|
Видеман Е., Келленбергер В.
Конструкции электрических машин
Сокращенный перевод с немецкого Б. А. Цветкова
Под редакцией Б. Н. Красовского
«ЭНЕРГИЯ»
Ленинградское отделение
1972
Книга отражает новейший технический и производственный опыт зарубежных электромашиностроительных фирм.
В ней достаточно полно изложены исходные данные для конструирования электрических машин, приведены подробные характеристики электротехнических материалов, рассмотрено конструктивное исполнение различных видов электрических машин и наиболее важных их узлов и деталей. Изложены механические проблемы, возникающие при конструировании, рассмотрены вопросы безвибрационной работы, балансировки, расчета подшипников электрических машин и т. д. Книга содержит обширный справочный материал и примеры расчетов.
Книга рассчитана на инженеров-конструкторов, расчетчиков и эксплуатационников электрических машин, а также может быть полезна студентам вузов, специализирующимся в области электромашиностроения.
Видеман Е., Келленбергер В. Конструкции электрических машин. Сокр. пер. с нем. Под ред. Б. Н. Красовского. Л., «Энергия», 1972.
Содержание книги
Предисловие к русскому переводу
ЧАСТЬ ПЕРВАЯ. ОБЩИЕ ВОПРОСЫ И ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ КОНСТРУИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН
Глава первая. Факторы, влияющие на конструкцию
1-1. Типы приводов
1-2. Классы изоляции
1-3. Нормы нагрева
1-4. Механические и электрические нагрузки
A. Вращающие моменты
Б. Перегрузочная способность по току и вращающему моменту, несимметричная нагрузочная способность
B. Прочность при коротких замыканиях
Г. Механическая прочность
1-5. Номинальные и испытательные напряжения
1-6. Транспортировка электрических машин
1-7. Правила проектирования и изготовления электрических машин
1-8. Потери и охлаждение
1-9. Безвибрационная работа и балансировка
А. Механический небаланс
Б. Термический небаланс
1-10. Аэродинамический и структурный шум
A. Колебания и звук
Б. Звуковое давление и сила звука
B. Порог слышимости и порог болевого восприятия
Г. Громкость
Д. Сравнение силы звука и звуковых давлений в децибелах
Е. Распространение звука
Ж. Указания по измерению силы звука электрических машин
3. Источники шума электрических машин
И. Снижение уровня шума путем герметизации машин
Глава вторая. Конструкционные материалы
2-1. Сталь и железо
A. Чугун
Б. Стальное литье
B. Катаная, кованая и тянутая сталь
Г. Листовая сталь
Д. Электротехническая (динамная) сталь
2-2. Цветные металлы и сплавы
A. Материалы для постоянных магнитов
Б. Медь
B. Латунное литье, тянутая и катаная латунь
Г. Бронзовое литье, кованая, тянутая и катаная бронза
Д. Легкие сплавы
Е. Припои и металлические покрытия
Ж. Подшипниковые металлы
2-3. Материалы для бандажей
2-4. Изоляционные материалы
2-5. Охлаждающие среды (агенты)
А. Газообразные охлаждающие среды
Б. Жидкие охлаждающие среды
2-6. Угольные щетки
2-7. Консистентные и жидкие смазки
A. Консистентные смазки для подшипников качения
Б. Подшипниковые масла
B. Прочие смазочные средства
2-8. Уплотнительные материалы
ЧАСТЬ ВТОРАЯ. КОНСТРУКТИВНОЕ ИСПОЛНЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН
Глава третья. Синхронные машины
3-1. Синхронные генераторы и электродвигатели, сопрягаемые с гидравлическими турбинами и насосами
A. Привод посредством турбин Пельтона с горизонтальным валом
Б. Привод посредством турбин Френсиса или пропеллерных турбин с горизонтальным или вертикальным валом
B. Привод посредством турбин Каплана с вертикальным валом
Г. Привод посредством капсульных турбин с горизонтальным или вертикальным валом
3-2. Расположение и конструкция генераторов
3-3. Генераторы с явновыраженными полюсами и синхронные электродвигатели для соединения с паровыми или газовыми турбинами и турбоком прессорами
3-4. Генераторы реактивной мощности
3-5. Генераторы средней частоты
3-6. Турбогенераторы и синхронные турбодвигатели
A. Генераторы с воздушным охлаждением
Б. Генераторы с водородным охлаждением
B. Комбинированные системы газового и жидкостного охлаждения
3-7. Возбудители переменного тока с вращающимися выпрямителями
Глава четвертая. Машины постоянного тока
4-1. Генераторы постоянного тока
A. Генераторы для агрегатов Леонарда
Б. Генераторы для токов большой силы
B. Дизель-генераторы
4-2. Электродвигатели постоянного тока
A. Нормальные электродвигатели в открытом и закрытом исполнении
Б. Турбодвигатели
В. Электродвигатели для прокатных станов
Г. Электродвигатели подъемных средств
Глава пятая. Асинхронные электродвигатели
5-1. Нормальные электродвигатели
5-2. Средние и крупные электродвигатели с короткозамкнутым (клеточным) ротором
5-3. Электродвигатели с контактными кольцами на роторе
ЧАСТЬ ТРЕТЬЯ. КОНСТРУКТИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН
Глава шестая. Пакет активной стали
6-1. Общие положения
6-2. Активная сталь статоров машин переменного тока
6-3. Активная сталь роторов машин переменного и постоянного тока
6-4. Полюсы и полюсные башмаки
А. Главные и добавочные полюсы машин постоянного тока
Б. Полюсы и полюсные башмаки синхронных машин
В. Устройство плавного пуска
Глава седьмая. Обмотки и изоляция обмоток
7-1. Общие положения
7-2. Статорные обмотки машин переменного тока
А. Всыпные, прошивные и вдвижные (паяные) обмотки для полуоткрытых пазов
Б. Шаблонные обмотки в открытых пазах
7-3. Роторные обмотки
A. Короткозамкнутый ротор асинхронной машины
Б. Ротор асинхронной машины с контактными кольцами
B. Роторы машин постоянного тока
7-4. Обмотки возбуждения и демпферные обмотки синхронных машин
А. Роторы с явновыраженными полюсами
Б. Турбороторы
7-5. Обмотки главных и добавочных полюсов машин постоянного тока
Глава восьмая. Неподвижные конструктивные элементы
8-1. Корпусы
A. Машины переменного тока
Б. Машины постоянного тока
B. Расчет деформаций
8-2. Подшипниковые щиты, несущие крестовины, обшивки
8-3. Щеточные траверсы, щеткодержатели и щетки
A. Щеточные траверсы
Б. Щеткодержатели
B. Щетки
8-4. Выводные зажимы
Глава девятая. Вращающиеся конструктивные элементы
9-1. Валы
9-2. Роторы синхронных машин с явновыраженными полюсами
А. Полюсы и крепления полюсов
Б. Сердечник ротора
9-3. Цилиндрические роторы турбогенераторов
9-4. Роторы асинхронных и коллекторных машин
9-5. Роторные бандажи
А. Проволочные бандажи
Б. Бандажи из стекловолокна
9-6. Контактные кольца
А. Контактные кольца асинхронных машин
Б. Контактные кольца синхронных машин
9-7. Коллекторы
А. Характеристики основных материалов
Б. Классификация конструктивных исполнений
Глава десятая. Расчет прочности вращающихся конструктивных элементов
10-1. Общие данные о механических напряжениях и запасе прочности
A. Механические напряженные состояния
Б. Эквивалентное (приведенное) напряжение
B. Запас прочности
Г. Длительная прочность, временная прочность, временный предел ползучести
Д. Влияние надреза, коэффициент формы, коэффициент концентрации напряжений
10-2. Расчет прочности арочных коллекторов
A. Определение усилий, диаграммы усилий и деформаций
Б. Пример расчета арочного коллектора
B. Определение деформаций и напряжений
Г. Коллекторы на ласточкиных хвостах с ограниченным арочным распором
Д. Турбоколлекторы
10-3. Расчет прочности роторов синхронных машин с явновыраженными полюсами
А. Полюсы и обмотки
Б. Крепление полюсов
10-4. Колеса и ободы роторов
A. Колеса со спицами
Б. Дисковые роторы
B. Расчет ободов роторов, шихтованных из отдельных сегментов («цепная» конструкция)
10-5. Турбороторы
A. Зубцы и клинья ротора
Б. Сердечник ротора
B. Роторные бандажи
Глава одиннадцатая. Расчет валов и валопроводов
11-1. Валы в установившемся режиме работы
A. Расчет напряжений в валу
Б. Концы валов, шпонки
B. Изгибающие моменты в валах при поперечной нагрузке
Г. Деформации валов, упругая изогнутая линия
Д. Монтаж линии валов
11-2. Валы в неустановившихся режимах работы
A. Общие данные о неустановившихся режимах колебаний валов
Б. Крутильные колебания
B. Изгибные колебания
11-3. Качественные масштабы для оценки вибрационного состояния машин
Глава двенадцатая. Подшипниковые опоры
12-1. Общие положения
A. Усилия, воспринимаемые подшипниками электрической машины при различных типах привода
Б. Требования к подшипниковым опорам электрических машин
B. Основы расчета и конструирования подшипников
12-2. Подшипники качения
A. Типы подшипников
Б. Смазка и уплотнения подшипников качения
B. Долговечность и области применения подшипников качения
Г. Потери в подшипниках качения
12-3. Подшипники скольжения
A. Подшипники скольжения горизонтальных валов
Б. Подшипники скольжения вертикальных валов
B. Потери в подшипниках скольжения
12-4. Подшипниковые токи
Глава тринадцатая. Амортизация электрических машин
13-1. Общий случай
13-2. Установившийся режим работы машины с пульсирующим вращающим моментом (однофазные машины)
13-3. Неустановившийся режим работы машины — однофазное внезапное короткое замыкание
13-4. Нежелательные степени свободы
13-5. Конструктивные исполнения амортизации
Глава четырнадцатая. Вентиляторы электрических машин
14-1. Системы вентиляции, расход охлаждающего воздуха, необходимый напор
14-2. Теоретические основы
A. Мощность вентилятора
Б. Создание напора
B. Треугольники скоростей
F. Графические и количественные характеристики вентиляторов
14-3. Расчет вентиляторов
А. Центробежные вентиляторы
Б. Осевые вентиляторы
Приложение 1. Расчет кольца
А. Тонкостенное кольцо
Б. Толстостенное кольцо
Приложение 2. Расчет свободных и жестко закрепленных фланцев. Выкручивание кругового кольца под действием внешнего момента
А. Свободный фланец
Б. Жесткий фланец
приложение 3. Напряжения и деформации обода колеса под действием натяжения спиц
Приложение 4. Нагрузка на спицу колеса под действием внешнего вращающего момента
Приложение 5. Некоторые коэффициенты влияния для жесткой на изгиб круглоцилиндрической оболочки с вращательно-симметричной нагрузкой
Приложение 6. Радиальная деформация на наружном свободном конце вращающейся упругой спицы ротора
Литература
Предисловие к русскому переводу
Предлагаемый советским читателям перевод книги ведущих инженеров фирмы «Броун—Бовери» Е. Видемана и В. Келленбергера «Конструкции электрических машин» представит несомненный интерес для советских конструкторов, поскольку в этом труде авторами обобщен опыт ряда передовых европейских электромашиностроительных фирм. Особого внимания заслуживает новый подход авторов к методологии конструирования, в частности ряд параграфов первой части книги, посвященных анализу факторов, влияющих на конструкцию электрических машин.
Следует отметить, что поскольку переводимая книга возникла на основе курса лекций, прочитанных авторами в Высшей технической школе в Дармштадте, в оригинале содержался ряд разделов, необходимых при изложении данного курса в высшей школе, но не представляющих интереса для специалистов-конструкторов. Поэтому при переводе был исключен материал, который с исчерпывающей полнотой освещен в трудах отечественных авторов. Также исключены параграфы обзорного характера, дающие общее представление о коллекторных машинах переменного тока и машинах для электрической тяги, поскольку по этим вопросам имеются фундаментальные труды М. П. Костенко, А. Е. Алексеева и А. Б. Иоффе.
В книге рассмотрены конструкции электрических машин постоянного тока, синхронных машин, включая турбо- и гидрогенераторы, и асинхронных машин различных типов. Микромашины и авиационные электрические машины авторами не рассматривались. Многочисленные примеры выполненных машин, тепловые и механические расчеты с конкретными примерами и большое количество конструктивных чертежей помогут читателю получить правильную картину современного уровня электромашиностроения.
Ввиду того что конструирование электрических машин требует обширных знаний в смежных областях (механика, прочность, вибрации, аэрогидродинамика, процессы теплопередачи, технология, материаловедение и т. д.), в предлагаемой книге эти проблемы кратко изложены в необходимом объеме. Для более глубокого изучения указанных вопросов читателю рекомендуется соответствующая специальная литература, приведенная в тексте в многочисленных сносках; кроме того, в конце книги дан перечень публикаций МЭК и специальных справочников.
Наибольший интерес представляет третья часть книги — «Конструктивные элементы электрических машин». Эта часть написана В. Келленбергером — известным специалистом в области механики и прочности электрических машин. Перевод третьей части предлагается советским читателям без сокращений. В частности, из материалов третьей части видно, какое внимание уделяется за рубежом конструкции и технологии изготовления коллекторов, важнейших конструктивных элементов электрических машин постоянного тока. Также большого внимания заслуживают рекомендации автора по технологии сборки пакетов активной стали статоров и полюсов.
В прочностных расчетах конструктивных деталей сложной формы, как, например, цилиндрической оболочки с усиливающим фланцем на конце, а также колец фасонного сечения, подвергающихся выкручиванию, автор использует общеизвестное понятие податливости, составляя уравнения совместности деформаций мысленно выделенных отдельных частей детали сложной формы.
Несомненный интерес представляют главы, посвященные расчетам собственных частот крутильных и поперечных колебаний валопроводов на многих опорах.
Можно надеяться, что перевод книги Е. Видемана и В. Келленбергера «Конструкции электрических машин» будет полезен советским конструкторам-электромашиностроителям, в особенности молодым специалистам, расширит их кругозор и эрудицию, в частности, в вопросах влияния на конструкцию электрических машин внешних факторов: условий эксплуатации, транспортировки и монтажа.
Б. Я. Красовский
Скачать книгу Конструкции электрических машин. Издательство Энергия, Ленинградское отделение, 1972
|
