Вольдек А.И. Электрические машины. Учебник для студентов высш. техн. учебн. заведений. Изд. 2-е, перераб. и доп. Л., «Энергия», 1974. 840 с. с ил.

В книге рассматриваются принципы устройства электрических машин, излагаются основные вопросы их теории, производится анализ режимов их работы, и освещаются их эксплуатационные свойства.
Книга написана в соответствии с программой курса «Электрические машины», утвержденной Министерством высшего и среднего специального образования СССР, и предназначается в качестве учебника для студентов электромеханических и электроэнергетических специальностей электротехнических и энергетических вузов и факультетов. Вместе с тем книга может быть использована также инженерами различных электротехнических специальностей.

 

ВВЕДЕНИЕ

Преобразование механической энергии в электрическую осуществляется с помощью электрических машин, называемых электрическими генераторами. Генераторы приводятся во вращение с помощью паровых, гидравлических и газовых турбин, двигателей внутреннего сгорания и других первичных двигателей.

Во многих случаях электрическая энергия, выработанная на электрических станциях, снова превращается в механическую для приведения в действие различных машин и механизмов. Для этой цели применяются электрические машины, называемые электрическими двигателями.

На современных электростанциях обычно вырабатывается переменный ток, и для передачи его к потребителям через линии электропередачи и электрические сети необходимо изменять напряжение тока. Такое изменение, или трансформация, переменного тока осуществляется с помощью преобразователей, которые называются трансформаторами. Трансформаторы представляют собой статические электромагнитные аппараты, не имеющие вращающихся частей. Однако в принципе их действия и устройства есть много общего с вращающимися электрическими машинами в широком смысле этого слова. Существуют также другие разновидности электрических машин.

В зависимости от рода тока электрические машины подразделяются на машины постоянного и переменного тока. Электрические машины изготовляются на очень широкие пределы мощностей – от долей ватта до миллиона киловатт и выше.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Предисловие ко второму изданию 3

Предисловие к первому изданию

Введение 5

В-1. Электрические машины и их значение в народном хозяйстве

В-2. Общие сведения об электрических машинах 6

В-3. Системы единиц 9

В-4. Материалы, применяемые в электрических машинах 11

В-5. Положительные направления электромагнитных величин, уравнения напряжения и векторные диаграммы источников и приемников электрической энергии 21

Раздел первый

МАШИНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Глава первая. Принцип действия и устройство машин постоянного тока 27

1-1. Принцип действия машины постоянного тока 27

1-2. Устройство машины постоянного тока 33

Глава вторая. Магнитная цепь машины постоянного тока при холостом ходе 39

2-1. Метод расчета магнитной цепи 39

2-2. Магнитное поле и н. с. воздушного зазора 41

2-3. Магнитное поле и н. с. зубцовой зоны 46

2-4. Намагничивающие силы сердечника якоря, полюсов и ярма 48

2-5. Полная намагничивающая сила и магнитная характеристика машины 51

Глава третья. Якорные обмотки машин постоянного тока 53

3-1. Общие сведения о якорных обмотках машин постоянного тока 53

3-2. Э. д. с. секций 58

3-3. Простая петлевая обмотка 63

3-4. Сложная петлевая обмотка 72

3-5. Простая волновая обмотка 79

3-6. Сложная волновая обмотка 84

3-7. Комбинированная обмотка 87

3-8. Выбор типа обмотки 89

Глава четвертая. Основные электромагнитные соотношения 90

4-1. Э. д. с. якоря и электромагнитный момент 90

4-2. Основные электромагнитные нагрузки и машинная постоянная 93

4-3. Влияние геометрических размеров на технико-экономические показатели машины 97

Глава пятая. Магнитное поле машины при нагрузке 99

5-1. Реакция якоря и ее виды 99

5-2. Влияние реакции якоря на магнитный поток машины 102

5-3. Напряжения между коллекторными пластинами и компенсационная обмотка 108

Глава шестая. Коммутация 110

6-1. Природа щеточного контакта 110

6-2. Искрение на коллекторе 113

6-3. Процесс коммутации 115

6-4. Электродвижущие силы в коммутируемой секции 122

6-5. Определение реактивной э. д. с 124

6-6. Способы улучшения коммутации 130

6-7. Коммутационная реакция якоря 137

6-8. Экспериментальная проверка и настройка коммутации 138

6-9. Предельная мощность машины постоянного тока 141

Глава седьмая. Потери и коэффициент полезного действия электрических машин 143

7-1. Потери 143

7-2. Коэффициент полезного действия 148

Глава восьмая. Нагревание и охлаждение электрических машин 151

8-1. Теплопередача в электрических машинах 151

8-2. Нагревание и охлаждение идеального однородного твердого тела 155

8-3. Основные номинальные режимы работы электрических машин и допустимые превышения температуры 159

8-4. Нагревание электрических машин при: различных режимах работы 162

8-5. Охлаждение электрических машин 165

Глава девятая. Генераторы постоянного тока 172

9-1. Общие сведения о генераторах постоянного тока 172

9-2. Система относительных единиц 177

9-3. Генераторы независимого возбуждения 178

9-4. Генераторы параллельного возбуждения 186

9-5. Генераторы последовательного возбуждения 192

9-6. Генераторы смешанного возбуждения 193

9-7. Параллельная работа генераторов постоянного тока 195

Глава десятая. Двигатели постоянного тока 200

10-1. Общие сведения о двигателях постоянного тока 200

10-2. Пуск двигателей постоянного тока 203

10-3. Регулирование скорости вращения и устойчивость работы дви­гателя 206

10-4. Двигатели параллельного возбуждения 211

10-5. Двигатели последовательного возбуждения 217

10-6. Двигатели смешанного возбуждения 221

10-7. Нормальные машины постоянного тока, изготовляемые электромашиностроительными заводами СССР 222

Глава одиннадцатая. Специальные типы машин постоянного тока 226

11-1. Специальные типы генераторов и преобразователей постоян­ного тока 226

11-2. Исполнительные двигатели и тахогенераторы 230

11-3. Электромашинные усилители 232

11-4. Машины постоянного тока с полупроводниковыми коммутаторами 235

11-5. Магнитогидродинамические машины постоянного тока 238

Раздел второй ТРАНСФОРМАТОРЫ

Глава двенадцатая. Основные сведения о трансформаторах 241

12-1. Принцип действия и виды трансформаторов 241

12-2. Магнитопроводы трансформаторов 245

12-3. Обмотки трансформаторов 250

12-4. Схемы и группы соединений обмоток трансформаторов 254

12-5. Элементы конструкции и способы охлаждения масляных транс­форматоров 258

Глава тринадцатая. Намагничивание сердечников трансформаторов 262

13-1. Явления, возникающие при намагничивании сердечников трансформаторов 262

13-2. Расчет магнитной цепи трансформатора 267

Глава четырнадцатая. Схема замещения трансформатора и ее параметры 270

14-1. Индуктивности обмоток трансформатора и электромагнитное рассеяние 270

14-2. Уравнения напряжения трансформатора 274

14-3. Схемы замещения двухобмоточного трансформатора . 278

14-4. Расчетное определение параметров схемы замещения трансформатора . 287

14-5. Опытное определение параметров схемы замещения трансформатора . 292

Глава пятнадцатая. Работа трансформатора под нагрузкой 298

15-1. Физические условия работы, векторные и энергетические диаграммы трансформатора 298

15-2. Изменение напряжения трансформатора 303

15-3. Регулирование напряжения трансформатора 305

15-4. Коэффициент полезного действия трансформатора . 308

15-5. Параллельная работа трансформаторов 311

Глава шестнадцатая. Несимметричная нагрузка трансформаторов 317

16-1. Применение метода симметричных составляющих 317

16-2. Физические условия работы трансформаторов при несимметричной нагрузке. 325

Глава семнадцатая. Переходные процессы в трансформаторах. 329

17-1. Включение трансформатора под напряжение. 329

17-2. Внезапное короткое замыкание трансформатора 335

17-3. Перенапряжения в трансформаторе. 339

Глава восемнадцатая. Разновидности трансформаторов. 345

18-1. Трехобмоточные трансформаторы 345

18-2. Автотрансформаторы и трансформаторы последовательного включения. 348

18-3. Трансформаторы с плавным регулированием напряжения. 352

18-4. Другие разновидности трансформаторов. 353

Раздел третий

ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ТЕОРИИ МАШИН ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Глава девятнадцатая. Основные виды машин переменного тока и их устройство 367

19-1. Основные виды машин переменного тока .

19-2. Устройство и принцип действия асинхронной машины. 358

19-3. Устройство и принцип действия синхронной машины. 367

19-4. Особенности устройства многофазных коллекторных машин переменного тока. 384

Глава двадцатая. Электродвижущие силы обмоток переменного тока. 386

20-1. Э. д. с. обмотки от основной гармоники магнитного поля. 386

20-2. Э. д. с. обмотки от высших гармоник магнитного поля. 396

20-3. Улучшение формы кривой э. д. с 398

Глава двадцать первая. Обмотки переменного тока. 403

21-1. Трехфазные двухслойные обмотки с целым числом пазов на полюс и фазу. 403

21-2. Трехфазные двухслойные обмотки с дробным числом пазов на полюс и фазу. 410

21-3. Трехфазные однослойные обмотки. 416

21-4. Некоторые обмотки с числом фаз, не равным трем . 424

21-5. Выполнение обмоток переменного тока 427

Глава двадцать вторая. Намагничивающие силы обмоток переменного тока 431

22-1. Намагничивающая сила фазы обмотки. 431

22-2. Намагничивающие силы многофазных обмоток 440

22-3. Графический метод анализа намагничивающей силы обмотки 448

22-4. Вращающиеся волны тока и линейной токовой нагрузки 452

Глава двадцать третья. Магнитные поля и индуктивные сопротивления обмоток переменного поля 453

23-1. Магнитные поля обмоток переменного тока 453

23-2. Главные индуктивные сопротивления обмоток переменного тока 457

23-3. Индуктивные сопротивления рассеяния обмоток переменного тока 462

23-4. Расчет магнитного поля в воздушном зазоре с учетом его равномерности методом удельной магнитной проводимости зазора 470

Раздел четвертый АСИНХРОННЫЕ МАШИНЫ

Глава двадцать четвертая. Основы теории асинхронных машин 477

24-1. Асинхронная машина при неподвижном роторе 477

24-2. Приведение рабочего процесса асинхронной машины при вращающемся роторе к рабочему процессу при неподвижном роторе . 480

24-3. Уравнения напряжений асинхронной машины и их преобразование. 490

24-4. Схемы замещения асинхронной машины 496

24-5. Режимы работы, энергетические соотношения и векторные диаграммы асинхронной машины 502

Глава двадцать пятая. Вращающие моменты и механические характеристики асинхронной машины 511

25-1. Электромагнитный момент 511

25-2. Механическая характеристика асинхронного двигателя и эксплуатационные требования к ней 520

25-3. Электромагнитные моменты и силы от высших гармоник магнитного поля. 526

25-4. Гистерезисный, вихревой и реактивные моменты. 531

Глава двадцать шестая. Круговая диаграмма асинхронной машины. 533

25-1. Обоснование круговой диаграммы. 533

26-2. Определение из круговой диаграммы величин, характеризующих работу асинхронной машины. 539

26-3. Построение круговой диаграммы по данным опытов холостого хода и короткого замыкания 546

26-4. Оценка точности и применение круговой диаграммы 550

26-5. Рабочие характеристики асинхронного двигателя 553

Глава двадцать седьмая. Асинхронные двигатели с вытеснением тока в обмотке ротора 554

27-1. Глубокопазные двигатели 554

27-2. Двухклеточные двигатели 558

27-3. Другие разновидности асинхронных двигателей с вытеснением тока. Асинхронные двигатели отечественного производства 563

Глава двадцать восьмая. Пуск трехфазных асинхронных двигателей и регулирование их скорости вращения. 566

28-1. Способы пуска асинхронных двигателей 566

28-2. Регулирование скорости вращения асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором 573

28-3. Регулирование скорости вращения асинхронных двигателей с фазным ротором. 580

Глава двадцать девятая. Особые виды и режимы работы многофазных асинхронных машин. 586

29-1. Асинхронные машины с неподвижным ротором 586

29-2. Асинхронный генератор с самовозбуждением. 590

29-3. Асинхронные машины с массивным ротором. 592

29-4. Линейные и дуговые асинхронные машины 593

29-5. Магнитогидродинамические машины переменного тока. 595

29-6. Асинхронный преобразователь частоты. 596

29-7. Работа трехфазных асинхронных двигателей при неноминальных условиях. 597

29-8. Несимметричные режимы работы асинхронных двигателей. 599

Глава тридцатая. Однофазные асинхронные машины 605

30-1. Основы теории однофазных асинхронных двигателей. 605

30-2. Разновидности однофазных асинхронных двигателей. 609

Глава тридцать первая. Асинхронные микромашины автоматических устройств. 615

31-1. Асинхронные исполнительные двигатели и тахогенераторы. 615

31-2. Вращающиеся трансформаторы. 618

31-3. Однофазные сельсины. 619

Раздел пятый СИНХРОННЫЕ МАШИНЫ

Глава тридцать вторая. Магнитные поля и основные параметры синхронных машин. 622

32-1. Магнитное поле и параметры обмотки возбуждения 622

32-2. Магнитное поле и параметры обмотки якоря. 630

32-3. Приведение электромагнитных величин обмоток синхронной машины 642

32-4. Электромагнитные величины обмоток якоря и возбуждения в относительных единицах. 648

32-5. Магнитные поля и параметры успокоительной обмотки. 651

Глава тридцать третья. Работа многофазных синхронных генераторов при симметричной нагрузке. 654

33-1 Основные виды векторных диаграмм напряжений синхронных генераторов 654

33-2. Характеристики синхронных генераторов. 659

33-3. Построение векторных диаграмм напряжений с учетом насыщения. 668

Глава тридцать четвертая. Элементы теории переходных процессов синхронных машин. 674

34-1. Общая характеристика проблемы изучения переходных процессов синхронных машин. 674

34-2. Гашение магнитного поля и переходные процессы в цепях индуктора. 675

34-3. Физическая картина явлений при внезапном трехфазном коротком замыкании синхронного генератора. 686

34-4. Величины токов внезапного трехфазного короткого замыкания. 693

Глава тридцать пятая. Параллельная работа синхронных машин. 704

35-1. Включение синхронных генераторов на параллельную работу. 704

35-2. Синхронные режимы параллельной работы синхронных машин. 709

35-3. Угловые характеристики мощности синхронных машин. 714

35-4. Синхронизирующая мощность, синхронизирующий момент и статическая перегружаемость синхронных машин. 722

35-5. Работа синхронной машины при постоянной мощности и переменном возбуждении. 725

Глава тридцать шестая. Асинхронные режимы и самовозбуждение синхронных машин. 727

36-1. Асинхронный режим невозбужденной синхронной машины. 727

36-2 Асинхронный режим возбужденной синхронной машины. 737

36-3. Самовозбуждение синхронной машины. 741

Глава тридцать седьмая. Синхронные двигатели и компенсаторы. 743

37-1. Синхронные двигатели. 743

37-2. Синхронные компенсаторы. 749

Глава тридцать восьмая. Несимметричные режимы работы синхронных генераторов. 751

38-1. Действие симметричных составляющих токов в синхронной машине и параметры прямой, обратной и нулевой последовательности. 751

38-2. Работа синхронных генераторов при несимметричной нагрузке. 755

38-3. Несимметричные короткие замыкания. 758

Глава тридцать девятая. Колебания и динамическая устойчивость синхронных машин. 766

39-1. Физическая сущность колебаний синхронных машин. 766

39-2. Колебания синхронной машины. 771

39-3. Динамическая устойчивость синхронной машины. 777

Глава сороковая. Системы возбуждения синхронных машин. 783

40-1. Проблема регулирования возбуждения синхронных машин и требования к системам возбуждения 783

40-2. Системы возбуждения. 785

Глава сорок первая. Специальные типы синхронных машин. 791

41-1. Одноякорные преобразователи 791

41-2. Машины двойного питания. 793

41-3. Синхронные двигатели малой мощности. 794

41-4. Тихоходные и шаговые синхронные двигатели. 796

41-5. Индукторные синхронные машины . 798

41-6. Некоторые другие разновидности синхронных машин. 800

Раздел шестой

КОЛЛЕКТОРНЫЕ МАШИНЫ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Глава сорок вторая. Многофазные коллекторные машины и каскады. 802

42-1. Применение коллекторных машин переменного тока. 802

42-2. Трехфазные коллекторные двигатели. 803

42-3. Каскады асинхронных двигателей с коллекторными машинами переменного тока. 808

Глава сорок третья. Однофазные коллекторные двигатели. 812

43-1. Однофазные двигатели с последовательным возбуждением. 812

43-2. Репульсионные двигатели. 816

Список литературы. 819

Предметный указатель. 824

 

 

...