История электротехники

создание самых мощных в мире турбо- и гидрогенераторов;

применение водяного охлаждения в крупных электроэнергетических машинах;

создание систем возбуждения синхронных машин сначала со ртутными, а затем с полупроводниковыми преобразователями;

разработка и выпуск автоматических регуляторов возбуждения сильного действия для турбо- и гидрогенераторов;

применение преобразователей частоты для регулирования частоты вращения электродвигателей;

разработка и освоение наиболее совершенных серий электрических машин постоянного и переменного тока с широкой механизацией и автоматизацией производственных процессов;

разработка и освоение производства генераторов и двигателей постоянного тока, имеющих рекордную мощность.

Развитие электротехники привело к образованию крупных электротехнических фирм в Западной Европе, США и Японии, которые развивали электромашиностроение. В условиях конкурентной борьбы происходило объединение мелких фирм с целью создания в крупных фирмах более совершенного технологического оборудования, механизации и автоматизации производственных процессов, интенсивного развития исследовательских и конструкторских работ, создания крупной лабораторной базы. Такое объединение сопровождалось специализацией и концентрацией производства. Так, например, производство крупных электрических машин на небольших заводах мелких фирм было передано в крупные электромашиностроительные предприятия объединенных фирм: в Западной Европе

— «Сименс», ABB, «Альстом-атлантик», «Дженерал электрик» (лимитед), «Парсонс», в США

— «Дженерал электрик», «Вестингауз», в Японии — «Тосиба», «Хитачи», «Мицубиси». В области энергетического оборудования французская фирма «Альстом-атлантик» и английская фирма «Дженерал электрик» (лимитед) образовали общую компанию «Дженерал электрик — Альстом», причем в интересах более глубокой специализации производства и уровня НИОКР статоры турбогенераторов выполняются в Белфоре (Франция), а роторы — в Бирмингеме (Англия).

Вполне естественно, что работы в области электрических машин в СССР велись не изолированно, а во взаимодействии с зарубежными странами. Производственные связи сначала осуществлялись главным образом с германскими фирмами, а затем и с фирмами Англии, Франции, Швеции, США и других стран. Особое значение имеет участие русских специалистов в международных организациях, таких как СИГРЭ (Международная организация в области электроэнергетики) и МЭК (Международная электротехническая комиссия). Признанием высокого уровня наших специалистов служит избрание В.И. Попкова президентом МЭК (1974–1977 гг.) и И.А. Глебова председателем комитета по вращающимся электрическим машинам СИГРЭ (1968–1976 гг.). На протяжении многих лет в руководящих органах СИГРЭ работал Л.Г. Мамиконянц, а в последние годы А.Ф. Дьяков.

Для подготовки инженеров и кадров высшей квалификации, практической работы специалистов в области электрических машин важное значение имеет специальная литература. К выдающимся книгам зарубежных авторов относятся курсы электрических машин: Э. Арнольда и Дж.Л. Лакура (1919 г.), Р. Рихтера (1924 г.), М. Лившица (1926 г.). Эти труды сохранили свое значение до настоящего времени.

К классическим книгам, публикация которых началась еще в предвоенные годы, относятся труды отечественных авторов В.А. Толвинского, М.П. Костенко, Л.М. Пиотровского, Д.А. Завалишина, А.Е. Алексеева, К.И. Шенфера, Б.П. Апарова, Г.Н. Петрова. К выдающимся публикациям последних десятилетий относятся учебники и учебные пособия А.Н. Вольдека, А.В. Иванова-Смоленского, И.П. Копылова, В.В. Хрущева. Их книги получили заслуженно высокую оценку и международную известность. Следует отметить основополагающие труды Е.Я. Казовского в области переходных процессов электрических машин переменного тока.

6.2.2. МАШИНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА ЕДИНЫХ СЕРИЙ

Без существенного изменения конструктивных черт машины постоянного тока к 30-м годам нашего столетия стали более мощными, значительно расширился диапазон регулирования их частоты вращения. Как правило, машины постоянного тока создавались по индивидуальным проектам либо небольшими партиями.

В 1930–1931 гг. в СССР была поставлена задача создания единых серий электрических машин. При проектировании был использован опыт, накопленный к тому времени на наших заводах, по расчету, конструированию и технологии производства электрических машин, а также по привлечению к работе лучших специалистов вузов и научно-исследовательских институтов. Значительную научно-теоретическую, исследовательскую и организаторскую работу по производству серий машин постоянного тока и асинхронных двигателей с различными системами охлаждения провел академик М.П. Костенко в качестве шеф-электрика Харьковского электромашиностроительного завода (ХЭМЗ). В основу проектирования серий был положен геометрический ряд машин, подобных в отношении их электрических, тепловых и вентиляционных характеристик. Основополагающие принципы проектирования серий были отражены в монографии В.А. Трапезникова [6.31].

В 1932 г. советские машиностроители разработали и освоили первые серии машин постоянного тока: ПН мощностью до 200 кВт и МП 550 мощностью свыше 200 кВт. Эти серии отличались меньшей массой, лучшим использованием активных материалов, закономерно изменяющимися показателями и удовлетворяли всем требованиям научной методологии проектирования. Об этом свидетельствует тот факт, что серия ПН, созданная как временная, просуществовала в производстве свыше 30 лет.

В 1954–1956 гг. была разработана первая единая серия П машин постоянного тока 1–11-го габаритов [6] мощностью 0,3–200 кВт и частотой вращения 1500 об/мин, а затем единая серия П машин 12–17-го габаритов мощностью свыше 200 кВт. Впервые в стране для двигателей постоянного тока была применена твердая шкала мощностей с фиксированными значениями частот вращения; на базе основного исполнения разработана широкая номенклатура как электрических, так и конструктивных модификаций с высоким уровнем унификации деталей и сборочных единиц. Двигатели имели улучшенные динамические характеристики: момент инерции якоря по сравнению с двигателями серии ПН ниже в среднем на 34%.

Возросшие технические требования к машинам постоянного тока были удовлетворены после разработки новой единой серии 2П машин постоянного тока мощностью до 200 кВт, которая была осуществлена под руководством В.А. Кожевникова во ВНИИэлектромаше (г. Ленинград) в 1968–1972 гг. в содружестве с Прокопьевским (И.А. Волкомирский) и Харьковским (Ю.П. Сердюков) заводами «Электромашина». При разработке серии не только были решены задачи повышения технического уровня машин (повышения мощности в габарите, снижения удельной массы на 10%, момента инерции якоря на 22%), но и осуществлена стандартизация установочно-присоединительных размеров в соответствии с рекомендациями МЭК, обеспечена возможность питания электродвигателей от тиристорных преобразователей. Был сделан переход к оценке габаритов по значениям высот осей вращения. Изменилось соотношение основных размеров машины, впервые были созданы электродвигатели с отношением длины якоря к его диаметру выше единицы, что позволило удовлетворить требования заказчиков по встраиваемости электродвигателя в механизмы станков.

В 1976–1978 гг. была разработана, а затем внедрена в производство на электромашиностроительных заводах «Электросила» (В.М. Миничев) и ХЭМЗ (М.Н. Курочкин) серия электродвигателей П2 12–15-го габаритов. С учетом требования современного быстродействующего тиристорного электропривода магнитная система электродвигателей была выполнена шихтованной, а корпус восьмигранным, применены изоляция на основе полиимидных и полиамидных материалов класса нагревостойкости F и электротехническая сталь улучшенных марок. Масса электродвигателей серии П2 снижена в среднем на 21%, момент инерции якоря — на 45%. Особое внимание было уделено повышению надежности электродвигателей. На базе двигателей серии П2 разработана специализированная серия экскаваторных генераторов 2ГПЭ мощностью 75–630 кВт, которая была освоена в производстве на Карпинском электромашиностроительном заводе.