ISBN 5-06-004032-1
Рассмотрены электромагнитные, тепловые, вентиляционные и механические расчеты асинхронных, синхронных машин и машин постоянного тока. Приведены примеры расчетов электрических машин новых серий. Даны необходимые справочные материалы для выполнения курсовых и дипломных проектов.
В четвертом издании (3-е — 2002 г.) приведены материалы по новым сериям электродвигателей.
Для студентов электротехнических и энергетических специальностей. Может быть полезен инженерам, специализирующимся в области проектирования
ПРЕДИСЛОВИЕ
Без преувеличения можно считать, что в XX в. электричество совершило техническую революцию в промышленности. Почти вся электроэнергия вырабатывается электрогенераторами, две трети которой преобразуется электродвигателями в механическую энергию. Поэтому электромеханики могут гордиться тем, что их детища — электрические машины являются главными движущими силами технического прогресса.
Проектирование электрических машин требует глубоких, профессиональных знаний не только в электромеханике, но и в теплофизике, механике и экономике. Данный учебник написан для студентов-электромехаников, изучающих курс «Проектирование электрических машин», а также для студентов других специализаций, выполняющих курсовой проект по электрическим машинам. В первых восьми главах излагается лекционный материал, а в последующих — необходимый для выполнения курсовых проектов по асинхронным, синхронным машинам и машинам постоянного тока.
В книге нет материалов по специальным электрическим машинам, турбо- и гидрогенераторам.
Учебник написан сотрудниками кафедры «Электромеханики» Московского энергетического института (ТУ). К сожалению, из авторов третьего издания учебника в живых остался только один, и ему пришлось весь труд по переизданию принять на свои плечи и постараться в тексте сохранить индивидуальные особенности своих коллег.
Учебник предназначен для студентов, но может быть полезен инженерам-электромеханикам в практической работе.
Двигатели серии АИР соответствовали нормам СЭВ, отличным от требований Европейского комитета по координации электротехнических стандартов (SENELEC) и стандартов ФРГ (DIN). До последнего времени на электротехнических заводах России выпускались в основном асинхронные двигатели серий 4А и АИР.
В настоящее время Владимирский электромоторный завод (ВЭМЗ) освоил выпуск серии 5А, заменившей серию АИ. В серии 5А сохранена конструктивная и технологическая преемственность се-РИИ АИ.
Ярославский электромашиностроительный завод (ЯЭМЗ) освоил производство серии RA (Российская асинхронная) с высотой оси ' вращения 71...280 мм.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие..............................3
Введение................................5
Глава первая. Общие вопросы проектирования электрических
машин.......................8
1.1. Подход к проектированию электрических машин.........8
1.2. Проблемы оптимального проектирования...........12
1.3. Расчет отдельной машины и серии машин............15
1.4. Основные конструктивные исполнения электрических машин . . 20
1.5. Надежность электрических машин...............35
1.6. Методические указания к выполнению курсового проекта . ... 46
Глава вторая. Материалы, применяемые в электромашиностроении ......................50
2.1. Магнитные материалы..................... 50
2.2. Проводниковые материалы................... 54
2.3. Электроизоляционные материалы............... 56
2.4. Обмоточные провода..................... 62
2.5. Конструкционные материалы.................. 68
Глава третья. Конструкция и схемы обмоток электрических
машин.......................71
3.1. Типы обмоток и их изоляция..................71
3.2. Конструкция и изоляция обмоток статоров машин переменного тока.......................75
3.3. Обмотки роторов асинхронных двигателей...........93
3.4. Коэффициент заполнения паза.................100
3.5. Элементы схем и обозначения выводов трехфазных обмоток . . 102
3.6. Обмоточный коэффициент ..................108
3.7. Схемы однослойных обмоток.................114
3.8. Схемы двухслойных обмоток.................118
3.9. Обмотка с дробным числом пазов на полюс и фазу.......124
3.10. Схемы обмоток для механизированной укладки........ 133
3.11. Особенности схем обмоток многоскоростных асинхронных двигателей......................... 135
3.12. Обмотки фазных роторов асинхронных двигателей...... 140
3.13. Конструкция и изоляция обмоток якорей машин постоянного тока....................... 146
3.14. Особенности схем обмоток якорей машин постоянного тока . . 154
3.15. Простые петлевые обмотки.................. 156
763
3.16. Простые волновые обмотки.................159
3.17. Сложные обмотки якорей машин постоянного тока......161
3.18. Обмотки возбуждения и компенсационные обмотки
машин постоянного тока.................. . 164
3.19. Обозначение выводов машин постоянного тока........166
Г л а в а ч е т в е р т а я. Магнитная цепь электрической машины .... 168
4.1. Основные положения расчета магнитной цепи........ . 168
4.2. Магнитное напряжение воздушного зазора...........170
4.3. Магнитное напряжение зубцовых зон.............175
4.4. Магнитное напряжение ярм статора и ротора.........179
4.5. Магнитное напряжение и коэффициент рассеяния полюсов . . . 180
4.6. Характеристика холостого хода................183
4.7. Влияние нагрузки на поле машины..............185
Глава пятая. Параметры электрических машин..........187
5.1. Активные сопротивления обмоток...............187
5.2. Индуктивные сопротивления обмоток.............190
5.3. Момент инерции.......................195
Глава шестая. Потери и КПД..................197
6.1. Классификация потерь....................197
6.2. Электрические потери.....................198
6.3. Магнитные потери..................... . 199
6.4. Механические и вентиляционные потери............200
6.5. Добавочные потери......................201
6.6. Коэффициент полезного действия...............203
Глава седьмая. Тепловой и вентиляционный расчет
электрических машин..............206
7.1. Общие вопросы теплоотдачи в электрических машинах.....206
7.2. Теплообмен в электрических машинах.............212
7.3. Неустановившийся режим нагревания однородного тела .... 215
7.4. Стационарная теплопроводность...............216
7.5. Метод эквивалентных тепловых схем замещения........220
7.6. Вентиляционный расчет электрических машин.........224
7.7. Расчет вентиляторов.....................228
Глава восьмая. Элементы конструкции и механические расчеты . . 233
8.1. Магнитопровод статора.................... 233
8.2. Станины........................ . . 239
8.3. Валы..........................\ . . 242
8.4. Подшипники. Подшипниковые щиты............. 252
8.5. Полюсы........................... 261
8.6. Механический расчет магнитопровода ротора синхронной
машины........................... 27/
8.6.1. Расчет дискового ротора................ 278
8.6.2. Расчет ротора в виде магнитного колеса.........279
8.7. Роторы асинхронных двигателей и якоря машин
постоянного тока...................... . 282
8.7.1. Механический расчет магнитопровода.......... 284
8.7.2. Расчет бандажей и клиньев.............. . 288
8.8. Коллекторы.........................292
8.8.1. Механический расчет коллектора с нажимными конусными фланцами..................295
8.8.2. Механический расчет коллектора на пластмассе.....299
8.9. Контактные кольца......................301
8.10. Токосъемный аппарат....................304
Глава девятая. Проектирование асинхронных машин.......306
9.1. Общие сведения........................306
9.2. Особенности двигателей серии 4А...............314
9.3. Особенности двигателей серии АИ и АИР...........324
9.4. Новая серия РА........................337
9.5. Задание на проектирование. Выбор главных размеров
и расчет обмотки статора...................340
9.6. Расчет размеров зубцовой зоны статора............356
9.7. Выбор воздушного зазора...................367
9.8. Расчет ротора.........................368
9.8.1. Фазные роторы.....................368
9.8.2. Короткозамкнутые роторы............... 371
9.8.3. Сердечники роторов...................384
9.9. Расчет магнитной цепи....................385
9.9.1. Магнитное напряжение воздушного зазора........386
9.9.2. Магнитное напряжение зубцовой зоны статора......387
9.9.3. Магнитное напряжение зубцовой зоны ротора......388
9.9.4. Магнитное напряжение ярм статора и ротора. Намагничивающий ток.................394
9.10. Параметры асинхронной машины для номинального режима . 396
9.10.1. Активные сопротивления обмоток статора и фазного ротора........................397
9.10.2. Индуктивные сопротивления обмоток двигателей
с фазными роторами..................402
9.10.3. Сопротивления обмоток двигателей с коротко-замкнутыми роторами.................404
9.10.4. Относительные значения параметров..........410
9.11. Потери и КПД........................411
9.12. Расчет рабочих характеристик................418
9.13. Расчет пусковых характеристик................425
9.14. Особенности расчета характеристик асинхронных двигателей с роторами, имеющими двойную беличью
клетку или фигурные пазы................ . . 441
765
9.15. Особенности теплового.и вентиляционного расчетов асинхронных двигателей................... '449
9.16. Примеры расчета...................... 456
9.16.1. Расчет асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором........................ 456
9.16.2. Расчет асинхронного двигателя с фазным ротором. . . . 474
Глава десятая. Проектирование синхронных машин........487
10.1. Общие сведения....................... 487
10.2. Конструкция серийных синхронных машин общего назначения......................... 491
10.3. Система относительных единиц................ 501
10.4. Задание на проектирование................. 501
10.5. Выбор главных размеров................... 502
10.6. Обмотка и зубцовая зона статора .i.............. 509
10.7. Сегментировка статора................... 512
10.8. Пазы, обмотка и ярмо статора................ 514
10.8.1. Размеры пазов статора.................514
10.8.2. Обмотка статора....................519
10.9. Воздушный зазор и полюсы ротора..............520
10.10. Расчет демпферной (пусковой) обмотки........... 524
10.11. Расчет магнитной цепи................... 527
10.12. Определение МДС реакции якоря.............. 533
10.13. Параметры обмотки статора для установившегося режима работы........................... 535
10.14. Определение МДС обмотки возбуждения при нагрузке. Векторные диаграммы................... 537
10.15. Расчет обмотки возбуждения................ 540
10.16. Параметры и постоянные времени.............. 549
10.17. Масса активных материалов................ 554
10.18. Потери и КПД....................... 555
10.19. Тепловой расчет обмотки статора для установившегося режима работы....................... 557
10.20. Характеристики синхронных машин............. 558
10.20.1. Основные характеристики............... 558
10.20.2. Токи короткого замыкания.............. 561
10.20.3. Пусковые характеристики............... 562
Пример расчета трехфазного синхронного двигателя........ 564
Глава одиннадцатая. Проектирование машин постоянного
/
11.1. Серии машин постоянного тока............... 589
11.2. Задание на проектирование машины постоянного тока .... 603
11.3. Выбор главных размеров................... 604
11.4. Расчет обмотки и пазов якоря................ 607
766
11.5. Расчет воздушного зазора под главными полюсами. Компенсационная обмотка.................. 616
11.6. Расчет магнитной цепи.................... 624
11.7. Расчет обмотки возбуждения................. 631
11.8. Расчет коммутации..................... 634
11.9. Расчет добавочных полюсов................. 637
11.10. Потери и КПД. Рабочие характеристики.......'. ... 641
11.11. Особенности теплового и вентиляционного расчетов
машин постоянного тока.................. 645
Пример расчета двигателя постоянного тока..........^ . 654
Глава двенадцатая. Системы автоматизированного
проектирования электрических машин . . . 675
Приложение 1. Кривые намагничивания сталей............ 691
Приложение 2. Кривые намагничивания для зубцовых зон
с учетом ответвления потока в пазы........... 708
Приложение 3. Обмоточные провода. Ленты и шины......... 713
Приложение 4. Щетки для электрических машин.......... . 730
Приложение 5. Подшипники качения................. 733
Приложение 6. Шкала мощностей, высоты осей вращения
и установочные размеры электрических машин .... 738
Приложение 7. Условное обозначение исполнения электрических
машин по степени защиты.............. 742
Приложение 8. Условное обозначение способов охлаждения
электрических машин................. 743
Приложение 9. Технические данные двигателей серий 5А и АИР
Владимирского электромоторного завода (ВЭМЗ) . . . 746
Список литературы......................... 755
Предметный указатель....................... 757
Цена: 300руб.
