Книга является учебным пособием по курсу «Проектирование электрических машин» при выполнении курсовых и дипломных проектов по электрическим машинам для студентов энергетических вузов и электротехнических факультетов политехнических вузов.
В книге рассматриваются асинхронные, синхронные и коллекторные машины постоянного тока общепромышленного применения. Индивидуальные машины проектируются на базе единых серий электрических машин. Хотя книга и имеет учебное назначение, она может использоваться инженерами-электромеханиками в практической работе.
При работе над книгой авторы использовали достижения электротехнической промышленности по сериям 4А, 2П и новым сериям синхронных двигателей. В книге нет материалов по специальным электрическим машинам и турбо-и гидрогенераторам.
Предполагается, что курсовой проект может быть выполнен с использованием логарифмической линейки или мини-ЭВМ. По каждому типу машин приведены программы, позволяющие использовать вычислительные машины для решения частных задач проектирования.
Данная книга написана сотрудниками кафедры электрических
машин МЭИ и призвана осуществить преемственность с книгой П. С. Сергеева, Н. В. Виноградова, Ф. А. Горяинова «Проектирование электрических машин», выдержавшей три издания.
Работа над книгой была распределена между авторами следующим образом: проф. И. П. Копы-ловым написаны введение, гл. 1 и 2; доц. Б. К. Клоковым — гл. 4 и 6, § 1-3, 1-4, 1-7, 3-1—3-10 и приложение; доц. В. П. Морозкиным — гл. 8 и § 3-11—3-13; проф. Б. Ф. Токаревым — гл. 7 и 9; проф. Ф. А. Го-ряинов является автором гл. 5, которая мало изменена по сравнению с написанными им ранее аналогичными разделами книги [28].
Авторы благодарят коллектив кафедры «Электрические машины» ЛЭТИ имени В. И. Ульянова (Ленина) и докт. техн. наук, проф. В. И. Радина за ценные замечания, -которые учтены при работе над рукописью, а также коллектив кафедры электрических машин МЭИ и редактора Ю. С. Маринина за большую помощь при подготовке издания.
Авторы с благодарностью нри-мут все замечания читателей и просят сообщить их по адресу: 113114, Москва, М-114, Шлюзовая наб., 10, изд-во «Энергия».
Авторы
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие....... 3
Введение ........ 4
Г л а в; а первая. Общие вопросы проектирования электрических машин . ....... 6
1-1. Подход к проектированию
электрических машин . . 6
1-2. Проблемы оптимального проектирования. Применение ЭВМ при проектировании ....... 8
1-3. Подход к расчету отдельной
машины и серии машин . '10
1-4. Основные конструктивные исполнения электрических машин......14
1-5. Унификация и стандартизация в электротехнической промышленности СССР . 20
1-6. Надежность электрических
машин......22
1-7. Методические указания к выполнению учебного проекта .......26
Глава вторая. Материалы, применяемые в электромашиностроении 28
2-1. Магнитные материалы . 28 2-2. Проводниковые материалы 30 2-3. Электроизоляционные материалы ...... 31
2-4. Обмоточные провода . , 36 2-5. Конструкционные материалы ....... 40
Глава третья. Якорные обмотки • .....: 42
3-1. Виды конструктивного исполнения обмоток машин переменного тока ... 42
3-2. Изоляция обмоток машин
переменного тока ... 47
3-3. Коэффициент заполнения паза .......65
3-4. Элементы схем обмоток машин переменного тока . . 67
3-5. Обмоточный коэффициент 68
3-6. Схемы однослойных обмоток 72
3-7. Схемы двухслойных обмоток 75
3-8. Обмотки с дробным числом
пазов на полюс и фазу . 79
3-9. Схемы обмоток для механизированной укладки . 86
3-10. Обмотки фазных роторов
асинхронных двигателей . 88
3-11. Якорные обмотки машин
постоянного тока ... 92 3-12. Уравнительные соединения. 96 3-13. Виды конструктивного исполнения обмоток якоря машин постоянного тока 97
Глава четвертая. Магнитная цепь. Параметры. Потери . . . 102
4-1. Расчет магнитной цепи . 102 4-2. Параметры электрических
машин...... ПО
4-3. Потери и КПД , . . 115
Глава пятая. Тепловой и вентиляционный расчет электрических машин .........J18
5-1. Общие сведения . . . 118 5-2. Вопросы теплопередачи . 119 5-3. Нагревание однородного тела .......123
5-4. Расчет установившегося на-
1 ОО
грева......123
5-5. Тепловой расчет с помощью
тепловых схем замещения. 128 5-6. Упрощенные формулы теплового расчета установившегося режима . . . . • 134
а) Машины постоянного то-
ка...... 135
б) Асинхронные машины 136
в) Синхронные машины . 138 5-7. Системы вентиляции при поверхностном охлаждении , 138
5-8. Вентиляционные расчеты , 141 5-9. Вентиляторы . . . . 144 5-10. Расчет центробежного вентилятора ..... 148
5-11. Приближенные вентиляционные расчеты . . . 149
Глава шестая. Проектирование асинхронных машин . . . . 150
6-1. Серии асинхронных машин 150
6-2. Конструкции двигателей серии 4А...... 154
6-3. Задание на проектирование.
Выбор базовой конструкции. 162
6-4. Выбор главных размеров и
расчет обмотки статора . 163
6-5. Расчет размеров зубцовой
зоны статора . . . . 174
6-6. Выбор воздушного зазора. 180
6-7. Расчет ротора .... 181
а) Фазные роторы ... 181
б) Короткозамкнутые роторы ..... 184
в) Сердечники DOTODOB . 190
6-8. Расчет магнитной цепи . .191 6-9. Параметры асинхронной машины для номинального режима ......195
а) Активные сопротивления обмоток статора и фазного ротора . . . . 196
б) Индуктивные сопротивления обмоток двигателей с фазными роторами. 199
в) Сопротивления обмоток двигателей с короткозам-кнутыми роторами . . 201
г) Относительные значения параметров .... 205
д) Учет скоса пазов , . 205 6-10. Потери и КПД ... 206 6-11. Расчет рабочих характери.
стик......210
6-12. Пусковые характеристики 214 6-13. Особенности расчета асинхронных двигателей с'роторами, имеющими двойную беличью клетку или фигурные пазы . . . 223 6-14. Общий метод расчета влияния эффекта вытеснения тока в роторных стержнях произвольной конфигурации ......229
6-15. Особенности теплового и вентиляционного расчета асинхронных двигателей . 234 6-16. Примеры расчета . . . 240
а) Расчет 'двигателя с ко-роткозамкнутым ротором .....240
б) Расчет асинхронного двигателя с фазным ротором ......252
Глава седьмая. Проектирование синхронных машин .... 261
7-1. Общие сведения ... 261 7-2. Конструкция серийных синхронных машин общего назначения .....263
7-3. Система относительных единиц ..... . . 271
7-4. Задание на проектирование 272 7-5. Выбор главных размеров . 272 7-6. Обмотка и зубцовая зона
статора......277
7-7. Сегментировка статора . 279 7-8. Пазы, обмотка и ярмо статора .......281
а) Размеры пазов статора. 281
б) Обмотка статора . . 284 7-9. Воздушный зазор и полюсы
ротора...... 284
7-10. Расчет демпферной (пусковой) обмотки .... „287 7-11. Расчет магнитной цепи . 289 7-12. Определение МДС реакции
якоря....., 293
7-13. Параметры обмотки статора для установившегося режима работы машины . 295
7-14. Определение МДС обмотки возбуждения при нагрузке. Векторные диаграммы , 296
494
7-15. Расчет обмотки возбуждения .......297
7-16. Параметры и постоянные
времени.....304
7-17. Масса активных материалов .......307
7-18. Потери и КПД ... 308
7-19. Характеристики синхронных машин .... 309
а) Основные характеристики .....309
б) Токи короткого замыкания .....311
в) Пусковые характеристики ..... 312
7-20. Пример расчета трехфазного синхронного двигателя. 313
i а в а восьмая. Проектирова-
i машин постоянного тока . . 330
8-1. Общие сведения . . . 330 8-2. Задание на проектирование
машины постоянного тока 338 8-3. Выбор главных размеров . 339 8-4. Расчет обмотки и пазов якоря 341 8-5. Расчет воздушного зазора под главными полюсами. Компенсационная обмотка 348 8-6. Расчет магнитной цепи . 353 8-7. Расчет обмотки возбуждения .......357
8-8. Расчет коммутации . . 360 8-9. Расчет добавочных полюсов. 362 8-10. Потери и КПД. Рабочие
характеристики . . . 365 8-11. Особенности теплового и вентиляционного расчетов машин постоянного тока 367 8-12. Пример расчета двигателя
постоянного тока . . . 373
i а в а девятая. Элементы кон->укции и механические расчеты . 387
9-1. Магнитопровод статора . 387
9-2. Станины..... 392
9-3. Валы...... 394
9-4. Подшипники. Подшипниковые щиты..... 401
9-5. Полюсы...... 407
9-6. Механический расчет магни: топровода ротора синхронной машины .... 418
а) Расчет дискового ротора 419
б) Расчет ротора в виде магнитного колеса . . 420
9-7. Роторы асинхронных двигателей и якоря машин постоянного тока . . . '22
а) Механический расчет маг-нитопроводов . . . 423
б) Расчет бандажей и клиньев ......426
9-8. Коллекторы . ... 429
а) Механический расчет коллектора с нажимными конусными фланцами . 431
б) Механический расчет коллектора на пластмассе. 434
• 9-9. Контактные кольца . . 435 9-10. Токосъемный аппарат . 436
Приложения . . ..... 440
Приложение I. Программы расчета на ЭВМ......440
П1-1. Расчет размеров трапецеидальных пазов статора со всыпной обмоткой (для ЭВМ «Электроника-С50»). 440 П1-2. Расчет размеров грушевидных пазов короткозам-кнутого ротора асинхронного двигателя (для ЭВМ «Электроника-С50») . . 442 П1-3. Расчет рабочих характеристик асинхронных двигателей (для ЭВМ «Электро-ника-С50») .... 444 П1-4. Расчет пусковых характеристик асинхронных двигателей (для ЭВМ «Электро-ника-С50») .... 445 П1-5. Расчет коэффициентов kr
и kn для стержней обмотки короткозамкнутого ротора асинхронного двигателя . 448 П1-6. Расчет магнитной цепи и характеристика холостого хода синхронных машин и машин постоянного тока 451
Приложение II. Таблицы и кривые намагничивания сталей . , 458 Приложение III. Обмоточные провода, ленты и шины .... 470 Приложение IV. Щетки для электрических машин .... 480 Приложение V. Подшипники качения .........482
Приложение VI. Высоты оси вращения и установочные размеры электрических машин .... 485
Список литературы.....487
Предметный указатель ' . . . . 488
Цена: 300руб.
