История электротехники

На заводе «Электросила» были разработаны также и более крупные асинхронные электродвигатели ДАЗО 15–19-го габаритов, в том числе двухскоростные с самостоятельными обмотками на каждую частоту вращения; синхронные генераторы для морского флота.

Таким образом, в 50–60-е годы были заложены основы создания современных серий, разработана и внедрена широкая номенклатура крупных электрических машин, созданы новые производственные мощности для их изготовления. В этот период выпуск КЭМ увеличился более чем в 2 раза, что позволило практически полностью обеспечить потребность в них всех отраслей народного хозяйства.

Следующий период развития крупного электромашиностроения был связан с совершенствованием технико-экономических показателей машин, внедрением новых прогрессивных систем высоковольтной изоляции и полупроводниковых систем возбуждения.

На заводе «Сибэлектротяжмаш» (г. Новосибирск) были разработаны высокоэффективные серии асинхронных турбодвигателей АТД2 и в последующем АТД4 мощностью до 8000 кВт. Там же были созданы новые преобразователи частоты, в которых удалось разместить в одном корпусе двигатель и генератор, а за счет вертикального исполнения уменьшить габариты агрегатов.

На базе новых материалов и технологий были разработаны ЦКБ КЭМ серии асинхронных электродвигателей А4 и ДА304 (рис. 6.6). Выбор параметров, уровня нагрузок и проведение расчетов выполнил С.А. Макаровский, а отработку схем вентиляции и охлаждения — В.Н. Васильев, максимальную степень унификации конструкции обеспечил Л.М. Миттельман, координацию работ по новой серии, включая технико-экономические обеспечение, стандартизацию, организацию и оптимизацию производства, осуществил Г.С. Васильев. Эти серии на многие годы стали определять технический уровень электрических машин напряжением 6000 В, мощностью от 200 до 2000 кВт. В настоящее время эти двигатели выпускаются на АО «Сила», АО «Сафоновский электромашиностроительный завод» и АО «Привод».

В последние годы темпы создания новых серий и типов машин и исследований в области крупных электрических машин замедлились. В настоящее время ведутся исследования в области электродвигателей с регулируемой частотой вращения, выпускаются опытные образцы и отдельные партии.

В связи с тем что некоторые заводы крупного электромашиностроения из-за распада СССР оказались в других странах, а российские заводы имеют резервы мощностей, то научно-исследовательскими институтами, конструкторскими бюро и заводами были проведены работы по разработке и освоению производства серий и типов машин, ранее изготавливавшихся вне России. Наиболее существенной работой является создание новой серии асинхронных двигателей типа АОД для привода вспомогательных механизмов электростанций. Двигатели этой серии отличаются удачной компоновкой, повышенной надежностью и высокими энергетическими показателями. Разработка велась в ТОО НеоКЭМ и ОАО ЦКБ КЭМ. Наибольший вклад в создание этой серии внесли Г.С. Васильев, В.Н. Васильев, А.И. Лапигин. Серия выпускается ОАО «Сила».

6.2.10. ВЕНТИЛЬНЫЕ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛИ

Вентильные электродвигатели представляют собой синтез электрической машины (двигателя) и полупроводникового преобразователя. Они позволяют регулировать частоту вращения в широких пределах. По конструкции вентильный электродвигатель подобен синхронной машине. На его валу имеется датчик положения, выходные сигналы которого воздействуют на устройства управления полупроводниковыми приборами преобразователя постоянного тока в переменный (инвертора) или переменного тока одной частоты в переменный ток другой частоты (преобразователя с непосредственной связью). Преобразователь подключается к обмотке статора. Ротор двигателя может быть выполнен в виде двухполюсного электромагнита или постоянного магнита. В результате двигатель с полупроводниковым коммутатором имеет характеристики коллекторного двигателя постоянного тока. Если источник питания имеет переменное напряжение и в качестве коммутатора используется инвертор, то система дополняется выпрямителем.

Идея создания вентильного двигателя, который должен был стать бесколлекторным аналогом электрической машины, снабженной механическим коллектором и щетками, возникла в 30-е годы XX в. в СССР. Эта идея связана с именем Д.А. Завалишина. В те же годы работы велись М.М. Губановым, О.Г. Вегнером и Б.Н. Тихменевым, исследовавшими вопросы теории и принципы функционирования вентильных двигателей и предложившими ряд новых схем. Несколько позже Ф.И. Бугаев и Е.Л. Эттингер занимались вопросами электропривода с вентильными двигателями и регулированием частоты вращения вентильных двигателей.

Работы этих лет ориентировались на применение громоздких ионных приборов, входивших в состав коммутаторов вентильных двигателей, что ограничивало их практическое применение.

Толчком к развитию работ по бесконтактным двигателям постоянного тока послужило появление транзисторов, обладающих хорошими переключающими свойствами и компактностью, а также острая потребность космонавтики и авиационной техники в двигателях, способных надежно работать длительное время в сложных условиях без обслуживания.

Во ВНИИэлектромаше (г. Ленинград) под руководством И.Е. Овчинникова и Н.И. Лебедева в начале 60-х годов были начаты интенсивные работы в области теории, методов расчета схем и конструкций бесконтактных двигателей постоянного тока, их компонентов, а также полупроводниковых коммутаторов [6.41]. Были опубликованы первые научные статьи и получены первые авторские свидетельства. В течение 60-х и начала 70-х годов создается работоспособный коллектив специалистов, внесших заметный вклад в развитие вентильных двигателей. Здесь следует упомянуть таких специалистов, как Н.П. Адволоткин (вопросы конструкции и прочности роторов с постоянными магнитами высокоскоростных вентильных двигателей), В.Т. Гращенков (вентильные двигатели для приборной автоматики), В.Н. Ганжу (электромагнитные расчеты вентильных двигателей малой и средней мощности), Я.Н. Явдошак (вентильные двигатели для бытовой электротехники).

Параллельно и приблизительно в это же время развивалась и московская школа по бесконтактным двигателям постоянного тока. Бесспорным ее лидером стал И.А. Вевюрко (ВНИИЭМ). Его работы были направлены на внедрение бесщеточных двигателей в различные области специальной техники. Эти задачи успешно решались.

Следует упомянуть и заметную роль вузовских ученых, внесших серьезный вклад в развитие вентильных двигателей. Это А.А. Дубенский (Московский авиационный институт), Л.Я. Зиннер, А.И. Скороспешкин (Куйбышевский, ныне Самарский, политехнический институт), В.А. Балагуров и В.К. Лозенко (Московский энергетический институт), которые опубликовали ряд книг и учебных пособий по вентильным двигателям, а также принимали участие в разработках некоторых типов этих двигателей.

Внедрение в массовое производство бесконтактных двигателей постоянного тока на электротехнических заводах было осуществлено в начале 70-х годов ВНИИэлектромашем. Это были двигатели серий БДС-1 и БДС-02 для аппаратуры звукозаписи. В свою очередь, ВНИИЭМ внедряет в конце 60-х и начале 70-х годов отдельные исполнения, а затем и серию вентильных двигателей для специальной техники.

Впоследствии с ростом мощности выпускаемых силовых транзисторов и появлением современных постоянных магнитов И.Е. Овчинниковым с Н.П. Адволоткиным и А.Г. Вдовиковым были разработаны более мощные вентильные двигатели (до 20 кВт) для станкостроения и роботехники (рис. 6.7) серий ДВУ, 2ДВУ (цилиндрические), ЗДВУ (дисковые), освоенные промышленностью (Днепропетровский электромеханический завод).