СОДЕРЖАНИЕ
Предисловие ко второму изданию
3
Предисловие к первому изданию
3
Введение
5
В-1. Электрические машины и их значение в народном хозяйстве В-2. Общие сведения об электрических машинах В-3. Системы единиц В-4. Материалы, применяемые в электрических машинах В-5. Положительные направления электромагнитных величин, уравнения напряжения и векторные диаграммы источников и приемников электрической энергии
Раздел первый МАШИНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА
Глава первая. Принцип действия и устройство машин постоянного тока
27
1-1. Принцип действия машины постоянного тока 1-2. Устройство машины постоянного тока
Глава вторая. Магнитная цепь машины постоянного тока при холостом ходе
39
2-1. Метод расчета магнитной цепи 2-2. Магнитное полей н. с. воздушного зазора 2-3. Магнитное поле и н. с. зубцовой зоны 2-4. Намагничивающие силы сердечника якоря, полюсов и ярма 2-5. Полная намагничивающая сила и магнитная характеристика машины
Глава третья. Якорные обмотки машин постоянного тока
53
3-1. Общие сведения о якорных обмотках машин постоянного тока 3-2. Э.д.с. секций 3-3. Простая петлевая обмотка 3-4. Сложная петлевая обмотка 3-5. Простая волновая обмотка 3-6. Сложная волновая обмотка 3-7. Комбинированная обмотка 3-8. Выбор типа обмотки
Глава четвертая. Основные электромагнитные соотношения
90
4-1. Э.д.с. якоря и электромагнитный момент 4-2. Основные электромагнитные нагрузки и машинная постоянная 4-3. Влияние геометрических размеров на технико-экономические показатели машины
Глава пятая. Магнитное поле машины при нагрузке
99
5-1. Реакция якоря и ее виды 5-2. Влияние реакции якоря на магнитный поток машины 5-3. Напряжения между коллекторными пластинами и компенсационная обмотка
Глава шестая. Коммутация
110
6-1. Природа щеточного контакта 6-2. Искрение на коллекторе 6-3. Процесс коммутации 6-4. Электродвижущие силы в коммутируемой секции 6-5. Определение реактивной Э.д.с. 6-6. Способы улучшения коммутации 6-7. Коммутационная реакция якоря 6-8. Экспериментальная проверка и настройка коммутации 6-9. Предельная мощность машины постоянного тока
Глава седьмая. Потери и коэффициент полезного действия электрических машин
143
7-1. Потери 7-2. Коэффициент полезного действия
Глава восьмая. Нагревание и охлаждение электрических машин
151
8-1. Теплопередача в электрических машинах 8-2. Нагревание и охлаждение идеального однородного твердого тела 8-3. Основные номинальные режимы работы электрических машин и допустимые превышения температуры 8-4. Нагревание электрических машин при различных режимах работы 8-5. Охлаждение электрических машин
Глава девятая. Генераторы постоянного тока
172
9-1. Общие сведения о генераторах постоянного тока 9-2. Система относительных единиц 9-3. Генераторы независимого возбуждения 9-4. Генераторы параллельного возбуждения 9-5. Генераторы последовательного возбуждения 9-6. Генераторы смешанного возбуждения 9-7. Параллельная работа генераторов постоянного тока
Глава десятая. Двигатели постоянного тока
200
10-1. Общие сведения о двигателях постоянного тока 10-2. Пуск двигателей постоянного тока 10-3. Регулирование скорости вращения и устойчивость работы двигателя 10-4. Двигатели параллельного возбуждения 10-5. Двигатели последовательного возбуждения 10-6. Двигатели смешанного возбуждения 10-7. Нормальные машины постоянного тока, изготовляемые электромашиностроительными заводами СССР
Глава одиннадцатая. Специальные типы машин постоянного тока
226
11-1. Специальные типы генераторов и преобразователей постоянного тока 11-2. Исполнительные двигатели и тахогенераторы 11-3. Электромашинные усилители 11-4. Машины постоянного тока с полупроводниковыми коммутаторами 11-5. Магнитогидродинамические машины постоянного тока
Раздел второй ТРАНСФОРМАТОРЫ
Глава двенадцатая. Основные сведения о трансформаторах
241
12-1. Принцип действия и виды трансформаторов 12-2. Магнитопроводы трансформаторов 12-3. Обмотки трансформаторов 12-4. Схемы и группы соединений обмоток трансформаторов 12-5. Элементы конструкции и способы охлаждения масляных трансформаторов
Глава тринадцатая. Намагничивание сердечников трансформаторов
262
13-1. Явления, возникающие при намагничивании сердечников трансформаторов 13-2. Расчет магнитной цепи трансформатора
Глава четырнадцатая. Схема замещения трансформатора и ее параметры
270
14-1. Индуктивности обмоток трансформатора и электромагнитное рассеяние 14-2. Уравнения напряжения трансформатора 14-3. Схемы замещения двухобмоточного трансформатора 14-4. Расчетное определение параметров схемы замещения трансформатора 14-5. Опытное определение параметров схемы замещения трансформатора
Глава пятнадцатая. Работа трансформатора под нагрузкой
298
15-1. Физические условия работы, векторные и энергетические диаграммы трансформатора 15-2. Изменение напряжения трансформатора 15-3. Регулирование напряжения трансформатора 15-4. Коэффициент полезного действия трансформатора 15-5. Параллельная работа трансформаторов
Глава шестнадцатая. Несимметричная нагрузка трансформаторов
317
16-1. Применение метода симметричных составляющих 16-2. Физические условия работы трансформаторов при несимметричной нагрузке
Глава семнадцатая. Переходные процессы в трансформаторах
329
17-1. Включение трансформатора под напряжение 17-2. Внезапное короткое замыкание трансформатора 17-3. Перенапряжения в трансформаторе
Глава восемнадцатая. Разновидности трансформаторов
345
18-1. Трехобмоточные трансформаторы 18-2. Автотрансформаторы и трансформаторы последовательного включения 18-3. Трансформаторы с плавным регулированием напряжения 18-4. Другие разновидности трансформаторов
Раздел третий ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ТЕОРИИ МАШИН ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
Глава девятнадцатая. Основные виды машин переменного тока и их устройство
357
19-1. Основные виды машин переменного тока 19-2. Устройство и принцип действия асинхронной машины 19-3. Устройство и принцип действия синхронной машины 19-4. Особенности устройства многофазных коллекторных машин переменного тока
Глава двадцатая. Электродвижущие силы обмоток переменного тока
386
20-1. Э.д.с. обмотки от основной гармоники магнитного поля 20-2. Э.д.с. обмотки от высших гармоник магнитного поля 20-3. Улучшение формы кривой э.д.с.
Глава двадцать первая. Обмотки переменного тока
403
21-1. Трехфазные двухслойные обмотки с целым числом пазов на полюс и фазу 21-2. Трехфазные двухслойные обмотки с дробным числом пазов на полюс и фазу 21-3. Трехфазные однослойные обмотки 21-4. Некоторые обмотки с числом фаз, не равным трем 21-5. Выполнение обмоток переменного тока
Глава двадцать вторая. Намагничивающие силы обмоток переменного тока
431
22-1. Намагничивающая сила фазы обмотки 22-2. Намагничивающие силы многофазных обмоток 22-3. Графический метод анализа намагничивающей силы обмотки 22-4. Вращающиеся волны тока и линейной токовой нагрузки
Глава двадцать третья. Магнитные поля и индуктивные сопротивления обмоток переменного поля
453
23-1. Магнитные поля обмоток переменного тока 23-2. Главные индуктивные сопротивления обмоток переменного тока 23-3. Индуктивные сопротивления рассеяния обмоток переменного тока 23-4. Расчет магнитного поля в воздушном зазоре с учетом его равномерности методом удельной магнитной проводимости зазора
Раздел четвертый АСИНХРОННЫЕ МАШИНЫ
Глава двадцать четвертая. Основы теории асинхронных машин
477
24-1. Асинхронная машина при неподвижном роторе 24-2. Приведение рабочего процесса асинхронной машины при вращающемся роторе к рабочему процессу при неподвижном роторе 24-3. Уравнения напряжений асинхронной машины и их преобразование 24-4. Схемы замещения асинхронной машины 24-5. Режимы работы, энергетические соотношения и векторные диаграммы асинхронной машины
Глава двадцать пятая. Вращающие моменты и механические характеристики асинхронной машины
511
25-1. Электромагнитный момент 25-2. Механическая характеристика асинхронного двигателя и эксплуатационные требования к ней 25-3. Электромагнитные моменты и силы от высших гармоник магнитного поля 25-4. Гистерезисный, вихревой и реактивные моменты
Глава двадцать шестая. Круговая диаграмма асинхронной машины
533
25-1. Обоснование круговой диаграммы 26-2. Определение из круговой диаграммы величин, характеризующих работу асинхронной машины 26-3. Построение круговой диаграммы по данным опытов холостого хода и короткого замыкания 26-4. Оценка точности и применение круговой диаграммы 26-5. Рабочие характеристики асинхронного двигателя
Глава двадцать седьмая. Асинхронные двигатели с вытеснением тока в обмотке ротора
554
27-1. Глубокопазные двигатели 27-2. Двухклеточные двигатели 27-3. Другие разновидности асинхронных двигателей с вытеснением тока. Асинхронные двигатели отечественного производства
Глава двадцать восьмая. Пуск трехфазных асинхронных двигателей и регулирование их скорости вращения
566
28-1. Способы пуска асинхронных двигателей 28-2. Регулирование скорости вращения асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором 28-3. Регулирование скорости вращения асинхронных двигателей с фазным ротором
Глава двадцать девятая. Особые виды и режимы работы многофазных асинхронных машин
586
29-1. Асинхронные машины с неподвижным ротором 29-2. Асинхронный генератор с самовозбуждением 29-3. Асинхронные машины с массивным ротором 29-4. Линейные и дуговые асинхронные машины 29-5. Магнитогидродинамические машины переменного тока 29-6. Асинхронный преобразователь частоты 29-7. Работа трехфазных асинхронных двигателей при неноминальных условиях 29-8. Несимметричные режимы работы асинхронных двигателей
Глава тридцатая. Однофазные асинхронные машины
605
30-1. Основы теории однофазных асинхронных двигателей 30-2. Разновидности однофазных асинхронных двигателей
Глава тридцать первая. Асинхронные микромашины автоматических устройств
615
31-1. Асинхронные исполнительные двигатели и тахогенераторы 31-2. Вращающиеся трансформаторы 31-3. Однофазные сельсины
Раздел пятый СИНХРОННЫЕ МАШИНЫ
Глава тридцать вторая. Магнитные поля и основные параметры синхронных машин
622
32-1. Магнитное поле и параметры обмотки возбуждения 32-2. Магнитное поле и параметры обмотки якоря 32-3. Приведение электромагнитных величин обмоток синхронной машины 32-4. Электромагнитные величины обмоток якоря и возбуждения в относительных единицах 32-5. Магнитные поля и параметры успокоительной обмотки
Глава тридцать третья. Работа многофазных синхронных генераторов при симметричной нагрузке
654
33-1 Основные виды векторных диаграмм напряжений синхронных генераторов 33-2. Характеристики синхронных генераторов 33-3. Построение векторных диаграмм напряжений с учетом насыщения
Глава тридцать четвертая. Элементы теории переходных процессов синхронных машин
674
34-1. Общая характеристика проблемы изучения переходных процессов синхронных машин 34-2. Гашение магнитного поля и переходные процессы в цепях индуктора 34-3. Физическая картина явлений при внезапном трехфазном коротком замыкании синхронного генератора 34-4. Величины токов внезапного трехфазного короткого замыкания
Глава тридцать пятая. Параллельная работа синхронных машин
704
35-1. Включение синхронных генераторов на параллельную работу 35-2. Синхронные режимы параллельной работы синхронных машин 35-3. Угловые характеристики мощности синхронных машин 35-4. Синхронизирующая мощность, синхронизирующий момент и статическая перегружаемость синхронных машин 35-5. Работа синхронной машины при постоянной мощности и переменном возбуждении
Глава тридцать шестая. Асинхронные режимы и самовозбуждение синхронных машин
727
36-1. Асинхронный режим невозбужденной синхронной машины 36-2. Асинхронный режим возбужденной синхронной машины 36-3. Самовозбуждение синхронной машины
Глава тридцать седьмая. Синхронные двигатели и компенсаторы
743
37-1. Синхронные двигатели 37-2. Синхронные компенсаторы
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 38-2. Работа синхронных генераторов при несимметричной нагрузке 38-3. Несимметричные короткие замыкания
Глава тридцать девятая. Колебания и динамическая устойчивость синхронных машин
766
39-1. Физическая сущность колебаний синхронных машин 39-2. Колебания синхронной машины 39-3. Динамическая устойчивость синхронной машины
Глава сороковая. Системы возбуждения синхронных машин
783
40-1. Проблема регулирования возбуждения синхронных машин и требования к системам возбуждения 40-2. Системы возбуждения
Глава сорок первая. Специальные типы синхронных машин
791
41-1. Одноякорные преобразователи 41-2. Машины двойного питания 41-3. Синхронные двигатели малой мощности 41-4. Тихоходные и шаговые синхронные двигатели 41-5. Индукторные синхронные машины 41-6. Некоторые другие разновидности синхронных машин
Раздел шестой КОЛЛЕКТОРНЫЕ МАШИНЫ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
Глава сорок вторая. Многофазные коллекторные машины и каскады
802
42-1. Применение коллекторных машин переменного тока 42-2. Трехфазные коллекторные двигатели 42-3. Каскады асинхронных двигателей с коллекторными машинами переменного тока
Глава сорок третья. Однофазные коллекторные двигатели
812
43-1. Однофазные двигатели с последовательным возбуждением 43-2. Репульсионные двигатели
Список литературы
819
Предметный указатель
824
ПРЕДИСЛОВИЕ КО ВТОРОМУ ИЗДАНИЮ
Первое издание данной книги вышло в свет в 1966 г. При подготовке второго издания текст книги подвергся некоторой переработке. Во-первых, в книге устранены обнаруженные ошибки и неточности. Во-вторых, некоторые параграфы книги переработаны с целью уменьшения их объема или достижения большей ясности и строгости изложения (например, § 32-1, 32-2, 33-3 и др.). В-третьих, в книгу добавлен новый материал, имеющий существенное значение для современной теории и практики электромашиностроения: § В-5 — о правилах написания уравнений напряжения электрических машин переменного тока и составления их векторных диаграмм, § 11-5 — о машинах постоянного тока с полупроводниковыми коммутаторами, § 5-2 — о влиянии неравномерности зазора между статором и ротором на магнитное поле машины, гл. 40 — о системах возбуждения синхронных машин и др. Добавлены также численные примеры. Вместе с тем заданный объем книги и ее назначение как учебника для студентов втузов ограничивают объем нового материала. Читатели, желающие изучить различные вопросы теории, проектирования и технологии изготовления электрических машин более глубоко, могут воспользоваться списком литературы, который приведен в конце книги.
Автор благодарен сотрудникам кафедры электрических машин Львовского политехнического института профессору |В. Т. Губенко | и доцентам Р. В. Фильцу, Е. В. Волошанскому и И. И. Андрейко, а также инженеру В. В. Силич (г. Тамбов) за ценные замечания по первому изданию книги.
Все замечания и пожелания по книге просьба направлять по адресу: 192041, Ленинград, Марсово поле, д. 1, Ленинградское отделение издательства «Энергия».
Предисловие к первому изданию
Данная книга предназначается в качестве учебника для студентов втузов и может быть полезна также инженерам-электрикам, работающим в области производства и эксплуатации электрических машин.
Содержание курса электрических машин в книге излагается в такой последовательности: машины постоянного тока, трансформаторы, асинхронные машины, синхронные тмашины и коллекторные машины переменного тока. В первом разделе книги, посвященном машинам постоянного тока, освещаются также вопросы,
которые являются в значительной степени общими для всех видов электрических машин: расчет магнитной цепи, зависимость технико-экономических показателей машин от их мощности, электромагнитных нагрузок и скорости вращения, нагревание и охлаждение электрических машин и др.
В каждом разделе курса наиболее подробно рассматриваются устройство и основные вопросы теории так называемых нормальных типов электрических машин, применяемых повсеместно в народном хозяйстве в качестве источников электрической энергии и приводов для различных машин и механизмов. Кроме того, в конце каждого раздела излагаются также принципы действия и устройство наиболее распространенных и перспективных специальных типов электрических машин, в том числе электрических микромашин, используемых в системах автоматического регулирования и управления. Коллекторные машины переменного тока в связи с малым их распространением в СССР и ограниченным объемом книги рассматриваются кратко.
Параграфы, которые при первом чтении книги могут быть опущены или не обязательны для студентов некоторых специальностей, набраны мелким шрифтом.
Автор стремился исключить из курса устаревший материал и по возможности изложить современные вопросы теории и практического применения электрических машин. Больше внимания по сравнению с некоторыми другими книгами уделяется расчету параметров электрических машин, теории схем замещения и т. д. Элементы методической новизны внесены в изложение таких вопросов, как обмотки электрических машин, их намагничивающие силы, внезапное короткое замыкание синхронных машин и др.
Опыт учебной работы во втузах показывает, что наиболее трудными для понимания и усвоения являются многообразные взаимосвязанные физические явления и процессы, происходящие в электрических машинах. Поэтому автор стремился отвести им в книге больше места и изложить их в простой и ясной форме. Это, по мнению автора, должно облегчить пользование учебником, в особенности студентам вечерних и заочных втузов и факультетов.
Автор выражает сердечную благодарность рецензентам члену-корреспонденту АН СССР проф. Г. Н. Петрову и члену-корреспонденту АН УССР проф. И. М. Постникову за сделанные ими ценные замечания, а также инженерам А. И. Коза за помощь в оформлении рукописи и Е. В. Толвинской за большую работу по редактированию книги.
ВВЕДЕНИЕ
В-1. Электрические машины и их значение в народном хозяйстве
Значение электрической энергии в народном хозяйстве и в быту непрерывно возрастает. Важная роль в построении коммунистического общества принадлежит электрификации, что выражено в гениальной формулировке В. И. Ленина: «Коммунизм — это есть советская власть плюс электрификация всей страны».
Электрификация промышленности, транспорта, сельского хозяйства и быта населения обусловливает необходимость применения разнообразного электротехнического оборудования. Одним из основных видов этого оборудования являются электрические машины, которые служат для преобразования механической энергии в электрическую и обратно — электрической энергии в механическую, а также для преобразования одного рода электрической энергии в другой.
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, и поэтому их также относят к электрическим машинам 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.
Выработка электрической энергии в нашей стране возросла с 507 млрд. квт-ч в 1965 г. до 740,4 млрд. квт-ч в 1970 г., т. е.
в 1,46 раза. Приблизительно во столько же раз увеличилось также производство электрических машин.
В 1970 г. в СССР было изготовлено электрических генераторов на суммарную мощность 10,6 млн. кет, трансформаторов — на мощность 105,9 млн. кв-а, электродвигателей переменного тока с единичной мощностью более 0,25 кет — на суммарную мощность 33,3 млн. кет. Кроме того, выпущено весьма большое количество электродвигателей меньшей мощности, машин постоянного тока и разнообразных специальных видов маломощных электрических машин для применения в автоматизированных транспортных, оборонных и других установках.
В-2. Общие сведения об электрических машинах
Преобразование энергии в современных электрических машинах осуществляется посредством магнитного поля. Такие машины называются индуктивными. Возможно также создание электрических машин, в которых энергия преобразуется посредством электрического поля (емкостные машины), однако такие машины существенного практического распространения не имеют. Это объясняется следующим.
В обоих классах машин взаимодействие между отдельными частями машины и преобразование энергии происходят через поле, существующее в среде, которая заполняет пространство между взаимодействующими частями машины. Этой средой обычно является воздух или другое вещество с подобными же магнитными и электрическими свойствами. Однако при практически достижимых интенсивностях магнитного и электрического полей количество энергии в единице объема такой среды будет при магнитном поле в тысячи раз больше, чем при электрическом. Поэтому при одинаковых внешних размерах или габаритах машин обоих классов индуктивные машины будут развивать значительно большую мощность.
Для получения по возможности более сильных магнитных полей применяются ферромагнитные сердечники, которые являются неотъемлемыми частями каждой электрической машины. При переменных магнитных полях сердечники с целью ослабления вихревых токов и уменьшения вызываемых ими потерь энергии изготовляются из листовой электротехнической стали. Другими неотъемлемыми частями электрической машины являются обмотки из проводниковых материалов, по которым протекают электрические токи. Для электрической изоляции обомоток применяются различные электроизоляционные материалы.
Как будет установлено в последующих разделах книги, электрические машины обладают свойством обратимости: каждый электри-
ческий генератор может работать в качестве двигателя и наоборот, а в каждом трансформаторе и электромашинном преобразователе электрической энергии направление преобразования энергии может быть изменено на обратное. Однако каждая выпускаемая электромашиностроительным заводом вращающаяся машина обычно предназначается для одного, определенного режима работы, например в качестве генератора или двигателя. Точно так же в трансформаторах одна из обмоток предусматривается для работы в качестве приемника электрической энергии (первичная обмотка), а другая (вторичная обмотка) — для отдачи энергии. При этом оказывается возможным наилучшим образом приспособить машину для заданных условий работы и добиться наилучшего использования материалов, т. е. получить наибольшую мощность на единицу веса машины.
Преобразование энергии в электрических машинах неизбежно связано с ее потерями, вызванными перемагничиванием ферромагнитных сердечников, прохождением тока через проводники, трением в подшипниках и о воздух и т. д. Поэтому потребляемая электрической машиной мощность всегда больше отдаваемой, или полезной, мощности, а коэффициент полезного действия (к. п. д.) меньше 100%. Тем не менее электрические машины по сравнению с тепловыми и некоторыми другими типами машин являются весьма совершенными преобразователями энергии с относительно высокими коэффициентами полезного действия. Так, в самых мощных электрических машинах к. п. д. равен 98—99,5%, а в машинах мощностью 10 вт. к. п. д. составляет 20—40%. Такие величины к. п. д. при столь малых мощностях во многих других типах машин недостижимы.
Высокие энергетические показатели электрических машин, удобство подвода и отвода энергии, возможность выполнения на самые разнообразные мощности, скорости вращения, а также удобство обслуживания и простота управления обусловили повсеместное их широкое распространение.
Теряемая в электрических машинах энергия превращается в тепло и вызывает нагревание отдельных их частей. Для надежности работы и достижения приемлемого срока службы нагревание частей машины должно быть ограничено. Наиболее чувствительными в отношении «нагревания являются электроизоляционные материалы, и именно их качеством определяются допустимые уровни нагревания электрических машин. Большое значение имеет также создание хороших условий отвода тепла и охлаждения электрических машин.
Потери энергии в электрической машине увеличиваются с повышением ее нагрузки, а вместе с этим увеличивается и нагревание машины. Поэтому наибольшая мощность нагрузки, допускаемая
для данной машины, определяется главным образом допустимым уровнем ее нагревания, а также механической прочностью отдельных частей машины, условиями токосъема на скользящих контактах и т. д. Напряженность режима работы электрических машин переменного тока в отношении электромагнитных нагрузок (величины магнитной индукции, плотности тока и т. д.), потерь энергии и нагревания определяется не активной, а полной мощностью, так как величина магнитного потока в машине определяется полным напряжением, а не его активной составляющей. Полезная мощность, на которую рассчитана электрическая машина, называется номинальной. Все другие величины, которые характеризуют работу машины при этой мощности, также называются номинальными. К ним относятся: номинальные напряжение, ток, скорость вращения, к. п. д. и другие величины, а для машины переменного тока также номинальная частота и номинальный коэффициент мощности (cos ф).
Основные номинальные величины указываются в паспортной табличке (на щитке), прикрепленной к машине. Принято, что для двигателя номинальная мощность является полезной мощностью на его валу, а для генератора — электрической мощностью, отдаваемой с его выходных зажимов. При этом для генераторов переменного тока дается либо полная, либо активная номинальная мощность (по последним стандартам СССР — полная мощность). Для трансформаторов и некоторых других машин переменного тока в табличке всегда указывается полная номинальная мощность.
Номинальные величины, методы испытаний электрических машин, а также другие их технико-экономические данные и требования регламентируются в СССР государственными стандартами (ГОСТ) на электрические машины.
Номинальные напряжения электрических машин согласованы в ГОСТ со стандартными номинальными напряжениями электрических сетей. Номинальные напряжения для электрических двигателей и первичных обмоток трансформаторов при этом берутся равными стандартным напряжениям электрических сетей, а для генераторов и вторичных обмоток трансформаторов — на 5—10% больше с целью компенсации падения напряжения в сетях. Наиболее употребительные номинальные напряжения электрических машин следующие: для двигателей постоянного тока ПО, 220 и 440 в, для генераторов постоянного тока 115, 230 и 460 в, для двигателей переменного тока и первичных обмоток трансформаторов 220, 380, 660 в и 3, 6, 10 кв, для генераторов и вторичных обмоток трансформаторов 230, 400, 690 в и 3,15; 6,3; 10,5; 21 кв (для вторичных обмоток трансформаторов также 3,3; 6,6; 11 и 22 кв). Из более высоких напряжений для первичных обмоток трансформаторов стандартными являются 35, ПО, 150, 220, 330, 500 и 750 кв и для вторичных обмо-
ток 38,5; 121, 165, 242, 347, 525 и 787 кв. Для трехфазных установок в паспортных табличках приводятся линейные значения напряжений.
В СССР, а также в большинстве других стран мира промышленная частота тока равна 50 гц, и большинство машин переменного тока поэтому также строится на 50 гц. В США и других странах Америки промышленная частота тока равна 60 гц. Для разных специальных назначений (электротермические установки, устройства автоматики и т. д.) применяются также электрические машины с другими значениями частоты тока.
По мощности электрические машины можно подразделять на следующие группы: до 0,5 кет — машины весьма малой мощности, или микромашины, 0,5—20 кет — машины малой мощности, 20— 250 кет — машины средней мощности и более 250 кет — машины большой мощности. Эти границы между группами в определенной степени условны.
В-3. Системы единиц
В СССР для электрических, магнитных, механических и других измерений, согласно ГОСТ 9867—61, применяется Международная система единиц (СИ), основными единицами которой являются метр, килограмм (масса), секунда, ампер. По этому ГОСТ допускается также использование абсолютной системы единиц СГС, основными единицами которой являются сантиметр, грамм (масса), секунда и в которой электрическая постоянная е0 и магнитная постоянная f.i0 при нерационализованной форме уравнений электромагнитного поля равны единице.
В табл. В-1 приводятся наименования и обозначения единиц систем СИ и СГС, а также численные соотношения между ними. Наименования отдельных единиц пока еще не установлены. Углы в системе СИ измеряются в радианах.
Единицы, содержащиеся в системе СИ, начинают широко применяться также для измерения тепловых и других величин.
В данной книге используется система единиц СИ и математические соотношения пишутся в рационализованной форме, при которой множитель 4я из наиболее общих закономерностей устраняется и переходит в соотношения, характеризуемые сферической симметрией. При этом электрическая постоянная
