Физические основы устройства электрических машин

---

411
Содержание 
Введение.................................................................................................................................. 3 
Раздел 1. Физические основы устройства электрических машин ..................................... 5 
Глава 1. Основные понятия теории магнитного поля .................................................. 5 
1.1. Магнитное поле и магнитная индукция............................................................... 5 
1.2. Магнитный поток ................................................................................................... 8 
1.3. Намагниченность.................................................................................................... 9 
1.4. Уравнения Максвелла............................................................................................ 11 
Глава 2. Ферромагнетизм ................................................................................................ 13 
2.1. Намагничивание и перемагничивание ферромагнетиков .................................. 13 
2.2. Потери энергии при перемагничивании .............................................................. 17 
2.3. Потери от вихревых токов..................................................................................... 19 
2.4. Влияние гистерезиса на форму кривых тока и напряжения .............................. 21 
2.5. Катушка с ферромагнитным сердечником .......................................................... 25 
2.6. Магнитные свойства ферромагнитных материалов ........................................... 27 
Глава 3. Магнитные цепи ................................................................................................ 29 
3.1. Законы Ома и Кирхгофа для магнитных цепей................................................... 29 
3.2. Расчёт неразветвлённой магнитной цепи ............................................................ 31 
3.3. Расчёт разветвлённой магнитной цепи ................................................................ 35 
3.4. Цепь с постоянным магнитом............................................................................... 36 
3.5. Преобразование энергии в электромагнитных системах ................................... 38 
Глава 4. Воздействие магнитного поля на электрический ток в проводниках .......... 46 
4.1. Поверхностный эффект ......................................................................................... 46 
4.2. Эффект близости .................................................................................................... 49 
4.3. Вытеснение тока в проводах, уложенных в пазы магнитопровода................... 50 
Раздел 2. Трансформаторы .................................................................................................... 54 
Глава 5. Устройство и принцип действия...................................................................... 54 
5.1. Магнитопроводы трансформаторов ..................................................................... 57 
5.2. Обмотки трансформаторов.................................................................................... 61 
Глава 6. Схема замещения двухобмоточного трансформатора................................... 62 
6.1. Магнитное поле трансформатора ......................................................................... 62 
6.2. Уравнения напряжений трансформатора............................................................. 65 
6.3. Уравнения МДС и токов трансформатора........................................................... 67 
6.4. Схема замещения трансформатора....................................................................... 69 
6.5. Опытное определение параметров схемы замещения........................................ 74 
Глава 7. Работа трансформатора под нагрузкой ........................................................... 80 
7.1. Физические процессы в трансформаторе ............................................................ 80 
7.2. Векторная диаграмма............................................................................................. 81 
7.3. Внешняя характеристика....................................................................................... 83 
7.4. Преобразование энергии и коэффициент полезного действия.......................... 85 
7.5. Регулирование вторичного напряжения .............................................................. 89 
Глава 8. Трёхфазные трансформаторы........................................................................... 91 
8.1. Магнитные системы трёхфазных трансформаторов........................................... 91 
8.2. Способы и группы соединений обмоток ............................................................. 94 
8.3. Особенности намагничивания сердечников........................................................ 98 
8.4. Несимметричная нагрузка трансформатора ........................................................ 100 
Глава 9. Параллельная работа трансформаторов .......................................................... 106 
9.1. Параллельная работа трансформаторов с неравными коэффициентами
трансформации ....................................................................................................... 107 
9.2. Параллельная работа трансформаторов, принадлежащих к разным группам . 109 
Глава 10. Переходные режимы трансформаторов ........................................................ 111 

---

412
10.1. Включение трансформатора под напряжение ...................................................111 
10.2. Внезапное короткое замыкание трансформатора..............................................114 
10.3. Перенапряжения в трансформаторе....................................................................116 
Глава 11. Разновидности трансформаторов ...................................................................121 
11.1. Многообмоточные трансформаторы ..................................................................121 
11.2. Автотрансформаторы ...........................................................................................123 
11.3. Трансформаторы с плавным регулированием напряжения..............................127 
11.4. Сварочные и печные трансформаторы...............................................................129 
11.5. Трансформаторы для выпрямительных установок ...........................................129 
11.6. Трансформаторы для преобразования числа фаз ..............................................131 
11.7. Преобразование частоты с помощью трансформатора.....................................132 
11.8. Импульсные трансформаторы и пик-трансформаторы ....................................133 
11.9. Измерительные трансформаторы........................................................................135 
Раздел 3. Общие вопросы теории бесколлекторных машин ..............................................138 
Глава 12. Магнитные поля бесколлекторных машин....................................................139 
12.1. Формирование магнитного поля трёхфазной обмоткой...................................139 
12.2. Пульсирующее магнитное поле ..........................................................................143 
12.3. Круговое магнитное поле.....................................................................................144 
12.4. Эллиптическое магнитное поле ..........................................................................146 
Глава 13. Конструкции обмоток машин переменного тока..........................................149 
13.1. Конструкции пазовой части обмоток .................................................................149 
13.2. Классификация обмоток ......................................................................................153 
13.3. Трёхфазные двухслойные обмотки.....................................................................154 
13.4. Трёхфазные однослойные обмотки ....................................................................157 
13.5. Короткозамкнутая обмотка типа беличьей клетки............................................159 
Глава 14. Электродвижущие силы обмоток машин переменного тока.......................161 
14.1. ЭДС витка и катушки ...........................................................................................161 
14.2. ЭДС катушечной группы и фазной обмотки .....................................................164 
14.3. ЭДС обмотки от высших гармоник магнитного поля.......................................166 
14.4. Улучшение формы кривой ЭДС..........................................................................167 
Глава 15. Магнитодвижущие силы обмоток машин переменного тока......................170 
15.1. МДС катушечной группы с полным шагом.......................................................170 
15.2. МДС фазной обмотки...........................................................................................172 
15.2. МДС трёхфазной обмотки ...................................................................................174 
Глава 16. Электромагнитный момент машины .............................................................175 
Глава 17. Индуктивные сопротивления обмоток машин переменного тока ..............177 
17.1. Поле воздушного зазора.......................................................................................178 
17.2. Главные индуктивные сопротивления................................................................179 
17.3. Индуктивное сопротивление рассеяния .............................................................180 
Глава 18. Геометрическое подобие машин ....................................................................182 
Раздел 4. Асинхронные машины...........................................................................................186 
Глава 19. Конструкция и принцип действия асинхронных машин .............................186 
19.1. Конструкции роторов асинхронных машин......................................................186 
19.2. Асинхронная машина с вращающимся ротором ...............................................187 
19.3. Асинхронная машина с неподвижным ротором................................................191