Учебник написан по программе курса «Электромеханические аппараты автоматики» для студентов специальности «Электрические аппараты». Он может быть полезен также студентам специальностей «Электрические машины», «Автоматика и телемеханика», «Электрооборудование самолетов и автомобилей», «Электропривод и автоматизация промышленных установок», «Электрификация и автоматизация горных работ», «Автоматизация и комплексная механизация машиностроения», «Электрические станции», «Электроснабжение промышленных предприятий, городов и сельского хозяйства».

Материал учебника состоит из пяти разделов.

Первый раздел посвящен общим вопросам анализа и расчета магнитных систем постоянного и переменного тока электромеханических аппаратов автоматики.

Во втором разделе рассмотрены различные электромеханические реле, в том числе принцип их действия, основные понятия, определения и параметры, контакты, механические характеристики и согласование последних с тяговыми характеристиками. Приведены примеры электромагнитных реле для промышленной автоматики, защиты и радиоэлектроники.

Третий раздел посвящен электрическим аппаратам с герметизированными магнитоуправляемыми контактами (МК) -геркона-ми. Дан анализ МК и рассмотрены их характеристики. Изложены вопросы теории и конструирования геркоиовых реле и командоап-паратов на базе МК; описаны ферриды - запоминающие аппараты с МК, управляемые кратковременными импульсами магнитного поля.

В четвертом разделе рассмотрены различные параметрические и генераторные первичные измерительные преобразователи: рези-сторные, емкостные, индуктивные, трансформаторные, индукционные и др.

В пятом разделе описаны различные исполнительные устройства (магнитоэлектрические, ферродинамические. электромагнитные, электромагнитные поляризованные) и магнитные опоры.

В основу учебника положены курсы лекций, которые авторы на протяжении многих лет читали в Московском энергетическом институте (МЭИ) и во Всесоюзном заочном политехническом инсти-

туте (ВЗПИ). При его написании авторы использовали результаты своей научной работы, а также публикации других исследователей.

Распределение материала учебника между авторами следующее: предисловие, введение, с шестой по девятую главы, пятнадцатая глава (кроме §15.4) и заключение - В. Н. Шоффа; с первой по пятую (кроме § 4.3) главы -О. Б. Буль; с десятой по тринадцатую главы, а также § 4.3 и § 15.4 - В. А. Азаиов; четырнадцатая глава (кроме § 14.4) - совместно Б. К- Буль и О. Б. Буль; § 14.4 -Б. К. Буль.

При работе над учебником авторы с благодарностью учли замечания и пожелания, отмеченные в рецензиях кафедры электрических аппаратов Чувашского государственного университета им. И. Н. Ульянова (зав. кафедрой канд. техн. наук, доц. Ю. В. Соф-ронов) и д-ра техн. наук, проф. Д. В. Орлова, а также пожелания, высказанные преподавателями кафедр электрических аппаратов Московского энергетического института и Ереванского политехнического института, кафедры электрических машин и аппаратов Всесоюзного заочного политехнического института.

Авторы будут признательны читателям за замечания и предложения, которые можно направлять по адресу: 101430, Москва, ГСП-4, Неглинная ул., 29/14, издательство «Высшая школа».

Авторы

список СОКРАЩЕНИЯ

ВО - включено-отключено ЖМК- жидкометаллический контакт 3 - замыкаемый

ЭМКУ - запоминающее герметизированное магинтоуправляемое контактное устройство

КЗВ- короткозамкнутый виток

КС - контактный сердечник КТР - коэффициент теплового расширения

КЭ- контактный элемент МДС- магнитодвижущая сила

МК- магиитоуправляемый контакт

МС - магнитная система

МЦ- магнитная цепь МЭК - Международная электротехническая комиссии

П- переключающий ПГП- первичный генераторный преобразователь

ПП- первичный преобразователь ППП- первичный параметрический преобразователь

Р - размыкаемый ТОЭ- теоретические основы электротехники ЭВМ - электронная вычислительная машина ЭДС - электродвижущаи сила ЭЗМ- электромагнитная зубчатая муфта ЭПМ- электромагнитная порошковая муфта ЭФМ- электромагнитная фрикционная муфта

ВВЕДЕНИЕ

Автоматика представляет собой совокупность методов и технических средств, предназначенных для исключения участия человека в выполнении операций какого-либо процесса.

Автомат - это устройство, выполняющее по заданной программе без непосредственного участия человека процессы получения, преобразования, передачи и использования энергии, материала или информации.

История развития автоматов. До XVIII в. автоматы были только редкими примерами искусства мастеров. Промышленная революция XVIII-XIX вв. создала условия для механизации процесса производства. Важнейшими достижениями этого периода стали изобретения: в России - автоматического суппорта для токарно-копи-ровальных станков (А. Нартов, 20-е годы XVIII в.), поплавкового регулятора уровня воды в паровом котле (И. И. Ползунов, 1765 г.); в Англии - центробежного регулятора скорости паровой машины (Дж. Уатт, 1784 г.); во Франции - ткацкого станка с программным управлением от перфокарт (Ж. Жаккар, 1808 г.).

Достижения науки в области электротехники послужили базой для разработки новых видов автоматов -электрических. Основные теоретические положения, применяемые для их построения, были заимствованы из электроизмерительной техники. В создании электрических измерительных приборов и средств автоматики значительны заслуги русских ученых. В 1830-1832 гг. П. Л. Шиллинг изобрел электромеханическое реле и телеграфный аппарат. В 1834 г. Б. С. Якоби создал первый электродвигатель с непрерывным движением вращения. В 1887 г. К- А. Мосцицкий разработал одну из первых в мире автоматических телефонных станций (АТС). В 80-е годы XIX в. Ф. М. Балюкевич, В. М. Тагайчиков и другие разработали ряд устройств автоматической сигнализации на железнодорожном транспорте. В конце XIX в. М. О. Доливо-Добровольский, основываясь на принципе вращающегося магнитного поля, открытом итальянским физиком Г. Феррарисом (1885 г.), предложил систему трехфазного тока и, развивая идею ее применения, разработал трехфазный асинхронный двигатель и ряд новых электроизмерительных приборов, в частности первый фазометр. В прошлом веке появились также реле А. П. Давыдова для автоматической

мины, регуляторы В. Н. Чиколева и А. И. Шпаковского для дуговых ламп, реле Р. Р. Вредена для защиты телефона от действия токов осветительной сети и др. В 1913 г. М. О. Доливо-Добровольский, основываясь на работах А. Г. Столетова по намагничиванию сталей, впервые разработал ферродинамические приборы.

В (iCCP освоение автоматизированных средств управления и регулирования производственных процессов проводилось в соответствии с постановлениями партии и правительства об индустриализации. В 1930 г. по инициативе Г. М. Кржижановского был организован комитет для руководства работами по автоматизации в энергетике. В 1935 г. в системе АН СССР стала работать Комиссия телемеханики и автоматики для обобщения и координации научно-исследовательских работ в этой области. В период 1928-1941 гг. создаются первые заводы по производству приборов и аппаратуры автоматики.

В послевоенном плане восстановления и развития народного хозяйства (1946-1950 гг.) была предусмотрена дальнейшая автоматизация в энергетике, химической, нефтяной и нефтехимической промышленностях, широкое внедрение в производство автоматизированного электропривода. В 50-х годах автоматизация производства начала распространяться на все важнейшие отрасли народного хозяйства СССР. XXI съезд КПСС (1959 г.) сформулировал как одну из важнейших задач в развитии народного хозяйства переход к комплексной автоматизации процессов и предприятий, отметив целесообразность применения ЭВМ для управления сложными автоматизированными производствами. Все последующие съезды партии уделяли этому вопросу большое внимание.

В Основных направлениях экономического и социального развития СССР на 1986-1990 годы и на период до 2000 года предусмотрена всемерная интенсификация и повышение эффективности производства на базе научно-технического прогресса. Для достижения этой цели с 1986 по 1990 г. уровень автоматизации производства намечено поднять примерно в два раза. Основная роль в решении этой задачи отводится современным системам автоматизации, в том числе с применением робототехнических комплексов. Высшим видом этих систем в наше время являются такие комплексно-автоматизированные производства, которые можно быстро и экономично перестраивать, а именно гибкие автоматизированные производства (ГАП).

Автоматика как наука. Наука «автоматика» возникла на базе теории автоматического регулирования, основы которой были заложены в работах Дж. К- Максвелла (1868 г.), И. А. Вышнеград-ского (1872-1878 гг.), А. Стодолы (1899 г.) и др. В стадии становления она опиралась сначала на теоретическую механику, а затем иа теорию электрических цепей.

Как самостоятельная область техники автоматика получила признание на Второй Мировой энергетической конференции (Берлин, 1930 г.).