К. В. лото ц к и й

электрические машины

U основы электропривода

Допу1цено Управлением высшего и среднего . сельскохозяйственного образования Мини

стерства сельского хозяйства СССР в качестве учебного пособия для сельскохозяйственных техникумов по специальности «Электрификация сельского хозяйства»

ИЗДАТЕЛЬСТВО «КОЛОС»

МОСКВА—1964

ОТ ИЗДАТЕЛЬСТВА

В учебном пособии излагаются основные сведения по электрическим машинам постоянного и переменного тока, трансформаторам, а также основы теории электропривода. Приведены примеры решения основных типов задач по электрическим машинам с использованием международной системы единиц (СИ), а для самопроверки даны контрольные вопросы. В пософш включены лабораторные работы, предусмотренные программой курса.

Книга написана в соответствии с программой курса «Электрические машины и электропривод» и предназначается в качестве учебного пособия для учащихся техникумов электрификации сельского хозяйства.

Пособие может быть использовано учащимися заочных техникумов и электриками, обслуживающими электрические машины.

Замечания по книге просим направлять по адресу: Москва, К-31, ул. Дзержинского, 1/19, издательство «Колос».

t*

3

В 1852 г. немецкий электротехник Г. Д. Румкорф построил индукционную катушку, применив в ней принцип трансформации электроэнергии.

В 1860 г. итальянский физик А. Пачинотти изобрел и построил электрических! двигатель постоянного тока с кольцевым якорем.

В 1870 г. французский изобретатель 3. Т. Грамм построил электрический генератор с кольцевым якорем, а в 1873 г. немецкие электротехники Ф. Гефнер—Альтенек и Э. Сименс сконструировали электрическую машину с барабанным якорем.

Профессор Московского университета А. Г. Столетов в 1872 г. исследовал магнитные свойства стали, построил кривые намагничивания, заложив основы теории расчета магнитных цепей электрических машин.

В 1876 г. русский изобретатель П. Н. Яблочков изобрел трансформатор с разомкнутым стальным сердечником, который применил для питания «свечей Яблочкова». Яблочков является основоположником применения переменного тока в практической электротехнике.

В 1888 г. итальянский физик Г. Феррарис опубликовал статью об открытии явления вращающегося магнитного поля, которое лежит в основе принципа действия двигателей переменного тока. Одновременно с Феррарисом сербский изобретатель Н. Тесла открыл явление вращающегося магнитного поля и построил двухфазный асинхронный электродвигатель.

Началом практического применения переменного тока следует считать 1889 г., когда выдающийся русский изобретатель М. О. Доливо-Добровольский построил первый в мире трехфазный асинхронный двигатель и трехфазный трансформатор.

В 1891 г. Доливо-Добровольским была сооружена первая линия электройередачи трехфазного переменного тока протяженностью 175 км при напряжении 15 000 в с применением трехфазных трансформаторов. Электриче

4

5

Глава I

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ И УСТРОЙСТВО МАШИН ПОСТОЯННОГО ТОКА

1. Основные законы электротехники в применении к теории электрических машин

В основе принципа действия электрических машин

лежит закон электро дни. Согласно этому зако- ну, в проводнике, переме- щающемся относительно маг- нитного поля в плоскости, перпендикулярной к направ- лению магнитных силовых линий, индуктируется элек- тродвижущая сила — э. д. с. (рис. 1), величину которой определяют из формулы:

e — vlB, (1)

магнитной индук-

Рис. 1, Наведение э. д с. в проводнике.

где е — мгновенное значение э. д. с. (в);

v — линейная скорость проводника относительно магнитного поля (м/сек);

I — длина активной части проводника, т. е. той его части, которая пересекает силовые линии магнитного поля (м);

В — магнитная индукция (тл).

Направление э. д. с. в проводнике определяют по правилу правой руки. Если ладонь правой руки расположить в магнитном поле так, чтобы силовые линии поля были направлены в ладонь, а большой палец, отогнутый в плоскости ладони на 90°, показывал направление движения проводника, то остальные пальцы, вытянутые в плоскости ладони, покажут направление индуктированной в проводе э. д. с. (рис. 2).

7

Рис. 2 Правило правой руки.

Если магнитный поток Ф

Направление э. д. с. и тока в проводе от нас условились обозначать в сечении провода знаком креста (+), а к нам — точкой (.) (рис. 3).

Существует вторая формулировка закона электромаг- нитной индукции, согласно которой индуктируемая в

контуре э. д. с. пропорцио-

нальна скорости изменения магнитного потока Ф, про- низывающего контур, что вы- ражается формулой

dФ , ,

где <1Ф — изменение магнит- ного потока за очень малый промежуток времени dt. Знак минус показывает, что ток в контуре стремится противо- действовать изменению пото- ка, пронизывающего контур, в контуре уменьшается, то

направление тока таково, что созданный им магнитный поток стремится увеличить магнитный поток Ф, пронизы- вающий контур, а если магнитный поток Ф в контуре

увеличивается, то, наобо- рот, ток в контуре со- здает магнитный поток, направленный против маг- нитного потока Ф.

Направление магнит- ных силовых линий вокруг провода с током опреде- ляют по правилу буравчика: если бу- равчик ввинчивать в про-

водник по направлению тока, то направление его враще- ния укажет направление магнитного поля, созданного током (рис. 4).

Принцип действия электродвигателя основан на вза- имодействии магнитных полей полюсов и проводников, по которым протекает ток.

Если ток в проводе идет от нас (рис. 5), то, по правилу буравчика, магнитные силовые линии вокруг проводника

© ©

От нас

Н нам

Рис 3. Условное обозначение направления э д. с. и тока в проводнике.

8

ное поле справа от проводни- ка и ослабится слева от него.

Рис. 4. Правило бурав- чика.

проводника с током и магнитного поля полю

сов.

К проводнику будет приложена сила, выталкивающая его

в сторону ослабленного магнитного поля, т. е. влево.

Направление действия силы F на проводник мо- жет быть определено по правилу левой руки: если поместить левую руку в магнитном поле так, что- бы в ладонь входили маг- нитные силовые линии, а вытянутые пальцы пока- зывали направление тока в проводнике, то большой палец, отогнутый в плос- кости ладони на 90°, бу-

дет показывать направление действия электромагнитной силы F на проводник (рис. 6).

Из рассмотренных основных законов электротехники можно сделать вывод, что электрические машины

Рис. 6. Правило левой руки.

9