Электрические машины

1.

«Электрические машины»
Честюнина Татьяна Викторовна
II корпус - 115а
Курс: 3,
семестр: 5
Лекции: 36
Практические работы: 18
Лабораторные работы: 17
Самостоятельная работа: 27 час.
РГЗ
Экзамен

2.

Список литературы
1. Вольдек А.И., Попов В.В. Электрические машины. Машины
переменного тока, 2007г.
2. Вольдек А.И., Попов В.В. Электрические машины. Введение в
электромеханику. Машины постоянного тока и
трансформаторы, 2007г.
или
Вольдек А.И Электрические машины. Л., Энергия, 1978 г.
3. Иванов-Смоленский А.И. Электрические машины.
4. Беспалов В. Я. Электрические машины
5. Токарев Б.Ф. Электрические машины.
6. Копылов И. П. Электрические машины.
7. Кацман М.М. Электрические машины.
8. Тихомиров П.М. Расчет трансформаторов.
9. Читечан В.И. Электрические машины. Сборник задач.

3.

Список литературы
Методички
1. Савилова Э. Е., Тюков В. А., Темлякова З. С., Гераскина Н. М.
Электрические машины : сборник задач (№2318).
2. Электрические машины. Ч. 1 Трансформаторы и асинхронные машины:
методические указания к лабораторным работам ФМА, ФЭН
направления 140400 (№4412).
3. Электрические машины. Ч. 2 Синхронные машины: методические
указания к лабораторным работам ФМА, ФЭН направления 140400
(№4372).
4. Электрические машины. Машины постоянного тока : учебное пособие /
[А. Ф. Шевченко и др.]
5. Электрические машины : методические указания к расчету курсового
проекта (курсовой работы) по трансформаторам (№3725)

4.

Оценка видов деятельности студентов
в течение семестра
5 семестр
Вид
деятельности
студента
Порядок оценки деятельности студента в баллах
Посещение лекций Посещение каждой лекции оценивается в 1 балл.
(16 лекций)
Каждая лабораторная работа оценивается в диапазоне 10÷20
Лабораторные
баллов (10 баллов за выполнение л.р.+ 10 баллов за защиту
работы
л.р.; защита оценивается по 3-х уровневой шкале:
(4 л.р.)
«удовлетворительно» - 3 балла, «хорошо» - 7 баллов,
«отлично» – 10 баллов). Итоговая оценка по лабораторным
работам выводится как среднее арифметическое баллов,
набранных за все проделанные работы.
КР (РГЗ)
Выполнение курсовой работы (РГЗ) оценивается в диапазоне
6÷15 баллов (6 баллов за выполнение КР в срок + 9 баллов за
защиту; защита оценивается по 3-х уровневой шкале:
«удовлетворительно» -3 балла, «хорошо» - 6 баллов,
«отлично» – 9 баллов)
Практические
Практические
занятия
проводятся
по
лекционному
занятия
материалу. Работа на практических занятиях оценивается в 10
(8 занятий)
баллов.
Итого:
Максимальный
балл
15
20
15
10
60

5.

Основной программой
работ.
Вид деятельности
студента
Контр. работа №1
(Трансформаторы)
Контр. работа
№2
(Асинхронные
машины)
Итого:
предусмотрено выполнение контрольных
Порядок оценки деятельности студента в
баллах
Контрольное задание содержит 6 вопросов.
Ответ на каждый вопрос оценивается по
десятибалльной шкале. Итоговая оценка по
контрольной работе выводится как среднее
арифметическое баллов, набранных за все
ответы на вопросы
Контрольное задание содержит 6 вопросов.
Ответ на каждый вопрос оценивается по
десятибалльной шкале. Итоговая оценка по
контрольной работе выводится как среднее
арифметическое баллов, набранных за все
ответы на вопросы
Максимальный
балл
20
20
40

6.

ВВЕДЕНИЕ
• классификация электрических машин;
• история развития электромеханики;
• способы образования магнитного поля;
• основные законы, применяемые в теории
электрических машин;
• материалы применяемые в
электромашиностроении.

7.

КЛАССИФИКАЦИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ
МАШИН
• Дисциплина “Электрические машины”
изучает основные законы электромеханического
преобразования энергии, а также конструкции и
принцип действия осуществляющих такое
преобразование энергии устройств, называемых
электрическими машинами.
• Электрическая машина - электромеханическое
или электромагнитное устройство, предназначенное
для преобразования энергии: механической в
электрическую, электрической в механическую, а
также электрической энергии в электрическую с
другими параметрами или свойствами.

8.

КЛАССИФИКАЦИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ
МАШИН
По функциональному назначению :
• Электрические генераторы – преобразование механической
энергии в электрическую;
• Электрические двигатели – преобразование электрической
энергии в механическую;
• Вращающиеся преобразователи – преобразование рода
тока, частоты, числа фаз переменного тока и т.д.;
• Трансформаторы – электрическая энергия одного
напряжения преобразуется в электрическую энергию
другого напряжения.
По роду тока :
• Машины постоянного тока;
• Машины переменного тока;
▫ синхронные
▫ асинхронные

9.

Краткая история развития электрических машин
• 1799 г. А.Вольта создал электрохимический генератор –
вольтов столб;
• 1802 г. В.В.Петров – гальваническую батарею (4200 элементов,
1700 В, 85 Вт;
• 1821 г. М. Фарадей- электрический двигатель;
• 1823 г. П. Барлоу;

10.

• Закон Ампера
На проводник с током в однородном магнитном поле действует
электромагнитная сила
B
Fэм
l
df Bi sin dl
угол между dl и B
i
B
i
Fэм
Проводник с током в магнитном поле
Направление силы определяется
правилом левой руки
l
f i B sin dl
0
В случае однородного поля
f Bil sin
f Bil
и при 900

11.

1831 г. двигатель Д.Генри
1834 г. двигатель Б.Якоби

12.

Электромагнитная индукция

13.

1831 г. – М.Фарадей
• Закон
электромагнитной
индукции (закон Максвелла):
При изменении сцепленного с
контуром магнитного потока в
контуре индуктируется ЭДС.
• Закон Фарадея:
При пересечении проводником
магнитных линий в проводнике
индуктируется ЭДС .
l
dS
а
B
b
i
Виток (контур) в магнитном поле
d
d
e
WК
dt
dt
WК Ф - потокосцепление
контура
e
e Blv
e
B v
B
v
Движение проводника в магнитном поле
Направление ЭДС определяется
правилом правой руки

14.

1831 г. генератор братьев Пикси 1870 г. З.Грамм предложил
генератор с кольцевой обмоткой

15.

Способы образования магнитного поля в
электрических машинах
б)
a)
S
1
А
4
2
3
2
İ
N
в)
А
А
N
S
S
2
φМа
φМb
İ
2
3
φМа
φМb
F = wİ
Способы образования и изображения магнитного поля:
1 – постоянный магнит; 2 – линии магнитного поля (индукционные или магнитные
силовые), 3 – проводник с током; 4 – катушка с током

16.

1873 г. – Ф.Гефнер-Альтенек и В. Сименс предложили
машину с барабанным якорем

17.

Развитие машин переменного тока
1876 г. – П.Н.Яблочков (генератор переменного тока, трансформатор с
разомкнутым магнитопроводом.
1889 г. – Г.Феррарис и Н.Тесла создали 2-х фазный асинхронный двигатель
переменного тока
Двигатель Феррариса
Двигатель Н.Тесла

18.

1889 г. М.О. Доливо-Добровольский создал 3-х фазный АД
1891 г. Международная электротехническая выставка

19.

Производство электрической энергии
Турбогенераторы
n=3000 и 1500 об/мин
Серийный выпуск 500 и 800 мВт
Костромская ТЭС - 1200 мВт
Для АЭС освоен выпуск
1000 мВт n=3000 и 1500 об/мин и
1600 мВт n=1500 об/мин
КПД = 99,2 %
Гидрогенераторы
Саяно-Шушенская ГЭС
S=712 мВА n=142,8 об/мин
Красноярская ГЭС S=590 мВА

20.

21.

22.

Сварка и сборка корпуса гидрогенератора в
кольцо из сегментов

23.

Токарно-винторезный станок
Обработка ротора
турбогенератора

24.

Изготовление и укладка
стержневых обмоток статоров

25.

Ротор и статор турбогенератора ТВФ-110
на укладочном участке сборочного
производства

26.

Магнитная система сердечника
статора гидрогенератора

27.

Сектора статора
гидрогенератора с уложенной
обмоткой

28.

Машинный зал
Иркутской ГЭС
8 гидрогенераторов,
82,8 МВт,
13,8 кВ,
83,3 об/мин

29.

Машинный зал ГЭС Табка (Сирия)
8 генераторов, 100 МВт, 13,8 кВ, 125 об/мин

30.

Токтогульская ГЭС
(Киргизия)
4 гидрогенератора,
300 МВт,
15,75 кВ,
166,7 об/мин

31.

Передача электрической энергии
U=1150 кВ – переменный ток
U=1500 кВ – постоянный ток
S=1250 мВА – мощность стержевого
трансформатора
S=2000 мВА – мощность группового
трансформатора

32.

33.

34.

35.

36.

37.

38.

Потребление электрической энергии
2/3 эл. энергии потребляется электродвигателями
Р= доли Вт - 10 мВт
n= 1об/сутки - 500000 об/мин
• промышленность
• авиация, космическая, морская техника
• системы автоматического управления
• бытовая техника
Атомная подводная лодка
500-1500 эл. маш.
Космический корабль
до 900 эл. маш.
Истребитель
до 300 эл. маш.
• асинхронные двигатели
• синхронные двигатели
• машины постоянного тока

39.

• Закон Ома для
электрической цепи
• Закон Ома для магнитной
цепи
I
a)
φa
b)
I
Z
E
c)
I
Z
ПМ
I
U
φb
Ток в электрической цепи
( a b ) U E
I
Z
Z Z
Z
I
lСР
Образование магнитного поля в
магнитопроводе
F WI
RМ RМ
RМ - магнитное сопротивление, А/Вб
RМ
lСР
Мa П М

40.

• Закон полного тока
Интеграл по произвольному замкнутому контуру L от
произведения напряжённости магнитного поля на элемент длины
контура
равен сумме токов, находящихся внутри контура
интегрирования.
i1
in
i2
i3
Hdl i i1 i2 ... in
H
n
L
dl
• Закон Ленца:
Индуктируемая в контуре изменяющимся магнитным потоком Ф ЭДС
всегда вызывает ток i, направленный так, чтобы воспрепятствовать
изменению магнитного потока Ф;
или короче:
Индуктированный в контуре ток i всегда препятствует изменению
магнитного потока Ф, индуктирующего этот ток.

41.

Материалы применяемые в
электромашиностроении
• Конструктивные (конструкционные): станины, подшипниковые щиты,
подшипники, валы, вентиляторы, контактные и другие устройства.
▫
▫
▫
▫
сталь
чугун
цветные металлы и их сплавы
пластмассы.
• Активные: выбираются из условия уменьшения потерь в активной зоне
машины
Электрические потери мощности