Katsman M.M. 전기차

20.07.2019

(문서)
Katsman M.M. 전기기계(문서)
부스 D.A. 비접촉 전기기계(문서)
Katsman M.M. 전기 기계, 계장 장치 및 자동화 장비 (문서)
크리츠슈타인 A.M. 전력 산업의 전자파 적합성: 교육 매뉴얼(문서)
안드리아노프 V.N. 전기기계 및 기구(문서)
Katsman M.M. 전기 기계 핸드북 (문서)
German-Galkin S.G., Kardonov G.A. 전기차. PC(문서)에 대한 연구실 작업
Kochegarov B.E., Lotsmanenko V.V., Oparin G.V. 가정용 기계 및 가전 제품. 지도 시간. 1부(문서)
코필로프 I.P. 전기기계 핸드북 제1권(문서)
크리츠슈타인 A.M. 전기기계(문서)

n1.doc

소개

§ 1에. 전기 기계 및 변압기의 목적

전기화(Electrification)는 고전압 전기 네트워크를 통해 에너지 시스템에 연결된 강력한 발전소에서 생성된 전기 에너지를 산업, 농업, 운송 및 일상 생활에 널리 도입하는 것입니다.

전기화는 전기 산업에서 생산되는 전기 제품을 통해 수행됩니다. 이 산업의 주요 분야는 전기 공학,전기 기계 및 변압기의 개발 및 생산에 종사하고 있습니다.

전기 기계기계적 에너지와 전기적 에너지를 상호 변환하는 전기 기계 장치입니다. 전기 에너지는 전기 기계, 즉 기계적 에너지를 전기 에너지로 변환하는 발전기에 의해 발전소에서 생성됩니다. 전기의 대부분(최대 80%)은 화학 연료(석탄, 이탄, 가스)를 연소하여 물을 가열하고 고압 증기로 변환하는 화력 발전소에서 생성됩니다. 후자는 터빈에 공급되어 팽창하면서 터빈 로터가 회전하게 됩니다(터빈의 열 에너지가 기계 에너지로 변환됨). 터빈 로터의 회전은 발전기(터보발전기)의 샤프트에 전달됩니다. 발전기에서 발생하는 전자기 과정의 결과로 기계적 에너지가 전기 에너지로 변환됩니다.

원자력발전소에서 전기를 생산하는 과정은 화력발전 과정과 유사하지만 유일한 차이점은 화학연료 대신 핵연료를 사용한다는 점이다.

수력발전소에서 전기를 생산하는 과정은 다음과 같습니다. 댐에 의해 일정 수준까지 끌어올려진 물은 수력터빈의 임펠러로 배출됩니다. 터빈 휠을 회전시켜 발생하는 기계적 에너지는 발전기의 축으로 전달되고, 여기서 기계적 에너지는 전기 에너지로 변환됩니다.

전기 에너지를 소비하는 과정에서 다른 유형의 에너지(열, 기계, 화학)로 변환됩니다. 전기의 약 70%는 기계, 메커니즘, 차량을 구동하는 데, 즉 이를 기계 에너지로 변환하는 데 사용됩니다. 이 변환은 전기 기계에 의해 수행됩니다. 전기 모터.

전기 모터는 작업 기계의 전기 구동의 주요 요소입니다. 전기 에너지의 우수한 제어성과 분배 용이성으로 인해 작업 기계의 개별 부품이 독립 모터에 의해 구동되는 경우 산업용 작업 기계에 다중 모터 전기 드라이브를 널리 사용할 수 있게 되었습니다. 다중 모터 드라이브는 작업 기계의 메커니즘을 크게 단순화하고(기계의 개별 부품을 연결하는 기계적 기어 수가 감소함) 다양한 기술 프로세스를 자동화할 수 있는 큰 기회를 창출합니다. 전기 모터는 전기 기관차, 전기 열차, 무궤도 전차 등의 휠 쌍을 구동하는 견인 모터로 운송에 널리 사용됩니다.

최근에는 저전력 전기 기계(분수에서 수백 와트에 이르는 전력을 갖는 마이크로머신)의 사용이 크게 증가했습니다. 이러한 전기 기계는 자동화 및 컴퓨터 기술 장치에 사용됩니다.

특별한 종류의 전기 기계는 가정용 전기 장치(진공 청소기, 냉장고, 팬 등)용 모터로 구성됩니다. 이러한 모터의 출력은 낮고(몇 와트에서 수백 와트까지) 설계가 간단하고 신뢰할 수 있으며, 대량으로 제조됨.

발전소에서 생성된 전기 에너지는 소비 장소, 주로 강력한 발전소에서 수백, 때로는 수천 킬로미터 떨어진 국가의 대규모 산업 중심지로 전송되어야 합니다. 그러나 전기를 전송하는 것만으로는 충분하지 않습니다. 산업 기업, 운송, 주거용 건물 등 다양한 소비자에게 분배되어야 합니다. 전기는 고전압(최대 500kV 이상)으로 장거리 전송되므로 전력선에서 전기 손실을 최소화할 수 있습니다. 따라서 전기에너지를 전달하고 분배하는 과정에서는 전압의 증가와 감소를 반복할 필요가 있다. 이 과정은 다음과 같은 전자기 장치를 통해 수행됩니다. 변압기.변압기는 전기 기계가 아닙니다. 그 작업은 전기 에너지를 기계 에너지로 또는 그 반대로 변환하는 것과 관련이 없기 때문입니다. 전압을 전기 에너지로만 변환합니다. 더욱이 변압기는 고정된 장치이므로 움직이는 부품이 없습니다. 그러나 변압기에서 발생하는 전자기 과정은 전기 기계 작동 중에 발생하는 과정과 유사합니다. 더욱이, 전기 기계와 변압기는 자기장과 도체가 전류와 상호 작용하는 동안 발생하는 전자기 및 에너지 과정과 동일한 특성을 가지고 있습니다. 이러한 이유로 변압기는 전기 기계 과정의 필수적인 부분을 구성합니다.

전기 기계 및 변압기의 개발 및 생산과 관련된 과학 기술 분야를 말합니다. 전기 공학.전기 공학의 이론적 기초는 1821년 M. Faraday에 의해 확립되었으며, 그는 전기 에너지를 기계 에너지로 변환할 수 있는 가능성을 확립하고 최초의 전기 모터 모델을 만들었습니다. 과학자 D. Maxwell과 E. H. Lenz의 연구는 전기 공학 발전에 중요한 역할을 했습니다. 전기 및 기계 에너지의 상호 변환 아이디어는 실용에 적합한 전기 모터 설계를 개발하고 만든 뛰어난 러시아 과학자 B. S. Jacobi와 M. O. Dolivo-Dobrovolsky의 작업에서 더욱 발전되었습니다. 변압기 제작 및 실제 적용 분야에서 큰 성과를 낸 것은 뛰어난 러시아 발명가 P.N. Yablochkov. 20세기 초에 모든 주요 유형의 전기 기계와 변압기가 만들어졌고 그 이론의 기초가 개발되었습니다.

현재 국내 전기 공학은 상당한 성공을 거두었습니다. 금세기 초 러시아에 독립 산업으로서의 전기 공학이 사실상 없었다면 지난 50-70년 동안 발전하는 국가의 요구를 충족할 수 있는 전기 공학이라는 전기 산업 분야가 만들어졌습니다. 전기 기계 및 변압기의 경제성. 자격을 갖춘 전기 기계 제작자(과학자, 엔지니어, 기술자)로 구성된 간부들이 교육을 받았습니다.

추가적인 기술 발전은 산업용 장치 및 가전제품용 전기 구동 장치의 실제 개발에서 전기 공학의 최신 성과를 실제적으로 구현하여 전기 공학의 성공을 통합하는 것을 주요 과제로 정의합니다. 이를 구현하려면 생산을 주로 집중적인 개발 경로로 이전해야 합니다. 주요 임무는 과학 기술 진보의 가속화, 기술 재장비 및 생산 재건, 생성된 생산 잠재력의 집중적 사용을 기반으로 경제 발전의 속도와 효율성을 높이는 것입니다. 이 문제를 해결하는 데 중요한 역할은 국가 경제의 전기화에 할당됩니다.

동시에, 전력원에 대해 증가하는 환경적 요구사항을 고려하고, 전통적인 방법과 함께 태양, 바람, 해조 에너지를 사용하여 전기를 생산하는 환경 친화적인(대체) 방법을 개발할 필요가 있습니다. 그리고 온천. 자동화 시스템은 국가 경제의 다양한 영역에 널리 도입되고 있습니다. 이러한 시스템의 주요 요소는 자동화된 전기 드라이브이므로 자동화된 전기 드라이브의 생산을 빠른 속도로 늘려야 합니다.

과학 기술 발전의 맥락에서 제조된 전기 기계 및 변압기의 품질 개선과 관련된 작업이 매우 중요해지고 있습니다. 이 문제를 해결하는 것은 국제경제협력을 발전시키는 중요한 수단입니다. 러시아의 관련 과학 기관 및 산업 기업은 제조 제품의 품질, 기술 및 경제 지표에 대한 현대적인 요구 사항을 충족하는 새로운 유형의 전기 기계 및 변압기를 만들기 위해 노력하고 있습니다.

§ 2. 전기 기계 - 전기기계 에너지 변환기

전기 기계에 대한 연구는 전기 공학의 이론적 기초 과정에서 제시된 전기 및 자기 현상의 물리적 본질에 대한 지식을 기반으로 합니다. 그러나 "전기 기계"과정을 공부하기 전에 전기 기계의 작동 원리, 주로 전자기 유도 법칙의 기초가 되는 일부 법칙과 현상의 물리적 의미를 생각해 보겠습니다.

쌀. 1에. "기본 발전기"의 개념 (ㅏ)및 "기본 엔진"(b)

발전기 모드에서 전기 기계를 작동하는 동안 기계적 에너지는 전기 에너지로 변환됩니다. 이 프로세스의 성격이 설명됩니다. 엘렉 법전자기 유도:외력 F인 경우 자기장에 있는 도체에 영향을 주어 이동시킵니다(그림 B.1, a). 예를 들어 유도 벡터에 수직인 왼쪽에서 오른쪽으로 안에속도 의 자기장이 도체에 유도되면 기전력(EMF)이 유도됩니다.

E=Blv,(B.1)

어디에 - 자기 유도, T; l은 도체의 활성 길이, 즉 자기장에 위치한 부분의 길이, m입니다.  - 도체 속도, m/s.

쌀. 2시에. "오른손"과 "왼손"에 대한 규칙

EMF의 방향을 결정하려면 "오른손" 규칙을 사용해야 합니다(그림 B.2, ㅏ).이 규칙을 적용하여 도체의 EMF 방향(우리에게서 멀어지는 방향)을 결정합니다. 도체의 끝이 외부 저항에 의해 단락된 경우 아르 자형 (소비자), EMF의 영향으로 도체에서 동일한 방향의 전류가 발생합니다. 따라서 이 경우 자기장 내의 도체는 다음과 같이 간주될 수 있습니다. 초등학교뉴욕 발전기.

현재의 상호작용으로 인해 나자기장이 있으면 도체에 작용하는 전자기력이 발생합니다.

에프여자 이름 = BlI. (2시에)

힘의 방향 에프여자 이름 "왼손" 규칙에 의해 결정될 수 있습니다(그림 B.2, b). ). 고려 중인 경우, 이 힘은 오른쪽에서 왼쪽으로 향합니다. 도체의 움직임과 반대입니다. 따라서 고려중인 기본 발전기에서 힘 F EM 구동력 F에 대해 제동하고 있습니다. .

도체의 균일한 움직임으로 에프 = 에프여자 이름 . 등식의 양쪽에 도체의 속도를 곱하면 다음을 얻습니다.

F = FEM 

이 표현식에 F EM 값을 대입해 보겠습니다. (B.2)에서:

F = BlI = EI (VZ)

등식의 왼쪽은 자기장에서 도체를 이동시키는 데 소비되는 기계적 힘의 값을 결정합니다. 오른쪽은 전류 I에 의해 폐쇄 루프에서 발생된 전력의 값입니다. 이 부분 사이의 등호는 발전기에서 외력에 의해 소비된 기계적 전력이 전력으로 변환된다는 것을 보여줍니다.

외력 F라면 도체에 적용하지 말고 전원에서 전압 U를 도체에 적용하십시오. 도체의 전류 I는 그림과 같은 방향을 갖습니다. V.1, b , 그러면 전자기력 F EM만이 도체에 작용합니다. . 이 힘의 영향으로 도체가 자기장 내에서 움직이기 시작합니다. 이 경우 EMF는 전압 U와 반대 방향으로 도체에 유도됩니다. 따라서 전압 U의 일부, 도체에 적용된 EMF에 의해 균형을 이룬다 이자형,이 도체에서 유도되고 다른 부분은 도체의 전압 강하입니다.

U = E + Ir, (B.4)

어디서 r - 도체의 전기 저항.

평등의 양쪽에 현재를 곱해 봅시다 나:

UI = EI + I 2r.

대신 대체 이자형(B.1)로부터 EMF의 값을 구하면

UI =BlI + I 2r,

또는 (B.2)에 따르면,

UI=에프 여자 이름  + 나 2 아르 자형. (5시에)

이 평등으로부터 전력은 다음과 같습니다. (UI), 도체에 들어가는 것은 부분적으로 기계적으로 변환됩니다. (에프 여자 이름  ), 도체의 전기 손실을 충당하는 데 부분적으로 소비됩니다( 나 2 아르 자형). 따라서 자기장에 놓인 전류 운반 도체는 다음과 같이 간주될 수 있습니다. 요소컨테이너 전기 모터.

고려된 현상을 통해 우리는 다음과 같은 결론을 내릴 수 있습니다. a) 모든 전기 기계의 경우 전기 전도성 매체(도체)와 상호 이동할 수 있는 자기장의 존재가 필요합니다. b) 전기 기계가 발전기 모드와 모터 모드에서 작동하는 경우 자기장을 통과하는 도체에서 EMF가 유도되고 전류가 흐를 때 자기장에 위치한 도체에 작용하는 힘이 나타납니다. 동시에 관찰됩니다. c) 전기 기계의 기계 에너지와 전기 에너지의 상호 변환은 어느 방향으로든 발생할 수 있습니다. 동일한 전기 기계가 엔진 모드와 발전기 모드 모두에서 작동할 수 있습니다. 전기 기계의 이러한 특성을 가역성.전기 기계의 가역성 원리는 러시아 과학자 E. X. Lenz에 의해 처음 확립되었습니다.

고려되는 "기본" 발전기 및 엔진은 전류의 기본 법칙과 현상을 사용하는 원리만을 반영합니다. 설계와 관련하여 대부분의 전기 기계는 움직이는 부분의 회전 운동 원리를 기반으로 제작되었습니다. 전기 기계의 다양한 설계에도 불구하고 전기 기계의 일부 일반화된 설계를 상상하는 것이 가능한 것으로 나타났습니다. 이 설계(그림 B.3)는 고정된 부분 1로 구성됩니다. 고정자,그리고 회전 부분 2는 로큰 쇠시리로터는 고정자 보어에 위치하며 에어 갭으로 분리되어 있습니다. 기계의 이러한 부분 중 하나에는 기계의 자기장을 자극하는 요소(예: 전자석 또는 영구 자석)가 장착되어 있고 다른 부분에는 권선이 있습니다. 작업 중기계의 타래.기계의 고정부(고정자)와 가동부(회전자) 모두 연자성 재료로 만들어진 코어를 갖고 있으며 자기 저항이 낮습니다.

쌀. V.Z. 전기 기계의 일반화된 설계 다이어그램

전기 기계가 발전기 모드에서 작동하는 경우 회 전자가 회전하면 (구동 모터의 작용에 따라) 작동 권선의 도체에 EMF가 유도되고 소비자가 연결되면 전류가 나타납니다. 이 경우 구동 모터의 기계적 에너지가 전기 에너지로 변환됩니다. 기계가 전기 모터로 작동하도록 설계된 경우 기계의 작동 권선이 네트워크에 연결됩니다. 이 경우 권선 도체에서 생성된 전류가 자기장과 상호 작용하고 회전자에 전자기력이 발생하여 회전자가 회전하게 됩니다. 이 경우 네트워크에서 엔진이 소비하는 전기 에너지는 메커니즘, 기계 등의 회전에 소비되는 기계적 에너지로 변환됩니다.

작동 권선이 고정자에 있고 자기장을 자극하는 요소가 회전자에 있는 전기 기계를 설계하는 것도 가능합니다. 기계 작동 원리는 동일하게 유지됩니다.

전기 기계의 전력 범위는 1와트 단위부터 수십만 킬로와트까지 매우 넓습니다.

§ V.Z. 전기 기계의 분류

전기 기계를 발전기 및 모터로 사용하는 것은 전기 및 기계 에너지의 상호 변환 목적과만 연관되어 있기 때문에 주요 응용 분야입니다. 다양한 기술 분야에서 전기 기계를 사용하는 데에는 다른 목적이 있을 수 있습니다. 따라서 전기 소비는 종종 교류를 직류로 변환하거나 산업용 주파수 전류를 더 높은 주파수 전류로 변환하는 것과 관련됩니다. 이러한 목적을 위해 그들은 다음을 사용합니다. 전기 기계 변환기.

전기 기계는 전기 신호의 전력을 증폭하는 데에도 사용됩니다. 이러한 전기 기계를 전기 기계 증폭기.전기 소비자의 역률을 개선하는 데 사용되는 전기 기계를 전기 기계라고합니다. 동기 보상토리.교류 전압을 조절하는 데 사용되는 전기 기계를 유도 조절토리

매우 다양한 용도 마이크로머신자동화 및 컴퓨터 기술 장치. 여기서 전기기계는 엔진으로서 뿐만 아니라 다음과 같은 용도로도 사용된다. 타코제너레이터(회전 속도를 전기 신호로 변환하기 위해), 셀신스, 회전 변압기(샤프트의 회전 각도에 비례하는 전기 신호를 수신하기 위해) 등

위의 예를 통해 목적에 따라 전기 기계의 구분이 얼마나 다양한지 분명합니다.

작동 원리에 따라 전기 기계의 분류를 고려해 봅시다. 모든 전기 기계는 작동 원리와 설계가 모두 다른 브러시리스와 정류자로 구분됩니다. 브러시리스 기계는 AC 기계입니다. 비동기식과 동기식으로 구분됩니다. 비동기식 기계는 주로 모터로 사용되는 반면 동기식 기계는 모터와 발전기로 모두 사용됩니다. 정류 기계는 주로 발전기나 모터처럼 직류로 작동하는 데 사용됩니다. 저전력 정류자 기계만이 DC 및 AC 주전원 모두에서 작동할 수 있는 범용 모터로 만들어집니다.

동일한 작동 원리를 가진 전기 기계는 연결 패턴이나 기계의 작동 특성에 영향을 미치는 기타 특성이 다를 수 있습니다. 예를 들어, 비동기식 및 동기식 기계는 3상(3상 네트워크에 연결됨), 커패시터 또는 단상일 수 있습니다. 로터 권선의 설계에 따라 비동기식 기계는 농형 로터가 있는 기계와 권선형 로터가 있는 기계로 구분됩니다. 자기장을 생성하는 방법에 따라 동기식 기계와 정류자 DC 기계는 여자 권선이 있는 기계와 영구 자석이 있는 기계로 구분됩니다. 그림에서. B.4는 현대 전기 드라이브에 가장 널리 사용되는 전기 기계의 주요 유형을 포함하는 전기 기계 분류 다이어그램을 제시합니다. 전기 기계의 동일한 분류는 "전기 기계" 과정을 연구하기 위한 기초를 형성합니다.

에게
"전기 기계" 과정에는 전기 기계 자체 외에도 변압기에 대한 연구가 포함됩니다. 변압기는 교류 전기의 정적 변환기입니다. 회전 부품이 없기 때문에 변압기는 전기 기계와 근본적으로 구별되는 설계를 갖습니다. 그러나 변압기의 작동 원리와 전기 기계의 작동 원리는 전자기 유도 현상에 기초하므로 변압기 이론의 많은 조항이 교류 전기 기계 이론의 기초를 형성합니다.

전기 기계 및 변압기는 모든 에너지 시스템 또는 설치의 주요 요소이므로 전기 기계의 생산 또는 작동에 종사하는 전문가의 경우 전기 기계에서 발생하는 전자기, 기계 및 열 과정의 물리적 본질에 대한 이론 지식과 이해가 필요합니다. 작동 중 변압기가 필요합니다.

중등 직업 교육

전문 분야 그룹의 중등 전문 교육을 위한 연방 주 교육 표준을 구현하는 교육 기관의 교육 과정에 사용하기 위한 교과서인 "연방 교육 개발 연구소" 140400 "전력 및 전기 공학"

12판, 전형적인

검토자:

E. P. Rudobaba(모스크바 이브닝 전자기계)

이름을 딴 기술학교 L. B. 크라시나)

Katsman M.M.

K 307 전기 기계: 학생들을 위한 교과서입니다. 기관 교수 교육 / M. M. Katsman. - 12판, 삭제됨. - M .: 출판 센터 "아카데미", 2013. - 496 p.

ISBN 978&5&7695&9705&3

이 교과서는 다양한 기술 분야에서 널리 보급된 일반 및 특수 목적의 전기 기계 및 변압기의 작동 모드에 대한 이론, 작동 원리, 설계 및 분석을 논의합니다.

본 교재는 전문 모듈 PM.01을 마스터할 때 사용할 수 있습니다. 전문 140448 "전기 및 전기 기계 장비의 기술 운영 및 유지 관리"의 "전기 및 전기 기계 장비의 유지 관리 및 수리 조직"(MDK.01.01).

중등 직업 교육 기관의 학생들을 위한 것입니다. 대학생들에게 유용할 수 있습니다.

UDC 621.313(075.32) BBK 31.26ya723

ISBN 978 5 7695 9705 3 © 디자인. 출판센터 "아카데미", 2011

머리말

교과서는 "전기 기계 및 장치", "전기 절연, 케이블 및 커패시터 기술" 및 "전기 및 전기 기계 장비의 기술 작동, 유지 관리 및 수리" 전문 분야에 대한 "전기 기계"라는 주제의 커리큘럼에 따라 작성되었습니다. 중등 직업 교육 기관.

이 책에는 이론의 기초, 설계 설명, 변압기 및 전기 기계의 작동 특성 분석이 포함되어 있습니다. 또한 문제 해결의 예를 제공하므로 연구 중인 문제를 더 잘 이해하는 데 의심할 여지 없이 도움이 될 것입니다.

교과서는 변압기, 비동기식 기계, 동기식 기계, 정류자 기계 등 자료의 제시 순서를 채택합니다. 이러한 일련의 학습을 통해 과정을 더 쉽게 마스터할 수 있으며 전기 공학 개발의 현재 상태 및 추세와 가장 완벽하게 일치합니다. 범용 전기 기계와 함께 교과서에서는 일부 유형의 변압기 및 특수 목적 전기 기계를 조사하고 설계 기능에 대한 설명과 함께 최신 전기 기계 시리즈의 기술 수준에 대한 정보를 제공합니다.

교과서의 주된 관심은 고려 중인 장치의 작동을 결정하는 현상과 프로세스의 물리적 본질을 밝히는 데 있습니다.

이 책에 채택된 자료를 제시하는 방법은 "전기 기계"라는 주제를 다년간 가르친 경험을 바탕으로 합니다.

소개

1에. 전기 기계의 목적

그리고 변압기

전기화는 전기 산업에서 생산되는 장치를 통해 수행됩니다. 이 산업의 주요 분야는 전기 공학, 전기 기계 및 변압기의 개발 및 제조에 종사하고 있습니다.

전기 기계기계 에너지와 전기 에너지의 상호 변환을 수행하는 전기 기계 장치입니다. 전기 에너지는 전기 기계, 즉 기계적 에너지를 전기 에너지로 변환하는 발전기에 의해 발전소에서 생성됩니다.

전기의 대부분(최대 80%)은 화학 연료(석탄, 이탄, 가스)를 연소할 때 물이 가열되어 고압 증기로 변환되는 화력 발전소에서 생성됩니다. 후자는 증기 터빈에 공급되어 팽창하면서 터빈 로터가 회전하게 됩니다(터빈의 열 에너지가 기계 에너지로 변환됨). 터빈 로터의 회전은 발전기(터보발전기)의 샤프트에 전달됩니다. 발전기에서 발생하는 전자기 과정의 결과로 기계적 에너지가 전기 에너지로 변환됩니다.

원자력발전소의 발전과정은 화력발전소의 과정과 유사하지만 화학연료 대신 핵연료를 사용한다는 점만 다르다.

수력 발전소에서 전기를 생산하는 과정은 다음과 같습니다. 댐에 의해 일정 수준까지 끌어 올려진 물은 수력 터빈의 임펠러로 방출됩니다. 이 경우 터빈 휠을 회전시켜 얻은 기계적 에너지는 발전기(수소 발전기)의 축으로 전달되고, 여기서 기계적 에너지는 전기 에너지로 변환됩니다.

전기 에너지를 소비하는 과정에서 다른 유형의 에너지(열, 기계, 화학)로 변환됩니다. 전기의 약 70%는 기계, 메커니즘, 차량을 구동하는 데 사용됩니다.

기계적 에너지로의 형성. 이 변환은 전기 기계에 의해 수행됩니다. 전기 모터.

전기 모터는 작업 기계의 전기 구동의 주요 요소입니다. 전기 에너지의 우수한 제어성과 분배의 단순성으로 인해 작업 기계의 개별 부품이 자체 엔진으로 구동되는 경우 산업에서 작업 기계의 다중 모터 전기 드라이브를 널리 사용할 수 있게 되었습니다. 다중 모터 드라이브는 작업 기계의 메커니즘을 크게 단순화하고(기계의 개별 부품을 연결하는 기계적 변속기 수가 감소함) 다양한 기술 프로세스를 자동화할 수 있는 큰 기회를 창출합니다. 전기 모터는 전기 기관차, 전기 열차, 무궤도 전차 등의 휠 쌍을 구동하는 견인 모터로 운송에 널리 사용됩니다.

최근에는 저전력 전기 기계, 즉 몇 분의 1에서 수백 와트에 이르는 전력을 갖는 마이크로머신의 사용이 크게 증가했습니다. 이러한 전기 기계는 계측 장치, 자동화 장비 및 가전 제품(진공 청소기, 냉장고, 팬 등)에 사용됩니다. 이러한 모터의 출력은 낮고 설계가 간단하고 안정적이며 대량 생산됩니다.

발전소에서 생성된 전기 에너지는 소비 장소, 주로 강력한 발전소에서 수백, 때로는 수천 킬로미터 떨어진 국가의 대규모 산업 중심지로 전송되어야 합니다. 그러나 전기를 전송하는 것만으로는 충분하지 않습니다. 산업 기업, 주거용 건물 등 다양한 소비자에게 분배되어야 합니다. 전기는 고전압(최대 500kV 이상)으로 장거리 전송되므로 전력선에서 전기 손실을 최소화할 수 있습니다. 따라서 전기에너지를 전달하고 분배하는 과정에서는 전압의 증가와 감소를 반복할 필요가 있다. 이 과정은 다음과 같은 전자기 장치를 사용하여 수행됩니다. 변압기. 변압기는 전기 기계가 아닙니다. 그 작업은 전기 에너지를 기계 에너지로 변환하거나 그 반대로 변환하는 것과 관련이 없기 때문입니다. 변압기는 전기 에너지의 전압만을 변환합니다. 더욱이 변압기는 고정된 장치이므로 움직이는 부품이 없습니다. 그러나 변압기에서 발생하는 전자기 과정은 전기 기계 작동 중에 발생하는 과정과 유사합니다. 더욱이, 전기 기계와 변압기는 자기장과 도체가 전류와 상호 작용하는 동안 발생하는 전자기 및 에너지 과정과 동일한 특성을 가지고 있습니다. 이러한 이유로 변압기는 전기 기계 과정에서 필수적인 부분을 형성합니다.

전기 기계 작동의 이론적 기초는 1821년 M. Faraday에 의해 확립되었으며, 그는 전기 에너지를 기계 에너지로 변환할 수 있는 가능성을 확립하고 최초의 전기 모터 모델을 만들었습니다. 과학자 D. Maxwell과 E. H. Lenz의 연구는 전기 기계 개발에 중요한 역할을 했습니다. 전기 및 기계 에너지의 상호 변환 아이디어는 실용에 적합한 전기 모터 설계를 개발하고 만든 뛰어난 러시아 과학자 B. S. Jacobi와 M. O. Dolivo Dobrovolsky의 작업에서 더욱 발전되었습니다.

변압기 제작 및 실제 적용 분야에서 큰 업적은 뛰어난 러시아 발명가 P. N. Yablochkov의 것입니다. 20세기 초에는 거의 모든 주요 유형의 전기 기계와 변압기가 만들어졌고 그 이론의 기초가 개발되었습니다.

안에 현재 국내 전기 공학은 상당한 성공을 거두었습니다. 추가적인 기술 발전은 산업용 장치 및 가전 제품용 전기 구동 장치의 실제 개발에서 전기 공학 성과의 실제 구현을 주요 과제로 정의합니다. 과학 기술 진보의 주요 임무는 기술 재장비와 생산 재건입니다. 전기화는 이 문제를 해결하는 데 중요한 역할을 합니다. 동시에, 전력원에 대해 증가하는 환경적 요구사항을 고려할 필요가 있으며, 전통적인 방식과 함께 태양, 바람, 에너지의 에너지를 사용하여 전기를 생산하는 환경 친화적인(대체) 방법을 개발해야 합니다. 바다의 조수와 온천.

안에 과학 및 기술 개발 환경에서 제조된 전기 기계 및 변압기의 품질 개선과 관련된 작업은 매우 중요합니다. 이 문제를 해결하는 것은 국제경제협력을 발전시키는 중요한 수단입니다. 관련 과학 기관

그리고 러시아의 산업 기업은 제조된 제품의 품질과 기술 및 경제 지표에 대한 현대적인 요구 사항을 충족하는 새로운 유형의 전기 기계 및 변압기를 만들기 위해 노력하고 있습니다.

2시에. 전기 기계 - 전자 기계

에너지 변환기

전기 기계에 대한 연구는 "전기 공학의 이론적 기초" 과정에서 제시된 전기 및 자기 현상의 물리적 본질에 대한 지식을 기반으로 합니다. 그러므로 이전에

쌀. 2시에. 오른손 법칙( a) 및 "왼손"(b)



	F(v)		F(v)
	F(v)		F(v)
푸어		푸어

쌀. B.1. "기본 발전기"(a) 및 "기본 엔진"(b)의 개념

"전기 기계" 과정을 공부하기 전에 전기 기계의 작동 원리, 주로 전자기 유도 법칙의 기초가 되는 일부 법칙과 현상의 물리적 의미를 기억해 봅시다.

발전기 모드에서 전기 기계를 작동하는 동안 기계적 에너지는 전기 에너지로 변환됩니다. 이 프로세스는 다음을 기반으로 합니다. 전자기 유도의 법칙: 외력 F가 자기장에 위치한 도체에 작용하여 예를 들어 속도 v로 자기장의 유도 벡터 B에 수직으로 왼쪽에서 오른쪽으로 이동하면 (그림 B.1, a) 도체에 기전력(EMF)이 유도됩니다.

여기서 B는 자기 유도, T이고; l은 도체의 활성 길이, 즉 자기장에 위치한 부분의 길이, m입니다. v는 도체의 이동 속도(m/s)입니다.

EMF의 방향을 결정하려면 "오른손" 규칙을 사용해야 합니다(그림 B.2, a). 이 규칙을 적용하여 도체("우리로부터")의 EMF 방향을 결정합니다. 끝이 나면

도체는 외부 저항 R(소비자)에 닫혀 있고 EMF E의 영향을 받습니다.

도체에는 같은 방향의 전류가 발생합니다. 그래서

따라서 이 경우 자기장 내의 도체는 다음과 같이 간주될 수 있습니다. 초등 발전기, 도체를 속도로 이동시키는 데 기계적 에너지가 소비됩니다.

스투 v.

전류 I와 자기장의 상호 작용의 결과로 도체에 전자기력이 나타납니다.

Fem = BlI.

힘 Fem의 방향은 "왼손" 규칙에 의해 결정될 수 있습니다(그림 B.2,b). 고려 중인 경우, 이 힘은 오른쪽에서 왼쪽으로, 즉 도체의 움직임과 반대 방향으로 향합니다. 따라서 고려중인 기본 발전기에서 힘 Fem은 구동력 F에 대해 제동됩니다. 도체의 균일한 움직임으로 이러한 힘은 동일합니다. 즉, F = Fem입니다. 등식의 양쪽에 도체의 속도 v를 곱하면 다음을 얻습니다.

Fv = Fem v.

(B.2)의 Fem 값을 이 표현식으로 대체하면 다음을 얻습니다.

Fv = BlIv = EI.

등식의 왼쪽(B.3)은 자기장에서 도체를 움직이는 데 소비되는 기계적 힘의 값을 결정합니다. 오른쪽은 전류 I에 의해 폐쇄 루프에서 발생된 전력 값입니다. 이 부분 사이의 등호는 발전기에서 외력에 의해 소비된 기계적 전력 Fv가 전력 EI로 변환된다는 것을 다시 한 번 확인시켜 줍니다.

도체에 외력 F가 가해지지 않고 전원으로부터 전압 U가 도체에 가해지면 도체의 전류 I는 그림과 같은 방향을 갖습니다. B.1, b이면 전자기력 Fem만 도체에 작용합니다. 이 힘의 영향으로 도체가 자기장 내에서 움직이기 시작합니다. 이 경우 EMF는 전압 U와 반대 방향으로 도체에 유도됩니다. 따라서 도체에 적용된 전압 U의 일부는 이 도체에 유도된 EMF E와 균형을 이루며 다른 부분은 전압을 구성합니다. 도체를 떨어뜨리세요:

이러한 동등성으로 인해 네트워크에서 도체에 공급되는 전력(UI)이 부분적으로 기계적 전력(Fem v)으로 변환되고 부분적으로 도체의 전기 손실(I2 r)을 충당하는 데 소비됩니다. 따라서 자기장에 놓인 전류 운반 도체는 다음과 같이 간주될 수 있습니다. 초등 전기 모터.

설명된 현상을 통해 다음과 같은 결론을 내릴 수 있습니다.

a) 모든 전기 기계의 경우 전기 전도성 매체(도체)와 상호 이동할 수 있는 자기장이 필요합니다.

b) 전기 기계가 발전기 모드와 모터 모드에서 작동하는 경우 자기장을 통과하는 도체에서 EMF 유도 및 전류가 통과할 때 자기장에 위치한 도체에 작용하는 기계적 힘의 출현 동시에 전류가 관찰됩니다.

c) 전기 기계의 기계 에너지와 전기 에너지의 상호 변환은 어느 방향으로든 발생할 수 있습니다. 즉, 동일한 전기 기계가 두 방향 모두에서 작동할 수 있습니다.

V 엔진 모드 및 발전기 모드; 전기 기계의 이러한 특성을가역성.

고려되는 "기본" 발전기 및 모터는 전류의 기본 법칙과 현상을 사용하는 원리만을 반영합니다. 설계와 관련하여 대부분의 전기 기계는 움직이는 부분의 회전 운동 원리를 기반으로 제작되었습니다. 전기 기계의 다양한 설계에도 불구하고 전기 기계의 일부 일반화된 설계를 상상하는 것이 가능한 것으로 나타났습니다. 이 설계(그림 B.3)는 고정자라고 하는 고정 부분 1과 회전자라고 하는 회전 부분 2로 구성됩니다. 로터가 위치해있습니다

V 고정자가 보링되고 에어 갭에 의해 고정자와 분리됩니다. 기계의 특정 부품 중 하나에는 자극을 주는 요소가 장착되어 있습니다.

V 기계에는 자기장(예: 전자석 또는 영구 자석)이 있고 다른 기계에는 권선이 있습니다.

기계의 작동 권선이라고합니다. 기계의 고정부(고정자)와 가동부(회전자) 모두 연자성 재료로 만들어진 코어를 갖고 있으며 자기 저항이 낮습니다.

전기 기계가 발전기 모드에서 작동하는 경우

쌀. 3시에. 전기 기계의 일반화된 설계 다이어그램

회 전자가 회전하면 (구동 모터의 작용에 따라) 작동 권선의 도체에 EMF가 유도되고 소비자가 연결되면 전류가 나타납니다. 이 경우 구동 모터의 기계적 에너지가 전기 에너지로 변환됩니다. 기계가 전기 모터로 작동하도록 설계된 경우 기계의 작동 권선이 네트워크에 연결됩니다. 이 경우, 이 권선의 도체에서 발생하는 전류는 자기장과 상호 작용하고 회 전자에 전자기력이 발생하여 회 전자가 회전하게됩니다. 이 경우 네트워크에서 엔진이 소비하는 전기 에너지는 메커니즘, 기계, 차량 등을 작동하는 데 소비되는 기계적 에너지로 변환됩니다.

전기 기계의 전력 범위는 1와트 단위부터 수십만 킬로와트까지 매우 넓습니다.

V.Z. 전기 기계의 분류

전기 기계를 발전기 및 엔진으로 사용하는 것이 주요 목적입니다. 이는 전기 및 기계 에너지의 상호 변환 목적과만 연관되어 있기 때문입니다. 그러나 다양한 기술 분야에서 전기 기계를 사용하는 데에는 다른 목적이 있을 수 있습니다. 따라서 전기 소비는 종종 교류를 직류로 변환하거나 산업용 주파수 전류를 더 높은 주파수 전류로 변환하는 것과 관련됩니다. 이러한 목적을 위해 그들은 다음을 사용합니다. 전기 기계 변환기.

전기 기계는 전기 신호의 전력을 증폭하는 데에도 사용됩니다. 이러한 전기 기계를 전기 기계 증폭기. 전기 소비자의 역률을 개선하는 데 사용되는 전기 기계를 전기 기계라고합니다. 동기 보상기. 교류 전압을 조절하는 데 사용되는 전기 기계를 유도 레귤레이터.

자동화 장치에 마이크로머신을 사용하는 방법은 매우 다양합니다. 여기서 전기기계는 엔진으로서 뿐만 아니라 다음과 같은 용도로도 사용된다. 타코제너레이터(회전 속도를 전기 신호로 변환하기 위해), selyns,

회전 변압기 (샤프트의 회전 각도에 비례하는 전기 신호 수신) 등 위의 예에서 전기 기계가 그 목적에 따라 얼마나 다양한지 분명합니다.

학생들을 위한 교과서. 환경 기관, 교수. 교육. — 12판, 삭제됨. -M .: 아카데미, 2013. - 496p. ISBN 978-5-7695-9705-3 이 교과서는 다양한 기술 분야에서 널리 보급된 일반 및 특수 목적의 전기 기계 및 변압기의 작동 모드에 대한 이론, 작동 원리, 설계 및 분석을 논의합니다.
본 교재는 전문 모듈 PM.01을 마스터할 때 사용할 수 있습니다. 전문 140448 "전기 및 전기 기계 장비의 기술 운영 및 유지 관리"의 "전기 및 전기 기계 장비의 유지 관리 및 수리 조직"(MDK.01.01).
중등 직업 교육 기관의 학생들을 위한 것입니다. 대학생이 사용할 수 있습니다.서문.
소개.
전기 기계 및 변압기의 목적.
전기 기계는 전기 기계 에너지 변환기입니다.
전기 기계의 분류.
트랜스포머.
변압기 작업 과정.
변압기의 목적 및 적용 분야.
변압기의 작동 원리.
변압기 디자인.
변압기 전압 방정식.
기자력과 전류의 방정식.
감소된 변압기의 2차 권선 및 등가 회로의 매개변수 감소.
변압기 벡터 다이어그램.
3상 전류 변환 및 3상 변압기 권선 연결 다이어그램.
변압기 자기 코어의 자화 현상.
무부하 모드에서 3상 변압기의 작동에 대한 권선 연결 다이어그램의 영향.
변압기 등가 회로의 매개 변수에 대한 실험적 결정.
변압기의 단순화된 벡터 다이어그램.
변압기의 외부 특성.
변압기 손실 및 효율성.
변압기의 전압 조정.
권선 연결 그룹 및 변압기의 병렬 작동.
변압기 권선 연결 그룹.
변압기의 병렬 작동.
3권선 변압기 및 자동 변압기.
3권선 변압기.
자동 변압기.
변압기의 과도 과정.
스위치를 켤 때와 변압기의 갑작스러운 단락 중에 일시적인 프로세스.
변압기의 과전압.
특수 목적을 위한 변압기 장치.
움직이는 코어가 있는 변압기.
정류기용 변압기.
피크 변압기.
주파수 승수.
전기 아크 용접용 변압기.
범용 전력 변압기.
변압기 냉각.
브러시리스 기계 이론에 대한 일반적인 질문.
브러시리스 AC 기계의 작동 원리.
동기 발전기의 작동 원리.
비동기 모터의 작동 원리.
교류 기계의 고정자 권선을 만드는 원리.
브러시리스 기계의 고정자 설계 및 고정자 권선의 기본 개념.
코일의 기전력.
코일군의 기전력.
고정자 권선의 기전력.
코그 고조파 EMF.
고정자 권선의 주요 유형.
극 및 위상당 전체 슬롯 수를 갖춘 3상 2층 권선입니다.
극 및 위상당 소수의 슬롯이 있는 3상 2층 권선.
단층 고정자 권선.
고정자 권선 절연.
고정자 권선의 기자력.
집중 권선의 기자력.
분산 권선의 기자력.
3상 고정자 권선의 기자력.
원형, 타원형 및 맥동 자기장.
3상 권선의 기자력에 대한 더 높은 공간 고조파.
비동기식 기계.
비동기식 기계의 작동 모드 및 설계.
비동기 기계의 모터 및 발전기 작동 모드.
비동기 모터 설계.
비동기 기계의 자기 회로.
기본 개념.
비동기 모터의 자기 회로 계산.
비동기 기계의 자기 누설 자속
EMF를 유도하고 전자기 토크를 생성하는 코어 치아의 역할-------
비동기 모터의 교체 다이어그램.
비동기 모터의 전압 방정식.
MMF 방정식과 비동기 모터의 전류.
비동기 모터의 회전자 권선 매개변수 및 벡터 다이어그램 감소.
비동기 모터의 전자기 토크 및 성능 특성.
비동기 모터의 손실과 효율성.
엔진 및 작동 메커니즘의 특성에 대한 개념.
비동기 모터의 전자기 토크 및 기계적 특성.
네트워크 전압의 변화와 회 전자 권선의 능동 저항에 따른 비동기 모터의 기계적 특성.
비동기 모터의 성능 특성.
비동기 모터 자기장의 더 높은 공간 고조파에서 발생하는 전자기 모멘트.
비동기 모터의 매개변수 실험적 결정 및 성능 특성 계산.
기본 개념.
공회전 경험.
단락 경험.
비동기 모터의 원형 다이어그램.
원형 차트를 사용하여 비동기 모터의 성능 특성을 플롯합니다.
비동기 모터의 성능 특성을 계산하는 분석 방법.
3상 비동기 모터의 시동, 속도 제어 및 제동.
권선형 로터로 비동기 모터를 시동합니다.
농형 회전자로 비동기 모터를 시동합니다.
향상된 시동 특성을 갖춘 농형 비동기 모터입니다.
비동기 모터의 회전 속도를 조절합니다.
비동기 모터의 제동 모드.
단상 및 커패시터 비동기 모터.
단상 비동기 모터의 작동 원리 및 시동.
비동기식 커패시터 모터.
단상 네트워크에서 3상 비동기 모터를 작동합니다.
음영처리된 극이 있는 단상 비동기 모터.
특별한 목적을 위한 비동기 기계.
유도 전압 조정기 및 위상 조정기.
비동기식 주파수 변환기.
전기 동기 통신 기계.
비동기식 액추에이터 모터.
선형 비동기 모터.
전기 기계의 구조적 형태.
전기 기계의 가열 및 냉각.
전기 기계 냉각 방법.
전기 기계의 구조적 형태. 2008년
3상 비동기 모터 시리즈.
동기식 기계.
동기식 기계의 여기 방법 및 설계.
동기식 기계의 여기.
동기식 기계의 유형과 설계.
대형 동기식 기계의 냉각.
동기발전기의 자기장과 특성.
동기식 기계의 자기 회로.
동기식 기계의 자기장.
동기식 기계의 전기자 반응.
동기식 발전기의 전압 방정식.
동기 발전기의 벡터 다이어그램.
동기 발전기의 특성.
동기 발전기의 실제 EMF 다이어그램.
동기식 기계의 손실 및 효율성.
동기 발전기의 병렬 작동.
병렬 작동을 위해 동기 발전기를 켭니다.
병렬 운전을 위해 스위치가 켜진 동기 발전기의 부하.
동기 발전기의 각도 특성.
동기 발전기의 진동.
동기식 기계의 동기화 능력.
동기발전기의 U자형 특성.
동기식 발전기의 과도 프로세스.
동기 모터 및 동기 보상기.
동기 모터의 작동 원리.
동기 모터를 시작합니다.
동기전동기의 U자형 및 성능특성.
동기 보상기.
특수 목적을 위한 동기식 기계.
영구 자석을 사용한 동기식 기계.
동기식 릴럭턴스 엔진.
히스테리시스 모터.
스테퍼 모터.
동기파 모터.
클로폴과 전자기 여기 기능을 갖춘 동기식 발전기.
인덕터 동기 기계.
수집가 기계.
DC 컬렉터 기계의 작동 및 설계 원리.
발전기와 DC 모터의 작동 원리.
DC 컬렉터 기계 설계.
정류자 기계의 전기자 권선.
전기자 루프 권선.
뼈대의 파동 권선.
균등 연결 및 결합된 전기자 권선.
DC 기계의 기전력 및 전자기 토크.
전기자 권선 유형을 선택합니다.
DC 기계의 자기장.
DC 기계의 자기 회로.
DC 기계의 전기자 반응.
전기자 반응의 자기소거 효과를 고려합니다.
앵커 반응의 유해한 영향을 제거합니다.
DC 기계를 자극하는 방법.
DC 수집기 기계의 전환.
정류자에 스파크가 발생하는 이유.
직선 정류.
곡선형 느린 스위칭.
스위칭을 개선하는 방법.
수집가를 가로지르는 만능 사격.
수집기의 무선 간섭.
컬렉터 DC 발전기.
기본 개념.
독립 여기 발생기.
병렬 여기 발생기.
혼합 여기 발생기.
정류자 모터.
기본 개념.
독립 및 병렬 여자의 DC 모터.
DC 모터 시동.
독립(병렬) 여자 모터의 회전 속도를 조절합니다.
시리즈 모터.
혼합 여기 모터.
제동 모드의 DC 모터.
DC 정류자 기계의 손실 및 효율성.
4P 및 2P 시리즈의 DC 기계.
범용 정류자 모터.
특수 목적을 위한 DC 기계.
전기 기계 증폭기.
DC 타코제너레이터.
비접촉식 DC 모터.
DC 액추에이터 모터.
서지.
주제 색인.

Katsman M.M. 전기차

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소개

§ 1에. 전기 기계 및 변압기의 목적

§ 2. 전기 기계 - 전기기계 에너지 변환기

§ V.Z. 전기 기계의 분류

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