Электрические машины постоянного тока и трансформаторы ч. I

1. Электрические машины постоянного тока и трансформаторы ч. I

Российский университет транспорта (МИИТ)
Кафедра «Электропоезда и локомотивы»
Электрические машины
постоянного тока и
трансформаторы
ч. I
Фиронов А.Н.
Курс лекций
Направление 23.05.03 «Подвижной состав железных дорог
(Высокоскоростной наземный транспорт)»,
Квалификация выпускника - Специалист

2. Содержание, ч. I

Электрические машины постоянного тока.
• Классификация электрических машин. Электротехнические материалы.
• Основные законы электротехники, применяемые в электрических машинах.
• Конструкция машин постоянного тока.
• Обмотки машин постоянного тока.
• Магнитная цепь машины постоянного тока.
• Основные соотношения, характеризующие рабочие свойства и габариты машины.
• Реакция якоря.
• Коммутация в машине постоянного тока и способы ее улучшения.
2. Генераторы и двигатели постоянного тока.
• Генераторы постоянного тока. Схемы включения. Основные характеристики.
• Двигатели постоянного тока. Схемы включения.
• Регулирование скорости вращения двигателей постоянного тока.
3. Электропривод постоянного тока.
• Математическое описание машины постоянного тока.
• Двигатели постоянного тока в системах электропривода. Примеры моделей.
4. Трансформаторы.
• Конструкции.
• Холостой ход, короткое замыкание. Приведение параметров трансформатора.
• Уравнения для напряжений трансформатора. Векторная диаграмма и схема замещения.
• Характеристики и КПД трансформатора.
• Трехфазный трансформатор. Группы соединений. Примеры моделей.
1.

3. Электрические машины постоянного тока

Классификация электрических машин
Электрические машины постоянного тока
Среди многообразия электрического оборудования электрические машины
занимают особое место.
Преобразование механической энергии в электрическую осуществляется с
помощью электрических генераторов и наборот - с помощью электрических двигателей.
Классификация электрических машин может производиться по различным
признакам:
1. По назначению: генераторы и двигатели.
2. По роду тока и принципу действия: машины постоянного и переменного тока.
Машины постоянного тока – в качестве тяговых двигателей на транспорте
(железнодорожный, городской внеуличный – трамвай, троллейбус, метро).
Машины переменного тока: асинхронные и синхронные генераторы и двигатели.
Первые – в подавляющем большинстве применяются в качестве двигателей в
промышленности, вторые – в качестве генераторов при производстве электрической
энергии и мощных двигателей.
В отдельный класс вынесены трансформаторы - как статические устройства,
преобразующие напряжение из одного вида в другой, как правило, одной частоты.
3. По конструктивному исполнению: машины на лапах с подшипниковыми
щитами, с вертикальным валов и т.д.
4. По степени защиты: открытые, брызгозащищенные, взрывозащищенные и т.д.
5. По способу охлаждения: с воздушным, масляным, криогенным охлаждением и
т.д.
3

4. Электрические машины постоянного тока

Материалы, применяемые в электрических
машинах
Электрические машины постоянного тока
Материалы, применяемые в электрических машинах, подразделяются на 3
категории: конструктивные, активные и изоляционные.
Конструктивные материалы предназначены для передачи механических нагрузок
(валы, станины, подшипниковые щиты и т.д.). Это сталь, чугун, цветные металлы.
Активные материалы – проводниковые и магнитные.
Проводниковые – в основном медь и алюминий.
Материал
Медь
Алюминий
Сорт
Электрическая
отожженная
Рафинированный
Плотность.
Г/см3
Удельное
сопротивление
при 20ºС
8,9
17,2 – 17,5 *10-9
2,6-2,7
28,2*10-9
Магнитные – листовая холоднокатанная электротехническая сталь. Свойства
магнитных материалов определяются ГОСТ 21427 – 78.
Например, 1211, 1212, 1213,1311, 1312, 1411, 1412, 3411, 3412 и т.д.
Первая цифра – класс стали по структуре и виду прокатки, вторая – содержание
кремния, третья – удельные потери по группам, четвертая – порядковый номер.
4

5. Электрические машины постоянного тока

Материалы, применяемые в электрических
машинах
Электрические машины постоянного тока
Изоляционные
материалы:
твердые, жидкие и газообразные.
Наибольшее
применение
получили твердые: бумага, слюда,
стекловолокно, лаки, эпоксидные
компаунды и т.д.
Важнейшей
характеристикой
изоляционных материалов является
их
нагревостойкость,
которая
характеризуется
предельно
допустимой температурой. По ГОСТ
8865-70 изоляционные материалы
подразделяются на 7 классов
нагревостойкости:
Класс
изоляции