- •Предисловие к первому изданию
- •Единицы измерений систем си и сгс
- •Физические свойства меди и алюминия
- •Зависимость физических свойств электротехнической стали от содержания кремния
- •Глава первая принцип действия и устройство машин постоянного тока
- •Во внешней цепи (б)
- •Мотки якОрЯ.
- •Глава вторая магнитная цепь машины постоянного тока при холостом ходе
- •Уравнительные соединения
- •Глава четвертая основные электромагнитные соотношения
- •На технико-экономические показатели машины
- •98 Машины постоянного тока [Разд. I
- •I Круговой огонь представляет собой короткое замыкание якоря машины через электрическую дугу на поверхности коллектора.
- •Взаимная индукция, форма кривой и величина реактивной
- •2) Уменьшению реактивной э. Д. С. И 3) увеличению сопротивления цепи коммутируемой секции. Добавочные полюсы.
- •Глава седьмая потери и коэффициент полезного действия электрических машин
- •Глава восьмая нагревание и охлаждение электрических машин
- •Глава десятая двигатели постоянного тока
- •1. Наиболее удобным, распространенным и экономичным является способ регулирования скорости путем изменения потока ф6, т. Е. Тока возбуждения tB.
- •Регулирование скорости включением сопротивления в цепь якоря
- •Глава одиннадцатая специальные типы машин постоянного тока
- •Глава двенадцатая основные сведения о трансформаторах
- •Виды магнитопроводов.
- •I По конструкции магнитопровода трансформаторы подраз-| деляются на стержневые и броневые.
- •Глава тринадцатая намагничивание сердечников трансформаторов
- •Глава четырнадцатая схема замещения трансформатора и ее параметры
- •I Поэтому электромагнитная связь в трансформаторах весьма высока, а рассеяние мало.
- •1) Приведенное активное сопротивление вторичной обмотки
- •1 А. И. Воль дек. О схеме замещения трансформатора и ее параметрах. «Электричество», 1952, №. 8, с. 21-25.
- •Ib связи с изложенным можно сказать, что в режиме противо-включения существуют только магнитные поля рассеяния.
- •Глава пятнадцатая работа трансформатора под нагрузкой
- •Глава шестнадцатая несимметричная нагрузка трансформаторов
- •Глава семнадцатая переходные процессы в трансформаторах
- •Глава восемнадцатая разновидности трансформаторов
- •Глава девятнадцатая основные виды машин переменного тока и их устройство
- •Основные данные трехфазных гидрогенераторов завода «Электросила»
- •Глава двадцатая электродвижущие силы обмоток переменного тока
- •Глава двадцать первая обмотки переменного тока
- •X, y, z на 180°. При таком повороте этих векторов как при нечетном, так и при чешом d получим три одинаковых сектора векторов, и каждый сектор занимает угол 60° по
- •Глава двадцать вторая намагничивающие силы обмоток переменного тока
- •Н. С. Токов нулевой последовательности
- •Глава двадцать третья магнитные поля и индуктивные сопротивления обмоток переменного тока
- •I Индуктивные сопротивления, соответствующие этим гармоникам, назовем главными.
- •1 A. Ifc Вольдек. Рассеяние по коронкам зубцов в электрических машинах. — «Вестник электропромышленности», 1961, № 1, с. 60—62.
- •Глава двадцать четвертая основы теории асинхронных машин
- •Приведение обмотки ротора к обмотке статора.
- •Уравнения напряжений неприведенной асинхронной машины.
- •Глава двадцать пятая вращающие моменты и механические характеристики асинхронной машины
- •I Пусковой момент при данных значениях параметров машины также пропорционален квадрату приложенного напряжения.
- •I Очевидно, что вид механических характеристик существенно зависит от величины вторичного активного сопротивления.
- •Кратности начального пускового момента и пускового тока.
- •Глава двадцать шестая круговая диаграмма асинхронной машины
- •Глава двадцать восьмая пуск трехфазных асинхронных двигателей и регулирование их скорости вращения
- •Общие положения.
- •Регулирование скорости вращения посредством введения добавочной э. Д. С. Во вторичную цепь двигателя.
- •Глава двадцать девятая особые виды и режимы работы многофазных асинхронных машин
- •28 Mm, 975 об/мин при соединениях обмотки статора в трегулышк"
- •Глава тридцатая однофазные асинхронные машины
- •Глава тридцать первая асинхронные микромашины автоматических устройств
- •Глава тридцать вторая магнитные поля и основные параметры синхронных машин
- •Общие положения.
- •Глава тридцать третья работа многофазных синхронных генераторов при симметричной нагрузке
- •Номинальное изменение напряжения синхронного генератора
- •Глава тридцать четвертая элементы теории переходных процессов синхронных машин
- •Периодические и апериодические токи обмоток индуктора.
- •1Ри этих условиях.
- •Затухание апериодического тока якоря.
- •Глава тридцать пятая параллельная работа синхронных машин
- •Изменение активной мощности. Режимы генератора и двигателя.
- •Вывод формулы угловой характеристики активной мощности.
- •Синхронизирующая мощность и синхронизирующий момент.
- •Глава тридцать шестая асинхронные режимы и самовозбуждение синхронных машин
- •Глава тридцать седьмая синхронные двигатели и компенсаторы
- •Способы пуска синхронных двигателей.
- •Ib подавляющем большинстве случаев применяется асинхронный пуск синхронных двигателей (см. § 36-1 и 36-2).
- •Глава тридцать восьмая несимметричные режимы работы синхронных генераторов
- •Токи и сопротивления нулевой последовательности.
- •I Последние вызывают в машине ряд нежелательных явлений и делают режим работы машины тяжелым.
- •Потери энергии и нагрев ротора.
- •Вибрация.
- •Получим
- •Глава тридцать девятая колебания и динамическая устойчивость синхронных машин
- •Глава сороковая системы возбуждения синхронных машин
- •I Регуляторы, которые реагируют не только на величины отклонения определенных параметров, но и на величины их производных во времени, называются регуляторами сильного действия.
- •Глава сорок первая специальные типы синхронных машин
- •Глава сорок вторая многофазные коллекторные машины и каскады
- •I Однако в коммутируемых секциях к. М. П. Т , кроме реактивной э. Д с, возникает также трансформаторная э. Д. С. Етр, которая индуктируется основным магнитным потоком ф.
- •Список литературы
- •Предметный указатель
Глава четвертая основные электромагнитные соотношения
§ 4-1. Э. д. с. якоря и электромагнитный момент
Э. д. с. якоря. Обозначим буквой N число активных проводников обмотки и рассчитаем э. д. с. якоря Еа в предположении, что ух = = т и щетки установлены на геометрической нейтрали. Тогда э. д. с. всех NI2a проводников параллельной ветви складываются арифмв' тически и для вычисления Еа можно просуммировать э. д. с. Nl2p проводников, расположенных под одним полюсом, и умножить результат на 2р/2а. Таким образом,
где B$k — значение индукции под k-м проводником на протяжении полюсного деления (рис. 4-1).
При достаточно большом N/2p можно положить (рис. 4-1)
где Вср — среднее значение магнитной индукции на протяжении полюсного деления, равное
Как следует из выражений (4-3) и (4-6), э. д. с. Еа пропорциональна величине основного магнитного потока и скорости вращения и не зависит от формы кривой распределения индукции в воздушном зазоре.
При укороченном или удлиненном шаге обмотки в выражения (4-2), (4-3) и (4-6) вместо Ф& нужно подставлять величину потока,
с которым сцепляется секция при симметричном ее расположении относительно полюса (рис. 4-2). При этом удлинение шага на некоторую величину А равноценно укорочению шага на такую же величину. При наличии скоса пазов нужно исходить из этого же принципа. Однако в обычных условиях, когда удлинение или укорочение шага, а также величина скоса пазов малы, влияние их мало и не учитывается»
Когда щетки сдвинуты с геометрической нейтрали, э. д. с. меньше. При этом в выражения (4-2), (4-3) и (4-6) нужно подставлять значение потока, с которым сцепляется секция в момент ее замыкания накоротко щетками. Если щетки сдвинуты с нейтрали на половину полюсного деления, то Еа = 0.
Рис 4-2. Определение потока,
сцепляющегося с обмоткой при
неполном шаге
Электромагнитный момент и электромагнитная мощность. При тех же
предположениях, что и при определении Еа, электромагнитный момент мятттины
причем постоянный для каждой данной машины коэффициент с„ определяется равенством (4-7).
Сделанные выше замечания о влиянии формы кривой поля, шага обмотки, скоса пазов и сдвига щеток с нейтрали действительны и для данного случая. Момент в системе СИ получается в ньютон-метрах (н-м). При необходимости выразить момент в килограмм-метрах (кгс -м) надо результат разделить на 9,81.
При выводе формул э. д. с. и момента предполагалось, что проводники обмотки расположены на гладкой поверхности якоря. В действительности проводники находятся в пазах, где магнитная индукция ослаблена. Однако полученные формулы справедливы и в этом случае, так как величины э. д. с. и момента определяются величиной потока, сцепляющегося с секциями обмотки. При расположении проводников в пазах механические усилия действуют главным образом не на проводники обмотки, а на зубцы якоря.
§ 4-2. Основные электромагнитные нагрузки и машинная постоянная
Электромагнитные нагрузки. Ниже в данной главе предполагается, что все рассматриваемые величины относятся к номинальному режиму, и для краткости это не указывается дополнительными индексами.
Важнейшими электромагнитными нагрузками электрической машины, определяющими степень использования материалов и размеры машины при заданной номинальной мощности, являются магнитная индукция в воздушном зазоре Вь и линейная токовая нагрузка якоря Аа.
Последняя представляет собой общую величину тока обмотки якоря на единицу длины окружности якоря. Для машин постоянного тока
В малых машинах вследствие малого диаметра якоря Da геометрические соотношения зубцовой зоны менее благоприятны, так как
зубцовое деление у корня зубца значительно меньше, чем по внешней поверхности якоря. Поэтому во избежание сильного насыщения корня зубца в таких машинах приходится выбирать меньшие значения Be (см. § 2-5). Кроме того, у малых машин глубина паза меньше и вследствие малых размеров пазов и сечений проводников изоляция занимает относительно большую часть площади паза, чем у крупных машин. По этим причинам Аа в малых машинах также меньше, чем в крупных. В машинах постоянного тока при Da = ■= 10 см и Da = 300 см линейная нагрузка соответственно находится в пределах:
Лй = (1,0-т-1,5) 104 а/м =100 -г-150 а/см; Аа = (4,5 -ь 6,0) • 104 а/м = 450 -ь 600 а/см.
Величина Аа, а также величина плотности тока якоря /„ ограничиваются в первую очередь условиями охлаждения.
Действительно, потери мощности в единице объема проводников обмотки якоря равны р]а, где р — удельное электрическое сопротивление проводника. С другой стороны, сечение проводников обмотки на единицу длины окружности якоря
Sai = Aa/ja.
Поэтому потери в обмотке якоря, приходящиеся на единицу поверхности якоря,
Р«1=15й1рД = рЛа/а. (4-12)
Рис. 4-3 Определение средней ка-сательной силы
Чш больше PaV тем труднее условия охлаждения обмотки якоря. В малых машинах, у которых Аа мало, )а берут больше, а в крупных машинах — наоборот. Величину /„ также можно отнести к числу основных электромагнитных нагрузок. При Da — Ю см в среднем /о та 10 а/мм?, а при Da = 300 см обычно /„ = 4,0 -*- 5,5 а/мм2. Средняя касательная сила. Величины В& и Аа определяют величину средней касательной силы /^ на единицу всей поверхности якоря (рис, 4-3):
Коэффициент полюсной дуги аб учитывает здесь то обстоятельство, что индукция 5в действует в пределах полюсного деления только на протяжении дуги а6т (см. § 2-2), в результате чего среднее
электромагнитное усилие на единицу всей поверхности якоря соответственно уменьшается.
Если взять некоторые округленные величины из числа встречающихся на практике; аб = 0,75, 58 = 0,8 тл, Аа = 5-Ю4 а/м, то FK = 0,75 0,8-5-104 = 3.104 н/лг2»3-103 кгс/м2 = 0,3 кгс/см2. Полученная величина характеризует реально достижимые электромагнитные усилия в электрических машинах.
Машинная постоянная Арнольда. Выражение для электромагнитного момента получим, если умножим FK [см. формулу (4-13)1 на площадь поверхности якоря яЬй/§, а затем на плечо Dal2:
Умножив Мэм на Q = 2пп, получим зависимость РЭм от основных геометрических размеров, электромагнитных нагрузок и скорости вращения машины:
Эту же зависимость можно получить, если в выражение (4-10) подставить Еа из формулы (4-2) и выразить Фе через В6 и 1а через Аа [см. соотношение (4-11)1.
Из выражения (4-15) определяется так называемая машинная постоянная Арнольда:
Величина С а пропорциональна объему якоря на единицу электромагнитного момента, так как DII& и PBJn пропорциональны этим величинам. Согласна соотношению (4-16), величина СА определяется электромагнитными нагрузками В8, Аа и коэффициентом а6.
На основании вь/ражения (4-16) можно сделать вывод, что чем выше электромагнитные нагрузки, тем меньше размеры и стоимость машины при заданной мощности и скорости вращения.
Ввиду высокого коэффициента полезного действия электрической машины величина РЪ№ близка к Рв и характеризует поэтому также номинальную мощность.
Из выражений (4-14) и (4-16) следует, что геометрические размеры машины определяют непосредственно не мощность ее, а электромагнитный момент и при данных размерах мощность
пропорциональна скорости вращения. Таким образом, при заданной мощности машины с большой скоростью вращения меньше по размерам, легче по весу и дешевле.
Если пользоваться, как это делается в практических руководствах, размерами см, об/мин и кет, то в формулу (4-15) надо вместо
На рис. 4-4 показана зависимость СА от Р,„квт/поб/Мин- Она представляет собой падающую кривую, так как с увеличением геометрических размеров машины значения В6 и Аа, как указано выше, увеличиваются.
Для машин переменного тока действительны зависимости, которые подобны рассмотренным и отличаются только числовыми коэффициентами [21, 22, 23, 83, 84, 85].
При проектировании машины по заданному значению РЭш1п из кривой рис. 4-4 можно найти С а, а затем
влияет на технико-экономические показатели машины. При увеличении К уменьшается относительная величина неактивных лобовых частей машины, однако ухудшаются условия охлаждения, и поэтому необходимо уменьшать значения В& и Аа и т. д. В связи с этим существуют оптимальные значения К, при которых по весу, стоимости и технико-экономическим показателям получается наилучший вариант машины. Оптимальные значения А. устанавливаются в результате технико-экономических расчетов и исследования опытных данных [40, 41].
Если оптимальное значение к известно, то по соотношениям (4-18) и (4-19) можно определить по отдельности 4 и Da. На рис.4-4 приведена кривая Da, соответствующая оптимальным значениям X. По известным Са и Da, согласно выражению (4-18), можно найти также /g.
Аналогичным образом определяются также основные размеры при проектировании машин переменного тока [21, 22, 23, 83, 84, 85].
§ 4-3. Влияние геометрических размеров