Электрические машины. Генераторы. Электродвигатели

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.

Рассмотрены основы теории и расчета совмещенных бесщеточных возбудительных устройств нового поколения, в которых использовано нетрадиционное конструктивное, магнитное и электрическое совмещение в одной машине нескольких электромеханических преобразователей. Впервые даются основы проектирования таких возбудительных устройств, доведенных до сравнительно простых алгоритмов и методов расчета характеристик.

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».

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

В научно-техническом рецензируемом журнале Вести высших учебных заведений Черноземья публикуются статьи, содержащие наиболее существенные результаты научно-технических экспериментальных исследований, а также итоги работ проблемного характера по рубрике: Электроэнергетика. В одной из статей описывается вариант использования нейронного анализа устройствами электроэнергетики. Представлены особенности моделирования нейронных сетей в программном пакете Matlab simulink Neural Network Toolbox.

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

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 пособии изложена актуальная техническая информация об электрооборудовании установок электроцентробежных насосов для добычи нефти. Описан перспективный способ повышения энергетической эффективности электротехнического комплекса для добычи нефти за счет использования внутрискважинных компенсаторов реактивной мощности.

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.

Пособие по развитию коммуникативных навыков на немецком языке «Иностранный язык (немецкий)» для дисциплины «Иностранный язык» состоит из 10 глав. Издание представляет собой комплекс учебного и методического материала для аудиторной работы студентов, грамматический справочник с блоком контрольных заданий для самопроверки.

Методические указания призваны оказать помощь магистрантам в выборе темы, состава и структуры исследования, при ознакомлении с требованиями к организации и защите отчета по научно-исследовательской работе, а также в написании научных статей.

Учебное пособие содержит сведения о современных методах диагностики технического состояния судовых механизмов и современных программно-аппаратных средствах для проведения виброакустической диагностики и соответствует разделу «Вибродиагностика» учебного курса «Прикладная акустика», который изучают студенты специальности «Судовые энергетические установки». Может быть полезно инженерам и аспирантам, интересующимся проблемами надежности судового оборудования.

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.

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.

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.

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.

Содержит материалы для подготовки и выполнения лабораторных работ по основным разделам дисциплины «Электрические сети и системы», вопросы и тестовые задания к зачету по лабораторным работам.

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.

Содержатся методические указания к лабораторным работам по дисциплине «Электротехника и основы электроники». Изложены: порядок сборки цепи, правила снятия показаний приборов, техника безопасности, методики построения векторных диаграмм.

В учебном пособии излагаются принципы устройства электрических машин, физические и теоретические основы электромеханического преобразования энергии в электрических машинах, анализируются режимы их работы, рассматриваются их потребительские и эксплуатационные свойства.

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.

Подробно изложены основные разделы дисциплины «Электропривод» в соответствии с требованиями государственных общеобразовательных стандартов для бакалавров и магистров, обучающихся по направлениям: 110800.62, 110800.68 – Агроинженерия и 140400.62, 140400.68 – Электроэнергетика и электротехника. Даны основные понятия электрического привода, рассмотрены вопросы электропривода постоянного и переменного тока. Изложены основы динамики и энергетики, а также особенности работы электроприводов в сельскохозяйственном производстве. Приведены примеры решений типовых задач в электронной среде Mathcad.

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.

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.

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.

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

Книга содержит результаты исследований пироэлектрических, диэлектрических и флексоэлектрических свойств сегнетоэлектриков и мультиферроиков. Приведены примеры использования сегнетокерамических материалов в пьезоэлектрических преобразователях энергии и рассмотрены конструктивные особенности преобразователей консольного типа. Книга посвящается 50-летнему юбилею со дня основания Научно-исследовательского института физики Южного федерального университета.

В пособии изложены наиболее важные положения учебного курса: основные принципы и определения; практические методы анализа статической и динамической устойчивости параллельной работы синхронных электрических машин и нагрузки; средства обеспечения устойчивости. Освещены основы метода малых колебаний, примеры его применения при анализе апериодической и колебательной устойчивости электроэнергетических систем.

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.

В пособии изложены основы расчетов и конструирования электромеханических приводов механизмов общемашиностроительного применения в соответствии с современными требованиями в области использования системы автоматизированного проектирования «Компас–3D». Представлены справочные таблицы и нормативные данные, принятые в практике конструирования.

Рассмотрены физические принципы работы, свойства, параметры и характеристики основных функциональных узлов, входящих в состав устройств электропитания радиоэлектронных средств и систем: дросселей, трансформаторов, выпрямителей, сглаживающих фильтров, регуляторов, стабилизаторов, преобразователей напряжения, первичных источников электрической энергии, электрических машин, а также вопросы электропитания объектов телекоммуникаций, электромагнитной совместимости и защиты устройств электропитания. Учебное пособие содержит описание цикла компьютерных лабораторных работ по имитационному схемотехническому моделированию источников вторичного электропитания в Multisim. Список литературы способствует повышению эффективности самостоятельной работы студентов.

В учебном пособии рассматриваются особенности структурного анализа динамики электромеханических систем с упругими связями и асинхронного двигателя как приводного компонента электромеханической системы.

В учебном пособии рассматриваются электромеханические системы типовых производственных механизмов. Приводится методика приведения параметров элементов электромеханических систем к валу двигателя, изучаются особенности взаимодействия электрической и механической частей привода.

Предлагаемое учебное пособие содержит методологическую основу конструирования электромеханических преобразователей энергии. Особое внимание уделяется наиболее нагруженному в механическом отношении элементу – валу электрической машины. В пособии описан ряд современных подходов к расчету жесткости, прочности и критической частоты вращения валов, позволяющих студенту обосновать принимаемые конструктивно-технические решения, кроме того, содержатся примеры расчета валов электрических машин различных конструктивных схем.

Рассматриваются физические закономерности, имеющие место в генераторах, трансформаторах и двигателях системы собственных нужд электростанций в различных режимах, содержатся характеристики вспомогательных систем, таких, как системы возбуждения и гашения поля генераторов.

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 первой части учебного пособия рассматриваются математические модели динамических систем в виде дифференциальных уравнений, передаточных функций и переменных состояния. Представлен пример разработки программного модуля для исследования системы управления с двигателем постоянного тока. Во второй части пособия рассмотрен процесс разработки автоматных моделей систем на примере коптильной установки.

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.

Методические указания помогут оказать помощь магистрантам в выборе места прохождения практики, темы исследования, состава и структуры исследования, ознакомления с требованиями по организации и защите отчета по всем видам практик.

В учебном пособии освещаются методы расчета стационарных и нестационарных электромагнитных процессов в асинхронных самовозбуждающихся генераторах (АСГ). Рассмотрены вопросы синтеза АСГ по потребной величине генерируемого напряжения при использовании серийных машин. Приведены примеры расчета различных характеристик АСГ. Отмечены особенности конструирования. Указаны многочисленные области возможного применения АСГ, в т.ч. в нефтяной, лесной и сельскохозяйственной отраслях.

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.

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

Приведены функциональные схемы лабораторных стендов, описаны способы регулирования скорости и режимы работы систем электроприводов, подлежащих исследованию на стендах. Составлены программы лабораторных работ и даны методические указания по порядку выполнения пунктов программ. Изложены теоретические сведения, необходимые для расчета характеристик электроприводов, предусмотренных в расчетной части программ лабораторных работ.

Приведены основные положения теории аэродинамики и теплопередачи, принципы составления эквивалентных схем вентиляционной цепи, процессов теплопередачи, соотношения для расчетов коэффициентов аэродинамических сопротивлений теплопроводности и теплопередачи и другие справочные данные, не используемые в расчетах систем охлаждения.

В книге собран, описан и классифицирован материал по одномашинным совмещенным электрическим машинам, рассмотрены различные типы совмещения. Аналисз основных явлений в совмещенных машинах проводится на основе обычных алгебраических методах векторного анализа.

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.

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.

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».

В учебнике рассматриваются вопросы теории трансформаторов. Опи-сываются многочисленные конструкции трансформаторов и их примене-ние в различных отраслях промышленности.

В учебном пособии рассматриваются особенности построения систем электропривода постоянного тока, их статические электромеханические и механические характеристики в двигательном режиме и при торможении, анализируются способы регулирования скорости электроприводов, выполненных на базе двигателя постоянного тока независимого, последовательного и смешанного возбуждения.