Устройство машин постоянного тока
Устройство статора.
Машина постоянного тока состоит из двух основных частей: неподвижной – статора и вращающейся – ротора, называемого в машинах постоянного тока якорем. Эскиз машины постоянного тока показан на рис. 1.1, а общий вид с разрезом — на рис. 1.2.
Статор состоит из станины 1, главных полюсов 2, дополнительных полюсов 3, подшипниковых щитов 4 и щеточной траверсы со щетками 6.
Станина имеет кольцевую форму и изготовляется из стального литья или стального листового проката. Она составляет основу всей машины и, кроме того, выполняет функцию магнитопровода.
Главные полюсы служат для создания постоянного во времени и неподвижного в пространстве магнитного поля. С этой целью по обмотке полюсов пропускается постоянный ток, называемый током возбуждения (в машинах малой мощности в качестве полюсов могут использоваться постоянные магниты).
Дополнительные полюсы устанавливаются между главными и служат для улучшения условий коммутации.
Подшипниковые щиты закрывают статор с торцов. В них впрессовываются подшипники и укрепляется щеточная траверса, которая с целью регулирования может поворачиваться. На щеточной траверсе закреплены пальцы, которые электрически изолированы от траверсы. На пальцах установлены щеткодержатели со щетками, изготовленными из графита или смеси графита с медью.
Устройство якоря.
Вращающаяся часть машин – якорь 9 (рис. 1.1, 1.2, а, б) состоит из сердечника 7, обмотки 8 и коллектора 5.
Сердечник имеет цилиндрическую форму. Он набирается из колец или сегментов листовой электротехнической стали, на внешней поверхности которых выштампованы пазы. В пазы сердечника укладываются секции из медного провода. Концы секций, которые выводятся на коллектор и припаиваются к его пластинам, образуют замкнутую обмотку якоря.
Коллектор (рис. 1.3) набран из медных пластин клинообразной формы, изолированных друг от друга, и корпуса 3миканитовыми прокладками 2, образующими в сборе цилиндр, который крепится на валу якоря.
Рис. 1.3
Электрические машины, Кацман М.М., 2013
Электрические машины, Кацман М.М., 2013.
В учебнике рассматриваются теория, принцип действия, устройство и анализ режимов работы электрических машин и трансформаторов как общего, так и специального назначения, получивших распространение в различных отраслях техники.
Учебник может быть использован при освоении профессионального модуля ПМ.01. «Организация технического обслуживания и ремонта электрического и электромеханического оборудования» (МДК.01.01) по специальности 140448 «Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического оборудования».
Назначение электрических машин и трансформаторов.
Электрификация — это широкое внедрение в промышленность, сельское хозяйство, транспорт и быт электрической энергии, вырабатываемой на мощных электростанциях, объединенных высоковольтными электрическими сетями в энергетические системы.
Электрификация осуществляется посредством устройств, производимых электротехнической промышленностью. Основной отраслью этой промышленности является электромашиностроение, занимающееся разработкой и изготовлением электрических машин и трансформаторов.
Электрическая машина представляет собой электромеханическое устройство, осуществляющее взаимное преобразование механической и электрической энергий. Электрическая энергия вырабатывается на электростанциях электрическими машинами — генераторами, преобразующими механическую энергию в электрическую.
Бесплатно скачать электронную книгу в удобном формате, смотреть и читать:
Скачать книгу Электрические машины, Кацман М.М., 2013 — fileskachat.com, быстрое и бесплатное скачивание.
Скачать pdf
Ниже можно купить эту книгу по лучшей цене со скидкой с доставкой по всей России. Купить эту книгу
Электрические машины. Кацман М.М.
12-е изд. — М.: 2013.— 496 с.
В учебнике рассматриваются теория, принцип действия, устройство и анализ режимов работы электрических машин и трансформаторов как общего, так и специального назначения, получивших распространение в различных отраслях техники. Учебник может быть использован при освоении профессионального модуля ПМ.01. «Организация технического обслуживания и ремонта электрического и электромеханического оборудования» (МДК.01.01) по специальности 140448 «Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического оборудования». Для студентов учреждений среднего профессионального образования. Может быть использовано студентами вузов.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие.
Введение.
Назначение электрических машин и трансформаторов.
Электрические машины электромеханические преобразователи энергии.
Классификация электрических машин.
Трансформаторы.
Рабочий процесс трансформатора.
Назначение и области применения трансформаторов.
Принцип действия трансформаторов.
Устройство трансформаторов.
Уравнения напряжений трансформатора.
Уравнения магнитодвижущих сил и токов.
Приведение параметров вторичной обмотки и схема замещения приведенного трансформатора.
Векторная диаграмма трансформатора.
Трансформирование трехфазного тока и схемы соединения обмоток трехфазных трансформаторов.
Явления при намагничивании магнитопроводов трансформаторов.
Влияние схемы соединения обмоток на работу трехфазных трансформаторов в режиме холостого хода.
Экспериментальное определение параметров схемы замещения трансформаторов.
Упрощенная векторная диаграмма трансформатора.
Внешняя характеристика трансформатора.
Потери и КПД трансформатора.
Регулирование напряжения трансформаторов.
Группы соединения обмоток и параллельная работа трансформаторов.
Группы соединения обмоток трансформаторов.
Параллельная работа трансформаторов.
Трехобмоточные трансформаторы и автотрансформаторы.
Трехобмоточные трансформаторы.
Автотрансформаторы.
Переходные процессы в трансформаторах.
Переходные процессы при включении и при внезапном коротком замыкании трансформаторов.
Перенапряжения в трансформаторах.
Трансформаторные устройства специального назначения.
Трансформатор с подвижным сердечником.
Трансформаторы для выпрямительных устройств.
Пик–трансформаторы.
Умножители частоты.
Трансформаторы для дуговой электросварки.
Силовые трансформаторы общего назначения.
Охлаждение трансформаторов.
Общие вопросы теории бесколллекторных машин.
Принцип действия бесколлекторных машин переменного тока.
Принцип действия синхронного генератора.
Принцип действия асинхронного двигателя.
Принцип выполнения обмоток статора машин переменного тока.
Устройство статора бесколлекторной машины и основные понятия об обмотках статора.
Электродвижущая сила катушки.
Электродвижущая сила катушечной группы.
Электродвижущая сила обмотки статора.
Зубцовые гармоники ЭДС.
Основные типы обмоток статора.
Трехфазные двухслойные обмотки с целым числом пазов на полюс и фазу.
Трехфазная двухслойная обмотка с дробным числом пазов на полюс и фазу.
Однослойные обмотки статора.
Изоляция обмотки статора.
Магнитодвижущая сила обмоток статора.
Магнитодвижущая сила сосредоточенной обмотки.
Магнитодвижущая сила распределенной обмотки.
Магнитодвижущая сила трехфазной обмотки статора.
Круговое, эллиптическое и пульсирующее магнитные поля.
Высшие пространственные гармоники магнитодвижущей силы трехфазной обмотки.
Асинхронные машины.
Режимы работы и устройство асинхронных машин.
Двигательный и генераторный режимы работы асинхронной машины.
Устройство асинхронных двигателей.
Магнитная цепь асинхронной машины.
Основные понятия.
Расчет магнитной цепи асинхронного двигателя.
Магнитные потоки рассеяния асинхронной машины
Роль зубцов сердечника в наведении ЭДС и создании электромагнитного момента.———
Схема замещения асинхронного двигателя.
Уравнения напряжений асинхронного двигателя.
Уравнения МДС и токов асинхронного двигателя.
Приведение параметров обмотки ротора и векторная диаграмма асинхронного двигателя.
Электромагнитный момент и рабочие характеристики асинхронного двигателя.
Потери и КПД асинхронного двигателя.
Понятия о характеристиках двигателей и рабочих механизмов.
Электромагнитный момент и механические характеристики асинхронного двигателя.
Механические характеристики асинхронного двигателя при изменениях напряжения сети и активного сопротивления обмотки ротора.
Рабочие характеристики асинхронного двигателя.
Электромагнитные моменты от высших пространственных гармоник магнитного поля асинхронного двигателя.
Опытное определение параметров и расчет рабочих характеристик асинхронных двигателей.
Основные понятия.
Опыт холостого хода.
Опыт короткого замыкания.
Круговая диаграмма асинхронного двигателя.
Построение рабочих характеристик асинхронного двигателя по круговой диаграмме.
Аналитическим метод расчета рабочих характеристик асинхронных двигателей.
Пуск, регулирование частоты вращения и торможение трехфазных асинхронных двигателей.
Пуск асинхронных двигателей с фазным ротором.
Пуск асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором.
Короткозамкнутые асинхронные двигатели с улучшенными пусковыми характеристиками.
Регулирование частоты вращения асинхронных двигателей.
Тормозные режимы асинхронных двигателей.
Однофазные и конденсаторные асинхронные двигатели.
Принцип действия и пуск однофазного асинхронного двигателя.
Асинхронные конденсаторные двигатели.
Работа трехфазного асинхронного двигателя от однофазной сети.
Однофазный асинхронный двигатель с экранированными полюсами.
Асинхронные машины специального назначения.
Индукционный регулятор напряжения и фазорегулятор.
Асинхронный преобразователь частоты.
Электрические машины синхронной связи.
Асинхронные исполнительные двигатели.
Линейные асинхронные двигатели.
Конструктивные формы исполнения электрических машин.
Нагревание и охлаждение электрических машин.
Способы охлаждения электрических машин.
Конструктивные формы исполнения электрических машин. 2008
Серии трехфазных асинхронных двигателей.
Синхронные машины.
Способы возбуждения и устройство синхронных машин.
Возбуждение синхронных машин.
Типы синхронных машин и их устройство.
Охлаждение крупных синхронных машин.
Магнитное поле и характеристики синхронных генераторов.
Магнитная цепь синхронной машины.
Магнитное поле синхронной машины.
Реакция якоря синхронной машины.
Уравнения напряжений синхронного генератора.
Векторные диаграммы синхронного генератора.
Характеристики синхронного генератора.
Практическая диаграмма ЭДС синхронного генератора.
Потери и КПД синхронных машин.
Параллельная работа синхронных генераторов.
Включение синхронных генераторов на параллельную работу.
Нагрузка синхронного генератора, включенного на параллельную работу.
Угловые характеристики синхронного генератора.
Колебания синхронных генераторов.
Синхронизирующая способность синхронных машин.
U–образные характеристики синхронного генератора.
Переходные процессы в синхронных генераторах.
Синхронный двигатель и синхронный компенсатор.
Принцип действия синхронного двигателя.
Пуск синхронных двигателей.
U–образные и рабочие характеристики синхронного двигателя.
Синхронный компенсатор.
Синхронные машины специального назначения.
Синхронные машины с постоянными магнитами.
Синхронные реактивные двигатели.
Гистерезисные двигатели.
Шаговые двигатели.
Синхронный волновой двигатель.
Синхронный генератор с когтеобразными полюсами и электромагнитным возбуждением.
Индукторные синхронные машины.
Коллекторные машины.
Принцип действия и устройство коллекторных машин постоянного тока.
Принцип действия генератора и двигателя постоянного тока.
Устройство коллекторной машины постоянного тока.
Обмотки якоря коллекторных машин.
Петлевые обмотки якоря.
Волновые обмотки якоря.
Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря.
Электродвижущая сила и электромагнитный момент машины постоянного тока.
Выбор типа обмотки якоря.
Магнитное поле машины постоянного тока.
Магнитная цепь машины постоянного тока.
Реакция якоря машины постоянного тока.
Учет размагничивающего влияния реакции якоря.
Устранение вредного влияния реакции якоря.
Способы возбуждения машин постоянного тока.
Коммутация в коллекторных машинах постоянного тока.
Причины, вызывающие искрение на коллекторе.
Прямолинейная коммутация.
Криволинейная замедленная коммутация.
Способы улучшения коммутации.
Круговой огонь по коллектору.
Радиопомехи коллекторных машин.
Коллекторные генераторы постоянного тока.
Основные понятия.
Генератор независимого возбуждения.
Генератор параллельного возбуждения.
Генератор смешанного возбуждения.
Коллекторные двигатели.
Основные понятия.
Двигатели постоянного тока независимого и параллельного возбуждения.
Пуск двигателя постоянного тока.
Регулирование частоты вращения двигателей независимого (параллельного) возбуждения.
Двигатель последовательного возбуждения.
Двигатель смешанного возбуждения.
Двигатели постоянного тока в тормозных режимах.
Потери и коэффициент полезного действия коллекторной машины постоянного тока.
Машины постоянного тока серий 4П и 2П.
Универсальные коллекторные двигатели.
Машины постоянного тока специального назначения.
Электромашинный усилитель.
Тахогенератор постоянного тока.
Бесконтактные двигатели постоянного тока.
Исполнительные двигатели постоянного тока.
Список литературы.
Предметный указатель.
О том, как читать книги в форматах pdf , djvu — см. раздел » Программы; архиваторы; форматы pdf, djvu и др. «
Завод низковольтного и высоковольтного оборудования
Кацман М. М. Расчет и конструирование электрических машин: Учебное пособие для техникумов
Кацман М. М. Расчет и конструирование электрических машин: Учебное пособие для техникумов
Рецензенты: Н. Г. Карельская, А. Е. Загорский
К 30 Расчет и конструирование электрических ма шин: Учеб . п особие для техникумов. — М.: Энерго атомиздат , 1984. —360 с, ил.
В пер.: 95 к. 25 000 экз.
Изложены вопросы электромагнитного, механического, теплового и вентиляционного расчетов и основы конструирования асинхронных и синхронных машин и машин постоянного тока общего назначения. Приведены расчетные формулы и необходимые для практических расчетов вспомогательные материалы.
Для учащихся техникумов по специальности «Электромашинострое ние» представляет интерес Д ля инженерно-технических работников, занимающихся вопросами расчета и конструирования электрических машин.
Содержание учебного пособия Расчет и конструирование электрических машин
ЧАСТЬ ПЕРВАЯ. ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН
Глава первая. Основные положения проектирования электрических машин
1.1. Технико-экономические требования к электрическим машинам
1.2. Стандартизация основных параметров электрических машин
1.3. Конструктивные формы исполнения электрических машин
1.4. Климатические и механические воздействия на электрические машины
1.5. Серии электрических машин и единичная машина
1.6. Порядок проектирования электрических машин
1.7. Надежность электрических машин
Глава вторая. Материалы, применяемые в электромашиностроении
2.1. Общие сведения
2.2. Магнитные материалы
2.3. Электроизоляционные материалы
2.4. Проводниковые материалы и обмоточные провода
Глава третья. Вентиляционный и тепловой расчеты электрических машин
3.1. Способы охлаждения электрических машин
3.2. Тепловой расчет электрических машин
3.3. Расчет центробежного вентилятора
Глава четвертая. Главные размеры и соотношение основных параметров электрических машин
4.1. Главные размеры электрической машины
4.2. Выбор расчетного варианта машины
4.3. Соотношения для геометрически подобных машин
ЧАСТЬ ВТОРАЯ. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТРЕХФАЗНЫХ АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
Глава пятая. Электромагнитный расчет трехфазных асинхронных двигателей
5.1. Общие сведения
5.2. Выбор электромагнитных нагрузок и определение главных размеров двигателя
5.3. Размеры активной части двигателя
5.4. Обмотка статора
5.5. Короткозамкнутая обмотка ротора
5.6. Обмотка фазного ротора
5.7. Расчет магнитной цепи
Глава шестая. Расчет характеристик и упрощенный тепловой расчет асинхронных двигателей
6.1. Потери и КПД асинхронного двигателя
6.2. Схема замещения асинхронного двигателя
6.3. Построение упрощенной круговой диаграммы
6.4. Рабочие характеристики
6.5. Пусковые параметры
6.6. Аналитический метод расчета рабочих характеристик
6.7. Упрощенный тепловой расчет асинхронных двигателей
6.8. Пример расчета трехфазного асинхронного двигателя
Глава седьмая. Конструирование асинхронных двигателей
7.1. Общие принципы конструирования
7.2. Станина
7.3. Сердечники статора и ротора
7.4. Вал
7.5. Подшипниковые щиты
7.6. Подшипники
7.7. Обмотка статора
7.8. Обмотка ротора
7.9. Узел контактных колец
ЧАСТЬ ТРЕТЬЯ. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЯВНОПОЛЮСНЫХ СИНХРОННЫХ МАШИН
Глава восьмая. Электромагнитный расчет и основные характеристики синхронных машин
8.1. Устройство синхронных машин общего назначения
8.2. Выбор электромагнитных нагрузок и определение главных размеров синхронной машины
8.3. Сердечник и обмотка статора
8.4. Воздушный зазор синхронной явнополюсной машины
8.5. Расчет полюсов ротора и пусковой обмотки
8.6. Расчет магнитной цепи
8.7. Расчет МДС якоря по продольной и поперечной осям
8.8. Расчет параметров обмотки статора
8.9. Расчет МДС обмотки возбуждения при нагрузке
8.10. Расчет обмотки возбуждения
8.11. Потери и КПД
8.12. Основные параметры синхронных машин
8.13. Упрощенный тепловой расчет синхронных машин
8.14. Пример расчета трехфазного синхронного двигателя
Глава девятая. Конструирование синхронных явнополюсных машин
9.1. Общие сведения
9.2. Станина, статор и щиты
9.3. Подшипники скольжения
9.4. Ротор
9.5. Контактные кольца
ЧАСТЬ ЧЕТВЕРТАЯ. ПРОЕКТИРОВАНИЕ МАШИН ПОСТОЯННОГО ТОКА
Глава десятая. Электромагнитный расчет машин постоянного тока
10.1. Устройство машин постоянного тока
10.2. Главные размеры машины постоянного тока
10.3. Дополнительные размеры
10.4. Обмотка якоря
10.5. Расчет магнитной цепи
10.6. Расчет обмотки возбуждения
10.7. Расчет стабилизирующей обмотки
10.8. Расчет обмотки добавочных полюсов
10.9. Размещение катушек главных и добавочных полюсов в междуполюсном окне
10.10. Расчет компенсационной обмотки
10.11. Щетки и коллектор
10.12. Расчет коммутации
10.13. Потери и КПД. Характеристики машины постоянного тока
10.14. Упрощенный тепловой расчет машины постоянного тока
10.15. Пример расчета двигателя постоянного тока
Глава одиннадцатая. Конструирование машин постоянного тока
11.1. Станина и полюсы
11.2. Сердечник и обмотка якоря
11.3. Коллектор
11.4. Вал и подшипники
11.5. Токосъемное устройство
Приложения
Приложение П.1. Обмоточные провода
Приложение П.2. Таблицы и кривые намагничивания сталей
Приложение П.З. Подшипники качения
Приложение П.4. Размеры выступающего конца вала электродвигателей по ГОСТ 18709-73 и ГОСТ 20839-75
Приложение П.5. Размеры, масса и динамический момент инерции шкивов для клиновых ремней
Приложение П.6. Размеры, масса, динамический момент инерции и наибольший крутящий момент для упругих втулочно-пальцевых муфт
Приложение П.7. Размеры, масса и грузоподъемность рымболтов (ГОСТ 4751-73)
Список литературы
Предметный указатель
За последнее десятилетие в области создания электрических машин наблюдается значительный технический прогресс: разра ботаны и внедрены новые виды электрической изоляции, облада ющие повышенной надежностью и уменьшенной толщиной, при менены активные и конструкционные материалы, обусловившие повышение технико-экономических показателей электрических ма шин, усовершенствованы методики электромагнитного и теплово го расчетов и принципы конструирования электрических машин. В результате перечисленных мероприятий был разработан и осво ен в производстве ряд новых общепромышленных и специализированных серий электрических машин с улучшенными технико-эко номическими показателями.
Достигнутые успехи в производстве электрических машин в
значительной мере обусловлены возросшим качеством подготов ки специалистов, в том числе и техников для электромашино строения.
В нашей стране большое внимание уделяется учебной литера туре. Однако вопросы проектирования и расчета электрических машин в учебной литературе для техникумов освещены недоста точно полно. Со времени последнего издания учебника для техни кумов по расчету и конструированию электрических машин про шло более 30 лет. Настоящее издание является учебным пособи ем по курсу «Расчет и конструирование электрических машин» для учащихся электромеханических техникумов по специальнос ти «Электромашиностроение».
В книге рассмотрены вопросы проектирования асинхронных двигателей, синхронных машин и машин постоянного тока общего назначения. При этом излагаемая методика расчета, рекоменду емые значения электромагнитных нагрузок и предлагаемые кон структивные решения базируются на электрических машинах сов ременных серий: асинхронных двигателях 4А, синхронных маши нах СГ 2 , СД2, СДН2 и СДН32, машинах постоянного тока 2П. При написании рукописи автором использована современная тех ническая литература по проектированию электрических машин, список которой приведен в книге.
Уровень изложения учебного материала книги соответствует теоретической и практической подготовке учащихся, приступа ющих к изучению предмета. Книга содержит примеры электро магнитного, теплового, вентиляционного расчетов, расчета рабо чих характеристик асинхронных и синхронных двигателей, двига теля постоянного тока. Кроме того, в книге приведены примеры механического расчета различных элементов электрических ма шин. Все это будет способствовать лучшему усвоению материа ла книги и послужит полезным пособием при выполнении учащи мися курсовых и дипломных проектов.
Книга содержит некоторый справочный материал, однако в процессе изучения курса и выполнения проектов не исключено применение электротехнических справочников, каталогов и черте жей электрических машин.
Автор считает своим приятным долгом выразить благодар ность рецензентам: доктору техн . наук А. Е. Загорскому и инж . Н. Г. Карельской за ценные замечания, которые были учтены ав тором при доработке рукописи.
Все замечания по содержанию книги автор просит присылать по адресу: 113114, Москва, М-114, Шлюзовая наб ., 10, Энергоатомиздат .
Электротехническая промышленность является одной из важ нейших отраслей народного хозяйства. Широкая сфера примене ния электротехнических изделий, их огромное значение для про цессов производства и потребления электрической энергии, а так же в развитии механизации и автоматизации производственных процессов делают электротехническую промышленность ключевой отраслью, определяющей научно-технический прогресс.
Коммунистическая партия и Советское правительство уделя ют огромное внимание электрификации промышленности, транс порта, сельского хозяйства, а следовательно, развитию электро технической промышленности как технической базы электрифи кации. Электрификация играет ведущую роль в развитии всех отраслей народного хозяйства и осуществлении современного технического прогресса.
Электромашиностроение — это основная отрасль электротех нической промышленности, изготовляющая генераторы для про изводства электрической энергии и электродвигатели для приво да станков, механизмов, транспортных средств, бытовых электроустройств и т. д.
За годы Советской власти отечественное электромашинострое ние достигло огромных успехов. Если в дореволюционной России по существу не было электромашиностроительной промышленности, то теперь изделия таких крупных электромашиностроительных объ единений и заводов, как « Электросила », «Динамо», Харьковский электромеханический завод (ХЭМЗ), завод им. Владимира Иль ича и др., известны во многих странах мира.
Еще в годы первой пятилетки была проведена специализация электромашиностроения. Это позволило на крупных электрома шиностроительных предприятиях сосредоточить квалифицированные кадры инженеров и техников, а также необходимое оборудо вание, что обеспечивало разработку и серийное производство оп ределенных видов электрических машин.