Настоящее, третье, издание книги академика АН Эстонской ССР, доктора технических наук, профессора Александра Ивановича Вольдека является посмертным. А. И. Вольдек скоропостижно скончался 27 января 1977 г. К сожалению, в его архиве не удалось обнаружить каких-либо материалов, заметок и планов по подготовке книги к переизданию. В связи с этим редактор не мог внести значительных изменений в структуру, содержание, объем и изложение этой, во многом оригинальной книги без недопустимого вторжения в авторское право. Редакционная подготовка настоящего издания поэтому заключалась главным образом в приведении более современных фактических данных, характеризующих уровень электромашиностроения, замене устаревших ГОСТ, терминологии и обозначений, устранении обнаруженных опечаток, неточностей и неясностей в изложении. В связи с признанными достоинствами книги и ее соответствием действующим программам курса «Электрические машины» для студентов электротехнических специальностей высших технических учебных заведений объем и содержание книги практически не претерпели изменений по сравнению с ее вторым изданием (1974 г.).
При приведении терминологии в соответствие с новыми стандартами, однако, выявились большие затруднения в использовании термина «частота вращения» взамен «скорость вращения». При этом не только возникло бы несоответствие с определением «скоростная характеристика», но и во всех случаях пришлось бы пользоваться термином «частота вращения в пространстве» в отличие от «частоты вращения в магнитном поле» — широко применяемого понятия в теории электрических машин. В связи с этим представлялось целесообразным сохранить в книге термин «скорость вращения», оговорив это во введении.
Большую работу по подготовке рукописи книги к изданию выполнили Г. А. Вольдек, С. В. Вольдек и В. А. Кочетков.
Все замечания и пожелания по книге просьба направлять по адресу: 192041, Ленинград, Д-41, Марсово поле, д. 1, Ленинградское отделение издательства «Энергия».
Редактор Е, В. Толвинская
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие редактора к третьему изданию................. 3
Из предисловий автора к первому и второму изданиям.......... 4
Введение .................................... 5
В-1, Электрические машины и их значение в народном хозяйстве —
В-2. Общие сведения об электрических машинах.......... 6
В-3. Системы единиц.......................... 9
В-4. Материалы, применяемые в электрических машинах...... II
В-5. Положительные направления электромагнитных величин, уравнения напряжения и векторные диаграммы источников и прием*
ников электрической энергии .................. 21
Раздел первый
МАШИНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА
Глава первая. Принцип действия и устройство машин постоянного тока 27
Ы. Принцип действия машины постоянного тока.......... —
1-2. Устройство машины постоянного тока.............. 33
Глава вторая. Магнитная цепь машины постоянного тока при холостом ходе 39
2-1. Метод расчета магнитной цепи.................. —
2-2. Магнитное поле и н. с. воздушного зазора........... 41
2-3. Магнитное поле и н. с. зубцовой зоны............. 46
2-4. Намагничивающие силы сердечника якоря, полюсов и ярма 48 2-5. Полная намагничиеающая сила и магнитная характеристика
машины............................... 51
Глава третья. Якорные обмотки машин постоянного тока......... 53
3-1. Общие сведения о якорных обмотках машин постоянного тока —
3-2. Э. д. с. секций........................... 58
3-3. Простая петлевая обмотка................... 63
3-4. Сложная петлевая обмотка................... 72
3-5. Простая волновая обмотка.................... "9
3-6 Сложная волновая обмотка.................... 84
3-7. Комбинированная обмотка.................... 87
3-8. Выбор типа обмотки........................ 89
Главая четвертая. Основные электромагнитные соотношения....... 90
4-1. Э. д. с. якоря и электромагнитный момент........... ~~
4-2. Основные электромагнитные нагрузки и машинная постоянная 93 4-3. Влияние геометрических размеров на технико-экономические
показатели машины........................ 97
Глава пятая. Магнитное поле машины при нагрузке........... уу
5-1 Реакция якоря и ее виды..................... ГГ
5-2. Влияние реакции якоря на магнитный поток машины..... ]Ш
5-3. Напряжения между коллекторными пластинами и компенсаци-
онная обмотка ........................... '
Глава шестая. Коммутация.......................... 110
6-1. Природа щеточного контакта................... —
6-2. Искрение на коллекторе ..................... 113
6-3. Процесс коммутации........................ 115
6-4. Электродвижущие силы в коммутируемой секции....... 121
6-5 Определение реактивной э. д. с ................ 124
6-6. Способы улучшения коммутации................. 129
6-7. Коммутационная реакция якоря................. I37
6-8. Экспериментальная проверка и настройка коммутации , , . . 138
6-9. Предельная мощность машины постоянного тока........ - 141
Глава седьмая. Потери и коэффициент полезного действия электрических
машин............................. 142
7-1. Потери..............
7-2. Коэффициент полезного действия
Глава восьмая. Нагревание и охлаждение электрических машин..... 151
8-1. Теплопередача в электрических машинах............ —
82. Нагревание и охлаждение идеального однородного твердого
тела................................. 154
8-3. Основные номинальные режимы работы электрических машин
и допустимые превышения температуры............. 159
8-4. Нагревание электрических машин при различных режимах
работы ............................... 161
8-5. Охлаждение электрических машин................ 164
Глава девятая. Генераторы постоянного тока................ 171
9-1. Общие сведения о генераторах постоянного тока........ —
9-2. Система относительных единиц.................. 176
9-3. Генераторы независимого возб*уждения............. 177
9-4. Генераторы параллельного возбуждения............. 185
9-5- Генераторы последовательного возбуждения........... 191
9-6. Генераторы смешанного возбуждения.............. 192
9-7. Параллельная работа генераторов постоянного тока...... 193
Глава десятая. Двигатели постоянного тока................ 198
10-1. Общие сведения о двигателях постоянного тока........ —
10-2. Пуск двигателей постоянного тока.............. 201
10-3. Регулирование скорости вращения и устойчивость работы
двигателя............................. 205
10-4. Двигатели параллельного возбуждения............. 210
10-5. Двигатели последовательного возбуждения........... 216
10-6. Двигатели смешанного возбуждения.............. 220
10-7. Нормальные машины постоянного тока, изготовляемые электромашиностроительными заводами СССР............. 221
Глава одиннадцатая. Специальные типы машин постоянного тока .... 225
11-1. Специальные типы генераторов и преобразователей постоянного тока............................. —
11-2. Исполнительные двигатели и тахогенераторы......... 229
11-3. Электромашинные усилители.................. 231
11-4. Машины постоянного тока с полупроводниковыми коммутато-
рами
234
11-5. Магн итог идродинамичес кие машины постоянного тока .... 237
Раздел второй ТРАНСФОРМАТОРЫ
Глава двенадцатая. Основные сведения о трансформаторах......., 240
12-1. Принцип действия и виды трансформаторов.......... —
12-2. Млгнитопроводы трансформаторов................ 244
12-3. Обмотки трансформаторов.................... 249
12-4. Схемы и группы соединений обмоток трансформаторов .... 253 12-5. Элементы конструкции и способы охлаждения масляных трансформаторов ............................ 257
Глава тринадцатая. Намагничивание магнитопроводов трансформаторов 261
13-1. Явления, возникающие при намагничивании магнитопроводов
трансформаторов ......................... —
33-2. Расчет магнитной цепи трансформатора............ 266
Глава четырнадцатая. Схема замещения трансформатора и ее параметры 269
14-1. Индуктивности обмоток трансформатора и электромагнитное
рассеяние............................. —
14-2. Уравнения напряжения трансформатора............ 273
14-3. Схемы замещения двухобмоточного трансформатора...... 277
14-4. Расчетное определение параметров схемы замещения трансформатора ............................. 286
14-5. Опытное определение параметров схемы замещения трансформатора ............................... 291
Глава пятнадцатая. Работа трансформатора под нагрузкой........ 297
15-1. Физические условия работы, векторные и энергетические дид-
, граммы трансформатора..................... —
15-2. Изменения напряжения трансформатора........... . 301
15-3. Регулирование напряжения трансформатора.......... 304
15-4. Коэффициент полезного действия трансформатора....... 307
15-5. Параллельная работа трансформаторов............. 310
Глава шестнадцатая. Несимметричная нагрузка трансформаторов. .... 316
16-1. Применение метода симметричных составляющих...... —
16-2. Физические условия работы трансформаторов при несимметричной нагрузке........................• 324
Глава семнадцатая. Переходные процессы в трансформаторах....... 328
17-1. Включение трансформатора под напряжение.......... —
17-2. Внезапное короткое замыкание трансформатора........ 334
17-3. Перенапряжения в трансформаторе............... 338
Глава восемнадцатая. Разновидности трансформаторов........... 344
18-1. Трсхобмоточные трансформаторы'...............
18-2. Автотрансформаторы и трансформаторы последовательного
включения............................. ^,
18-3. Трансформаторы с плавным регулированием напряжения . . . aoi
18-4. Другие разновидности трансформаторов . . I.......... "^
Раздел третий
ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ТЕОРИИ МАШИН ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
Глава девятнадцатая. Основные виды машин переменного тока и их устройство ........................ 356
19-1. Основные виды машин переменного тока............ —
19 2. Устройство и принцип действия асинхронной машины .... 357
19-3. Устройство и принцип действия синхронной машины..... 366
19-4. Особенности устройства многофазных коллекторных машин
переменного тока......................... 382
Глава двадцатая. Электродвижущие силы обмоток переменного тока. . . 385
20-1. Э. д. с. обмотки от основной гармоники магнитного поля. .. — 20-2. Э д. с. обмотки от высших гармоник магнитного поля .... 395 20-3. Улучшение формы кривой э. д. с................. 397
Глава двадцать первая. Обмотки переменного тока........-..... 402
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........................... 409
21-3. Трехфазные однослойные обмотки.............., . 415
21-4. Некоторые обмотки с числом фаз, не равным трем...... 423
21-5. Выполнение обмоток переменного тока............. 426
Глава двадцать вторая. Намагничивающие силы обмоток переменного
тока......................... 430
"22-1. Намагничивающая сила фазы обмотки............. —
22-2. Намагничивающие силы многофазных обмоток ........ 438
22-3. Графический метод анализа намагничивающей силы обмотки 446
22-4. Вращающиеся волны тока и линейной токовой нагрузки .... 450
Глава двадцать третья Магнитные поля и индуктивные сопротивления
обмоток переменного тока............ 452
23-1. Магнитные поля обмоток переменного юка.......... —
23 2. Главные индуктивные сопротивления обмоток переменного тока 456 23-3. Индуктивные сопротивления рассеяния обмоток переменного
тока................................. 460
23-4. Расчет магнитного поля в воздушном зазоре с учетом его неравномерности методом удельной магнитной проводимости зазора 468
Раздел четвертый АСИНХРОННЫЕ МАШИНЫ
Глава двадцать четвертая. Основы теории асинхронных машин...... 475
24-1. Асинхронная машина при неподвижном роторе........ —
24-2. Приведение рабочего процесса асинхронной машины при вращающемся роторе к рабочему процессу при неподвижном роторе .......-•••'•.................... 484
24-3. Уравнения напряжений асинхронной машины и их преобразование.............................. 488
24-4. Схемы замещения асинхронной машины............ 494
24-5. Режимы работы, энер!етические соотношения и векторные диаграммы асинхронной машины.................. 500
Глава двадцать пятая Вращающие моменты и механические характеристики асинхронной машины............ 509
25-1. Электромагнитный момент.................... —
25-2. Механическая характеристика асинхронного двигателя и эксплуатационные требования к ней................ 518
25-3. Электромагнитные моменты и силы от высших гармоник магнитного поля............................. 524
25-4. Гистерезисный, вихревой и реактивные моменты....... 529
Глава двадцать шестая. Круговая диаграмма асинхронной машины ... 531
26-1. Обоснование круговой диаграммы................ _
26-2. Определение из круговой диаграммы величин, характеризующих работу асинхронной машины................ 537
26-3, Построение круговой диаграммы по данным опытов холостого
хода и короткого замыкания.................. 544
26-4. Оценка точности и применение круговой диаграммы..... 548
26-5. Рабочие характеристики асинхронного двигателя....... 550
Глава двадцать седьмая. Асинхронные двигатели с вытеснением тока в
обмотке ротора................... 551
27-1. Глубокопазные двигатели.................... —
27-2. Двухклеточные двигатели.................... 556
27-3. Другие разновидности асинхронных двигателей с вытеснением
тока. Асинхронные двигатели отечественного производства 560
Глава двадцать восьмая Пуск трехфазных асинхронных двигателей и
регулирование их скорости вращения...... 563
28-1. Способы пуска асинхронных двигателей............ —
28-2. Регулирование скорости вращения асинхронных двигателей
с короткозамкнутым ротором.................. 570
28-3. Регулирование скорости вращения асинхронных двигателей
с фазным ротором ........................ 577
Глава двадцать девятая. Особые виды и режимы работы многофазных
асинхронных машин................ 583
29-1. Асинхронные машины с неподвижным ротором........ —
29-2. Асинхронный генератор с самовозбуждением......... 587
29-3. Асинхронные машины с массивным ротором.......... 590
29-4. Линейные и дуговые асинхронные машины.......... 591
29-5. Магнитогидродинэмическис машины переменного тока .... 592
29-6. Асинхронный преобразователь частоты............. 593
29-7. Работа трехфазных асинхронных двигателей при неноминальных условиях........................... 594
29-8. Несимметричные режимы работы асинхронных двигателей 596
Глава тридцатая. Однофазные асинхронные машины............ 602
30-1. Основы теории однофазных асинхронных двигателей.....* —
30-2. Разновидности однофазных асинхронных двигателей..... 606
Глава тридцать первая. Асинхронные микромашины автоматических уст-
ройств
612
31-1. Асинхронные исполнительные двигатели и тахогенераторы ... —
31-2. Вращающиеся трансформаторы................. GI5
31-3. Однофазные сельсины...................... 617
СИНХРОННЫЕ МАШИНЫ
Глава тридцать вторая. Магнитные поля и основные параметры синхронных машин.................... 619
32-1. Магнитное поле и параметры обмогки возбуждения..... —
32-2 Магнитное поле и параметры обмотки якоря......... G27
32-3. Приведение электромагнитных величин обмоток синхронной
машины.............................. 640
32-4. Электромагнитные величины обмоток якоря и возбуждения
в относительных единицах.................... 645
32-5. Магнитные поля и параметры успокоительной обмотки. . . . 647
Глава тридцать третья. Работамногофазныхсинхронных генераторов при
симметричной нагрузке.............. 651
33-1. Основные виды векторных диаграмм напряжений синхронных
генераторов ............................ —
33-2. Характеристики синхронных генераторов........... 656
33-3. Построение векторных диаграмм напряжений с учетом насыщения ............................... 665
Глава тридцать четвертая. Элементы теории переходных процессов синхронных машин................. 670
34-1. Общая характеристика проблемы изучения переходных процессов синхронных машин...................... —
34-2. Гашение магнитного поля и переходные процессы в цепях индуктора .............................. 672
34-3. Физическая картина явлений при внезапном трехфазном коротком замыкании синхронного генератора............ 682
34-4. Значения токов внезапного трехфазного короткого замыкания 689
Глава тридцать пятая. Параллельная работа синхронных машин. .... 699
35-3. Включение синхронных генераторов на параллельную работу —
35-2. Синхронные режимы параллельной работы синхронных машин 705
35-3. Угловые характеристики мощности синхронных машин . . . 710 35-4. Синхронизирующая мощность, синхронизирующий момент
и статическая перегружаемость синхронных машин...... 718
35-5. Работа синхронной машины при постоянной мощности и переменном возбуждении....................... 721
Глава тридцать шестая. Асинхронные режимы и самовозбуждение синхронных машин.................. 723
36-1. Асинхронный режим невозбужденной синхронной машины ... — 36-2. Асинхронный режим возбужденной синхронной машины . . . 733 36-3. Самовозбуждение синхронной машины............. 736
Глава тридцать седьмая. Синхронные двигатели и компенсаторы..... 739
37-1. Синхронные двигатели...................... —
37-2. Синхронные компенсаторы.................... 745
Глава тридцать восьмая. Несимметричные режимы работы синхронных
генераторов.................... 747
38-1. Действие симметричных составляющих токов в синхронной машине и параметры прямой, обратной и нулевой последовательности ....................'............ —
38 2. Работа синхронных генераторов при несимметричной нагрузке 751
38-3. Несимметричные короткие замыкания.......,..... 754
Глава тридцать девятая. Колебания и динамическая устойчивость синхронных машин................. 762
39-1. Физическая сущность колебаний синхронных машин..... —
39-2. Колебания синхронной машины................. 767
39-3. Динамическая устойчивость синхронной машины....... 773
Глава сороковая. Системы возбуждения синхронных машин........ 778
40-1. Проблема регулирования возбуждения синхронных машин и
требования к системам возбуждения.............. —
40-2. Системы возбуждения ...................... 780
Глава сорок первая. Специальные типы синхронных машин....... 786
41-1, Одпоякорныс преобразователи.................. —
41-2. Машины двойного питания................... 788
41-3. Синхронные двигатели малой мощности............ 789
41-4. Тихоходные и шаговые синхронные двигатели......... 791
41-5. Индукторные синхронные машины............... 793
41-6. Некоторые другие разновидности синхронных машин..... 796
Раздел шестой
КОЛЛЕКТОРНЫЕ МАШИНЫ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
Глава сорок вторая. Многофазные коллекторные машины и каскады . . . 798
42-1. Применение коллекторных машин переменного тока..... —
42-2. Трехфазные коллекторные двигатели.............. 799
42-3. Каскады асинхронных двигателей с коллекторными машинами
переменного тока ..... .................... 804
Глава сорок третья. Однофазные коллекторные двигатели......... 808
43-1. Однофазные двигатели с последовательным возбуждением . . —
43-2. Репульсионные двигатели.................... 812
Список литературы............................... 814
Предметный указатель............................. 818
Цена: 300руб.
