История электротехники

Общеизвестна роль термической обработки в производстве сварных конструкций. Она необходима для уменьшения остаточных напряжений изделия после его окончательной механической обработки. Для этого сначала производится нагрев до 650–680 °С, а затем медленное охлаждение (24–72 ч.).

Следует иметь в виду, что остаточные напряжения можно снизить и виброобработкой. Для этого частота вынужденных колебаний должна быть близка к собственной резонансной. Время обработки сокращается с 2–3 сут до 1–2 ч. И, наконец, следует особо подчеркнуть важность ультразвукового контроля дефектов крупных заготовок, который начал применяться с 1953 г.

6.3. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ МАЛОЙ МОЩНОСТИ

Электрические машины малой мощности (ЭМММ) представляют собой особый подкласс электрических машин. Это обусловлено в первую очередь их широким распространением в различных отраслях народного хозяйства. Бытовые электроприборы, медицинская аппаратура, вычислительная техника, устройства передачи и преобразования информации, системы автоматического управления и регулирования, морская, авиационная и космическая техника и автомобильный транспорт — вот далеко не полный перечень областей применения электрических машин данного подкласса. Можно утверждать, что развитие малого электромашиностроения в значительной степени отражает уровень электрификации и автоматизации всего народного хозяйства.

К ЭМММ относят электрические машины, номинальная мощность которых не превышает 750 Вт, а диаметры корпуса ограничиваются в основном 140 мм. Общий объем их производства исчисляется десятками и даже сотнями миллионов изделий в год. Объемы же производства отдельных видов и типоисполнений машин разнятся в значительных пределах, иногда это десятки изделий в год (например, для нужд космической техники). При малых объемах общие затраты на электротехнические материалы в производстве ЭМММ в несколько раз превышают соответствующие затраты в производстве электрических машин средней и большой мощности.

Производству ЭМММ присущи все признаки, характерные для самостоятельной отрасли: специфические особенности технической базы, технологических процессов, профессионального состава кадров.

История развития ЭМММ условно охватывает два больших периода.

Первый период — с конца прошлого столетия до окончания второй мировой войны — характеризуется малыми объемами производства машин, их крайне ограниченной номенклатурой, основу которой составляли машины постоянного тока, отдельные образцы машин систем синхронной связи и переменного тока.

Одной из первых отраслей, где были использованы ЭМММ, явилась авиация. Так, в 1912 г. В.П. Вологдиным (впоследствии чл.-корр. АН СССР) был разработан генератор переменного тока частотой 100 Гц и мощностью 500 Вт для питания радиостанции самолета «Илья Муромец». В 1919–1920 гг. под руководством В.И. Полонского созданы генераторы постоянного тока мощностью 200–300 Вт, приводимые во вращение ветряным двигателем, устанавливаемым на крыле или фюзеляже самолета. К 1936 г. мощность авиационных генераторов постоянного тока возросла до 1000 Вт, а привод их осуществлялся от основного авиационного двигателя.

В 1938 г. под руководством А.К. Голдобенкова была завершена разработка электромашинных преобразователей постоянного тока облегченной конструкции, которые использовались в авиации до 70-х годов. Важное значение для совершенствования конструкций авиационных генераторов имели работы, выполненные в период Великой Отечественной войны под руководством B.C. Кулебакина.

Одновременно в рассматриваемый период проводились работы по совершенствованию авиационного электропривода. В 1926 г. Б. А. Та-лалаем впервые создан гиродвигатель на базе синхронной машины. В этот же период на базе электродвигателей постоянного тока созданы приводы для бензиновых и масляных насосов, вентиляторов.

В 1939 г., на три года раньше, чем в США, Англии и Германии, в отечественных самолетах стали применяться разработанные под руководством А.А. Енгибаряна электромеханизмы дистанционного управления шасси, стабилизаторами, посадочными щитками и элеронами с использованием управляемых электродвигателей и систем синхронной передачи угла. В начале 40-х годов состав авиационного электрооборудования пополнился сельсинами и электромашинными усилителями. Первые образцы электромашинных усилителей были разработаны в 1940 г. под руководством А.Г. Иосифьяна.

Системы синхронной передачи угла на постоянном токе были разработаны в 1888–1890 гг. в Петербурге телеграфным мастером Гейслером и морским офицером В.В. Колокольцовым. В дальнейшем характеристики этих систем были улучшены Ф.Н. Максимовым и И.Г. Маругиным за счет применения в качестве датчиков специальных потенциометров, а в качестве приемников — реактивных синхронных электродвигателей.

Система синхронной связи на переменном токе с использованием сельсинов была впервые запатентована фирмой «Сименс» в 1896 г. Подобные системы в 1913 г. были применены на кораблях русского военного флота в машинном телеграфе, а также на Панамском канале в системах управления шлюзами.

Повышению надежности систем синхронной связи способствовало создание бесконтактных сельсинов, среди которых наиболее удачную конструкцию имеют используемые и в настоящее время сельсины, предложенные А.Г. Иосифьяном и Д.В. Свечарником, а также сельсины с кольцевыми трансформаторами, разработанные Е. Тирман.

Развитие и совершенствование номенклатуры ЭМММ проходило в основном благодаря изобретательской деятельности талантливых инженеров-электромехаников. Наряду с этим выполняется и ряд теоретических разработок, чему способствовало издание многотомного труда по электрическим машинам немецкого профессора Р. Рихтера, переведенного в 30-е годы на русский язык. Книга в большой степени способствовала повышению квалификации отечественных научных и инженерных кадров.

Одновременно расширяется круг теоретических исследований электрических машин малой мощности отечественными учеными и инженерами.

В области систем синхронной связи и их элементов можно отметить работы Д.В. Васильева, А.Г. Иосифьяна, Д.В. Свечарника, Г.И. Штурмана, Э.И. Эллера и др. Для развития теории и практики проектирования электрических машин с возбуждением от постоянных магнитов важное значение имели исследования А.С. Кантора, А.Н. Ларионова, Т.Г. Сорокера, К.М. Поливанова. Трудами Т.Г. Сорокера, Е.М. Голдовского, Е.А. Тер-Маркарьянца развивается теория синхронных реактивных электродвигателей.

На базе выполненных исследований создаются первые методики расчета и проектирования.

30-е годы текущего столетия характеризуются началом промышленного производства электрических машин малой мощности на заводах, главным образом авиационной и судостроительной промышленности. Это были отдельные типоразмеры машин, не связанные конструктивно технологической общностью.

Второй период развития малого электромашиностроения начался после окончания второй мировой войны и может быть разделен на три этапа. Первый этап включает послевоенные 40-е и 50-е годы. Он совпадает с промышленной революцией, вызвавшей бурное развитие вычислительной техники, систем автоматического управления и регулирования. Одновременно расширяется номенклатура и растут объемы производства бытовых электроприборов.