Предисловие

Предлагаемое вниманию читателей учебное пособие представляет собой конспект лекций, разработанный в соответствии с Государственным образовательным стандартом Российской Федерации направления подготовки бакалавров 140600 – Электротехника, электромеханика и электротехнологии и Рабочей программой по дисциплине “Введение в электромеханику” для студентов Магнитогорского государственного технического университета.

Поскольку учебное пособие написано в виде конспекта лекций, материал тематически объединен и изложен в объеме, позволяющем рассматривать его в течение двух академических часов. Количество лекций рассчитано на изучение дисциплины в течение одного семестра (18 недель).

Материал лекций разбит на введение и на шесть глав. Во введении да­ется понятие электромеханической системы, приведено описание ее структуры. Сформулированы задачи подготовки бакалавров-электромеха­ников, дано описание учебного плана, реализуемого в Магнитогорском государственном техническом университете. В первой главе приводятся основные понятии и законы электротехники, в объеме, минимальном для дальнейшего понимания материала лекций. Во второй и третьей главах приведено описание исполнительных двигателей электромеханических систем. Достаточно подробно рассмотрены устройство, принцип действия и статические характеристики электрических двигателей углового движе­ния (постоянного тока, асинхронных и синхронные двигателей). Приведены общие принципы работы силовых преобразователей электрической энергии. В четвертой главе дано описание кинематики различных преобразователей движения (зубчатых, червячных, передач с гибкими связями, винт-гайка). В пятой главе к рассмотрению предлагаются некоторые вопросы теории электропривода – механики, энергетики и регулирования координат. Шестая глава посвящена рассмотрению общих вопросов управления современным автоматизированным электроприводом промышленных электромеханических систем.

Вопросы курса изложены с учетом наличия знаний у студентов дисциплин “Физика” и “Математика” программы средней общеобразовательной школы и не требует специальной подготовки.

Лекции не содержат ссылок на литературу, однако все литературные источники, которые авторы использовали при написании пособия, приведены в конце книги. Поэтому при возникновении каких-либо вопросов в процессе изучения курса студентам необходимо пользоваться указанной литературой.

Авторы надеются, что настоящее учебное пособие окажет достойную помощь студентам при изучении соответствующего курса, а также будет полезно в их дальнейшей профессиональной деятельности.

Понимая, что материал пособия может быть изложен в более доступной форме, авторы с благодарностью примут все замечания по его содержанию, которые следует направлять по адресу: 455000, г. Магнитогорск, пр. Ленина, 38, МГТУ, кафедра “Автоматизированного электропривода и мехатроники” или на e-mail: [e-mail].

Введение

Без использования энергии невозможно существование современного индустриального общества. Потребление энергии человечеством постоянно возрастает и за последние 50 лет увеличилось практически в 6 раз (см. рис. В.1). По некоторым подсчетам за свою историю человечество израсходовало приблизительно около 1000 терраватт-часов (1 ТВт = 10¹² Вт) всех видов энергии. Причем из них более половины за последние полвека.

Значительная часть энергии передается и используется в виде электрической энергии. Большинство машин и механизмов в промышленности, на транспорте, в быту используют электрические устройства. Даже там, где применяются другие источники энергии (двигатели внутреннего сгорания, паровые или газовые турбины, ядерная энергия), электроэнергия применяется либо для управления установками, либо как элемент силовой цепи. В этом случае выполняется преобразование механической или тепловой энергии в электрическую и передача ее для дальнейшего использования в электротехнических устройствах.

Электротехника выделилась в самостоятельную науку из физики в конце XIX века, когда электротехнические устройства стали находить коммерческое применение. История развития науки и практики в области электротехники знает много знаменитых имен, вошедших не только в исторические документы, но и в нашу повседневность в виде электрических единиц. В области электричества – это Кулон, Ампер, Ом, Вольта, Сименс, Фарадей, Генри; в области магнетизма – Гаусс, Вебер, Максвелл, Эрстед, Тесла, Гильберт; в области электромеханики – Ленц, Якоби, Доливо-Добровольский и др.