Трансформаторы и электрические машины: курс лекций. 2-е изд.

ПРЕДИСЛОВИЕ 3 I. ТРАНСФОРМАТОРЫ ЛЕКЦИЯ 1. ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ И ОСНОВНЫЕ СООТНОШЕНИЯ 5 1.1. Устройство и принцип действия двухобмоточного трансформатора 5 1.2. Условия холостого хода трансформатора 6 1.3. Идеальный трансформатор 9 Вопросы для самопроверки 11 ЛЕКЦИЯ 2. РЕАКТИВНЫЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ И УРАВНЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЙ ДВУХОБМОТОЧНОГО ТРАНСФОРМАТОРА 12 2.1. Реактивные сопротивления обмоток трансформатора 12 2.2. Уравнения напряжений двухобмоточного трансформатора 14 Вопросы для самопроверки 17 ЛЕКЦИЯ 3. СХЕМЫ ЗАМЕЩЕНИЯ ДВУХОБМОТОЧНЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ 18 3.1. Схема замещения трансформатора без учета потерь в сердечнике 18 3.2. Схема замещения трансформатора с учетом потерь в сердечнике 19 3.3. Упрощенные схемы замещения трансформатора 21 3.4. Опытное определение параметров схем замещения трансформатора 22 3.5. Коэффициент полезного действия (КПД) трансформатора 24 3.6. Изменение напряжения трансформатора при нагрузке 25 Вопросы для самопроверки 25 ЛЕКЦИЯ 4. ТРЕХФАЗНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ 26 4.1. Схемы соединения обмоток трехфазных трансформаторов 26 4.2. Группы соединения трансформаторов 27 4.3. Параллельная работа трансформаторов 28 4.4. Несимметричная нагрузка трансформаторов 30 4.5. Автотрансформаторы 31 4.6. Сварочные трансформаторы 32 Вопросы для самопроверки 33 II. МАШИНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА ЛЕКЦИЯ 5. ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ТЕОРИИ МПТ – I 34 5.1. Устройство и принцип действия машины постоянного тока 34 5.2. ЭДС якоря МПТ 36 5.3. Магнитодвижущая сила (МДС) реакции якоря машины постоянного тока 38 Вопросы для самопроверки 42 ЛЕКЦИЯ 6. ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ТЕОРИИ МПТ – II 43 6.1. Электромагнитный момент машины постоянного тока 43 6.2. Коммутация в машинах постоянного тока 44 6.3. Расчет магнитной цепи электрической машины 46 6.4. Потери мощности и КПД 48 6.5. Нагрев и номинальные режимы работы электрических машин 50 Вопросы для самопроверки 51 ЛЕКЦИЯ 7. ОСНОВЫ АНАЛИЗА УСТАНОВИВШЕЙСЯ РАБОТЫ МПТ 52 7.1. Классификация МПТ по способу возбуждения 52 7.2. Энергетические диаграммы 52 7.3. Уравнения моментов МПТ 54 7.4. Уравнения напряжений и токов МПТ 55 7.5. Рабочий магнитный поток 55 Вопросы для самопроверки 56 ЛЕКЦИЯ 8. ГЕНЕРАТОРЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА 57 8.1. Электрические характеристики генераторов постоянного тока 57 8.2. Самовозбуждение генератора с параллельным возбуждением 60 Вопросы для самопроверки 56 ЛЕКЦИЯ 9. ДВИГАТЕЛИ ПОСТОЯННОГО ТОКА 63 9.1. Пуск в ход двигателя с параллельным возбуждением 63 9.2. Скоростные и механические характеристики 64 9.3. Моментные характеристики 66 9.4. Рабочие характеристики 66 9.5. Условие устойчивой работы агрегата «двигатель – рабочая машина» 67 Вопросы для самопроверки 68 ЛЕКЦИЯ 10. РЕГУЛИРОВАНИЕ СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ ДВИГАТЕЛЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА 69 10.1. Регулирование скорости изменением рабочего магнитного потока 69 10.2. Регулирование скорости изменением сопротивления цепи якоря 70 10.3. Регулирование скорости изменением напряжения на зажимах якоря 72 Вопросы для самопроверки 73 III. СИНХРОННЫЕ МАШИНЫ ЛЕКЦИЯ 11. ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ТЕОРИИ – I 75 11.1. Устройство и принцип действия синхронных машин 75 11.2. ЭДС якорных обмоток 77 Вопросы для самопроверки 82 ЛЕКЦИЯ 12. ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ТЕОРИИ – II 83 12.1. Магнитодвижущие силы распределенных якорных обмоток электрических машин переменного тока 83 12.2. Вращающиеся магнитные поля в машинах переменного тока 85 12.3. Момент многофазной синхронной машины 88 Вопросы для самопроверки 90 ЛЕКЦИЯ 13. УСТАНОВИВШАЯСЯ РАБОТА СИНХРОННОЙ НЕЯВНОПОЛЮСНОЙ МАШИНЫ 91 13.1. МДС и потоки синхронной неявнополюсной машины 91 13.2. Нагружение синхронной машины активной мощностью 92 13.3. Синхронная машина как ЭДС за реактивным сопротивлением. Схема замещения и векторная диаграмма неявнополюсной синхронной машины 93 Вопросы для самопроверки 95 ЛЕКЦИЯ 14. УСТАНОВИВШАЯСЯ РАБОТА СИНХРОННОЙ ЯВНОПОЛЮСНОЙ МАШИНЫ 96 14.1. МДС и потоки синхронной явнополюсной машины. Продольная и поперечная реакции якоря 96 14.2. Продольное и поперечное синхронные реактивные сопротивления 98 14.3. Уравнения и векторные диаграммы явнополюсных синхронных машин 98 Вопросы для самопроверки 100 ЛЕКЦИЯ 15. ХАРАКТЕРИСТИКИ СИНХРОННЫХ МАШИН В УСТАНОВИВШИХСЯ РЕЖИМАХ 101 15.1. Характеристики холостого хода и короткого замыкания 101 15.2. Рабочие характеристики синхронных машин 103 Вопросы для самопроверки 105 ЛЕКЦИЯ 16. СТАТИЧЕСКИЕ УГЛОВЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СИНХРОННЫХ МАШИН. ПАРАЛЛЕЛЬНАЯ РАБОТА СИНХРОННЫХ ГЕНЕРАТОРОВ 106 16.1. Статические угловые характеристики 106 16.2. Параллельная работа синхронных генераторов 109 Вопросы для самопроверки 100 IV. АСИНХРОННЫЕ МАШИНЫ ЛЕКЦИЯ 17. УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ АСИНХРОННЫХ МАШИН. ПРИВЕДЕННАЯ АСИНХРОННАЯ МАШИНА 112 17.1. Устройство и принцип действия асинхронных машин 112 17.2. Момент многофазной асинхронной машины 114 17.3. Приведенная асинхронная машина 115 Вопросы для самопроверки 120 ЛЕКЦИЯ 18. СХЕМЫ ЗАМЕЩЕНИЯ И РЕЖИМЫ РАБОТЫ АСИНХРОННЫХ МАШИН 121 18.1. Схемы замещения асинхронных машин 121 18.2. Установившиеся режимы работы асинхронных машин 122 Вопросы для самопроверки 127 ЛЕКЦИЯ 19. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ МОМЕНТЫ И МЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ АСИНХРОННЫХ МАШИН 128 19.1. Общее выражение электромагнитного момента 128 19.2. Максимальный электромагнитный момент 130 19.3. Начальный пусковой момент 131 19.4. Механическая характеристика асинхронного двигателя 132 Вопросы для самопроверки 132 ЛЕКЦИЯ 20. АСИНХРОННЫЕ КОРОТКОЗАМКНУТЫЕ ДВИГАТЕЛИ С ВЫТЕСНЕНИЕМ ТОКА В ОБМОТКЕ РОТОРА. ПУСК АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ 133 20.1. Двигатели с глубоким пазом и двойной беличьей клеткой 133 20.2. Способы пуска асинхронных двигателей 135 Вопросы для самопроверки 132 ЛЕКЦИЯ 21. РЕГУЛИРОВАНИЕ СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ 138 21.1. Классификация способов регулирования скорости 138 21.2. Регулирование скорости изменением частоты питающей сети 138 21.3. Регулирование скорости изменением напряжения питания 139 21.4. Регулирование скорости двигателя включением резистора в цепь фазного ротора 139 21.5. Регулирование скорости двигателя включением ЭДС в цепь фазного ротора 140 Вопросы для самопроверки 140 V. СПЕЦИАЛЬНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ ЛЕКЦИЯ 22. КЛАССИФИКАЦИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН МАЛОЙ МОЩНОСТИ. МИКРОМАШИНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА 142 22.1. Классификация электрических машин малой мощности 142 22.2. Микромашины постоянного тока 142 Вопросы для самопроверки 145 ЛЕКЦИЯ 23. ОДНОФАЗНЫЕ АСИНХРОННЫЕ МИКРОДВИГАТЕЛИ 146 23.1. Основы теории 146 23.2. Пуск и установившаяся работа однофазных асинхронных двигателей 149 Вопросы для самопроверки 151 ЛЕКЦИЯ 24. АСИНХРОННЫЕ МИКРОМАШИНЫ АВТОМАТИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ 152 24.1. Исполнительные двигатели автоматических устройств 152 24.2. Асинхронные тахогенераторы 153 24.3. Вращающиеся трансформаторы 155 Вопросы для самопроверки 156 ЛЕКЦИЯ 25. СЕЛЬСИНЫ 157 25.1. Общее устройство и принцип действия. Работа сельсинов в индикаторной схеме 157 25.2. Работа сельсинов в трансформаторной схеме 158 25.3. Дифференциальные сельсины 159 Вопросы для самопроверки 160 ЛЕКЦИЯ 26. СИНХРОННЫЕ МИКРОДВИГАТЕЛИ 161 26.1. Синхронные реактивные двигатели 161 26.2. Гистерезисные двигатели 161 26.3. Шаговые двигатели 163 Вопросы для самопроверки 164 VI. ПЕРЕХОДНЫЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ И ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ЛЕКЦИЯ 27. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ В ТРАНСФОРМАТОРАХ 165 27.1. Включение трансформатора под напряжение 165 27.2. Внезапное короткое замыкание трансформатора 168 Вопросы для самопроверки 170 ЛЕКЦИЯ 28. ОСНОВЫ АНАЛИЗА ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ В МАШИНАХ ПОСТОЯННОГО ТОКА 171 28.1. Уравнения динамики идеализированной машины постоянного тока 171 28.2. Структурные схемы идеализированной машины постоянного тока 173 28.3. Структурная схема генератора постоянного тока с учетом магнитного насыщения 175 Вопросы для самопроверки 177 ЛЕКЦИЯ 29. ОСНОВЫ АНАЛИЗА ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ В СИНХРОННЫХ МАШИНАХ 178 29.1. Переходные процессы в синхронных машинах с позиций магнитно-связанных цепей 178 29.2. Уравнение Парка – Горева 180 29.3. Теорема о постоянстве потокосцеплений 182 Вопросы для самопроверки 183 ЛЕКЦИЯ 30. ФИЗИЧЕСКАЯ КАРТИНА ЯВЛЕНИЙ ПРИ ВНЕЗАПНЫХ КОРОТКИХ ЗАМЫКАНИЯХ В СИНХРОННЫХ МАШИНАХ 184 30.1. Токи в обмотках синхронной машины при внезапном коротком замыкании 184 30.2. Реактивные сопротивления и постоянные времени синхронной машины 187 Вопросы для самопроверки 188 ЛЕКЦИЯ 31. СХЕМЫ ЗАМЕЩЕНИЯ СИНХРОННЫХ МАШИН ДЛЯ ПЕРЕХОДНЫХ РЕЖИМОВ 190 31.1. Переходные и сверхпереходные реактивные сопротивления (реактансы). Схемы замещения синхронных машин 190 31.2. Постоянные времени синхронных машин 193 Вопросы для самопроверки 194 ЛЕКЦИЯ 32. ТОКИ ВНЕЗАПНЫХ ТРЕХФАЗНЫХ КОРОТКИХ ЗАМЫКАНИЙ В СИНХРОННЫХ И АСИНХРОННЫХ МАШИНАХ 195 32.1. Токи внезапного трехфазного короткого замыкания на выводах статора синхронного генератора 195 32.2. Токи удаленного от генератора трехфазного короткого замыкания 197 32.3. Ток внезапного трехфазного короткого замыкания в асинхронном двигателе 198 Вопросы для самопроверки 200 ЛЕКЦИЯ 33. ДИНАМИКА МАШИН ПЕРЕМЕННОГО ТОКА 201 33.1. Природа проблем динамики синхронных машин 201 33.2. Уравнение моментов синхронной машины 202 33.3. Линеаризация уравнения моментов синхронной машины 203 33.4. Нелинейный анализ. Метод равных площадей 204 33.5. Динамика асинхронных машин 206 Вопросы для самопроверки 207 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 208