Иванов-Смоленский А.В. Электрические машины ; учебник для вузов, В двух томах. Том 1 / А.В. Иванов-Смоленский — 3-е изд., стереот. — М.: Издательский дом МЭИ, 2006. — 652 с: ил.

Иванов-Смоленский А.В. Электрические машины ; учебник для вузов, В двух томах. Том 1 / А.В. Иванов-Смоленский — 3-е изд., стереот. — М.: Издательский дом МЭИ, 2006. — 652 с: ил.

Пароль к архиву:bamper.info
DepositFiles:Скачать

Рассматриваются электромеханическое преобразование энергии в электрических машинах и принципы их устройства. Изложены основные вопросы теории и конструкции трансформаторов и асинхронных машин.
Первое издание учебника вышло а свет в издательстве «Энергия» в 1980 г Для студентов вузов н инженеров электромеханических и элсктроэнер!сгичс-ских специальностей.

 

Оглавление
Предисловие.................................. 3
Введение .... 7
8.1. Основные определения..................... 7
8.2. Преобразование электрической энергии в трансформаторе................ 9
8.3. Электромеханическое преобразование энергии в электрической машине............................................... 13
8.4. Классификация индуктивных преобразователей энергии (трансформаторов, электрических машин и электромашинных преобразователей)............................. 18
Часть первая. ТРАНСФОРМАТОРЫ.. 21
Глава первая. Общие сведения о трансформаторах............................... 21
1.1. Назначение, области применения и номинальные данные трансформаторов............................... 21
1.2. Конструкция трансформаторов........ 24
Глава вторая. Электромагнитные процессы в трансформаторе при холостом ходе....... 36
2.1. Режим холостого хода....................... 36
2.2. Уравнение напряжений..................... 37
2.3. Изменение ЭДС во времени. Формула для ЭДС................................... 38
2.4. Характеристика намагничивания трансформатора.............................. 40
2.5. Форма кривой тока холостого хода.. 41
2.6. Уравнения трансформатора при холостом ходе в комплексной форме................................................. 42
2.7. Потери при холостом ходе................ 45
2.8. Влияние магнитных потерь на процессы при холостом ходе.............. 46
Глава третья. Электромагнитные процессы в трансформаторе при нагрузке.......................................... 50
3.1. Магнитное поле в трансформаторе при нагрузке. Уравнение МДС. Индуктивности рассеяния обмоток. 50
3.2. Уравнения напряжений обмоток...... 54
3.3. Приведение вторичных величин к первичной обмотке....................... 56
3.4. Векторная диаграмма трансформатора................................................. 58
3.5. Электрическая схема замещения трансформатора............................... 61
3.6. Выражение электрических величин и параметров трансформатора в относительных единицах............... 62
3.7. Влияние изменения нагрузки на процессы в трансформаторе............ 65
3.8. Преобразование энергии в нагруженном трансформаторе.................. 68
Глава ч етвертяя. Трансформация трехфазных токов........................... 72
4.1. Способы трансформации трехфазных токов и напряжений (схемы, обозначения, основные соотношения).................................... 72
4.2. Описание процессов в трехфазных трансформаторах при симметричной нагрузке.................... 75
4.3. Схемы и группы соединения трансформаторов................................... 76
4.4. Явления, возникающие в трехфазных трансформаторах при образовании магнитного поля.......... 81
Глава пятая. Экспериментальное определение параметров и потерь трансформатора......................................... 90
5.1. Определение параметров и потерь из опыта холостого хода.............. 90
5.2. Определение параметров и потерь из опыта короткого замыкания.... 92
Глава шестая. Эксплуатационные характеристики трансформатора при нагрузке................................................ 97
6.1. Упрощение уравнений и схемы замещения трансформатора при /,»/0......................................... 97
6.2. Изменение напряжения трансформатора при нагрузке....................... 98
6.3. Изменение КПД трансформатора при нагрузке....................................101
Глава седьмая. Регулирование напряжения трансформатора-----------104
7.1. Регулирование напряжения с отключением от первичной и вторичной сетей.............................104
7.2. Регулирование напряжения под нагрузкой...........................................105
Глава восьмая. Расчет параметров трансформатора.......108
8.1 Ток холостого хода и сопротивление взаимной индукции..................108
8.2. Сопротивление короткого замыкания...................................................111
Глава девятая. Связь между величинами, характеризующими электромагнитные процессы в трансформаторе, и его размерами — 115
9.1. Зависимости напряжения, токов, мощности и массы трансформатора от его размеров......115
9.2. Зависимости потерь и параметров трансформатора от его размеров .116
Глава десятая. Многообмоточные трансформаторы............................. 119
ЮЛ.Трехобмоточные трансформаторы...119
10.2. Двухобмоточные трансформаторы с расщепленной первичной (или вторичной) обмоткой................125
Глава одиннадцаая. Автотрансформаторы........127
11.1. Электромагнитные процессы в автотрансформаторах.........................127
11.2. Области применения и особенности эксплуатации автотрансформаторов.......................129
Глава двенадцатая. Параллельное включение трансформаторов..... 133
12.1. Применение параллельного включения трансформаторов..................133
12.2. Условия включения трансформаторов на параллельную работу........134
12.3. Уравнительные токи при неодинаковых коэффициентах трансформации..................................135
12.4. Распределение нагрузки между параллельно включенными трансформаторами............................137
Глава тринадцатая. Несимметричная нагрузка трехфазных трансформаторов.....................................140
13.1. Причины появления несимметричной нагрузки..................................140
13.2. Трансформация несимметричных токов...............................................141
13.3. Магнитные ноля и ЭДС при несимметричной нагрузке......................145
13 4 Искажение симметрии первичных фазных напряжений при несимметричной нагрузке................148
13.5. Искажение симметрии вторичных напряжений при несимметричной нагрузке................................................150
13.6. Экспериментальное определение сопротивления нулевой последовательности вторичной обмотки..............................................154
13.7. Однофазные и двухфазные несимметричные режимы........................155
Глава четырнадцатая. Переходные процессы в трансформаторе.... 159
14.1. Переходный процесс при включении трансформатора в сеть.............159
14.2. Переходный процесс при коротком замыкании на выводах вторичной обмотки...........................161
Глава пятнадцатая. Переходные процессы в трансформаторах при перенапряжениях...................................................166
15.1. Причины возникновения перенапряжений...........................................166
15.2. Дифференциальное уравнение для начального распределения напряжения по обмотке....................167
15.3. Распределение напряжений по обмотке и способы его выравнивания....................................169
Глава шестнадцатая. Трансформаторы специального назначения............172
16.1. Особенности трансформаторов специального назначения..................172
16.2. Трансформаторы для преобразования трехфазной системы в двухфазную........................172
16.3. Трансформаторы для преобразования частоты....................................173
16.4. Трансформаторы с плавным регулированием напряжения.................174
16.5. Трансформаторы для дуговой электросварки.......................................175
16.6. Трансформаторы для испытания изоляционных конструкций............176
16 7 «Пик-трансформаторы»....................177
16.8. Трансформаторы напряжения..........177
16.9. Трансформаторы тока.......................178
Глава семнадцатая. Нагревание н охлаждение трансформаторов.... 180
17.1. Допустимая температура частей трансформатора...............................180
17.2. Системы охлаждения трансформаторов...............................................182
Часть вторая. ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ТЕОРИИ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЭНЕРГИИ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИНАХ 185
Глава восемнадцатая. Электромеханические процессы преобразования энергии в электрических машинах......................-------185
18.1. Разновидности электрических машин по характеру перемещения и форме подвижных частей..............185
18.2. Математическое описание магнитного поля в электрической машине. Потокосцепления и индуктивности контуров обмоток........188
18.3. Процессы преобразования энергии в электрических машинах..........192
Глава девятнадцатая. Способы получения периодического изменения магнитного поля в электрической машине..........................200
19.1. Необходимое условие получения электромеханического преобразования энергии...................200
19.2. Цилиндрическая (барабанная) разноименнополюсная обмотка.........201
19.3. Тороидальная разноименнополюсная обмотка.....................................204
19.4. Кольцеобразная обмотха и коггеобраэный магннтопровод.................204
19.5. Кольцеобразная одноименнополюсная (униполярная) обмотка и зубчатый магннтопровод...............205
Глава двадцатая. Возможные принципиальные исполнения электрических машин ..........................206
20.1. Способы получения периодических изменений индуктивностей обмоток при вращении ротора.........206
20.2. Обычные электрические машины (с разноименнополюсными обмотками на статоре и роторе).......209
20.3. Реактивные машины (с одной обмоткой на статоре)............................217
20.4. Индукторные машины (с лвумя обмотками на статоре)......................222
20.5. Модификации принципиальных исполнений электрических машин. 233
Глава двадцать первая. Условия получения однонаправленного преобразования энергии в электрической машине ----------. 235
21.1. Машина с одной обмоткой...............235
21.2. Машина с двумя обмотками.............238
Глава двадцать вторая. Схемы обмоток машин переменного тока .........242
22.1. Вводные замечания...........................242
22.2. Структура многофазной двухслойной обмотки....................................243
22.3. Схема соединения катушек в петлевой обмотке. Число параллельных ветвей и витков фазы.....................................................248
22.4. Схема соединения катушек в волновой обмотке..................................252
22.5. Выбор типа и параметров обмотки..254
22.6. Модель периода обмотки. Электрические углы между элементами обмотки..............................................256
22.7. Двухслойные обмотки с дробным числом пазов на полюс и фазу......258
22.8. Обмотки возбуждения..................... 264
Глава двадцать третья. Расчет периодического магнитного поля электрической машины в линейном приближении ................................ 267
23.1. Основные допущения.......................267
23.2. Прострзнствеяная структура магнитного поля многофазной обмотки..............................................268
23.3. Подход к расчету магнитного поля взаимной индукции многофазной обмотки.......................271
23.4. Расчетная длина магнитопровода....272
Глава двадцать четвертая. Магнитное поле взаимной индукции фазы обмотки и ее элементов..............274
24.1 Магнитное поле и МДС периодической системы токов......................274
24.2. Учет влияния зубчатости магнитопроводов. Коэффициент зазора.....280
24.3. Магнитодвижущая сила периодической системы катушек.................285
24.4. Разложение МДС периодической системы катушек в ряд Фурье. Коэффициент укорочения.................289
24.5. Магнитодвижущая сила фазы. Коэффициент распределения.............292
24.6. Пульсирующие гармонические составляющие МДС фазы.................299
Глава двадцать пятая. Магнитное поле взаимной индукции многофазной обмотки ...................301
25.1. Представление пульсирующих |армоничсских составляющих МДС фазы в виде суммы вращающихся МДС...............................................301
25.2. Представление гармоник МДС фазы в виде пространственно-временных комплексных функций.......304
25.3. Временные и пространственно-временные комплексы и комплексные функции величин, характеризующих явления в многофазной машине.....................306
25.4. Магнитодвижущая сила многофазной обмотки. Вращающиеся гармонические составляющие МДС.....................................................309
25.5. Основная гармоническая индукции магнитного поля многофазной обмотки (вращающееся поле)..........314
25.6. Высшие гармонические индукции вращающегося магнитного поля многофазной обмотки.......................317
Глава двадцать шестая. Магнитное поле вращающейся обмотки возбуждения ................. 327
26.1. Магнитное поле сосредоточенной обмотки возбуждения...................327
26.2. Магнитное поле распределенной обмотки возбуждения.....................329
26.3. Вращающиеся гармонические составляющие поля возбуждения......330
Глава двадцать седьмая. Потокосцепления вращающихся полей с обмотками. Электродвижущие силы, индуктируемые вращающимися полями..................333
27.1. Вводные замечания...........................333
27.2. Пстокосцепление и ЭДС катушки обмотки..........................................334
27.3. Потокосцепление и ЭДС катушечной группы.....................................337
27.4. Потокосцепление и ЭДС фазы обмотки................................................339
27.5. Потокосцспления и ЭДС многофазной обмотки. Пространственно-временная диаграмма потокосцеплений и ЭДС..............................342
27.6. Потокосцепления и ЭДС, образованные высшими гармоническими несинусоидальных вращающихся магнитных полей...........................345
Глава двадцать вое ьмя я. Индуктивности многофазных обмоток ... 351
28.1. Главное поле и поле рассеяния........351
28.2. Главная индуктивность фазы...........352
28.3. Главная взаимная индуктивность между фазами обмотки..................354
28.4. Главная взаимная индуктивность между фазой первичной и фазой вторичной обмоток............................354
28.5. Главная индуктивность обмотки......355
28.6. Главная взаимная индуктивность между фазой первичной обмотки и вторичной обмотки........................357
28.7 Индуктивность рассеяния обмотки.358
Глава двадцать девятая. Электромагнитные силы и моменты------362
29.1. Способы расчета электромагнитных сил и моментов в магнитном поле....................................................362
29.2. Электромагнитный вращающий момент...............................................368
29.3. Тангенциальные электромагнитные силы в области паза с током......383
Глава тридцатая. Электромеханическое преобразование энергии во вращающемся магнитном поле.............................. 396
30.1. Электромагнитная, электрическая н механическая мощности...........396
30.2. Электромеханическое преобразование энергии в машине и в ее модели.....................................400
Глава тридцать первая. Потерн при преобразовании энергии. Коэффициент полезного действия........403
31.1. Вводные замечания...........................403
31.2. Электрические потери......................404
31.3. Магнитные потери............................411
31.4. Механические потери.......................419
Часть третья. КОНСТРУКЦИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН И МЕТОДЫ МЕХАНИЧЕСКИХ, ГИДРАВЛИЧЕСКИХ И ТЕПЛОВЫХ РАСЧЕТОВ ИХ ЧАСТЕЙ......................421
Глава тридцать вторая. Принципиальные особенности конструкции электрических машин ...................................421
32.1. Классификация частей машины по назначению...................................421
32.2. Технические требования к конструкции электрических машин.........426
Глава тридцать третья. Конструктивные исполнения электрических машин......................428
33.1 Конструктивные исполнения по способу монтажа..............................428
33.2. Конструктивные исполнения по способу защиты от внешних воздействий.......................................430
33.3. Конструктивные исполнения по способам охлаждения......................431
33.4. Исполнения машин по уровню шума....................................................434
Глава тридцать четвертая. Механический расчет электрических машин................435
34.1 Механический расчет деталей, по которым передается механическая мощность...................435
34.2. Расчет крепления вращающихся элементов ротора.............................437
34.3. Расчет вала при воздействии сил веса ротора н магнитного притяжения........................................439
Глава тридцать пятая. Тепловой расчет системы охлаждения........443
35.1. Принципиальная схема системы охлаждения электрической машины..............................................443
35.2. Передача теплоты от нагретого тела в окружающую среду................445
35.3. Нагревание и охлаждение твердого тела..............................................447
35.4. Расчет установившихся температур активных частей.........................450
Глава тридцать шестая. Гидравлический расчет системы охлаждения..........................454
36.1. Выбор охлаждающей среды. Определение ее расхода........................454
36.2. Расчет сопротивлений последовательно или параллельно включенных участков гидравлической цепи........................................456
36.3. Расчет разветвленной гидравлической цепи.........................................461
Глава тридцать седьмая. Выбор размеров электрических машин...462
37.1. Подход к выбору оптимальных размеров машины..............................462
37.2. Связь между главными размерами и электромагнитными нагрузками.........................................463
37.3. Мощность, потери и масса геометрически подобных машин.............466
Часть четвертая. АСИНХРОННЫЕ МАШИНЫ...................................468
Глава тридцать восьмая. Обшне сведения об асинхронных машинах..........468
38.1. Назначение и области применения асинхронных машин....................468
38.2. Конструкция асинхронных машин с короткозамкнутым ротором......470
38.3. Конструкция асинхронных двигателей с фазным ротором.................475
Глава тридцать девятая. Электромагнитные процессы в электрической и магнитной цепях асинхронной машины при холостом ходе..............................478
39.1. Режим идеального холостого хода...478
39.2. Расчет магнитной цепи при холостом ходе...........................................479
39.3. Расчет тока холостого ходя...............484
39.4. Расчет главного сопротивления обмотки статора.................................486
Глава сороковая. Электромагнитные процессы в электрических цепях асинхронной машины при нагрузке...............................................488
40.1. Основные предположения и допущения...............................................488
40.2. Уравнение напряжений обмотки статора..............................................490
40.3 Уравнение напряжений ротора........492
40.4. Особенности расчета параметров короткозамкнутой обмотки типа беличьей клетки................................495
40.5. Уравнение МДС. Намагничивающий ток. Поле взаимной индукции. 498
40.6. Диаграмма напряжений и токов асинхронной машины.......................500
40.7. Электромеханическое преобразование энергии в асинхронной машине. Потери. Коэффициент полезного действия...........................502
Глава сорок первая. Приведение электромагнитных процессов в асинхронной машине к неподвижной системе координат..................507
41 1 Замена вращающегося ротора эквивалентным неподвижным............507
41.2. Приведение роторных величин к обмотке статора...............................510
41.3. Основные уравнения и пространственно-временная диаграмма асинхронной машины.......................512
41.4 Схемы замещения асинхронной машины.............................................515
Глава сорок вторая. Электромеханические характеристики асинхронных машин..............518
42.1. Режимы работы асинхронной машины.................................................518
42.2. Токи в обмотках статора и ротора...523
42.3. Электромагнитный момент..............525
42.4. Активные и реактивные мощности.528
42.5. Учет поверхностного эффекта.........532
42.6. Добавочные электромагнитные моменты.............................................535
42.7. Круговая диаграмма токов асинхронной машины................................544
Глава сорок третья. Численный расчет электромеханических характеристик по Т-образной схеме замещения с учетом поверхностного эффекта и насыщения магннтопровода....................... 549
43.1. Влияние насыщения на составляющие намагничивающего тока.......549
43.2. Влияние насыщения иа индуктивные сопротивления рассеяния X, и *2'...............................................550
43.3. Алгоритм численного расчета электромеханических характеристик с учетом поверхностного эффекта и насыщения..................................555
Глава сорок четвертая. Пуск асинхронных двигателей.............561
44.1. Пуск асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором............561
44.2. Асинхронные двигатели с фазным ротором.........................................564
44.3. Асинхронные короткозамкнутые двигатели с улучшенными пусковыми свойствами.....................565
Глава сорок пятая. Работа асинхронных двигателей в установившемся режиме и регулирование их частоты вращения.... 570
45.1 Условия устойчивости режима работы.................................................570
45.2. Рабочие характеристики асинхронного двигателя...............................571
45.3. Способы регулирования частоты вращения.........................................573
45.4. Регулирование частоты вращения за счет изменения угловой скорости поля....................................574
45.5. Регулирование частоты вращения без использования мощности скольжения........................................579
45.6. Регулирование частоты вращения с использованием мощности скольжения........................................581
Глава сорок шестая. Несимметричные режимы работы асинхронных машин ............586
46.1. Работа асинхронной машины при несимметрии первичных напряжений........................................586
46-2. Работа асинхронного двигателя при нессимметрии сопротивлений в фазах обмотки ротора.....................590
Глава сорок седьмая. Однофазные асинхронные двигатели (принцип действия, основные уравнения)......................................594
47.1. Область применения. Устройство и принцип действия однофазного асинхронного двигателя.........594
47.2. Основные уравнения и схема замещения однофазного двигателя......598
Глава сорок восьмая. Разновидности однофазных асинхронных двигателей -------602
48.1. Однофазные асинхронные двигатели с пусковой обмоткой................602
48.2. Асинхронный конденсаторный двигатель............................................605
48.3. Однофазный двигатель с экранированными полюсами.......................608
Глава сорок девятая. Специальные исполнения асинхронных машин........ 611
49.1. Асинхронный генератор...................611
49.2. Асинхронный преобразователь частоты...............................................612
49.3. Использование асинхронной машины в режиме трансформатора......614
49.4 Асинхронный двигатель с массивным ротором...................................618
49.5. Асинхронный двигатель с полым немагнитным ротором...................620
49.6. Электромагнитные индукционные насосы...........................................621
49.7. Линейные и дуговые асинхронные двигатели......................................624
Глава пятидесятая. Асинхронные машины малой мощности автоматических устройств.......... 627
50.1. Асинхронные управляемые двигатели и тахогенераторы...................627
50.2. Вращающиеся трансформаторы......633
50.3. Однофазные сельсины......................637
Приложение.................................................... 641
Список литературы........ 642

...

Похожие книги: