История электротехники - Коллектив авторов

Непрерывно растущая потребность, в первую очередь в электродвигателях, вызвала необходимость коренной перестройки методологии проектирования. Осуществляется переход от разработки отдельных машин к созданию серий различных видов электрических машин.

Разработка первых единых серий электродвигателей малой мощности общепромышленного применения была завершена в 1948 г. Асинхронные трехфазные электродвигатели серии АОЛ охватывали диапазон мощностей от 5 до 600 Вт при частотах вращения магнитного поля статора 1500 и 3000 об/мин. В состав серии входили и однофазные модификации: конденсаторные, с конденсаторным пуском, повышенным сопротивлением пусковой обмотки, а также ряд конструктивных модификаций.

Одновременно для того же диапазона мощностей была разработана серия универсальных коллекторных электродвигателей серии УЛ с частотами вращения 2700, 5000 и 8000 об/мин. На ее основе спроектированы также коллекторные электродвигатели постоянного тока ПЛ с параллельным возбуждением. Конструкция электродвигателей и технологические процессы их изготовления были рассчитаны на массовый выпуск с широкой автоматизацией производственных процессов.

В авиационной технике нашли применение трехфазные асинхронные двигатели серии ДАТ, охватывающей диапазон мощностей от 10 до 2500 Вт при частоте питающего напряжения 400 Гц с повышенной (для того времени) наработкой от 5000 до 12 000 ч.

В системах промышленной автоматики нашли применение электродвигатели постоянного тока с параллельным возбуждением серии СЛ; диапазон их мощностей 2–230 Вт при частотах вращения 2500–5200 об/мин. В составе серии были предусмотрены исполнения с центробежным стабилизатором частоты вращения. Под руководством B.C. Рыбакова были созданы серии управляемых асинхронных электродвигателей: ЭМ с полым немагнитным ротором и ДКМ с короткозамкнутым ротором. Электродвигатели этих серий рассчитаны на питание от сети с частотой 400 Гц в диапазоне частот вращения соответственно 2000–6000 об/мин и 4000–11000 об/мин. Дальнейшее совершенствование конструкции асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором привело к созданию серии ДКИ, включившей исполнения на частоты 50 и 400 Гц.

В начале 50-х годов для нужд авиационной промышленности на предприятиях Москвы были разработаны серии двухфазных асинхронных управляемых двигателей с полым немагнитным ротором серии ДИД на частоту 400 Гц мощностью от 0,1 до 10 Вт. Теоретические и проектные работы по этим двигателям выполнены на кафедре электрических машин МЭИ под руководством Ю.С. Чечета и Е.М. Лопухиной. Одновременно в Ленинграде (ЦНИИэлектроприбор) для обеспечения автоматического привода устройств, применяемых на военно-морском флоте разработаны серии более мощных аналогичных двигателей на частоты 50 и 500 Гц мощностью от 2 до 100 Вт. В конце 50-х, начале 60-х годов там же для нужд флота и ракетной техники разработана серия двухфазных двигателей с короткозамкнутым ротором с характеристиками, являющимися одними из лучших до сих пор. Работы выполнялись под руководством Э.А. Нокална.

Развитие автоматизации вызвало потребность в синхронных электродвигателях. Были разработаны и внедрены в производство десятки наименований машин как реактивных (серии СЧ и СТ), так и с возбуждением от постоянных магнитов.

Начиная с 1953 г., стали внедряться гистерезисные электродвигатели, применение которых позволило создать малогабаритные синхронные электроприводы на частоты питающего напряжения до 1000 Гц. В 1957 г. создана первая серия синхронных гистерезисных электродвигателей (серия Г), включающая машины мощностью от 1 до 60 Вт на частоту 50 Гц в трехфазном и однофазном исполнении с частотами вращения 1500 и 3000 об/мин. На основе базовой конструкции серии выполнен ряд модификаций на частоты 400, 500 и 1000 Гц.

Для использования в системах синхронной связи разработаны и внедрены в производство серии контактных (НД, НС, НЭД) и бесконтактных (БС, БД, ДБД) сельсинов. Промышленностью освоены первые образцы вращающихся трансформаторов, тахогенераторов постоянного и переменного тока.

Среди этих машин широкое распространение получили вращающиеся трансформаторы серии ВТ-1, ВТ-2, ВТ-3, разработанные под руководством А.А. Папернова, и асинхронные тахогенераторы серии АТ-1, АТ-2, АТ-231, АТ-261 и др., предназначенные для интегрирующих счетно-решающих устройств навигационной техники. В этот период широкое развитие получили работы по созданию ЭМММ для гироскопических систем (гироскопов, датчиков угла и момента). Весьма существенный вклад в эту отрасль внесли коллективы сотрудников под руководством С.Ф. Фармаковского, Н.Н. Кузнецова, И.Н. Орлова, Б.А. Делекторского.

На рассматриваемом этапе развития малого электромашиностроения большое место было уделено теоретическим исследованиям, методологии проектирования электрических машин малой мощности. В программах вузов предусматривалась подготовка специалистов соответствующей квалификации.

Из числа опубликованных в этот период работ необходимо в первую очередь отметить работу Ю.С. Чечета «Электрические машины автоматических устройств», опубликованную в 1957 г. и явившуюся первой попыткой систематического изложения теории исполнительных электродвигателей, тахогенераторов, вращающихся трансформаторов, электрических машин систем синхронной связи. В это же время появляется ряд монографий, обобщающих теорию отдельных видов электрических машин. Это монографии Д.В. Васильева «Индукционные системы синхронной связи», Д.П. Мкртчяна и В.В. Хрущева «Однофазные сельсины», Ф.М. Юферова «Электрические двигатели автоматических устройств», А.И. Бертинова «Авиационные электрические генераторы». Особенности работы ЭМММ в следящих системах отражены в монографии А.Г. Иосифьяна и Б.М. Когана «Основы следящего привода».

Развитию и совершенствованию методов расчета и проектирования отдельных видов ЭМММ посвящены работы А.И. Бертинова и Г.А. Ризник «Проектирование авиационных электрических машин постоянного тока», Н.П. Ермолина «Расчет маломощных коллекторных машин».

Второй этап рассматриваемого периода охватывает 60-е — 70-е годы текущего столетия. Здесь продолжаются работы по повышению технического уровня и расширению номенклатуры ЭМММ.

Под руководством А.Г. Иосифьяна и Э.А. Ло-дочникова завершены разработки серий исполнительных электродвигателей постоянного тока с возбуждением от постоянных магнитов с зубцовым (серии ДПМ) и полым (серии ДПР) якорями. Электродвигатели серии ДПМ, выполненной в четырех габаритах, имеют широкий спектр сочетаний выходных параметров (частота вращения от 2000 до 10 000 об/мин, напряжение питания от 6 до 36 В), что позволяет удовлетворить требования значительного числа потребителей.

Серия ДПР выполнена в шести габаритах и включает 84 типоразмера с частотами вращения от 2500 до 8000 об/мин и мощностью до 40 Вт. Эти электродвигатели имеют более высокий КПД и меньшую электромеханическую постоянную времени по сравнению с ранее выпускавшимися микромашинами.

Для аппаратуры радиоэлектроники, звукозаписи и кинофототехники разработаны электродвигатели постоянного тока серии ДПТ, рассчитанных на питание от источников с малым напряжением (менее 6 В).

Развитие техники печатного монтажа позволило спроектировать серию малоинерционных электродвигателей постоянного тока с печатной обмоткой якоря. Серия выполняется в шести габаритах мощностью от 5 до 500 Вт при частоте вращения 3000 об/мин; напряжение питания от 3 до 18 В; среднее значение электромеханической постоянной времени 15 мс.

Стремление к уменьшению массы и габаритов приборов и устройств потребовало разработки электрических машин в бескорпусном исполнении, когда пакет активной стали статора выступает одновременно несущим элементом конструкции. В результате уменьшаются размеры машин и улучшается использование активных материалов. Соответствующие модификации были созданы на базе единых серий асинхронных и универсальных коллекторных электродвигателей.

В дальнейшем взамен электродвигателей серии АОЛ и их модификаций разработана серия АОЛ-2, где дополнительно учтены требования Международной электротехнической комиссии в части установочно-присоединительных размеров.

С учетом специфических требований, предъявляемых к электроприводу бытовых электроприборов, была создана специальная серия однофазных асинхронных электродвигателей мощностью от 0,6 до 180 Вт. В диапазоне малых мощностей она включает электродвигатели с экранированными полюсами и несимметричным статором, а для больших мощностей — конденсаторные электродвигатели с сосредоточенной и распределенной обмотками.

На этом этапе усовершенствована серия асинхронных электродвигателей ДАТ. В новой единой унифицированной серии ДА предусмотрены исполнения на частоту 50, 400 и 1000 Гц, введены однофазные модификации, а также встраиваемое исполнение. Существенно повышена стойкость к механическим и климатическим воздействиям.