Инкин А.И. Электромагнитные поля и параметры электрических машин

Учебное пособие. — Новосибирск: ЮКЭА, 2002. — 464 с. — ISBN: 5-93376-030-7.Учебное пособие рекомендовано Министерством образования РФ для студентов, обучающихся по специальностям “Электротехника, электромеханика и электротехнологии", “Энергетика”. В его основе лежит курс лекций, прочитанных автором в Новосибирском государственном техническом университете (НГТУ) в 1994—1997 гг. Большая часть материала, использованного автором, была опубликована в виде статей в журнале “Электричество”.
Курс базируется на принципах и методах классической электродинамики. Этот новый курс предполагает широкое применение в инженерной практике при проектировании и научных исследованиях высокоиспользуемых электрических машин классических и нетрадиционных конструкций различных принципов действия.
Учебник рассчитан на студентов-электромехаников старших курсов, освоивших теорию электромагнитного поля по учебным планам подготовки бакалавров. Учебник может быть также полезен для студентов, аспирантов и инженеров электротехнических специальностей.Предисловие.Основные законы электромагнетизма и их применение в расчетах параметров электроустановок
Законы электростатических полей в интегральной форме и их использование при расчетах энергий, сил и емкостей
Физическое представление об электростатическом поле.
Напряженность электростатического поля.
Расчет поля по заданному распределению зарядов.
Понятие о скалярном потоке вектора.
Теорема Гаусса.
Трубка равного потока вектора напряженности.
Вектор поляризации вещества. Вектор смещения. Физическое представление о диэлектрической постоянной.
Работа сил поля и напряжение между двумя точками.
Принцип потенциальности в электростатике.
Потенциал.
Математическая связь между потенциалом и вектором.
напряженности в электростатическом поле.
Проводящие тела в электростатическом поле.
Энергия электростатического поля.
Обобщенные координаты и обобщенные силы в электростатическом поле.
Законы Ома и Кирхгофа в стационарном поле тока. Параметры обобщенных источников энергии
Основные понятия.
Вектор плотности тока.
Принцип непрерывности тока проводимости.
Сторонние силы в стационарном поле тока, сторонние напряженности, электродвижущие силы.
Закон Ома в дифференциальной форме.
Обобщенный закон Ома в интегральной форме.
Обобщенный закон Ома для квазилинейного проводника.
Второй закон Кирхгофа для квазилинейного проводника.
Общие понятия об источниках электрической энергии.
Магнитное поле постоянных токов
Основные понятия.
Принцип непрерывности магнитного потока.
Закон полного тока.
Примеры расчета магнитного потока по заданному распределению вектора магнитной индукции.
Магнитный поток и потокосцепление самоиндукции Индуктивность контура.
Магнитный поток и потокосцепление взаимоиндукции. Коэффициент взаимной индукции. Согласное.
и встречное включение контуров.
Энергия поля и силы в магнитных полях.
Основные законы и уравнения стационарных электрических и магнитных полей в дифференциальной форме. Теорема и вектор Пойнтинга
Дифференциальные уравнения для потенциала и граничные условия в электростатике.
Основные уравнения и граничные условия в стационарном поле тока.
Основные уравнения и граничные условия стационарного магнитного поля.
Векторный потенциал в магнитном поле (магнитный векторный потенциал).
Уравнение Пуассона для векторного потенциала.
Векторный потенциал в поле квазилинейных проводников с током.
Расчет магнитного потока с помощью векторного потенциала.
Теорема и вектор Пойнтинга в стационарном электромагнитном поле.
Передача энергии по коаксиальному кабелю.
Уравнения Максвелла и Гельмгольца. Электрический и магнитный поверхностный эффект. Эквивалентные параметры линий электропередач
Первое уравнение Максвелла.
Второе уравнение Максвелла.
Волновые уравнения для векторов электрической и магнитной напряженности.
Уравнения Максвелла в комплексной форме. Уравнения Гельмгольца.
Плоские электромагнитные волны.
Плоские электромагнитные волны в проводящей среде.
Теорема и вектор Пойнтинга в комплексной форме.
Поверхностный эффект.
Электрический поверхностный эффект на примере шины прямоугольного сечения.
Расчет комплексного сопротивления шины.
Магнитный поверхностный эффект.
Расчет комплексной мощности в листе, обтекаемом синусоидальным магнитным потоком.
Анализ выражений для удельной комплексной мощности.
Приближенные способы расчета комплексной мощности в стальном листе, обтекаемом магнитным потоком.
Электрический поверхностный эффект в проводнике круглого сечения.
Эффект близости.
Комплексное сопротивление шины при наличии эффекта близости.
Параметры однофазного шинопровода.
Электромагнитные поля и параметры шин трехфазного шинопровода.
Эквивалентные схемы замещения трехфазного шинопровода при симметричной системе токов.
Электромагнитное поле и продольные параметры коаксиального кабеля.Электромагнитные поля и параметры пазов электрических машин
Стационарные магнитные поля и параметры пазов с многовитковыми обмотками
Одномерное магнитное поле в прямоугольном пазу с односторонним открытием.
Магнитное поле в прямоугольном пазу с двухсторонним открытием.
Эквивалентные схемы замещения прямоугольного паза при двухстороннем открытии.
Параметры эквивалентной П-образной схемы замещения прямоугольного паза.
Каскадные магнитные схемы замещения прямоугольных пазов со всыпной обмоткой.
Схема замещения паза при наличии технологических зазоров между зубцово-пазовыми зонами ротора и статора и насыщенными ярмами.
Принципы синтезирования эквивалентных схем замещения пазов электрических машин с двухслойными обмотками.
Двухмерное магнитное поле в прямоугольном полуоткрытом пазу со всыпной обмоткой.
Эквивалентная схема замещения прямоугольного полуоткрытого паза со всыпной обмоткой.
Магнитное поле и параметры прямоугольного полуоткрытого паза со смещенной шлицевой зоной.
Одномерное стационарное магнитное поле в клиновидном пазу с двухсторонним открытием.
Интегральные параметры трапецеидального (клиновидного) полуоткрытого паза.
Интегральные параметры круглого паза со всыпной обмоткой.
Магнитное поле и параметры клиновидного паза с открытием в узкой части.
Приближенный метод расчета магнитной проводимости пазов различных конфигураций.
Синусоидальные электромагнитные поля и параметры пазов ротора асинхронных электрических машин
Общая характеристика проблемы.
Одномерное электромагнитное поле в прямоугольном пазу с односторонним открытием.
Комплексное сопротивление стержня ротора.
Одномерное электромагнитное поле в прямоугольной области паза с ненулевыми граничными условиями.
Каскадная схема замещения обобщенного прямоугольного паза ротора асинхронной машины.
Двухмерное электромагнитное поле в полуоткрытом прямоугольном пазу ротора асинхронной машины.
Комплексное сопротивление полуоткрытого паза ротора.
Электромагнитное поле и параметры полуоткрытого клиновидного и круглого пазов ротора.
Электромагнитное поле и параметры клиновидного паза ротора с открытием в узкой части.
Энергетические принципы схемной аппроксимации электромагнитного поля.
Электромагнитное поле и трехэлементная схема замещения прямоугольного паза ротора с двухсторонним открытием.
Электромагнитное поле и схема замещения клиновидной и круглой областей паза с двухсторонним открытием.
Параметры круглого участка паза с двухсторонним открытием.
Метод расчета комплексного сопротивления стержня короткозамкнутого ротора с учетом насыщения зубцов.
Синтезирование разветвленной схемы замещения асинхронного двигателя на базе следствия теоремы Пойнтинга.Электромагнитные поля и слоистые модели электрических машин
Стационарные магнитные поля и слоистые модели активных объемов явнополюсных электрических машин
Слоистая расчетная модель активного объема обобщенной явнополюсной машины.
Постановка и решение задачи о расчете магнитного поля возбуждения в системе полюс — междуполюсное пространство машины постоянного тока.
Математическое описание магнитного поля возбуждения в объеме электрической машины постоянного тока.
Продольное поле (d) реакции якоря в машине постоянного тока.
Поперечное поле (q) реакции якоря машины постоянного тока.
Исследование поля возбуждения при наличии распределенных токов в междуполюсных пространствах.
Математическое описание магнитного поля.
в дискретно-однородной полосе одноименно-полюсной системы возбуждения (четная симметрия).
Поле поперечной реакции в дискретно-однородной полосе индукторной машины.
Аналитические исследование магнитного поля возбуждения в объеме индукторной электрической машины.
Математическое описание магнитного поля в дискретно-однородной полосе с анизотропными свойствами (одноименно-полюсная система).
Магнитное поле в разноименно-полюсной системе с анизотропными свойствами.
Магнитное поле электрической машины с постоянными магнитами (поперечная намагниченность).
Математическое описание магнитного поля в дискретно-однородной полосе с продольно-намагниченными постоянными магнитами.
Аналитическое исследование магнитного поля возбуждения электрической машины с продольно намагниченными постоянными магнитами.
Слоистые модели и каскадные схемы замещения асинхронных электрических машин с составными активными объемами
Характерные особенности составных конструкций электрических машин.
Специфика распределения электромагнитных полей в активных объемах асинхронных электрических машин с составным магнитопроводом.
Магнитное поле в воздушном зазоре электрической машины с настилом тока на поверхности статора.
Энергия магнитного поля в зазоре и сила взаимного притяжения ротора и статора.
Магнитное поле в плоском зазоре при наличии двух настилов тока.
Анализ распределения магнитного поля в зазоре машины.
Магнитная энергия в зазоре и силы взаимодействия ротора и статора.
Эквивалентная схема замещения воздушного зазора электрической машины.
B_y—H_x-схемы замещения воздушного зазора.
Источник магнитного поля в анизотропной среде, аппроксимирующей зубцово-пазовую структуру.
Усредненные магнитные свойства измельченной зубцово-пазовой структуры.
Стационарное магнитное поле в анизотропной среде с пространственным синусоидальным распределением сторонних токов.
Схема замещения анизотропной активной зубцово-пазовой среды для компонент векторов A_z и H_x.
Синусоидальные электромагнитные поля в плоских обобщенных конструктивных зонах асинхронных электрических машин.
Синтезирование типовых Е—Н четырехполюсников для плоских активных зон электрических машин.
Линейные каскадные схемы замещения асинхронных электрических машин.
Принципы синтезирования нелинейных каскадных схем замещения электрических машин с составными активными объемами.
Принципы синтезирования схем замещения пограничного слоя движущегося ротора асинхронной электрической машины.Список литературы.