Проектирования устройств

Электротехнической промышленностью выпускается много разных .видов электрических машин, и рассмотреть подробно методы проектирования всех этих машин в одной книге не представляется возможным. Поэтому в соответствии с программой курса «Проектирование электрических машин» в книге (в гл. 1—8) рассмотрены общие вопросы проектирования электрических машин общего назначения .с моментом вращения 1—6500 Н-м, что примерна соответствует мощности (при 1500 об/мин) 0,12—1000 кВт, а затем в гл. 9—11 — методы проектирования наиболее распространенных и массово или серийно выпускаемых видов электрических машин: асинхронных, постоянного тока и синхронных. Вопросы проектирования трансформаторов, турбо- и гидрогенераторов изложены в учебных пособиях [1, 17, 36].

В 90-х годах прошлого века М. О. Доливо-Добровольский, Г. Каппа и другие разработали основы теории и проектирования трансформаторов. В 11894 г. А. Гейланд теоретически обосновал круговую диаграмму асинхронной машины. В 1907 г. /С А. Круг дал точное обоснование круговой диаграммы. Е> 20-х годах наше-

В 90-х годах XIX в. М. О. Доливо-Добровольский, Г. Каппа и другие разработали основы теории и проектирования трансформаторов. В 1894 г.

Электротехнической промышленностью выпускается много разных видов электрических машин, и рассмотреть подробно методы проектирования всех этих машин в одной книге не представляется 'возможным. Поэтому в соответствии с программой курса «Проектирование электрических машин» в книге (в гл. \—8) рассмотрены общие вопросы проектирования электрических машин общего назначения с моментом вращения 1—6500 Н-м, что примерно соответствует мощности, (при 1500 об/мин) 0,12—1000 кВт, а затем в гл. 9—11—методы проектирования наиболее распространенных и массово или серийно выпускаемых видов электрических машин: асинхронных, постоянного тока и синхронных. Вопросы проектирования трансформаторов, Турбо- и гидрогенераторов изложены в учебных пособиях [1, 17, ЗЬ].

Важное значение имели работы Г. Ферра-риса по теории трансформаторов и однофазных двигателей (1893 г.). Большое значение имели работы М. О. Доливо-Добровольского, создавшего основы теории и проектирования трансформаторов, им заложены основы проектирования асинхронных машин (1893 г.). Теорией трансформаторов в 90-х годах прошлого века плодотворно занимались Г. Каппа, Бен-Эшенбург и др.

ных сопротивлений рассеяния х\ и хз представляет большие трудности, а для проектирования трансформаторов достаточно рассчитать xK — (?>LK = -f-;c2. При этом считают, что

В последние годы для проектирования трансформаторов созданы автоматизированные системы проектирования.

При составлении книги автор использовал опыт преподавания проектирования трансформаторов в Московском энергетическом институте, а также опыт Московского электрозавода, Запорожского трансформаторного завода, Армэлектрозавода, Всесоюзного электротехнического института имени В. И. Ленина, Всесоюзного института трансформаторостроения. Автор пользуется случаем выразить свою признательность работникам этих предприятий, оказавшим содействие в подборе материала для книги, докт. техн. наук, проф. Б. Б. Гельперину, выполнившему большую работу по рецензированию рукописи, а также инж. Н. А. Акимовой, выполнившей часть расчетов.

ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТРАНСФОРМАТОРОВ

Обобщенный метод расчета мыслится как метод определения основных данных трансформатора—основных размеров магнитной системы и обмоток, масс активных материалов, стоимости трансформатора, параметров холостого хода и короткого замыкания и некоторых других показателей на предварительной стадии расчета. В результате применения этого метода должна быть получена возможность выбора оптимального варианта, иногда нескольких вариантов, для дальнейшей детальной расчетной и конструктивной разработки. Для того чтобы обобщенный метод расчета силовых трансформаторов давал достаточно точные результаты, он должен быть основан на положениях общей теории трансформаторов и теории проектирования трансформаторов. В любом таком методе неизбежно использование некоторых допущений и некоторых величин, определяемых или оцениваемых приближенно. Число таких величин должно быть минимальным, а сами эти величины должны быть такими, чтобы при существенных измене-

В практике проектирования трансформаторов обычно стремятся к ограничению возможных радиальных и осе-

Большой вклад в развитие и создание современной электромагнитной техники внесли советские ученые: физики — Н. С. Акулов, Я. И. Френкель, Я. Г. Дорфман, В. К. Аркадьев, Л. Д. Ландау, Е. М. Лифшиц, С. В. Вонсовский, Л. В. Киренский, Е. И. Кондорский, Г. А. Смоленский, Я. С. Шур; металловеды и технологи — В. С. Месь-кин, Б. Г. Лившиц, А. С. Займовский, Л. И. Рабкин, Н. Н. Шольц, Я. М. Довгалевский; специалисты в области расчета электромагнитных цепей и проектирования устройств—Б. С. Сотсков, К. М. Поливанов, М. А. Розенблат, Ю. М. Шамаев, А. И. Пирогов, В. В. Бардиж, Л. Ф. Куликовский, В. П. Миловзоров, М. А. Боярченков, Е. П. Балашов; специалисты в области магнитных измерений — Е. Г. Шрам-ков, Н. Н. Разумовский, Б. М. Яновский, Е. Т. Чернышев, Е. Н. Че-чурина и др.

В ряде случаев оптимальное решение задачи проектирования устройств информационно-измерительной техники достигается путем совместного применения электромагнитных и полупроводниковых элементов .

автоматизации процессов монтажа и сборки; 6) полного исключения ручных операций; 7) полной автоматизации на этапе проектирования устройств на базе типовых оптимизированных конструкций; 8) взаимозаменяемости отдельных функциональных узлов и блоков; 9) ремонта отдельных устройств, простого исправления отдельных дефектов проектирования на этапе изготовления первых серий изделий. Дополнительными требованиями являются: 1) максимальное исключение из конструктивных материалов драгоценных металлов и остродефицитных материалов; 2) максимальное сокращение числа паяных и сварных соединений, герметичных швов, клеевых соединений; 3) уменьшение потерь в СВЧ-трактах. Кроме того, создатели современных микроэлектронных устройств прежде всего должны обеспечить минимальное время прохождения сигнала (минимальные потери) от одного кристалла ИМС к другому. В недалеком прошлом это было существенно лишь для построения СВЧ-устройств. Однако усовершенствование конструкции и технологии изготовления микроэлектронных приборов и схем увеличило как число логических функций, которые можно разместить в одном кристалле, так и скорость выполнения арифметических операций современных ЭВМ и аппаратуры приема и обработки информации. В этом случае быстродействие центральных процессоров многих машин стало определяться временем прохождения между кристаллами. Для уменьшения времени задержки сигналов кристаллы следует располагать как можно ближе друг к другу, а длина соединительных проводников должна быть как можно меньше. Коммутационные платы при этом должны обладать значительно большей плотностью размещения соединительных шин, чем существующие. Кроме того, плотно упакованная матрица кристаллов выделяет значительное количество теплоты, которое нужно отвести: во многих случаях проблема теплоотвода оказывается наиболее сложной (например, для создания вторичных источников питания). Число сигнальных выводов соединений на любом заданном уровне сборочно-монтажной иерархии ( В. 1)

Рассмотрим принципы построения и проектирования устройств, реализующих отдельные функции различных уровней систем с пакетной коммутацией.

Электромагнитные процессы сопровождаются взаимным преобразованием электромагнитной энергии в другие виды энергии. Точный анализ этих процессов, описываемых системами уравнений в частных производных (уравнений Максвелла), представляет задачу, трудно разрешимую даже в простейших случаях. Но для инженерных расчетов и проектирования устройств необходим количественный анализ. Поэтому возникает потребность в приближенных методах анализа, позволяющих с достаточной степенью точности решать широкий круг задач. Такие методы дает теория электрических цепей, которая для характеристики электромагнитных процессов вместо векторных величин теории поля, зависящих от пространственных координат и времени, вводит интегральные скалярные величины: ток и напряжение, являющиеся функциями времени.

В книге изложены вопросы проектирования устройств .релейной защиты энергосистем иа бесконтактных элементах. Рассмотрены основные этапы проектирования, методика их выполнения; приведены сведения по основным элементам в бесконтактных устройствах релейной защиты и рекомендации по их применению; описаны методы расчета отдельных узлов устройств, проиллюстрированные примерами; даны понятия о надежности и помехоустойчивости устройств, методах их макетирования, испытания и наладки.

Изложенные в гл. 1—7 вопросы нахождения параметров режима (токов и напряжений) электрических цепей с заданными параметрами схем (сопротивлениями, индуктивностями, емкостями, характеристиками источников энергии) в прикладном отношении ориентированы преимущественно на задачи проектирования устройств, соответствующих этим цепям. Для задач же эксплуатации более важны вопросы нахождения параметров схем по данным измерений параметров режима электрических цепей, чему в ТЭЦ соответствуют задачи их диагностики. Диагностика электрических цепей— сравнительно новое, вызванное насущными запросами практики и интенсивно развивающееся направление ТЭЦ. Особенностью задач диагностики является наличие двух этапов их решения—этапа проведения диагностических экспериментов для измерений параметров режимов цепей и этапа математической обработ-

6-1) Общие вопросы проектирования устройств на МЭ 217

6-1) Общие вопросы проектирования устройств на МЭ 219

6-1) Общие вопросы проектирования устройств на МЭ 221

В заключение приведем общий порядок эскизного проектирования устройства или комплекса на магнитно-полупроводниковых элементах.