Электрические машины. Генераторы. Электродвигатели

Книга посвящена одному из видов электрических приводов — частотно-управляемому с асинхронными электродвигателями, наиболее сложному и широко распространенному в современной технике. Рассмотрены проблемы теории и практики частотного управления асинхронными электродвигателями. Подробно изложены вопросы расчета статических характеристик, проанализированы режимы работы и управления частотно-управляемыми приводами. Теория работы частотно-управляемого привода рассмотрена применительно ко всем возможным приложениям, а особенности его работы, основные примеры и расчеты — к тяговому приводу. Предполагается знание читателем основ теории электротехники, электрических машин, преобразовательной техники, электроприводов и автоматического управления.

Рассмотрены типовые контакторные схемы управления электроприводами в функции времени, скорости и пути с асинхронными двигателями и двигателем постоянного тока. Процессы управления проиллюстрированы механическими характеристиками.

Издание содержит краткие материалы по выполнению самостоятельной работы, и рекомендуется студентам вузов по направлению подготовки «Агроинженерия» и «Теплоэнергетика и теплотехника».

Приведены описания и функциональные схемы исследовательских стендов. Составлены программы практических занятий и даны указания по порядку выполнения пунктов программ. Изложены теоретические сведения, необходимые для расчета характеристик производственных механизмов и электроприводов, предусмотренных в расчетной части программ занятий.

Рассмотрены базовые вопросы электропривода постоянного тока: основные уравнения, характеристики и режимы электродвигателя постоянного тока при независимом возбуждении; исследование системы «тиристорный преобразователь – двигатель постоянного тока»; исследование системы подчиненного регулирования тиристорного электропривода постоянного тока с внешним контуром скорости, а также электропривода переменного тока; исследование асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором; исследование систем «преобразователь частоты – асинхронный электродвигатель».

В методических указаниях приведены практические работы, выполнение которых позволит изучить условные и графические обозначения элементов принципиальных схем, назначение и условия срабатывания электрических аппаратов.

Рассмотрены методы управления и устройства частотного регулирования бесконтактных электродвигателей, применяемых в трубопроводной арматуре

Методические указания подготовлены в соответствии с Федеральным государственным образовательным стандартом высшего образования по направлению подготовки 35.03.06 Агроинженерия.

Приведена конструкция и схемы управления трехфазным вентильно-индукторным электродвигателем, рекомендуемым к применению в интеллектуальных электроприводах трубопроводной арматуры

В пособии изложены основы теории электропривода. Рассмотрены принципы действия разомкнутых и замкнутых систем электроприводов постоянного и переменного тока. Представлена методика и примеры расчета параметров двигателей, статических и динамических характеристик электроприводов.

Методические указания систематизируют порядок выполнения и дипломного проектирования по автоматизированному электроприводу на предприятиях АПК, разъясняют, как правильно оформлять пояснительные записки и графические материалы курсовых и дипломных проектов (работ) и являются обязательными для студентов дневной и заочной форм обучения по направлению «Агроинженерия».

Изложены необходимые теоретические положения основных разделов АЭП. Рассмотрены вопросы, связанные с расчетом и построением механических характеристик электроприводов постоянного и переменного тока.

Изложены основные принципы построения асинхронных частотно- регулируемых электроприводов. Проведен анализ технического уровня современных асинхронных двигателей и преобразователей частоты. Рассмотрены принципы построения математических моделей трехфазных асинхронных двигателей с позиций теории обобщенной электрической машины. Приведены результаты анализа системных свойств разомкнутого электропривода с силовым полупроводниковым преобразователем и асинхронным двигателем, таких как управляемость, наблюдаемость и чувствительность. Даны рекомендации по использованию полученных результатов в системах частотно-регулируемого электропривода с асинхронными двигателями.

Содержит краткие теоретические материалы по изучению дисциплины и методические материалы по выполнению курсовой работы.

В традиционных схемах многоуровневых автономных инверторов напряжения с фиксирующими диодами питание уровней инвертора осуществляется или от одного неуправляемого выпрямителя, нагруженного на гирлянду емкостных делителей, или нескольких неуправляемых выпрямителей для каждого уровня. При работе на переменной частоте в схемах частотно-регулируемого электропривода на низких скоростях задействуется только часть из возможных уровней напряжения, что существенно ухудшает качество выходной сети инвертора. Тогда при работе приводного асинхронного двигателя на низких скоростях проявляется негативное влияние широтно-импульсной модуляции на обмотки статора двигателя. При этом оно не намного меньше, чем при питании машины от обычного двухуровневого автономного инвертора напряжения. Некоторое снижение отрицательного влияния обусловлено лишь уменьшением амплитуды импульсов напряжения на выходе инвертора. В то же время производные импульсов напряжения по-прежнему не отличаются от этих производных для случая двухуровневого инвертора напряжения. Долговечность приводного двигателя существенно снижается из-за протекающих паразитных токов между витками обмотки и между обмоткой и станиной машины. В результате такого негативного воздействия происходит ускоренное старение изоляции двигателя и преждевременный ее пробой. Эта проблема часто решается конструированием и применением специального частотно-регулируемого двигателя. От двигателя общепромышленных серий он отличается применением специальной изоляции повышенной прочности и непроводящих неметаллических подшипников. При этом значительно возрастает стоимость и так недешевой системы электропривода из-за дорогого объекта управления — двигателя В работе показан вариант относительно простого усовершенствования силовой схемы для четырехуровневого автономного инвертора напряжения заменой питания уровней от неуправляемого на управляемый выпрямитель. Это позволяет получить лучший спектр выходного напряжения инвертора. Коэффициент гармоник линейного напряжения при этом снижается почти в 5 раз. Решение может быть рекомендовано, если работа электропривода на низких скоростях составляет значительную часть производственного цикла.

В учебном пособии рассматривается математическое описание частотного асинхронного электропривода, анализируется режим оптимального управления с обеспечением минимума тока статора, приводятся схемные решения с реализацией оптимальных режимов с помощью корректирующих средств.

Изложены необходимые теоретические положения основных разделов АЭП.

Кратко изложены основы теории современного автоматизированного электропривода. Рассмотрены принципы построения и составные части электроприводов, их характеристики в статических и динамических режимах работы с двигателями постоянного и переменного тока, а также основные принципы управления и проектирования.

Приведены характеристики и схемы регулирования момента и скорости трехфазного синхронного электродвигателя с постоянными магнитами. Даны рекомендации по их применению в электроприводах трубопроводной арматуры

В первой части пособия рассматриваются теоретические основы выполнения систем автоматического управления, регулирования напряжения и реактивной мощности, схемы и принципы действия автоматических систем регулирования возбуждения синхронных машин.

Представлены основные теоретические сведения и лабораторный практикум по электрическим аппаратам ручного и автоматического действия, аппаратам защиты, а также электронным аппаратам и цифровым узлам.

Разработана схема устройства плавного пуска асинхронного двигателя с программным управлением. Приведено описание работы основных блоков схемы устройства.

Книга представляет собой учебное издание, в котором с системотехнических позиций представлены конструктивные решения тяговых электроприводов транспортных средств, закономерности и особенности их функционирования. Приведены показатели эффективности работы электромобилей при применении современных химических источников тока. Изложены основные сведения о современных системах тягового электропривода электромобилей, взаимосвязанных с вопросами увеличения области эффективного использования электромобилей на основании снижения удельной стоимости батарей и повышения срока их службы. Целью учебного пособия является обобщения вопросов конструкции и диагностирования современных электронных, микропроцессорных систем тягового электропривода транспортных средств, с учетом систематизации основных понятий и описаний данных систем.

Изложены вопросы расчета систем автоматизированного электропривода. Рассмотрен тиристорный и транзисторный электропривод постоянного тока, а также транзисторный асинхронный электропривод переменного тока. Даны методики выбора параметров регуляторов. Приведено описание функциональных схем электроприводов типа «ЭШИР», «ЭРАТОН», «ИРБИ» и «FRS-520». Рассмотрено моделирование систем электропривода.

Представлены математический пакет МАTLAВ и его приложения для визуального моделирования силовых электрических устройств. На примере однофазной однополупериодной схемы выпрямления рассмотрены принципы построения моделей тиристорных преобразователей. Показаны особенности работы многофазных преобразователей в выпрямительном и инверторном режимах с нагрузкой в виде якорной цепи двигателей постоянного тока, а также построенных на их основе непосредственных преобразователей частоты для управления асинхронными двигателями. Приведены основные теоретические сведения по указанным разделам курсов и задание для выполнения работы.

В учебном пособии приведен материал, необходимый для полноценного освоения курса «Электрическое и электромеханическое оборудование» обучающимися по программам среднего профессионального звена.

В этой манге рассказывается об электрических двигателях, которых люди придумали великое множество. Студент Вада Соута зашел в магазин бытовой техники всего лишь за рисоваркой, но узнал от дочки хозяина магазина Коиру очень много интересного — ведь она знает про технику всё. Теперь уж он не спутает постоянный и переменный ток и точно знает, в каком приборе какой двигатель работает. Благодаря знаниям Коиру старая торговая улица города преобразилась и получила название «торговая улица с двигателями», ведь даже один человек может сделать мир лучше — как разные двигатели делают жизнь людей проще и удобнее.

В пособии анализируются маршрутные технологические процессы общепромышленных видов производств (литье, сварка, механическая обработка). Даны термины и определения систем ЕСТД, ЕСТПП, технологичности изделия, приведены маршрутные технологические процессы специфических видов производств (массовая холодная штамповка, сборка сердечников магнитопроводов, изготовление коллекторов, изоляционно-обмоточное производство и др.), присущие только электромашиностроению. Материал учебного пособия базируется на последних разработках научно-исследовательских институтов электромашиностроения, приведенных в информационных сборниках серии «Технология электротехнического производства», использованы разработки в области патентоведения. В пособии имеются необходимые иллюстрации, способствующие развитию абстрактного мышления и быстрому усвоению материала.

Рассмотрены вопросы параллельной работы электрических систем. Приведено описание некоторых крупных системных аварий. Отражены особенности протекания электромеханического переходного процесса в электроэнергетической системе. Разобраны угловые характеристики мощности генераторов, статические характеристики асинхронных двигателей и комплексной нагрузки. Изложены основные методы анализа устойчивости электроэнергетических систем. Рассмотрен асинхронный режим. Даны сведения по противоаварийной автоматике, применяемой в современных условиях. Материал сопровождается достаточно объемными примерами.

В учебном пособии изложены вопросы расчета систем электропривода. Рассмотрено моделирование систем электропривода. Пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению «Электротехника, электромеханика и электротехнологии» по специальности «Электропривод и автоматика промышленных установок и технологических комплексов».

Разработана схема устройства плавного пуска асинхронного двигателя с программным управлением. Приведено описание работы основных блоков схемы устройства.

Представлен новый метод параметрической стабилизации выходного напряжения переменного тока магнитоэлектрического генератора, а также проведены исследования данного метода и показана его перспективность. Результаты исследований получены численными методами путем компьютерного моделирования в программном комплексе Ansoft Maxwell

Содержит теоретический материал, необходимый для проведения практических и лабораторных работ по дисциплине «Электропривод». Изложены основные положения электропривода, подробно рассмотрены структурные схемы, классификация электропривода и его переходные процессы электропривода.

Содержит теоретический материал, необходимый для проведения практических и лабораторных работ по дисциплине «Электропривод». Изложены основные положения электропривода, подробно рассмотрены структурные схемы и переходные процессы электропривода.

В методических указаниях приведены рекомендации бакалаврам по выбору места прохождения практики, тем исследования, состава и структуры исследования, представлены требования по организации и защите отчета по практике, а также отражена примерная структура преддипломной практики и выпускной квалификационной работы бакалавра при ее выполнении на промышленном предприятии.

Рассмотрены вопросы параллельной работы электрических систем. Дано описание некоторых крупных системных аварий. Отражены особенности протекания электромеханического переходного процесса в электроэнергетической системе. Разобраны угловые характеристики мощности генераторов, статические характеристики асинхронных двигателей и комплексной нагрузки. Изложены основные методы анализа устойчивости электроэнергетических систем. Рассмотрен асинхронный режим. Даны сведения по противоаварийной автоматике, применяемой в современных условиях. Приведены уравнения Парка–Горева, отмечено их место в расчете электромеханических переходных процессов синхронных и асинхронных машин. Рассмотрены вопросы самозапуска синхронных и асинхронных двигателей. Материал сопровождается примерами и контрольными вопросами.

В данном издании приведены требования к выполнению практических работ по МДК 01.01 «Электрические машины и аппараты» в соответствии с рабочей программой дисциплины. В каждой практической работе указаны цели, умения, формируемые у обучающихся при их выполнении. Приведена теоретическая часть по каждой теме работы, а также контрольные вопросы для подготовки к ее выполнению, указания по содержанию отчета по выполненной работе. Список литературы поможет студенту подготовиться к выполнению и сдаче практической работы. Выполнение практических работ позволит студентам освоить общекультурные и профессиональные компетенции, что важно для их будущей профессиональной деятельности.

Рассмотрены модели неуправляемого асинхронного привода, а также частотно-регулируемый асинхронный электропривод. Проведены расчеты и сравнение энергетических затрат этих систем при различных типах нагрузок, что позволяет оценить работу многих технологических механизмов.

Пособие посвящено рассмотрению проблем применения высоковольтного электропривода, широко применяемого в промышленности. Выделены такие направления, как электроприводы нефтеперекачивающих и компрессорных станций при транспортировке углеводородов и газа; электроприводы мощных вентиляционных агрегатов и дымососов в различных отраслях народного хозяйства; электроприводы насосных установок; тяговые электроприводы в железнодорожном транспорте; электроприводы шахтных подъемных машин; электроприводы прокатных станов и др. Среди высоковольтных электроприводов большой (более 100 кВт) и средней (менее 100 кВт) мощности наиболее распространены асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором, асинхронные электродвигатели с фазным ротором и синхронные электродвигатели. Задачей пособия является разработка математического аппарата, подхода и методики к разработке систем управления высоковольтными электроприводами. Цель пособия – дать необходимые знания для разработки принципов и подходов к выбору топологии силовой схемы высоковольтного электропривода, а также к построению алгоритмов управления электроприводом.

В учебном пособии рассматриваются особенности построения систем электропривода переменного тока, их статические электромеханические и механические характеристики в двигательном режиме и при торможении, анализируются способы регулирования скорости электроприводов, выполненных на базе асинхронного короткозамкнутого двигателя, асинхронного двигателя с фазным ротором и синхронного двигателя.

Описаны рабочие процессы в новом варианте генераторной установки с асинхронной машиной с фазным ротором (АМФР) с последовательным соединением обмоток ротора и статора через выпрямитель и инвертор, работающей при частоте вращения выше синхронной. Генераторная установка обеспечивает стабильную частоту выходного напряжения при переменной частоте вращения, другими словами, относится к классу систем — «переменная скорость – постоянная частота». Последовательное соединение статорных и роторных обмоток обеспечивает устойчивость работы при перегрузках по току. При указанном соединении обмотки статора асинхронной машины также выполняют роль фильтра, что дает низкий коэффициент гармоник выходного напряжения

В учебном пособии рассматривается математическое описание асинхронного двигателя и частотного асинхронного электропривода, анализируются динамические свойства асинхронного двигателя, исследуется влияние корректирующих средств на динамические и энергетические показатели асинхронных электроприводов с частотным управлением.

В работе исследованы основные характеристики и параметры асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором при частотном регулировании. Сформулированы задания, контрольные вопросы, содержание отчета, дано описание лабораторного стенда. Для студентов 3-4 курсов факультетов СМ, РК, Э и МТ.

Методические материалы для студентов.

B учебном пособии рассматриваются особенности энергетических режимов электропривода постоянного тока и асинхронного электропривода, классифицируются виды потерь мощности и энергии в электроприводе и анализируются способы их снижения.

Методические указания по направлению «Агроинженерия» разработаны в соответствии с государственным образовательным стандартом, содержат методические указания по выполнению контрольных заданий, приведены необходимые таблицы, формулы, справочные.

Рассматриваются векторно-матричные математические модели трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, получившего широкое распространение в большинстве промышленных установок и технологических комплексов. На основании линейных преобразований с соответствующими матрицами, которые можно интерпретировать как математические операции над вектором или координатной системой, получены дифференциальные и алгебраические уравнения асинхронной машины в различных базисах трехмерного пространства, с помощью которых описывается процесс электромеханического преобразования энергии при симметрии электромагнитных переменных, а также в случае наличия токов нулевой составляющей. Содержание работы иллюстрируется большим количеством рисунков, а также рядом практических приложений, которые облегчают изучение излагаемого материала.

В учебном пособии рассмотрены этапы проектирования систем разного уровня напряжения и условия выбора оборудования проектируемых объектов.

Методические указания предназначены для студентов направлений «Мехатроника и робототехника» и «Электроэнергетика и электротехника» (профиль «Электропривод и автоматика промышленных установок и технологических комплексов»), а также для студентов смежных специальностей. Являются логическим продолжением методических указаний «Регулируемый электропривод. Статические и динамические характеристики». Содержат задание, варианты исходных данных и методику выполнения практических занятий в рамках курсового проекта «Регулируемый электропривод».

Приведены основы моделирования электрических машин (трансформаторы, асинхронные и синхронные машины и машины постоянного тока) в среде MATLAB 7.x с помощью приложения Simulink