Переходные процессы в электрических машинах являются одним из важнейших факторов, определяющих рациональное проектирование электрических машин, устройств автоматизированного электропривода и энергосистем. Ясное понимание физических явлений, имеющих место при переходных процессах, и умение дать количественную оценку изменениям параметров электрических машин необходимы современным инженерам.
В основу книги положен курс лекций по электрическим машинам и математическим метедам исследования электрических машин, читаемый авторами на протяжении многих лет в Томском политехническом институте, а также научно-исследовательские работы авторов в области переходных процессов электрических мащин.
Книга предназначена для студентов, изучающих электрические машины и имеющих знакомство с электрическими машинами в объеме общего курса. В связи, с этим в книге отсутствует описание конструкций электрических машин и принципа их действия.
Необходимая математическая подготовка для усвоения материала книги ограничивается знаниями высшей математики в объеме вузовского курса.
Авторы выражают искреннюю благодарность сотрудникам кафедры электрических машин МЭИ за внимательный просмотр рукописи, рецензентам чл.-корр. АН СССР проф. Т. Н. Петрову, заслуженному деятелю науки и техники РСФСР проф. Н. С. Сиунову, проф. И. П. Копылову, проф. А. В. Иванову-Смоленскому, проф. Б. Ф. Токареву, доц. В. Я. Беспалову, Г. С. Тамояну, Д. В. Соломахи-ну, Ф. М. Юферову за ценные советы и замечания, способствовавшие улучшению книги. Все замечания и пожелания по книге авторы просят направлять в адрес издательства «Высшая школа», Москва, K-5I, Неглинная ул., 29/14. .
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие......................., о
Введение........................'. '.~. '.'.',' 4
Глава 1. Общие положения............."....... g
§ 1.1. Основные допущения, принимаемые при исследовании .элект*
-. рических машин....................'. 6
§ 1.2. Система координатных осей.............'..'. g
§ 1.3. Система относительных единиц . ............. ', •* ц-
§ 1.4. Приведение обмоток электрических машин. . . .• ....!! 13 § 1.5. Замена короткозамкнутых-обмоток ротора машин переменного
.тока эквивалентными двухфазными .............. J7
§ 1.6. Параметры эквивалентных роторных обмоток........20
§ 1.7. Методы анализа переходных процессов в электрических машинах .......................... ... 25
Раздел первый. Исследование переходных процессов в электрических машинах с взаимно неподвижными^осями обмоток и полюсов . 30
Глава 2. Классический метод решения задач............ . 30
§ 2.1. Дифференциальные уравнения двухобмоточного тран.сформа-
тора............................ г 3Q
§ 2.2. Дифференциальные уравнения машины постоянного тока . 31
§ 2.3. Безреостатный пуск двигателя, параллельного возбуждения 33
Глава 3. Операторный метод решения задач . ............37
§ 3.1. Операторные уравнения двухобмоточного трансформатора г ~37-§ 3.2. Операторные уравнения трехобмоточного трансформатора ".• 39 § 3.3. Переход от операторных уравнений трансформатора к уравнениям установившегося режима.............. 40
§ 3.4. Внезапное короткое замыкание двухобмоточного трансформатора........................: . . . 41
Глава 4. Графо-аналитический метод решения задач . ......... 46
§ 4.1. Расчет тока включения трансформатора.......... Mi
§ 4.2. Самовозбуждение генератора постоянного тока...... 49
Раздел второй. Исследование переходных процессов в электрических машинах с взаимно перемещающимися осями обмоток ... 53
Глава 5. Уравнения синхронной явнополюсной машины в фазной систе*
ме координат......., .................".'•; S4, '
§ 5.1. Уравнения реальных обмоток......-...'...... 84
§ 5.2. Потокосцепления~и индуктивности обмоток синхронной машины Т ......._.....................' Щ ;.
§ 5.3. Расчет переходных процессов методом последовательных ин-1 Лч
тервалов..........................", iBv
1 '*^п
.Глава 6. Уравнения синхронной явнополюсной машины в системе коордя'- •
нат d и.д, жестко связанной с ротором . ........ ч ввЧ1
... § 6.1. Преобразование переменных. ..... ........... 66,,
§ 6.2. Преобразование уравнений равновесия напряжения к осям а,
Р и d, q............................ 69
§ 6.3. Уравнения равновесия напряжений синхронной машины в относительных единицах................... 73
§ 6.4. Параметры синхронных машин....."........... 77
§ 6.5. Электромагнитный момент вращения синхронной машины в
осях d, q........:.................. 84
§ 6.6. Комплексные дифференциальные уравнения синхронных машин ............................ 84
Глава 7. Внезапное короткое замыкание синхронного генератора ... 85
§ 7.1. Физическая картина явлений при внезапном коротком замыкании............................ 85
§ 7.2. Трехфазное короткое замыкание синхронного генератора с од- .
ним контуром на роторе.................. 96
§ 7.3. Трехфазное короткое, замыкание синхронного генератора
' с тремя контурами на роторе...............'. 100
Глава 8. Статическая устойчивость синхронных машин........ 102
§ 8.1. Общая характеристика статической устойчивости..... 102
§ 8.2. Линеаризация основных уравнений............. 104
§ 8.3 Методы исследования статической устойчивости на основе малых гармонических возмущений.............. 106
§ 8.4. Влияние параметров на статическую устойчивость при сползании и самораскачивании......... ......... 114
§ 8.5. Самовозбуждение синхронной машины при наличии емкости
в цепи статора...................... 116
.Глава 9. Асинхронные режимы синхронной машины........... 120 ,
§ 9.1. Метод исследования и основные уравнения . . ....... 120
§ 9.2. Токи в фазных обмотках статора.............. 128
§ 9.3. Расчет пусковых характеристик.............. 130
§ 9.4. Влияние несимметрии ротора на пусковые характеристики 132 § 9.5. Влияние возбуждения на пусковые характеристики синхронных двигателей...................... 137
Глава 10. Частотный метод исследования машин переменного тока . . 139
§ 10.1. Общие положения..................... 139
§ 10.2. Частотные характеристики и параметры машин переменного
тока........... . ................ 141
§ 10.3. Построение частотной характеристики машины переменного тока по осциллограмме затухания постоянного тока в обмотке
статора...............".'.......... 143
§ ГО.4. Определение параметров машин, переходных токов и электромагнитных моментов при помощи ' частотных характеристик 147
Глава 11. Динамическая устойчивость и втягивание в синхронизм синхронных машин...................... 152
§ 11.1. Общая характеристика динамической устойчивости и методов исследования .-....,'............... . 152
§ 11.2. Расчет переходных процессов при исследовании динамической
устойчивости на АВМ................... 155
§ 11.3. Расчет динамической устойчивости синхронного двигателя
методом площадей..................... 161
§ 11.4. Вынужденные и свободные колебания............ 164
§ 11.5. Критерий втягивания в синхронизм............ 167
Глава 12.- Переходные процессы в асинхронных двигателях..... 171
§ 12.1. Характеристика переходных процессов и методов расчета . . 171 § 12.2. Механические переходные процессы при пуске асинхронных
двигателей......................... 173
§ 12.3. Исследование электромеханических переходных процессов 175
277
§ 12.4. Исследование переходных процессов асинхронных электродвигателей с помощью АВМ..................181
Раздел третий. Коммутация коллекторных машин.......191
Глава 13. Аналитическое исследование коммутации...........191
§ 13.1. Сущность процесса коммутации......."........191
§ 13.2. Природа щеточного контакта................193
§ 13.3. Вольт-амперные характеристики скользящего контакта. . 195
§ 13.4. Классическая теория коммутации............. . 197
§ 13.5. Теория коммутации на основе допущения постоянства падения
напряжения в щеточном контакте.............199
§ 13.6. Теория оптимальной коммутации.............. 202
§ 13.7. Применение ЭВМ для расчета процесса коммутации .... 203
Глава 14. Некоторые способы улучшения коммутации.........204
§ 14.1. Оценка коммутирующей способности электрощеток .... 204 § 14.2. Улучшение коммутации применением составных щеток . . . 206 § 14.3. Вентильно-механическая коммутация машин постоянного тока 208
Раздел четвертый. Расчет магнитных полей в электрических
машинах..............................212
Глава 15. Основы теории магнитного поля.............213
§ 15.1. Полная система уравнений электромагнитного поля .... 213
§ 15.2. Основные допущения....................215
§ 15.3. Векторный и скалярный потенциалы магнитного поля . . .216
§ 15.4. Магнитное поле линейного тока............. 219
§ 15.5. Граничные условия на поверхности раздела двух сред . . . 221
§ 15.6. Зеркальное отображение..................222
§ 15.7. Энергия магнитного поля, индуктивность, механические силы 225
Глава 16. Аналитические методы решения уравнений Пуассона—Лапласа.............................227
§ 16.1. Метод разделения переменных...............227
§ 16.2. Метод Роговского ......................230
§ 16.3. Метод Рота ........................236,
Глава 17. Метод конформных преобразований.............240
§ 17.1/Сущность метода......................240
§ 17.2. Преобразование верхней полуплоскости во внутреннюю область
многоугольника...................' . . . 242
§ 17.3. 'Преобразование вещественной оси плоскости г в многоугольник,
образуемый бесконечной полосой.....-..........245
•§ 17.4. Расчет магнитного поля в зазоре явнополюсной машины . . 247
Глава 18. Графо-аналитические методы расчета магнитных полей . . . 253
§ 18.1. Построение картины поля главных полюсов машины постоянного тока.........................253
§ 18.2. Расчет магнитного поля методом сеток (метод конечных разностей)..................*. • •.....255-
О1*»
Глава 19. Полевые задачи электродинамики ... ..........262
§ 19.1. Уравнения электромагнитного поля, гармонически изменяющегося во времени.....................262
§ 19.2. Вытеснение тока в пазу электрической машины . . . . . .264
§ 19.3. Исследование влияния электропроводящего экрана на электромагнитное поле, гармонически изменяющееся во времени . 267
Литература.......... ...................273
Цена: 150руб.
