СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ Электрические

1
СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ Электрические машины
Общая трудоемкость дисциплины составляет 9 зачетных единиц, 324 часа.
Содержание разделов дисциплины
1. Теория электромеханического преобразования энергии
1) Введение. Программа курса и его связь с другими дисциплинами. Роль и место
электромеханических преобразователей энергии в промышленности.
2) Основные понятия и определения, используемые в курсе. Электрическая машина как
преобразователь энергии. Определение, назначение и классификации электрических машин.
Физические и конструктивные элементы электромеханических преобразователей.
Физические элементы электрических машин. Общие сведения о конструкции электрических
машин. Конструкционные материалы для электромашиностроения.
4) Параметры электрических машин. Номинальные и каталожные данные электрических
машин. Исполнение электрических машин.
5) Режимы работы электромеханических преобразователей. Генераторный, двигательный и
тормозные режимы работы электрических машин и основные характеристики для этих
режимов. Обратимость электрических машин.
6) Энергетический баланс электромеханических преобразователей. Потери энергии,
энергетические диаграммы и КПД электрических машин. Уравнение теплового баланса
электрической машины для простейшего случая. Нагрев и охлаждение электрических
машин. Классификация режимов работы.
7) Общие вопросы регулирования частоты вращения электрических машин. Показатели
качества регулирования.
8) Связь геометрических размеров и технико-экономических показателей электрической
машины.
2. Машины постоянного тока
1) Общие вопросы теории машин постоянного тока. Принцип действия и особенности
конструкции машин постоянного тока. Область применения. Магнитная цепь машины
постоянного тока. Схемы возбуждения машин постоянного тока. Общие сведения о якорных
обмотках. Рамка с током в постоянном магнитном поле; ЭДС якоря и электромагнитный
момент машины постоянного тока. Генераторный, двигательный и тормозные режимы
работы. Магнитное поле машины постоянного тока при нагрузке. Реакция якоря.
Коммутация в машинах постоянного тока.
2) Генераторы постоянного тока. Общие сведения. Основные уравнения для генераторного
режима. Генераторы независимого, параллельного и смешанного возбуждения.
Характеристики генераторов постоянного тока: холостого хода, нагрузочная, внешняя,
регулировочная. Самовозбуждение генераторов постоянного тока.
3) Двигатели постоянного тока. Общие сведения и особенности применения. Характеристики
двигателей постоянного тока независимого, последовательного и смешанного возбуждения.
Регулирование частоты вращения двигателей постоянного тока. Рабочие характеристики.
Режимы динамического, рекуперативного торможения, торможения противовключением и
реверса.
4) Специальные и микромашины постоянного тока. Электромашинные усилители.
особенности конструкции и основные характеристики исполнительных двигателей.
Сварочные генераторы. Тахогенераторы постоянного тока.
3. Трансформаторы
1) Однофазные трансформаторы. Назначение, конструкция и принцип действия
трансформаторов. Физические процессы в трансформаторах и основные уравнения:
электрического состояния обмоток, ЭДС и МДС трансформатора. Процесс намагничивания
магнитопровода. Режим холостого хода трансформатора: векторная диаграмма, потери.
Режим короткого замыкания трансформатора, векторная диаграмма. Опыт короткого
2
замыкания, потери в меди трансформатора. Нагрузочный режим работы трансформатора:
векторные диаграммы, внешние характеристики. Рабочие характеристики трансформатора.
Приведенный трансформатор, схемы замещения трансформатора, расчет параметров.
2) Трехфазный трансформатор. Магнитная система трехфазного трансформатора. Схемы и
группы соединения обмоток. Особенности процесса намагничивания. Параллельная работа
трехфазных
трансформаторов.
Несимметричные
режимы
работы
трехфазных
трансформаторов: несимметрия питания, несимметрия нагрузки. Общие сведения о
переходных процессах в трансформаторах.
3) Трансформаторы специальных типов. Автотрансформаторы, особенности конструкции и
применения, основные уравнения, схема замещения. Многообмоточные трансформаторы.
Измерительные трансформаторы тока и напряжения. Трансформаторы с расщепленной
обмоткой.
4. Асинхронные машины
1) Общие вопросы теории вращающихся машин переменного тока. Устройство машин
переменного тока. Вращающееся магнитное поле, круговое и эллиптическое. Статорные
обмотки машин переменного тока. ЭДС обмотки статора. Понятие о высших гармонических
составляющих ЭДС и МДС.
2) Асинхронные машины. Принцип действия и конструкция асинхронных машин.
Короткозамкнутый виток во вращающемся магнитном поле. Неподвижная асинхронная
машина. Частота вращения и скольжение. Уравнения асинхронной машины при
вращающемся роторе. Приведенная асинхронная машина. Векторная диаграмма и схема
замещения. Энергетические диаграммы асинхронной машины и КПД. Электромагнитный
момент асинхронного двигателя. Механическая характеристика. Влияние вытеснения тока в
роторе и насыщения стали на характеристики асинхронной машины, учет этих эффектов,
аппроксимации механической и пусковой характеристик. Способы пуска асинхронных
двигателей. Регулирование частоты вращения асинхронных двигателей. Тормозные режимы
работы. Работа асинхронного двигателя при несимметрии питания. Генераторный режим
работы асинхронной машины.
3) Специальные типы асинхронных машин и микромашины. Однофазный асинхронный
двигатель. Исполнительный асинхронный двигатель с полым ротором. Асинхронный
тахогенератор. Вращающийся трансформатор.
5. Синхронные машины
1) Синхронные машины. Принцип действия и конструкция синхронных машин. Постоянный
магнит и несимметричный ферромагнетик во вращающемся магнитном поле. Типы
синхронных машин и область их применения. Возбуждение синхронных машин.
Генераторный режим работы синхронных машин. Основные характеристики синхронных
генераторов. Реакция якоря в синхронных генераторах. Векторные диаграммы. Параллельная
работа синхронных генераторов. Двигательный режим работы синхронных машин. Область
применения и эксплуатационные особенности синхронных двигателей. Пуск синхронных
двигателей. Векторные диаграммы для двигательного режима. Электромагнитная мощность
и электромагнитный момент. Угловые характеристики синхронных машин. Реактивный
момент явнополюсных синхронных машин. U-образные характеристики синхронных
двигателей. Граница устойчивости. Рабочие характеристики синхронных двигателей.
2) Специальные типы синхронных машин и микромашины. Синхронные компенсаторы.
Реактивные и гистерезисные синхронные двигатели. Шаговые двигатели. Однофазные и
трехфазные сельсины.
6. Вентильные двигатели
1)
Конструкция и принцип действия вентильных двигателей. Вентильный двигатель как
обращенная машина постоянного тока. Вентильный двигатель как специальный тип
синхронных машин. Основные уравнения и характеристики. Системы управления и
регулирования.