В связи с быстрым развитием систем автоматического регулирования и управления получили широкое применение автономные электромашинные источники питания. Входящие в «их электрические машины обладают рядом специфических особенностей, зависящих от разнообразных условий эксплуатации. Поэтому они выделились в особый класс машин.
Некоторые частные вопросы, относящиеся к современным электромашинным источникам питания, изложены в общих курсах по электрическим машинам и опубликованы в журнальных статьях, докладах научно-технических конференций, описаниях изобретений и других изданиях. Данные источники информации малодоступны ^и имеют ограниченную возможность использования широким кругом специалистов.
По этим причинам назрела необходимость издания отдельной книги, посвященной систематизированному изложению особенностей теории я методов расчета, экспериментального исследования ,и проектирования данного класса машин.
В настоящей книге рассматривается широкий круг вопросов по разработке и практическому освоению новых типов машин для автономных источников питания.
С целью освещения возможно большего объема нового материала представилось целесообразным исключить из рассмотрения некоторые разделы по специальным машинам, опубликованные в последних изданиях книг Г. Н. Петрова, М. П. Костенко, А. И. Бертинова, Д. А. Завалишина, А. И. Вольдека, Н. П. Ермолина, В. А. Балагуров и др., о чем в соответствующих случаях сделаны необходимые пояснения и ссылки.
Значительная часть рассмотренных вопросов имеет общий характер и может использоваться при решении аналогичных проблем в электрических машинах общепромышленного назначения.
Анализ и обобщение ряда специальных вопросов, относящихся к новым типам машин, их теории, методам
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие.............. 3
Введение ............... 5
В-1. Области применения и структурная схема автономных электромашинных источников тока..... 5
В-2. Анализ требований, предъявляемых к электрическим
машинам автономных источников тока..... 7
В-3. Разработка новых типов машин и классификация
электрических машин автономных источников питания 10
В-4. Электродвигатели силовых приводов и их влияние
на характеристики автономных источников питания . 13
В-5. Перспективы развития электрических машин автономных источников питания ........ 18
РАЗДЕЛ ПЕРВЫЙ
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ С РАДИАЛЬНЫМ РАБОЧИМ ЗАЗОРОМ
Глава первая. Синхронные генераторы электромагнитного
возбуждения с контактными кольцами......19
1-1. Явнополюсные синхронные генераторы малой мощности ..............19
1-2. Неявнополюсные синхронные генераторы .... 20 1-3. Особенности характеристик генераторов автономных
передвижных электростанций.......21
1-4. Двухполюсные генераторы передвижных бензоэлек-
трических агрегатов.....—,.....21
1-5. Особенности характеристик генераторов передвижных
дизельных электростанций........25
1-6. Синхронные генераторы повышенной частоты с контактными-кольцами........... 27
1-7. Явнополюсный синхронный генератор с индуктором
сапожкообразного типа......... 28
1-8. Синхронный генератор с клювообразным индуктором 29 1-9. Синхронные генераторы со сдвоенной системой клювов 30 Глава вторая. Бесконтактные синхронные генераторы
электромагнитного возбуждения....... . 31
2-1. Бесконтактные генераторы электромагнитного возбуждения, особенности характеристик и области применения . . 31 2-2. Однофазные синхронные генераторы с переключением
потока электромагнитного возбуждения .... 34
2-3. Каскадные генераторы.........35
2-4. Синхронные генераторы с вращающимися выпрямителями .............36
2-5. Генераторы с внешнезамкнутым магнитным потоком 38 2-6. Генераторы с внутризамкнутым магнитным потоком 39 Глава третья. Регулируемые магнитоэлектрические машины постоянного тока...........41
3-1. Общие свойства магнитоэлектрических машин постоянного и переменного тока.......41
3-2. Современные технические требования к магнитоэлектрическим машинам и пути их реализации .... 43
457
3-3. Специфические требования к регулируемым магнитоэлектрическим машинам постоянного тока ... 47 3-4. Нерегулируемые двигатели постоянного тока с постоянными магнитами........ ^о
3-5. Регулируемые двигатели и генераторы постоянного тока с постоянными магнитами...... 50
3-6. Зависимости э. д. с. и напряжения холостого хода от
н. с. обмотки возбуждения........53
3-7. Зависимость напряжения холостого хода от мощности
возбуждения............56
3-8. Самовозбуждение генераторов и пуск двигателей . . 57
3-9. Регулировочные характеристики.......59
3-10. Постоянные времени обмоток возбуждения ... 60 3-11. Намагничивание постоянных магнитов в собранной
машине.............62
3-12. Возбудители синхронных генераторов.....63
3-13. Работа двигателей постоянного тока при значительных понижениях питающего напряжения .... 65 3-14. Регулируемые машины постоянного тока с постоянными магнитами и добавочными полюсами ... 65
Глава четвертая. Регулируемые синхронные машины
с постоянными магнитами и контактными кольцами . . 67
4-1. Синхронные генераторы смешанного возбуждения повышенной частоты.......... 67
4-2. Синхронные генераторы с клювообразным индуктором
смешанного возбуждения........69
4-3.' Синхронные генераторы с подмагничиванием путей - потоков рассеяния .......... 73
4-4. Сравнение рассмотренных типов генераторов ... 79
4-5. Синхронные генераторы смешанного возбуждения
нормальной частоты..........80
4-6. Неявнополюсные синхронные машины смешанного
возбуждения . . •..........86
Глава пятая. Регулируемые синхронные генераторы с постоянными магнитами без щеточного контакта .... 8/
5-1. Однофазные синхронные генераторы с переключением потока и постоянными магнитами......
5-2. Трехфазные синхронные генераторы с переключением
потока .............
Глава шестая. Нерегулируемые бесконтактные синхрон-
ные генераторы стабильного напряжения.....
6-1. Возможности повышения стабильности напряжения генераторов с жесткой внешней характеристикой .
6-2. Конструктивные особенности и принцип действия бесконтактного синхронного генератора стабильного на- ^ пряжения............
6-3. Способы термомагнитной обработки и намагничивания ^ комбинированного постоянного магнита .
6-4. Сравнение бесконтактных генераторов стабильного на-пряжения с другими типами синхронных генераторов
4К8
РАЗДЕЛ ВТОРОЙ
ТОРЦОВЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ
Глава седьмая. Торцовые синхронные генераторы . . 117
7-1. Торцовые нерегулируемые магнитоэлектрические генераторы . ............117
7-2. Синхронные регулируемые генераторы с постоянными
магнитами и контактными кольцами.....120
7-3. Торцовые синхронные генераторы с электромагнитным
возбуждением и контактными кольцами . . . . 122
7-4. Бесконтактные торцовые синхронные генераторы
с электромагнитным возбуждением......122
7-5. Сравнительные данные бесконтактных синхронных генераторов с электромагнитным возбуждением . . . 131
7-6. Бесконтактные торцовые синхронные генераторы смешанного возбуждения.........138
7-7. Осевые усилия магнитного притяжения . . . . 140
РАЗДЕЛ ТРЕТИЙ
НЕКОТОРЫЕ ВОПРОСЫ ОБЩЕЙ ТЕОРИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН АВТОНОМНЫХ ИСТОЧНИКОВ ПИТАНИЯ
Глава восьмая. Определение главных размеров торцовых
электрических машин...........143
8-1. Соотношения главных размеров и машинные постоянные торцовых электрических машин.....143
8-2. Соотношение главных размеров машин с аксиальной
и цилиндрической расточками.......146
8-3. Особенности выбора электромагнитных нагрузок торцовых машин...........146
Глава девятая. Общий метод анализа магнитных цепей
бесконтактных синхронных машин.......147
9-1. Магнитные поля и схемы замещения магнитных цепей
бесконтактных синхронных машин......147
9-2. Физические картины распределения потоков и схемы замещения магнитных цепей бесконтактных ТСГ электромагнитного возбуждения........150
9-3. Физическая картина распределения потока и схема замещения магнитной цепи бесконтактного синхронного генератора с внешнезамкнутым потоком . . . . 156 Глава десятая. Магнитная несимметрия и особенности
расчета характеристик бесконтактных синхронных машин 159 10-1. Причины магнитной несимметрии и ее последствия . 159 10-2. Магнитная несимметрия в бесконтактных синхронных
машинах.............160
10-3. Магнитная несимметрия в машинах с внешнезамкнутым потоком............161
10-4. Магнитное сопротивление между корпусом и статором
равно нулю............164
10-5. Магнитное сопротивление между корпусом и статором
бесконечно велико .......... 167
10-6. Влияние магнитного сопротивления спинки якоря и
несимметрии рабочих зазоров.......169
459
ги-л определение параметров, позволяющих ограничить несимметрию потоков в необходимых пределах . . 170
10-8. Магнитная несимметрия в торцовых синхронных машинах ............. J74
10-9. Особенности расчета характеристик бесконтактных
синхронных машин......... I7g
10-10. Осевые усилия магнитного притяжения ..... 177 Глава одиннадцатая. Аналитическое определение про-
водимостей путей потоков рассеяния бесконтактных ТСГ . 183
11-1. Проводимость потока рассеяния обмотки возбуждения
однопакетных ТСГ..........184
11-2. Проводимость потоков рассеяния между внутренним
полюсом и ярмом наружных полюсов . . . . . 185
11-3. Проводимость потоков рассеяния между торцовыми нерабочими поверхностями полюсов ротора и боковыми цилиндрическими поверхностями статора . . . 186
11-4. Проводимость потока рассеяния между торцовой нерабочей поверхностью внутренних полюсов и внешним торцом осевой втулки ......... 190
РАЗДЕЛ ЧЕТВЕРТЬ! И
ОСНОВЫ ТЕОРИИ И РАСЧЕТА РЕГУЛИРУЕМЫХ МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН ПОСТОЯННОГО И ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
Глава двенадцатая. Теория и расчет бесконтактных
синхронных генераторов смешанного возбуждения . . . 192
12-1. Схемы замещения..........194
12-2. Обобщенные соотношения для н. с. машин смешанного возбуждения...........198
12-3. Расчет характеристики холостого хода.....199
12-4. Расчет осевых усилий магнитного притяжения . . . 204 12-5. Особенности расчета режимов нагрузки, внешних и
регулировочных характеристик.......205
Глава тринадцатая. Графо-аналитический метод расчета регулируемых магнитоэлектрических машин постоянного
тока...............
13-1. Основные соотношения и схемы замещения машин
с несимметричными полюсами.......
13-2, Соотношения между н. с. обмоток возбуждения машин постоянного тока с электромагнитным возбужде- ^jj
нием и с постоянными магнитами......
13-3. Графо-аналитический метод расчета характеристики ^
холостого хода ...........
13-4. Особенности расчета регулируемых магнитоэлектрических машин постоянного тока с симметричными полю-
сами..............
Глава четырнадцатая. Аналитический метод расчета
характеристики холостого хода регулируемых магнитоэлек- ^
трических машин............
14-1. Расчет характеристики холостого хода синхронного
генератора смешанного возбуждения с клювообразным ^
индуктором и контактными кольцами.....
14-2. Аналитический метод расчета характеристики холосто- ^
14-3. Определение н. с. обмотки возбуждения в режиме нагрузки ..............232
14-4. Особенности расчета явнополюсных синхронных генераторов смешанного возбуждения с контрактными кольцами ..............234
14-5. Особенности расчета других типов машин смешанного
возбуждения............235
14-6. Выводы.............236
РАЗДЕЛ ПЯТЫ И
ТЕОРИЯ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ НЕРЕГУЛИРУЕМЫХ БЕСКОНТАКТНЫХ СИНХРОННЫХ ГЕНЕРАТОРОВ СТАБИЛЬНОГО НАПРЯЖЕНИЯ 240
Глава пятнадцатая. Физические процессы в нерегулируемых бесконтактных синхронных генераторах стабильного напряжения...........241
15-1. Ма^штные потоки при термомагнитной обработке и
намагничивании комбинированных магнитов . . . 241 15-2. Распределение рабочих магнитных потоков генератора 245 15-3. Схемы замещения магнитной цепи генератора . . 248 Глава шестнадцатая. Параметры генераторов стабильного напряжения............250
16-1. Основные соотношения для комбинированных магнитов ..............250
16-2. Условия параллельной работы частей комбинированного магнита ............251
16-3. Условия термомагнитной обработки и намагничивания комбинированных постоянных магнитов . . . 253 16-4. Режимы перекомпенсации потоков рассеяния между
полюсами.............254
16-5. Особенности синхронных индуктивных сопротивлений
по продольной и поперечной осям......259
16-6. Рекомендации для выбора размеров и параметров
бесконтактных генераторов стабильного напряжения 269 Глава семнадцатая. Расчет режимов работы и характеристик генераторов стабильного напряжения .... 270
17-1. Расчет режима холостого хода.......271
17-2. Режим нагрузки...........272
17-3. Внешняя характеристика........274
17-4. Расчет характеристик при оптимальных соотношениях
размеров комбинированных магнитов.....275
17-5. Результаты сравнительных испытаний генераторов стабильного напряжения с идентичными генераторами других типов ............ 276
РАЗДЕЛ ШЕСТОЙ
ТЕОРИЯ, РАСЧЕТ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ОДНОФАЗНЫХ СИНХРОННЫХ ГЕНЕРАТОРОВ 282
Глава восемнадцатая. Параметры однофазных синхронных машин............282
18-1. Введение.............282
18-2. Уравнения и схема замещения статического многообмоточного трансформатора.......287
461
18-3. Полные схемы замещения явнополюсной синхронной
машины.............290
18-4. Упрощенные схемы замещения.......293
18-5. Параметры обмоток якоря и возбуждения однофазного явнополюсного синхронного генератора по продольной оси............294
18-6. Параметры демпферной обмотки......297
18-7. Параметры обмотки якоря и эквивалентной демпферной обмотки по поперечной оси ........ 304
18-8. Индуктивное сопротивление рассеяния обмотки возбуждения вращающегося двухполюсного индуктора . 306 18-9. Индуктивное сопротивление рассеяния участка корот-козамыкающего сегмента неполной демпферной клетки
без межполюсных соединений.......309
18-10. Параметры упрощенных схем замещения без учета
массивного участка магнитной цепи ..... 310
18-11. Определение параметров массивного участка в переходных режимах и перемагничивании синусоидальным
потоком............ . 316
Глава девятнадцатая. Теория и расчет установившихся режимов нагрузки однофазных синхронных генераторов 327 . 19-1. Система уравнений синхронной машины .... 328 19-2. Уравнения установившегося режима нагрузки однофазного синхронного генератора ...... 335
19-3. Расчет режима индуктивной нагрузки.....342
19-4. Расчет режима смешанной нагрузки.....350
19-5. Расчет режима активной нагрузки . . . . . . 354
19-6. Соотношения параметров однофазного и эквивалентного трехфазного синхронных генераторов ... . 355
Глава двадцатая. Методы опытного определения параметров и добавочных потерь мощности в однофазных и
трехфазных синхронных генераторах.......357
20-1. Опытное определение полных сверхпереходных сопротивлений однофазных и трехфазных синхронных машин ..............357
20-2. Определение добавочных потерь в автономно рабо- '
тающих синхронных машинах.......365
20-3. Опытное определение добавочных потерь в однофазных синхронных машинах........36"
20-4. Опытное определение добавочных потерь в трехфазных синхронных машинах........371
20-5. Сравнение расчетных и опытных параметров одно-
фазных синхронных генераторов......°'1
20-6. Расчет режима смешанной нагрузки однофазного син-
кронного генератора..........•J8U
РАЗДЕЛ СЕДЬМОЙ
ТЕОРИЯ И РАСЧЕТ УСТАНОВИВШИХСЯ НЕСИММЕТРИЧНЫХ РЕЖИМОВ НАГРУЗКИ ТРЕХФАЗНЫХ СИНХРОННЫХ ГЕНЕРАТОРОВ
QQC
Введение...............
Глава двадцать первая. Эквивалентные схемы для расчета установившихся режимов несимметричной нагрузки . ав
21-1. Способы определения несимметрии нагрузки .
21-2. О применимости методов симметричных составляющих и сопровождающих токов к анализу несимметричных
режимов нагрузки явнополюсных СГ.....389
21-3. Эквивалентная схема для общего случая несимметричной нагрузки явнополюсных СГ '......391
21-4. Эквивалентная схема цепи при упрощенном способе аналитического и опытного определения несимметрии
нагрузки ............396
21-5. Токи в ветвях эквивалентных схем......397
Глава двадцать вторая. Системы уравнений установившихся режимов несимметричной нагрузки с учетом высших гармоник поля...........399
22-1. Система линейных уравнений для общего случая несимметричной нагрузки.........399
22-2. Система линейных уравнений для упрощенной схемы
несимметричной нагрузки........401
22-3. Система уравнений для смешанной несимметричной
нагрузки.............402
Глава двадцать третья. Расчет несимметричных режимов нагрузки и стабильности напряжения .... 404
23-1. Расчет режима индуктивной нагрузки.....404
23-2. Расчет режима несимметричной смешанной нагрузки 415 23-3. Расчет несимметричного режима чисто индуктивной нагрузки бесконтактного торцового СГ и сопоставление расчетных и опытных характеристик .... 419 23-4. Расчет несимметричного режима смешанной нагрузки бесконтактного торцового СГ и сопоставление расчетных и опытных характеристик....... . 423
РАЗДЕЛ ВОСЬМОЙ
НЕКОТОРЫЕ ВОПРОСЫ ТЕОРИИ И РАСЧЕТА МОДУЛЯЦИИ НАПРЯЖЕНИЯ СИНХРОННЫХ ГЕНЕРАТОРОВ 429
Глава двадцать четвертая. Анализ причин модуляции напряжения в электрических машинах.....429
24-1. Модулированные колебания. Общие определения . . 429 24-2. Модуляция напряжения в машинах с радиальным рабочим зазором...........432
24-3. Особенности модуляции напряжения в машинах
с аксиальным рабочим зазором......435
Глава двадцать пятая. Некоторые вопросы расчета
модуляции напряжения..........439
25-1. Расчет модуляции напряжения в машинах с радиальным рабочим зазором.........439
25-2. Машины с гладким ротором.......440
25-3. Машины с явно выраженными полюсами .... 446 25-4. Особенности расчета модуляции напряжения в торцовых синхронных машинах. Сравнение расчетных и
опытных данных...........448
25-5. Рекомендации по уменьшению модуляции напряжения
в электрических машинах........449
Литература..............451
Цена: 150руб.
