История электротехники - Коллектив авторов

К началу 80-х годов (третий этап)в стране сложилась достаточно стройная система организации проектирования и производства ЭМММ, в соответствии с которой проектирование изделий осуществляется, как правило, в составе серий или отрезков серий. Исходными являются размерно-параметрические таблицы-сетки (типажи), разработанные на основе типовых технико-эксплуатационных требований, а также базовые конструкции электрических машин. Процесс выбора рациональных конструктивных решений проходит во взаимосвязи с процессом выбора рациональной технологии производства изделий.

Третий этап характеризуется совершенствованием ранее разработанных серий всех видов ЭМММ и разработкой новых.

Существенно расширяется номенклатура бесконтактных электрических машин — электродвигателей и тахогенераторов постоянного тока, вращающихся трансформаторов повышенной точности. Растет надежность и долговечность машин. Уже выполнены разработки бесконтактных электродвигателей постоянного тока с наработкой более 50 000 ч. В конструкцию машин внедряются новые виды опор: магнитные, жидкостные, газовые. Развитие технических решений на основе синтеза электрических машин с полупроводниковыми преобразователями тесно увязывается с общей проблемой электронизации народного хозяйства.

В последние годы произошли большие изменения в производстве ЭМММ (оно превратилось в современное, оснащенное соответствующим технологическим оборудованием). Существенное развитие получили Воронежский электромеханический завод, Армавирский, Пермский, Саратовский электротехнические заводы, Псковский электромашиностроительный завод, гусевский завод «Микродвигатель», заводы «Фиолент» (г. Симферополь), «Миассэлектроаппарат», «Машиноаппарат» (Москва) и др. Это позволило практически полностью удовлетворить потребности отраслей народного хозяйства в ЭМММ как по объему выпуска, так и по номенклатуре.

Важнейшим направлением дальнейшего развития малого электромашиностроения является внедрение микропроцессорной техники. На основе использования микропроцессорных структур создается поколение «интеллектуальных» электрических машин, способных адаптироваться к условиям эксплуатации, изменять режимы работы по заданной программе. Существенно повышается гибкость управления, расширяются функциональные возможности электрических машин. Подтверждением сказанного служат выполненные под руководством А.Г. Микерова современные исполнительные устройства на основе моментных электродвигателей с использованием микропроцессоров.

В области ЭМММ развивается самостоятельное научное направление — электромеханотроника. В рамках этого направления выполнены сотни работ, связанных с синтезом электрических машин и современных полупроводниковых устройств. Под руководством И.А. Глебова и Ю.П. Коськина проведены две всероссийские конференции по проблемам электромеханотроники. В мае 1997 г. проводилась 3-я Всероссийская и 1-я Международная конференции на базе Электротехнического университета (г. Санкт-Петербург).

С начала 90-х годов, после распада СССР, отрасль ЭМММ переживает жесточайший кризис, уровень производства упал в несколько раз, научные связи существенно сократились, новые разработки для народного хозяйства практически отсутствуют.

6.4. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ АППАРАТЫ

6.4.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

К электрическим аппаратам (ЭА) относят широкий класс электротехнических устройств, применяемых при производстве, распределении и потреблении электрической энергии. Область устройств, относящихся к ЭА, и их классификация постоянно изменяются в процессе развития электротехники. В настоящее время под ЭА понимают технические средства управления потоком электрической энергии в целях изменения режимов работы, регулирования параметров, контроля и защиты электротехнических объектов и их составных частей. Как правило, функции большинства видов ЭА осуществляются посредством коммутации электрических цепей с различной частотой.

До 1878 г. все ЭА назывались приборами и термин «аппарат» в близком понимании нашего времени впервые в том году был использован военным электротехником Н.А. Азаровым. С 1879 г. известный русский электротехник П.Н. Яблочков распространил термин «аппарат» на электротехнические устройства той эпохи — рубильники, переключатели, коммутаторы, реле и регуляторы.

Электрические аппараты обычно классифицируют по напряжению — аппараты высокого напряжения (АВН) и аппараты низкого напряжения (АНН). Большинство последних, как правило, разделяют на следующие основные виды:

аппараты управления и регулирования — автоматические выключатели, контакторы, пускатели электродвигателей, регуляторы напряжения и другие аппараты, выполняющие преимущественно функции исполнительных устройств в системах управления режимами работы и защиты электротехнических систем и их компонентов;

аппараты автоматики и защиты — реле, датчики и другие аппараты, осуществляющие функции контроля, усиления и преобразования электрических сигналов.

Аппараты автоматики используются преимущественно на информационных уровнях, а также в отдельных случаях, например в маломощных электротехнических устройствах, в качестве исполнительных устройств.

Создание и развитие ЭА неразрывно связаны с историей электротехники. Большой вклад в развитие электроаппаратостроения был сделан отечественными электротехниками. Истории развития ЭА посвящено много статей и монографий, но наиболее полно она нашла отражение в работах М.А. Бабикова [6.49; 6.50], где особенно ярко показан вклад отечественных ученых и инженеров в создание ЭА на разных исторических этапах.

Конец XIX в. явился периодом, когда были созданы и внедрены первые образцы, многих видов ЭА. Создателей этих приборов отличала многогранная деятельность в различных областях электротехники. Примером могут служить выдающиеся русские электротехники В.Н. Чиколев и М.О. Доливо-Добровольский.

В.Н. Чиколевым были созданы первые сигнальные электромагнитные реле и автоматические выключатели с дистанционным управлением, автоматический регулятор напряжения, реостатный регулятор напряжения для возбуждения генератора и предохранители. М.О. Доливо-Добровольский разработал и впервые применил: в 1890 г. — пусковой реостат к асинхронным двигателям и высоковольтный плавкий предохранитель; в 1891 г. — минимально-максимальное токовое реле; в 1893 г. — автотрансформатор для регулирования, выключатель-рубильник с пружинными контактами и автоматом; в 1910 г. — дугогасительное устройство из изоляционного материала с узкими щелями и металлической решетки; в 1914 г. — деионную решетку со специальными электромагнитами для втягивания дуги в щель.

Промышленное производство ЭА в России было организовано впервые в 1878 г. морским ведомством в г. Кронштадте под руководством А.П. Давыдова. Затем в более крупном масштабе было начато производство ЭА на первой электротехнической фирме «П.Н. Яблочков — изобретатель и К°. Товарищество электрического освещения и изготовления электрических аппаратов и машин в России».

Развитие отечественного электроаппаратостроения после 1917 г. происходило в рамках плановой государственной экономики, ориентированной на создание мощной отечественной базы электротехнической промышленности.

В 1920 г. в соответствии с планом ГОЭЛРО началось развитие электромашиностроения как самостоятельной отрасли промышленности. В 1921 г. были созданы электроаппаратные цехи на крупнейших электромашиностроительных заводах — «Электросила», ХЭМЗ и «Динамо». С 1925 по 1927 г. первым в Советском Союзе электроаппаратным заводом «Электроаппарат» (г. Ленинград) была разработана серия электрических аппаратов высокого напряжения и освоен их промышленный выпуск.

В период с 1928 по 1932 г. в России были созданы новые конструкции аппаратов на напряжения до 110 кВ, вентильные разрядники на напряжение 35 кВ, комплектные распределительные конструкции, трансформаторы тока с фарфоровой изоляцией и многие другие новые типы ЭА. С 1933 по 1937 г. впервые были разработаны и освоены в производстве масляные выключатели на напряжение до 220 кВ. В этот период также был налажен выпуск широкой номенклатуры быстродействующих реле защиты, аппаратов системной автоматики и др.

В первые послевоенные годы (1946–1950 гг.) были созданы новые типы безмасляных выключателей высокого напряжения на сжатом воздухе, автогазовые и с магнитным дутьем. Большое внимание было уделено созданию комплектно-распределительных устройств, а также аппаратов автоматики и защиты, в частности быстродействующих реле. Следует отметить, что в этот период большое внимание уделялось разработкам методов расчета и проектирования различных видов ЭА.