. Në këtë rast, rryma e gjeneruar në përçuesit e mbështjelljes ndërvepron me fushën magnetike dhe forcat elektromagnetike lindin në rotor, duke bërë që rotori të rrotullohet. Në këtë rast, energjia elektrike e konsumuar nga motori nga rrjeti shndërrohet në energji mekanike të shpenzuar në rrotullimin e çdo mekanizmi, makinerie etj.

Gama e fuqisë së makinave elektrike është shumë e gjerë - nga fraksionet e një vat deri në qindra mijëra kilovat.

§ V.Z. Klasifikimi i makinave elektrike

Përdorimi i makinave elektrike si gjeneratorë dhe motorë është aplikimi i tyre kryesor, pasi lidhet ekskluzivisht me qëllimin e shndërrimit të ndërsjellë të energjisë elektrike dhe mekanike. Përdorimi i makinave elektrike në degë të ndryshme të teknologjisë mund të ketë qëllime të tjera. Kështu, konsumi i energjisë elektrike shpesh shoqërohet me shndërrimin e rrymës alternative në rrymë të vazhdueshme ose me shndërrimin e rrymës. frekuenca industriale në një rrymë me frekuencë më të lartë. Për këto qëllime përdorin konvertuesit e makinave elektrike.

Makinat elektrike përdoren gjithashtu për të përforcuar fuqinë e sinjaleve elektrike. Makinat e tilla elektrike quhen amplifikatorë të makinave elektrike. Makinat elektrike që përdoren për të përmirësuar faktorin e fuqisë së konsumatorëve të energjisë elektrike quhen kompensimi sinkronTori. Makinat elektrike që përdoren për të rregulluar tensionin e rrymës alternative quhen rregullues i induksionitTori

Aplikim shumë i gjithanshëm mikromakinat në pajisjet e automatizimit dhe teknologjisë kompjuterike. Këtu, makinat elektrike përdoren jo vetëm si motorë, por edhe si takogjeneratorët(për të kthyer shpejtësinë e rrotullimit në një sinjal elektrik), selsyns, transformatorë rrotullues(për të marrë sinjale elektrike proporcionale me këndin e rrotullimit të boshtit), etj.

Nga shembujt e mësipërm është e qartë se sa e larmishme është ndarja e makinave elektrike sipas qëllimit të tyre.

Le të shqyrtojmë klasifikimin e makinave elektrike sipas parimit të funksionimit, sipas të cilit të gjitha makinat elektrike ndahen në furça dhe komutator, të ndryshme si në parimin e funksionimit ashtu edhe në dizajn. Makinat pa furça janë makina AC. Ato ndahen në asinkron dhe sinkron. Makinat asinkrone përdoren kryesisht si motorë, ndërsa makinat sinkrone përdoren si motorë ashtu edhe si gjeneratorë. Makinat komutator përdoren kryesisht për të operuar me rrymë direkte si gjeneratorë ose motorë. Vetëm makineritë e komutatorëve me fuqi të ulët bëhen motorë universalë të aftë për të punuar si në rrjetin DC ashtu edhe në AC.

Makinat elektrike të të njëjtit parim funksionimi mund të ndryshojnë në modelet e lidhjes ose karakteristika të tjera që ndikojnë në vetitë funksionale të këtyre makinave. Për shembull, makinat asinkrone dhe sinkrone mund të jenë trefazore (të përfshira në rrjet trefazor), kondensator ose njëfazor. Në varësi të modelit të mbështjelljes së rotorit, makinat asinkrone ndahen në makina me një rotor të kafazit të ketrit dhe makina me një rotor të plagosur. Makinat sinkrone dhe makineritë e komutatorëve DC, në varësi të metodës së krijimit të një fushe ngacmimi magnetik në to, ndahen në makina me një dredha-dredha ngacmuese dhe makina me magnet të përhershëm. Në Fig. B.4 paraqet një diagram të klasifikimit të makinave elektrike, që përmban llojet kryesore të makinave elektrike që përdoren më gjerësisht në ngasjet elektrike moderne. I njëjti klasifikim i makinave elektrike përbën bazën për studimin e lëndës "Makinat elektrike".

TE
Lënda “Makinat elektrike”, përveç vetë makinave elektrike, përfshin edhe studimin e transformatorëve. Transformatorët janë konvertues statikë të rrymës elektrike alternative. Mungesa e ndonjë pjese rrotulluese u jep transformatorëve një dizajn që i dallon rrënjësisht nga makinat elektrike. Megjithatë, parimi i funksionimit të transformatorëve, si dhe parimi i funksionimit të makinave elektrike, bazohet në fenomenin e induksionit elektromagnetik, dhe për këtë arsye shumë dispozita të teorisë së transformatorëve përbëjnë bazën e teorisë së makinave elektrike me rrymë alternative.

Makinat elektrike dhe transformatorët janë elementët kryesorë të çdo sistemi ose instalimi energjetik, prandaj, për specialistët që punojnë në prodhimin ose funksionimin e makinave elektrike, njohja e teorisë dhe kuptimi i thelbit fizik të proceseve elektromagnetike, mekanike dhe termike që ndodhin në makinat elektrike. dhe transformatorët gjatë funksionimit të tyre janë të nevojshëm.