Зм 7. Електричні машини 177

7.1. Асинхронні електричні машини. 177

7.1.1. Принцип дії асинхронної машини 177

7.1.2. Збудження обертового магнітного поля. 178

7.1.3. Устрій асинхронної машини. 180

7.1.4. Робочі процеси в асинхронній машині. 181

7.1.5. Баланс активних потужностей асинхронного двигуна. 184

7.1.6. Режими роботи асинхронних машин. 185

7.1.7. Регулювання частоти обертання валу асинхронного двигуна. 186

7.1.8. Асинхронний лінійний двигун (ЛАД). 188

7.1.9. Однофазний асинхронний двигун. 188

7.2. Синхронні електричні машини. 190

7.2.1. Принцип дії синхронних машин. 190

7.2.2. Устрій і принцип дії синхронних генераторів. 190

7.2.3. Робочий процес синхронного генератора 193

7.2.4. Векторна діаграма навантаженого синхронного генератора 196

7.2.5. Зовнішня і регулювальна характеристики. 197

7.2.6. Паралельна робота синхронного генератора із мережею. 198

7.2.7. Синхронні двигуни 205

7.2.8. Принцип роботи синхронного двигуна. 205

7.3. Машини постійного струму. 211

7.3.1. Устрій машини постійного струму 212

7.3.2. Магнітна система. 215

7.3.3. Принцип дії генератора постійного струму. 215

7.3.4. Робочий процес в генераторі постійного струму. 217

7.3.5. Реакція якоря. 220

7.3.6. Комутація. 221

7.3.7. Зовнішня характеристика. 222

7.3.8. Виникнення електромагнітного обертового моменту. 223

7.3.9. Двигуни постійного струму. 224

Питання для самоперевірки. 234

Додаток 236

Префікси для кратних одиниць 236

Список рекомендованої літератури 239 Передмова

У більшості вузів Європи навчальний процес організований на основі модульних технологій навчання. При цьому весь навчальний матеріал освітньо-професійної програми та окремих дисциплін розбивається на окремі модулі, пов’язані структурно-логічною схемою підготовки бакалавра (спеціаліста, магістра).

Модульна технологія характеризується певними ознаками, які відрізняють її від традиційної: сформульовані цілі діяльності, які повідомляються студентам перед початком навчання; зміст навчання подається у формі модулів, які мають гнучку структуру і пристосовані до індивідуального вивчення; процес навчання передбачає використання різноманітних методів і форм в залежності від одиниці змісту навчання, цілей, засобів; контроль за результатами діяльності студентів здійснюється в процесі вивчення модуля та по його закінченню.

Навчальний матеріал кожного модуля містить головні, базові та допоміжні теоретичні знання, практичні вміння і навички, які складають змістові модулі. Модульне планування передбачає виділення опорних знань і умінь, які актуалізуються перед вивченням матеріалу нового модуля, а також системне повторення головних теоретичних знань, практичних умінь і навичок.

Змістовий модуль – це логічно завершений обсяг навчального матеріалу, який повинен засвоїти студент, або закінчена частина освітньо-професійної програми (навчальної діяльності), яку студент повинен виконати. Зазвичай модулі являють собою розділи (теми) навчальної дисципліни і включають в себе взаємопов’язані частини теоретичного та практичного навчального матеріалу – змістові модулі.

Послідовність освоєння окремих навчальних елементів – змістових модулів всередині цілісної модульної програми, тобто цільового плану дій, дозволяє спланувати досягнення результату. Модульне навчання надає студенту можливість самостійно працювати з цією програмою, використовуючи її повністю або замінюючи окремі елементи у відповідності зі своїми потребами.

Важливим компонентом кредитно-модульної системи є формування індивідуальних навчальних планів студентів, які здійснюються на підставі переліків змістових модулів, сформульованих на основі освітньо-професійної програми підготовки і структурно-логічної схеми підготовки фахівців.

Індивідуальний навчальний план студента охоплює нормативні та вибіркові змістові модулі, які об’єднуються в навчальні модулі певної дисципліни. Нормативні змістові модулі необхідні для виконання вимог нормативної частини освітньо-кваліфікаційної характеристики. Вибіркові змістові модулі забезпечують виконання вимог варіативної частини освітньо-кваліфікаційної характеристики. Вони дають можливість здійснювати підготовку за спеціалізацією і сприяють академічній мобільності і поглибленій підготовці, необхідної для майбутньої діяльності. Сукупність нормативних змістових модулів визначає нормативну (обов’язкову) складову індивідуального навчального плану студента.

Зараховують змістові модулі, включені в індивідуальний навчальний план, за результатами певного виду контролю якості освіти студента протягом навчального року, як правило, без екзаменаційних сесій.

З огляду викладеного представлений навчальний посібник складається з логічно пов’язаних змістових модулів (ЗМ), які подаються в посібнику у послідовності, традиційно прийнятою в електротехнічних дисциплінах. Із комбінації змістових модулів складаються інформаційні пакети (навчальні модулі) тієї чи іншої електротехнічної дисципліни, які передбачені для певного освітньо-кваліфікаційного рівня з відповідного напрямку підготовки («Машинобудування», «Будівництво», «Комп’ютерні науки», «Геодезія, картографія та землеустрій»).

Оскільки ряд навчальних програм окремих електротехнічних дисциплін передбачають попередні знання або самостійне вивчення окремих тем, то пропонований посібник містить багато посилань на попередні за логікою викладання змістові модулі, де висвітлюються питання, що не ввійшли до навчальних програм, затверджених для даного напрямку підготовки. Так, наприклад, дисципліна «Радіоелектроніка» передбачає знання електротехнічних законів та знання основ електроніки, які попередньо студентам не викладаються. В цьому випадку матеріал для нагадування або додаткового вивчення міститься у відповідних змістових модулях посібника. Отже посібник можна вважати інформаційним банком для електротехнічних дисциплін, що викладаються в Національному транспортному університеті студентам ряду напрямків підготовки.

Таким чином, метою видання посібника є сприяння професійній підготовці студентів за принципом «уміння через знання», отримання професійних знань, котрі необхідні для конкретної майбутньої діяльності, переходу від формально-репродуктивної до самостійної пошуково-пізнавальної діяльності, до організації широкої самоосвіти.

Посібник містить достатньо багато прикладів виконання розрахункових і модельних завдань, зокрема в зручному для навчального процесу середовищі MathCAD.

Кожний змістовий модуль закінчується переліком контрольних питань для реалізації самоконтролю.

Для зручності видання посібник розділений на три частини. Першу частину складають змістові модулі, де розглядаються питання загальної електротехніки. В другій частині змістові модулі містять матеріал, пов’язаний з електронікою, мікропроцесорною технікою та радіоелектронікою. Третя частина містить набір лабораторних робіт, реалізованих в середовищі WorkBench, із яких складатимуться лабораторні практикуми зазначених дисциплін.