Судовые электрические машины и трансформаторы

В. Е. Высоцкий 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
СУДОВЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ 
И ТРАНСФОРМАТОРЫ 
 
 
Учебное пособие 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Москва    Вологда 
«Инфра-Инженерия» 
2025 

УДК [621.313.3:629.5.064.5] 
ББК 31.261.6:39.46 
В93 
 
 
Рецензенты: 
доктор технических наук, профессор, главный научный сотрудник  
ФГБНУ «Институт природно-технических систем» (Севастополь) Краснодубец Л. А.; 
доктор технических наук, заведующий кафедрой электропривода и электрооборудования  
береговых установок ФГБОУ ВО «Государственный университет морского и речного флота 
им. адмирала С. О. Макарова» (Санкт-Петербург) Саушев А. В. 
 
 
 
 
 
 
 
Высоцкий, В. Е. 
В93   
Судовые электрические машины и трансформаторы : учебное пособие / 
В. Е. Высоцкий. – Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 2025. – 152 с. : 
ил., табл. 
ISBN 978-5-9729-2637-4 
 
Содержится информация об оформлении заданий в ходе проведения практических 
занятий по судовым электрическим машинам и трансформаторам с примерами расчетов, выполнении курсового проекта по асинхронным двигателям для электропривода 
судовых швартовных, погрузочно-разгрузочных и вспомогательных механизмов с примером расчета, основных этапах и аспектах курсового проектирования. Даны рекомендации по проведению расчетов и оформлению графической части заданий на практических занятиях, рекомендации по оформлению и подготовке расчетно-пояснительной 
записки и графической части курсового проекта.  
Для студентов специальности 26.05.07 «Эксплуатация судового электрооборудования и средств автоматики» одноименной специализации очной и заочной форм обучения. Может быть полезно для обучения студентов специальности 26.05.06 «Эксплуатация судовых энергетических установок» по курсу «Общая электротехника и электроника» и слушателей учебных центров подготовки и аттестации плавсостава из числа 
инженерно-технических работников, а также для инженеров-электромехаников и электроэнергетиков. 
 
УДК [621.313.3:629.5.064.5] 
ББК 31.261.6:39.46 
 
 
 
 
ISBN 978-5-9729-2637-4 
” Высоцкий В. Е., 2025 
 
” Издательство «Инфра-Инженерия», 2025 
 
” Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2025 

ОГЛАВЛЕНИЕ 
 
ВВЕДЕНИЕ ................................................................................................................ 6 
1. СТРУКТУРА, СОДЕРЖАНИЕ РАЗДЕЛОВ И ОБЩИЕ  
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЕ  
СТУДЕНТОВ (СРС) .................................................................................................. 8 
1.1. Структура разделов «Судовые электрические машины постоянного  
тока», «Судовые трансформаторы» дисциплины «Судовые электрические  
машины и трансформаторы» .................................................................................... 8 
1.2. Содержание самостоятельной работы и перечень  
учебно-методического обеспечения для студентов по дисциплине .................. 11 
1.2.1. Самостоятельная работа ........................................................................... 11 
1.2.2. Рефераты .................................................................................................... 11 
1.2.3. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы ............. 13 
1.3. Подготовка студентов к контролю успеваемости по дисциплине .............. 14 
1.3.1. Типовые вопросы по темам ...................................................................... 14 
1.3.2. Перечень контрольных вопросов к подготовке лабораторных  
работ...................................................................................................................... 25 
1.4. Информационное обеспечение самостоятельной работы ............................ 32 
1.4.1. Перечень основной и дополнительной литературы, необходимой  
для самостоятельной работы над разделами дисциплины ............................. 32 
1.4.2. Перечень ресурсов информационно-коммуникационной сети  
«Интернет», необходимых для освоения дисциплины ................................... 34 
1.5. Методические указания к самостоятельной работе ..................................... 35 
1.5.1. Самостоятельное овладение учебным материалом как способ  
организации учебной деятельности студентов ................................................ 37 
1.5.2. Методические рекомендации по СРС ..................................................... 40 
1.5.3. Курсовой проект, его характеристика и подготовка ............................. 41  
2. ЗАДАЧИ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ ПО РАЗДЕЛУ  
«СУДОВЫЕ МАШИНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА»: ЗАДАНИЯ,  
МЕТОДИКА, ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ .................................................................. 43 
2.1. Задания, таблицы исходных данных для выполнения задач  
практических занятий по разделу «Судовые машины постоянного тока» ....... 43 
2.2. Примеры решения задач практических занятий по разделу  
«Судовые машины постоянного тока» .................................................................. 45 
2.2.1. Определение обмоточных данных .......................................................... 45 
2.2.2. Расчет шагов обмотки ............................................................................... 45 
2.2.3. Построение плоскостной развертки обмотки ........................................ 45 
2.2.4. Определение исходных данных для расчета характеристик машин  
постоянного тока ................................................................................................. 46 
2.2.5. Построение характеристики холостого хода.......................................... 48 
2.2.6. Построение характеристического треугольника ................................... 49 
2.2.7. Построение внешних характеристик генератора с независимым  
возбуждением ...................................................................................................... 50 

2.2.8. Построение внешних характеристик генератора с параллельным  
самовозбуждением .............................................................................................. 52 
2.2.9. Электромеханическая характеристика двигателя постоянного тока ..... 54 
2.2.10. Характеристика холостого хода двигателя постоянного тока ........... 54 
2.2.11. Расчет электромеханической характеристики двигателя ................... 55 
3. ЗАДАЧИ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ ПО РАЗДЕЛУ  
«СУДОВЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ»: ЗАДАНИЯ. МЕТОДИКА,  
ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ........................................................................................... 57 
3.1. Задания, таблицы исходных данных для выполнения задач  
практических занятий по разделу «Судовые трансформаторы» ........................ 57 
3.2. Примеры решения задач практических занятий по теме  
«Судовые трансформаторы» .................................................................................. 59 
3.2.1. Фазные и линейные напряжения и токи в номинальном режиме ........ 59 
3.2.2. Параметры схем холостого хода и короткого замыкания .................... 60 
3.2.3. Число вольт на один виток обмотки ....................................................... 62 
3.2.4. Внешняя характеристика трансформатора U2 = f (I2) ............................ 62 
3.2.5. Характеристика КПД трансформатора ................................................... 64 
3.2.6. Параллельная работа трансформаторов с различными  
напряжениями короткого замыкания ................................................................ 66 
3.2.7. Определение распределения общего тока нагрузки между двумя  
трансформаторами при нагрузке в том случае, если данный  
трансформатор включен на стороне ВН на верхнюю ступень,  
на ответвление, соответствующее 105 % номинального напряжения........... 69 
3.2.8. Ток однофазного короткого замыкания .................................................. 71 
3.2.9. Ток двухфазного короткого замыкания .................................................. 71 
3.2.10. Ток трехфазного симметричного короткого замыкания ..................... 72 
3.2.11. Максимальный мгновенный (ударный) ток короткого замыкания  
и его кратность по отношению к номинальному току .................................... 72 
4. ЗАДАЧИ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ ПО РАЗДЕЛУ  
«СУДОВЫЕ АСИНХРОННЫЕ МАШИНЫ»: ЗАДАНИЯ, МЕТОДИКА,  
ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ........................................................................................... 73 
4.1. Методические указания и пример решения задачи  
по вращающемуся полю ......................................................................................... 73 
4.2. Методические указания по расчету и построению круговой  
диаграммы ................................................................................................................ 75 
4.3. Методические указания и пример решения задачи  
по определению cоsij .............................................................................................. 79 
4.4. Методические указания и пример решения задачи по расчету  
пускового тока ......................................................................................................... 80 
4.5. Методические указания и пример решения задачи  
по определению КПД .............................................................................................. 80 
5. ЗАДАЧИ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ ПО РАЗДЕЛУ  
«СУДОВЫЕ СИНХРОННЫЕ МАШИНЫ»: ЗАДАНИЯ, МЕТОДИКА,  
ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ........................................................................................... 82 

5.1. Задание и исходные данные к расчету характеристик трехфазного  
синхронного генератора ......................................................................................... 82  
5.2. Методические указания к построению практической векторной  
диаграммы и расчету характеристик ..................................................................... 83  
5.3. Построение внешней характеристики трехфазного синхронного  
генератора с помощью упрощенной векторной диаграммы ЭДС и МДС ........ 84 
5.4. К построению регулировочных характеристик ............................................ 87 
6. ПРИМЕР ВЫПОЛНЕНИЯ КУРСОВОГО ПРОЕКТА  
И ОФОРМЛЕНИЯ РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНОЙ ЗАПИСКИ .................... 89 
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ..................................................................................................... 129 
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ ............................................ 130 
ПРИЛОЖЕНИЕ ..................................................................................................... 131 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ВВЕДЕНИЕ 
 
Целью преподавания дисциплины «Судовые электрические машины и 
трансформаторы» является формирование у студентов: 
௅ единого мировоззренческого подхода к сущности физических процессов 
и взаимодействий в электромеханических преобразователях энергии ௅ машинах 
постоянного, переменного тока и в электромагнитных преобразователях переменного тока ௅ трансформаторах;  
௅ общности в методах составления уравнений электрического равновесия, 
схем замещения, векторных диаграмм, построения характеристик и проведения 
расчетов, а также в вопросах эксплуатации и экспериментальных исследований 
судовых электрических машин и трансформаторов; 
Задачи изучения дисциплины «Судовые электрические машины и трансформаторы» охватывают теоретический, познавательный и практический компоненты деятельности. В них входит формирование знаний, навыков и умений. 
Студент по окончании обучения должен 
знать:  
 ௅ физические электромагнитные, электромеханические и энергетические 
процессы и явления, происходящие в различных режимах работы электрических 
машин и трансформаторов, различные способы их представления на основе математических описаний, энергетических, векторных диаграмм, аналитических 
выражений характеристик и схем замещения; 
௅ общую компоновку, устройство и применяемые материалы для активных, 
изоляционных и конструктивных частей судовых электрических машин и трансформаторов; 
௅ принципы построения обмоточных структур электрических машин различных типов, устройство и технологию изготовления и ремонта обмоток, принципиальные схемы плоскостных разверток и эскизов обмоток, а также конструктивные и технологические схемы их укладки; 
௅ основные положения, задачи и обязанности электротехнического персонала, изложенные в требованиях к технической эксплуатации судовых электрических машин и трансформаторов; 
уметь: 
௅ составлять и решать уравнения, описывающие процессы в электромеханических п и электромагнитных преобразователях в установившихся и переходных 
режимах, исходя из основных законов физики электричества и магнетизма, электромеханики и методов математического анализа; 
௅ формулировать задачи для исследования электромеханических и электромагнитных преобразователей энергии; 
௅ технически использовать судовые электрические машины и трансформаторы для электроэнергетических комплексов и электропривода, осуществлять 
ввод и вывод из действия генераторов и трансформаторов при автономной и параллельной работе, электромеханических преобразователей гребных электрических установок, систем управления движением и навигации;  

௅ контролировать степень нагрева обмоток и состояние коллекторно-щеточного и скользящего контакта судовых машин постоянного и переменного тока, а 
также систем щеточного возбуждения судовых синхронных машин; 
௅ осуществлять проверку правильности включения обмоток электрических 
машин, трансформаторов и определять их повреждения; 
владеть: 
௅ методами определения характеристик и параметров электрических машин 
и трансформаторов; 
௅ способами количественного оценивания изменений электромагнитных и 
механических переменных, прогнозирования функционирования электрической 
машины и трансформатора при изменении этих переменных, а также управляющих и возмущающих воздействий; 
௅ методами контроля и поддержания на требуемом уровне сопротивления 
изоляции судовых электрических машин и трансформаторов;  
௅ методами контроля воздушного зазора, состояния подшипниковых узлов, 
вентиляционных систем и монтажных соединений, виброактивности и шума; 
௅ методами контроля состояния систем, обеспечивающих охлаждение судовых электрических машин постоянного тока и трансформаторов; 
௅ технологией сборки и разборки в целом, замены подшипниковых узлов 
судовых электрических машин, технологией сборки-разборки щеточно-коллекторных узлов и скользящего контакта, сборки-разборки магнитопроводов и обмоточных систем электрических машин и трансформаторов. 
Объектом или областью изучения является электромеханическое и трансформаторное оборудование судов морского, речного, рыбопромыслового, технического и специализированного флотов, кораблей и военно-вспомогательных судов, кораблей и судов федеральных органов исполнительной власти, в том числе 
электрооборудование и средства автоматики ядерных энергетических установок, 
буровых платформ, плавучих дизельных и атомных электростанций, автономных энергетических установок, судоремонтных предприятий, включая их управление и регулирование. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. СТРУКТУРА, СОДЕРЖАНИЕ РАЗДЕЛОВ  
И ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ  
К САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЕ СТУДЕНТОВ (СРС) 
 
1.1. Структура разделов «Судовые электрические машины  
постоянного тока», «Судовые трансформаторы» дисциплины 
«Судовые электрические машины и трансформаторы» 
 
Таблица 1.1 
Структура разделов «Судовые электрические машины постоянного тока»,  
«Судовые трансформаторы» дисциплины «Судовые электрические машины  
и трансформаторы» 
Наименование  
темы 
Семестр 
Общее количество 
часов 
Контактная  
работа 
Самостоятельная  
работа, ч. 
Формы 
текущего 
контроля 
Лекции, ч. 
Практические  
занятия, ч. 
Лабораторные 
работы, ч. 
Подраздел 1.  
Судовые машины постоянного тока 
Тема 1. Общие вопросы  
судовых электрических  
машин 
4 
4 
2 
 
 
2 
 
Тема 2. Судовые машины 
постоянного тока 
4 
62 
16 
8 
8 
30 
тестирование 
Промежуточная аттестация 
по дисциплине ௅ зачет 
4 
 
 
 
 
 
 
Итого по подразделу 
 
66 
18 
8 
8 
32 
 
Подраздел 2.  
Судовые трансформаторы 
Тема 3. Судовые  
трансформаторы 
4 
42 
10 
6 
6 
20 
тестирование 
Итого по подразделу 
 
42 
10 
6 
6 
20 
 
Всего по разделу  
за 1-й семестр 
 
108 28 
14 
14 
52 
 
 

Таблица 1.2 
Структура раздела «Судовые электрические машины переменного тока»  
дисциплины «Судовые электрические машины и трансформаторы» 
Наименование темы 
Семестр 
Общее количество 
часов 
Контактная работа 
Самостоятельная  
работа, ч 
Формы текущего 
контроля* 
Лекции, час. 
Практические 
занятия, час. 
Лабораторные 
работы, час. 
1 
2 
3 
4 
5 
6 
7 
8 
Подраздел 3.  
Общие вопросы теории машин переменного тока 
Тема 1. Обмотки машин 
переменного тока 
5 
 
6 
2 
 
 
4 
Самостоятельная 
работа 
Тема 2. Э. д. с. обмоток 
машин переменного 
тока 
3 
1 
 
 
2 
 
Тема 3. М. д. с.  
обмоток и магнитное 
поле в машинах  
переменного тока 
7 
1 
2 
 
4 
Самостоятельная 
работа 
Итого по подразделу 
16 
4 
2 
 
10 
 
Подраздел 4.  
Судовые асинхронные машины 
Тема 4. Принцип  
действия и устройство 
5 
6 
2 
 
 
4 
 
Тема 5. Основы теории 
асинхронной машины 
26 
6 
2 
 
16 
Самостоятельная 
работа 
Тема 6.  
Эксплуатационные 
свойства судовых 
асинхронных  
двигателей 
28 
2 
4 
4 
18 
Самостоятельная 
работа 
Итого по подразделу 
60 
10 
6 
6 
38 
 
Подраздел 5.  
Судовые синхронные машины 
Тема 7. Принцип  
действия и конструкции 
синхронных машин 
 
6 
2 
 
 
4 
 

Окончание таблицы 1.2 
1 
2 
3 
4 
5 
6 
7 
8 
Тема 8. Основы теории 
синхронной машины 
5 
32 
8 
4 
4 
16 
 
Тема 9. Параллельная  
работа синхронных  
машин с сетью 
14 
2 
 
2 
10 
 
Итого по подразделу 
52 
12 
4 
6 
30 
 
Подраздел 6.  
Эксплуатация и ремонт судовых электрических машин переменного тока 
Тема 10. Эксплуатация, 
ремонт судового  
электромеханического 
оборудования  
переменного тока  
соответствии  
с требованиями ПДНВ 
обзор его аварийности 
 
4 
1 
 
 
3 
 
Тема 11. Особенности 
эксплуатации, связанные 
с изоляционными  
качествами и нагревом 
судовых ЭМ 
электрических машин 
3 
 
1 
 
2 
Реферат 
Тема 12. Эксплуатация 
щеточных  
и подшипниковых узлов 
судовых электрических 
машин 
3 
 
1 
 
2 
Реферат 
Тема 13. Основные  
нештатные режимы  
работы судовых  
электромашин 
6 
1 
 
2 
3 
Итого по подразделу 
16 
2 
2 
2 
10 
 
Промежуточная  
аттестация по разделу 
дисциплины 
 
36 
 
36 Курсовой проект, 
экзамен 
Всего по разделу  
за 2-й семестр 
 
180 
28 
14 
14 
124