Elektrodynamika techniczna (WYDAWNICTWO NAUKOWE PWN)

Tytuł Elektrodynamika technologiczna Autor Janusz Turowski Język polski Wydawnictwo Wydawnictwo Naukowe PWN ISBN 978-83-01-17540-5 Rok wydania 2014 Warszawa Wydanie 3 ilość stron 538 Format pdf Spis treści Wykaz oznaczeń 9 Przedmowa 13 1. Metody badań i materiały konstrukcyjne 21 1.1. Metody badań 21 1.2. Materiały konstrukcyjne 25 1.2.1. Struktura i właściwości fizyczne metali 25 1.2.2. Nadprzewodnictwo 44 1.2.3. Parametry magnetyczne ciał (ferromagnetyzm) 51 1.2.4. Półprzewodniki i dielektryki 91 2. Podstawowe równania pola elektromagnetycznego 96 2.1. Wyjściowe prawa i równania elektrodynamiki 96 2.2. Formułowanie i rozwiązywanie równań różniczkowych pola 103 2.3. Środowiska anizotropowe 118 2.4. Środowiska nieliniowe 122 2.5. Podstawowe równania magnetohydrodynamiki i magnetogazodynamiki 125 2.6. Elektrodynamika nadprzewodników 130 2.7. Elektrodynamika środowisk niejednorodnych 133 2.8. Elektrodynamika maszyn półprzewodnikowych 133 2.9. Elektrodynamika układów elektrochemicznych 134 2.10. Ogólne równanie falowe 135 2.11. Metoda Fouriera 137 2.12. Równanie falowe we współrzędnych cylindrycznych 139 2.13. Fala elektromagnetyczna płaska 141 2.14. Odbicie i załamanie fali płaskiej 155 3. Przenoszenie i przetwarzanie mocy pola 162 3.1. Twierdzenie Poyntinga. Wektor Poyntinga 162 3.2. Wnikanie energii elektromagnetycznej do masywnej półprzestrzeni przewodzącej 165 3.3. Strumień mocy przy przejściu przewodów przez ścianę stalową 168 3.4. Strumień mocy w kablu współosiowym i szynie ekranowanej 171 3.5. Strumień mocy pola w kondensatorze, cewce i transformatorze 173 3.6. Strumienie mocy pola i ich przetwarzanie w maszynach wirujących 175 3.6.1. Strumień mocy pola elektromagnetycznego w szczelinie maszyny indukcyjnej 175 3.6.2. Strumienie mocy w maszynie synchronicznej 177 4. Ekranowanie części konstrukcyjnych 181 4.1. Typy i zadania ekranów 181 4.2. Ekrany i boczniki magnetyczne 184 4.2.1. Ekran kulisty i poprzeczny cylindryczny 184 4.2.2. Podłużne ekrany magnetyczne 187 4.3. Ekrany elektromagnetyczne. Falowa metoda obliczeń 194 4.3.1. Przydatność ergonomiczna falowej metody obliczeń pola 194 4.3.2. Wyświetlacz przenikalny przy jednostronnym padaniu fali 194 4.3.3. Wyświetlacz przenikalny przy dwustronnym padaniu fali 201 4.4. Straty mocy w ekranach 204 4.4.1. Wektor Poyntinga i straty mocy w ekranie jednostronnym 204 4.4.2. Wektor Poyntinga i straty mocy przy obustronnym symetrycznym padaniu fali 208 4.5. Ekranowanie kadzi transformatorów 213 4.5.1. Ekranowanie magnetyczne (bocznikowanie) kadzi 214 4.5.2. Ekranowanie elektromagnetyczne kadzi 218 4.5.3. Trójwymiarowa analiza komputerowa i projektowanie interaktywne ekranów 222 4.6. Silniki indukcyjne z ekranowanym i wielowarstwowym wirnikiem 227 4.6.1. Charakterystyka ogólna 227 4.6.2. Równanie podstawowe silników indukcyjnych wielowarstwowych 228 4.7. Ekranowanie w wielkich generatorach 233 4.7.1. Ekranowanie magnetyczne i kształtowanie pola 233 4.7.2. Ekranowanie elektromagnetyczne w generatorach 235 4.8. Ekranowanie przy nagrzewaniu indukcyjnym 236 4.9. Ekranowanie szyn i przewodów 237 4.9.1. Wyświetlacz cylindryczny przewodu pojedynczego 237 4.9.2. Wyświetlacz cylindryczny w poprzecznym polu równomiernym 246 4.9.3. Ekrany szyn układów blokowych w elektrowniach 248 4.10. Pole elektromagnetyczne w ekranach wielowarstwowych 254 4.10.1. Przewodnik dwuwarstwowy 254 4.10.2. Wpływ izolacji pod ekranem 256 5. Pole magnetyczne przy powierzchniach żelaznych 258 5.1. Metoda odbić zwierciadlanych 258 5.1.1. Pojedyncze odbicia prądu stałego 258 5.1.2. Wykorzystanie teorii pola stałego do pól przemiennych 261 5.1.3. Odbicia magnetyczne w cylindrze żelaznym 265 5.1.4. Wielokrotne odbicia zwierciadlane 267 5.1.5. Odbicia magnesów i obwodów z prądem stałym 270 5.2. Pole połączeń czołowych urządzeń elektrycznych 273 5.3. Pole przepustów 276 5.4. Pole szyn w pobliżu powierzchni stalowej 278 5.5. Pole rozproszenia w transformatorach i żłobkach sprzętów elektrycznych 281 5.5.1. Użycie metody wielokrotnych odbić zwierciadlanych 281 5.5.2. Metody rozwiązywania pola w oknie transformatora przy pomocy szeregów Fouriera 282 5.5.3. Metody numeryczne; rozwiązywanie pola magnetycznego rozproszenia. 285 5.5.4. Żłobek maszyny indukcyjnej głębokożłobkowej 287 5.5.5. Pole w szczelinie maszyny elektrycznej 292 5.6. Pole pary przewodów przy ścianie stalowej 296 6. Zjawiska elektromagnetyczne w metalach o stałej przenikalności 301 6.1. Wykorzystanie metody wielokrotnych odbić fali 301 6.2. Blacha elektrotechniczna 301 6.3. Straty mocy przy przejściu przewodu przez ścianę stalową 309 6.4. Straty mocy w pokrywach stalowych ze wstawkami niemagnetycznymi 313 6.5. Indukowane przebiegi nieustalone 316 6.6. Wirnik masywny silnika indukcyjnego 319 6.7. Wirnik kubkowy 325 6.8. Zasady nagrzewania indukcyjnego 327 6.9. Tory wielkoprądowe 330 7. Zjawiska elektrodynamiczne w ciałach ferromagnetycznych 340 7.1. Aproksymacja charakterystyk magnesowania 340 7.2. Metody uwzględniania zmiennej przenikalności magnetycznej μ= (H) 346 7.2.1. Metoda Rosenberga (1923) dla przewodów żelaznych 347 7.2.2. Metoda fal prostokątnych 348 7.2.3. Metoda Nejmana (1950) 349 7.2.4. Przenikalność zastępcza 353 7.2.5. Metody komputerowe 354 7.3. Zależność strat rozproszeniowych w masywnych częściach stalowych transformatora od prądu i temperatury 357 7.4. Straty mocy w stalowych pokrywach transformatorów 360 7.5. Obliczanie strat rozproszeniowych w masywnych ścianach stalowych metodą szeregów Fouriera 363 7.5.1. Metoda ogólna 363 7.5.2. Wzory analityczne w przypadku sinusoidalnego rozkładu pola na powierzchni stali 367 7.5.3. Komputerowe obliczanie strat mocy w płycie stalowej umieszczonej w polu szyn równoległych 370 7.6. Straty mocy w kadzi transformatora 375 7.6.1. Dwuwymiarowe rozwiązanie numeryczne 375 7.6.2. Trójwymiarowe obliczanie analityczno-numeryczne pola rozproszenia i strat mocy w kadzi o stałej przenikalności 376 7.6.3. Komputerowe, trójwymiarowe, analityczno-numeryczne (MAN-3D) obliczanie rozproszeniowych strat mocy w kadzi transformatora 382 7.6.4. Trójwymiarowe obliczanie numeryczne pól rozproszenia w transformatorów trójfazowych 388 7.6.5. Wdrożenie i weryfikacja programów klasy MSR-3D w przemyśle 394 8. Siły w układach elektrodynamicznych 402 8.1. Zasady obliczania sił działających na szyny i uzwojenia transformatorów 402 8.2. Siły działające na szyny umieszczone w pobliżu stalowych elementów konstrukcji 410 8.3. Siły działające na powierzchnię przewodników 410 8.4. Siły w części żłobkowej uzwojeń sprzętów elektrycznych 411 8.5. Siły i momenty reluktancyjne 417 9. Lokalne nagrzewanie się części konstrukcyjnych 420 9.1. Elektromagnetyczne kryteria lokalnych przegrzań 420 9.2. Metody zapobiegania miejscowym przegrzaniom konstrukcji 429 9.3. Nagrzewanie się pokryw transformatorów 433 9.4. Dopuszczalny prąd w przepustach 433 9.5. Straty mocy od prądów wirowych i lokalne przegrzania w kominkach transformatorów 435 9.6. Obliczenia komputerowe kominków i boczników 435 9.6.1. Kominki jednofazowe 436 9.6.2. Model symulacyjny MSR-3D kominków trójfazowych 439 9.6.3. Obliczanie reluktancji dla sieci MSR-3D 440 10. Metody badań eksperymentalnych 443 10.1. Weryfikacja eksperymentalna obliczeń teoretycznych 443 10.2. Zasady teorii elektrodynamicznego podobieństwa 447 10.3. Zasady modelowania indukcyjnych maszyn grzejnych 452 10.4. Modelowanie torów wielkoprądowych 454 10.5. Modelowanie transformatorów i ich części 455 10.6. Metoda termometryczna pomiaru strat jednostkowych 458 10.7. Badania dopuszczalnych przewzbudzeń transformatorów 468 10.8. Pomiary mocy przy niskich współczynnikach mocy 470 10.9. Inne metody pomiaru 476 10.10. Diagnostyka komponentów metalowych 482 10.11. Krytyczna odległość kadzi od uzwojeń w transformatorze 483 10.12. Wpływ kolektorów strumienia rozproszenia 490 Wnioski 493 Dodatki 495 Literatura 502 Skorowidz 518