Начальный этап развития электротехники 3 страница

В 1853 г. Герман Людвиг Гельмгольц ввел в теорию цепей известный ранее в физике принцип суперпозиции, на основе которого были построены важные теоремы электрических цепей, включая теорему об эквивалентном источнике (Гельмгольца – Тевенена). Гельмгольц же впервые получил уравнение переходного процесса в цепи при ее подключении к источнику, рассмотрел постоянные времени электрической цепи.

Выдающийся английский ученый Уильям Томсон (1824–1907), (в 1892 г. за научные заслуги получил титул барона Кельвина) в 1853 г. дал расчет колебательного процесса и установил связь между частотой собственных колебаний, индуктивностью и емкостью.

Д. К. Максвеллом был разработан метод контурных токов, доказана теорема взаимности. Постепенно формировался практически весь арсенал методов расчета (включая эквивалентные преобразования) цепей постоянного тока.

Рисунок 21. Э. Х. Ленц

После открытия электромагнитной индукции внимание ученых в значительной степени переключилось с гальванических токов (когда главными объектами исследований были сами гальванические элементы, процессы электролиза) на индукционные токи: наибольший интерес стали вызывать явления электромагнетизма, в изучении которых особая роль принадлежит Э. Х. Ленцу (рисунок 21).

В докладе Петербургской академии наук 29 ноября 1833 г. Э. Х. Ленц, находясь под большим впечатлением от работ по электромагнитной индукции М. Фарадея, дал свою знаменитую формулировку закона, названного его именем: «Если металлический проводник движется поблизости от гальванического тока или магнита, то в нем возбуждается гальванический ток такого направления, что он мог бы обусловить, в случае неподвижности данного проводника, его перемещение в противоположную сторону, причем предполагается, что такое перемещение может происходить только в направлении движения или в направлении, прямо противоположном» (рисунок 2.20). Очевидно, что в этой формулировке заключена и идея обратимости электрических машин, развитая позднее Б. С. Якоби.

Э. Х. Ленц был одним из основоположников теории магнитоэлектрических машин. Ему принадлежит открытие и объяснение явления реакции якоря (1847) и установление необходимости сдвигать щетки с геометрической нейтрали; он впервые изучил смещение фазы тока относительно фазы напряжения (1853), изобрел коммутатор для изучения формы кривой индуцированного тока (1857). Им было установлено условие режима максимальной полезной мощности источника энергии, когда внутреннее сопротивление источника равно сопротивлению внешней цепи. Широко известна работа Э. Х. Ленца по тепловому действию тока (1842–1843), которая была выполнена независимо от Джеймса Джоуля (1841) и представляла собой настолько обстоятельное исследование, что известному закону было справедливо присвоено имя обоих ученых.

Диапазон научных интересов Ленца был чрезвычайно широк. Так, один из изобретателей в области медицины столкнулся с трудностями при подключении нескольких больных к параллельным цепям источника тока. Узнав об этом, Ленц в 1844 г. вывел формулу для определения тока в любой из параллельно соединенных ветвей, содержащих источники электродвижущей силы (рисунок 22).

Электромагнитное действие тока было не единственной сферой «электротехнических» интересов Ленца. Не менее значимы его работы по исследованию теплового действия электрического тока. Еще в 1832–1833 гг.

Ленц обратил внимание на то, что при нагревании металлических проводников их проводимость заметно меняется.

Это осложняло расчет электрических цепей, но определить количественную зависимость между током и теплотой, выделяемой проводником с током, было невозможно: не было тогда ни точных приборов для измерения, ни источника постоянной ЭДС, ни надежного метода измерения сопротивления. Поэтому Ленц создал свои и усовершенствовал существовавшие измерительные приборы. Он сконструировал приборсосуд для измерения количества выделяемого в проволоке тепла.

Рисунок 22. Схема, поясняющая направление тока Iинд при приближении контура B к проводнику с током (контур А) (1 – гальванический элемент; 2 – направление перемещения проводника с током Iинд; 3 – гальванометр)

Мастерство Ленца как блестящего экспериментатора проявилось и при проверке справедливости экспериментов французского физика Пельтье, открывшего в 1834 г. новое явление, названное впоследствии «эффектом Пельтье»: если через спай двух разнородных металлов пропустить электрический ток, то в спае происходит либо выделение, либо поглощение тепла в зависимости от направления тока. Ленц подтвердил выводы Пельтье и, пропустив ток через спай висмута и сурьмы, заморозил воду, окружающую спай.

В 1867 г. Д. К. Максвелл сделал доклад Лондонскому королевскому обществу «О теории поддержания электрических токов механическим путем без применения постоянных магнитов». Это был чисто теоретический труд, охвативший все известные к тому времени сведения об электрических машинах постоянного тока. Вероятно, затруднения в понимании максвелловского стиля изложения помешали современникам по достоинству оценить эту работу. Серьезно продвинули теорию электрических машин введенные в 1879 г. английским электротехником

Джоном Гопкинсоном (1849–1898) графические представления о зависимостях в электрических машинах, так называемые характеристики машин (характеристика холостого хода, внешняя и др.). Им же введено понятие «коэффициент магнитного рассеяния».

В мае 1886 г. в Лондонском королевском обществе Джон и Эдвард Гопкинсоны сделали доклад «Динамоэлектрические машины», в котором содержалась уже вполне законченная, не потерявшая своего значения до нашего времени теория электрических машин постоянного тока.

Открытия в области электричества и магнетизма, сделанные в первой половине XIX в., а также практическое применение этих явлений стали предпосылками важных научных обобщенний, в частности создания электромагнитной теории Д. К. Максвелла. Первые дифференциальные уравнения поля были записаны Д. К. Максвеллом в 1855–1856 гг. В 1864 г. он дал определение электромагнитного поля и заложил основы его теории.

Заслуга Д. К. Максвелла состоит в том, что, использовав накопленный до него громадный экспериментальный материал, он обобщил и развил прогрессивные идеи М. Фарадея, придав им стройную математическую форму.

В своем труде «Трактат об электричестве и магнетизме» (1873) Д. К. Максвелл изложил основы разработанной им теории поля, являющейся краеугольным камнем современного учения об электромагнетизме. Важнейшие результаты своих исследований Д. К. Максвелл сформулировал в виде знаменитых уравнений, получивших его имя. Д. К. Максвелл обобщил закон электромагнитной индукции, распространив его на произвольный контур в любой среде. Он ввел понятия «электрическое смещение» и «токи смещения», установил принцип замкнутости тока. Одним из важнейших выводов Д. К. Максвелла является утверждение о том, что магнитное и электрическое поля тесно связаны и изменение одного из них вызывает появление другого. Исследования показали, что скорость распространения подобных электромагнитных возмущений совпадает со скоростью света. Этот вывод был положен в основу электромагнитной теории света, разработанной Д. К. Максвеллом и являющейся одним из выдающихся теоретических обобщений естествознания.

Д. К. Максвелл не дожил до торжества своих глубоких научных идей и обобщений. Он сам еще не мог во всей полноте представить значение всего того, что содержалось в его «Трактате об электричестве и магнетизме», и того, что из него вытекало. Позднее немецкий физик Генрих Герц (1857–1894) экспериментально доказал существование электромагнитных волн.

Важное значение в развитии представлений о движении энергии имели работы профессора Николая Алексеевича Умова (1846–1915), среди которых особого внимания заслуживает его докторская диссертация «Уравнения движения энергии в телах» (1874). Идеи Н. А. Умова получили дальнейшее развитие, в частности, в трудах английского физика Джона Генри Пойнтинга (1852–1914) применительно к электромагнитному полю (1884).

2.10 Первые электрические машины

2.10.1 Электрические двигатели

Важнейшими научными предпосылками возникновения электромеханики послужили достижения в области электродинамики и открытие электромагнитной индукции. Важную роль при разработке первых конструкций электрических машин и электромагнитных устройств сыграл и опыт конструирования машин и механизмов доэлектрического периода.

В связи с тем что принцип обратимости электрической машины был открыт только в 1830-х гг., а его широкое использование началось лишь с 1870-х гг., представляется вполне правомерным рассматривать отдельно историю создания электродвигателя и генератора в период до 1870 г. А поскольку единственным надежным и изученным источником электроэнергии до середины XIX в. был только гальванический элемент, то, естественно, первыми стали развиваться электрические машины постоянного тока.

В развитии электродвигателя постоянного тока можно отметить три основных этапа, впрочем, достаточно условных, так как конструкции и принципы действия электродвигателей, характерные для одного этапа, в отдельных случаях появлялись вновь спустя много лет. Вместе с тем более поздние и более прогрессивные конструкции в зачаточной форме нередко можно найти в первоначальном периоде развития электродвигателя. Для характеристики каждого этапа совершенствования электродвигателя в дальнейшем изложении рассматриваются только наиболее типичные конструкции.

Начальный период развития электродвигателя (1821–1834) тесно связан с созданием физических приборов для демонстрации непрерывного преобразования электрической энергии в механическую и начинается с описанных выше опытов М. Фарадея. На возможность превращения электрической энергии в механическую указывали и многие другие эксперименты. В этот период было создано несколько физических моделей электродвигателей: английскими учеными Петером Барлоу (1824), Уильямом Риччи (1833) и Джозефом Генри (1831).

Прибор Дж. Генри интересен тем, что в этом устройстве впервые сделана попытка использовать притяжение разноименных и отталкивание одноименных магнитных полюсов для получения непрерывного движения (в данном случае – качательного). Мощность двигателей подобного типа была очень небольшой (0, 044 Вт), и, конечно, они не могли использоваться на практике.

Как на первом этапе, так и позднее было предложено много конструкций двигателей с качательным движением якоря. Однако более прогрессивными оказались попытки построить электродвигатель с вращательным движением якоря.

Второй этап раннего развития электрических двигателей (1834–1860) характеризуется преобладанием конструкций с вращательным движением явнополюсного якоря. Вращающий момент на валу у таких двигателей обычно был пульсирующим.

Наиболее характерные и существенно важные работы по конструированию такого рода электродвигателей принадлежат Борису Семеновичу Якоби (1801–1874).

В 1834 г. Б. С. Якоби (рисунок 23) послал в Парижскую академию наук сообщение об изобретенной им «магнитной машине». Более полное описание электродвигателя Б. С. Якоби было опубликовано в 1835 г. Представляют интерес некоторые высказывания Б. С. Якоби, в которых он определяет свой подход к изобретению электродвигателя: «В мае 1834 г. я построил свой первый магнитный аппарат, дающий постоянное круговое движение, но я не мог сначала отрешиться от идеи получить возвратно-поступательное движение, производимое последовательным притягивающим и отталкивающим действием магнитных стержней, а затем уже превратить это возвратно-поступательное движение в постоянное круговое известным в технике способом. Мне казалось, что такой прибор будет не больше чем забавной игрушкой для обогащения физических кабинетов.

Рисунок 23. Б. С. Якоби

Все эти соображения заставили меня окончательно отказаться от попытки построить аппарат, получающий возвратно-поступательное движение».

Сомнения Б. С. Якоби легко объяснимы: привычный паровой двигатель давал возвратно-поступательное движение, и, конечно, хотелось построить новый, электрический двигатель, дающий такое же «нормальное» движение.

Современные работы в области линейных электродвигателей свидетельствуют о том, что сама идея поступательного движения в электрических машинах не является порочной, но техническую революцию совершили машины вращательного движения.

Этот электродвигатель работал по принципу взаимодействия двух комплектов электромагнитов, один из которых располагался на подвижной раме, другой – на неподвижной. В качестве источника питания электромагнитов применялась батарея гальванических элементов. Для изменения полярности подвижных электромагнитов использовался коммутатор, который представлял собой оригинальную часть устройства электродвигателя Якоби. Конструктивно он состоял из четырех металлических колец, установленных на валу и изолированных от него; каждое кольцо имело четыре выреза по одной восьмой части окружности. Вырезы заполнялись изолирующими вкладками; каждое кольцо было смещено на 45° по отношению к предыдущему. По окружности кольца скользил рычаг, представлявший собой своеобразную щетку; второй конец рычага был погружен в соответствующий сосуд с ртутью, к которому подводились проводники от батареи. Таким образом, при каждом обороте кольца 4 раза разрывалась электрическая цепь. От колец к электромагнитам вращающегося диска подходили проводники, укрепленные на валу машины. Обмотки всех электромагнитов неподвижной рамы были соединены последовательно, и ток в них имел одно и то же направление. Обмотки электромагнитов вращающегося диска были также соединены последовательно, но направление тока в них с помощью коммутатора изменялось 8 раз за один оборот вала. Следовательно, полярность этих электромагнитов также изменялась 8 раз за один оборот вала и они поочередно притягивались и отталкивались электромагнитами неподвижной рамы. Мощность двигателя составляла примерно 15 Вт.

Б. С. Якоби пришлось затратить еще несколько лет труда и проявить редкую изобретательность, чтобы осуществить хотя бы в скромных масштабах свое желание «посвятить все свое время и всю свою энергию этому делу именно теперь, когда не остается больше никаких сомнений в успехе задуманного, и не только для того, чтобы не отказываться от своих прежних трудов, но и для того, чтобы мое новое отечество, с которым я уже связан многими узами, не лишилось возможности сказать, что Нева раньше Темзы или Тибра покрылась судами с магнитными двигателями». Эти слова он написал в записке министру просвещения и президенту Российской академии наук, прося у него материальной помощи для экспериментов. Широкой поддержки у министра Б. С. Якоби не нашел, тем не менее четыре года спустя, в 1838 г., по р. Неве курсировал бот, вмещавший 12 пассажиров и приводимый в движение электродвигателями Б. С. Якоби.

Это был уже совсем другой двигатель, и конструкция его точно отражала типичные пути изобретательской мысли: поскольку не был еще создан принципиально новый экономичный и малогабаритный электрический двигатель, то Б. С. Якоби пошел по пути объединения многих машин с электромагнитами, имеющими сосредоточенные катушечные обмотки, в один агрегат. Сначала это был так называемый сдвоенный двигатель первого типа. Он имел 24 неподвижных электромагнита (по 12 с каждой стороны), а между ними вращающийся диск с 12 электромагнитами. К 1838 г. Б. С. Якоби создал двигатель нового типа (второго типа), но в создании этой конструкции он уже был не первым.

В 1837 г. американский техник Томас Девенпорт (1802–1851) также построил электродвигатель с непосредственным вращением якоря, в котором взаимодействовали подвижные электромагниты с неподвижными постоянными магнитами.

Сравнивая конструкции электродвигателей Б. С. Якоби и Т. Девенпорта, можно отметить, что принцип их действия одинаков (у двигателя Т. Девенпорта появились неподвижные постоянные магниты вместо электромагнитов двигателя Б. С. Якоби), но двигатель Т. Девенпорта был более компактным благодаря расположению подвижных и неподвижных частей в одной плоскости. Это обстоятельство не могло не привлечь внимания Б. С. Якоби, стремившегося увеличить мощность своего электродвигателя при сравнительно небольшом увеличении его габаритов. В 1837 г. в распоряжение Б. С. Якоби был предоставлен бот, рассчитанный на 10 гребцов. На нем предполагалось установить электродвигатель и произвести затем соответствующие испытания и технико-экономические подсчеты. В процессе совершенствования двигателя Б. С. Якоби пошел по пути конструктивного объединения на общем вертикальном валу нескольких электродвигателей в один агрегат, расположив неподвижные и вращающиеся магниты в одной плоскости. При этом увеличивались размеры электродвигателя в вертикальном направлении, что было вполне удобно для опытной судовой установки.

Двигатель Б. С. Якоби конструкции 1838 г. представлял собой комбинацию 40 небольших электродвигателей, объединенных по 20 штук на двух вертикальных валах, установленных в деревянной станине. Для питания током обмоток электромагнитов на боте были установлены гальванические элементы. Изменение направления тока в обмотках подвижных электромагнитов осуществлялось коммутаторами. Вращение от вертикальных валов с помощью конических шестерен передавалось на горизонтальный вал, на котором укреплялись гребные колеса, расположенные по обоим бортам бота.

Испытания показали возможность практического применения электродвигателей, но в то же время обнаружили, что при питании их током от гальванических батарей механическая энергия получается чрезмерно дорогой: 1 л. с. в двигателе Б. С. Якоби обходилась в 12 раз дороже, чем в случае паровой машины.

Необходимо отметить, что для преодоления основного недостатка гальванических батарей – малой энергоемкости – требовалось использовать очень много элементов, а это требование для многих транспортных установок было неприемлемым. Так, например, на боте Б. С. Якоби вначале было установлено 320 гальванических элементов. Произведенные опыты, а также теоретическое исследование привели Якоби к очень важному для практики выводу: применение электродвигателей находится в прямой зависимости от стоимости электроэнергии, т. е. от создания генератора, более экономичного, чем гальванические батареи.

Однако Б. С. Якоби не смог обнаружить принципиального недостатка двигателей со стержневыми электромагнитами: в этих двигателях происходит постоянное включение и выключение катушек, и магнитное поле то создается, то исчезает. На создание поля в машине непрерывно требуется электрическая энергия, которая при отключении катушек преобразуется в теплоту. Поэтому по логике развития вскоре должны были появиться непрерывные обмотки, которые обеспечивают электромеханическое преобразование энергии в установившемся режиме без изменения энергии магнитного поля.

Рассмотренные электродвигатели действовали по принципу взаимного притяжения и отталкивания магнитов или электромагнитов, вращающий момент на валу отличался непостоянством, и в связи с попеременными притяжениями и отталкиваниями стержневых якорей действие таких электродвигателей было пульсирующим. При столь резких и частых изменениях вращающего момента и при указанных выше низких технико-экономических показателях подобных электродвигателей их применение в системе электропривода представлялось малоперспективным.

Некоторые электродвигатели, построенные в 40–60-х гг. XIX в., были основаны на принципе втягивания стального сердечника в соленоид. Получившееся при этом возвратно-поступательное движение преобразовывалось посредством балансира или шатунно-кривошипного механизма во вращательное движение вала, снабженного для равномерности хода маховыми колесами.

Новый этап в развитии электродвигателей постоянного тока связан с разработкой конструкций, содержащих непрерывную обмотку на якоре.

Конструктивно якорь выполнялся сначала в виде кольца или полого цилиндра с обмоткой кольцевого типа, когда провод при намотке пропускался через внутреннюю полость, затем стали выполнять цилиндрические сердечники с обмоткой барабанного типа, когда провод размещался только на наружных поверхностях сердечника. В обоих случаях линии магнитного потока входили в сердечник якоря перпендикулярно поверхности цилиндра, а не в торец, как при стержневом якоре.

Первым конструкцию кольцевого якоря предложил в 1860 г. студент (впоследствии профессор) Пизанского университета Антонио Пачинотти (1841–1912) (рисунок 24).

Электродвигатель А. Пачинотти состоял из якоря кольцеобразной формы, вращавшегося в магнитном поле электромагнитов. Якорь, имевший форму стального кольца с зубцами (наличие зубцов уменьшало магнитное сопротивление и облегчало крепление обмотки) и латунными спицами, укреплялся на вертикальном валу. На кольце между зубцами якоря наматывались катушки, концы которых подводились к пластинам коллектора, расположенного на нижней части вала. Подвод тока к пластинам коллектора осуществлялся роликами. Обмотка электромагнитов, снабженных полюсными наконечниками, включалась последовательно с обмоткой якоря, т. е. согласно современной терминологии машина имела последовательное возбуждение.

Вращающий момент в электродвигателе А. Пачинотти был практически постоянным. Габариты двигателя были невелики по сравнению с размерами других электродвигателей равной мощности. Основное значение работы А. Пачинотти состоит в том, что им был сделан следующий важный шаг на пути создания современной машины постоянного тока: явнополюсный якорь заменен неявнополюсным. К этому следует еще добавить удобную схему возбуждения и коллектор, по существу, современного типа.

Важно отметить, что А. Пачинотти указывал, что его машина может быть превращена в генератор, если заменить электромагниты, возбуждающие поле, на постоянные магниты.

Из приведенных рассуждений следует, что А. Пачинотти отчетливо понимал физические процессы в электродвигателе и пришел к мысли об обратимости электрической машины, еще не зная принципа самовозбуждения, поэтому и считал нужным при превращении двигателя в генератор заменить электромагниты постоянными магнитами.

Рисунок 24. А. Пачинотти

В 1863 г. А. Пачинотти опубликовал сведения о конструкции своего электродвигателя, но на эту публикацию не было обращено достаточного внимания и изобретение было на время забыто. Несмотря на большой интерес с принципиальной точки зрения, двигатель не получил распространения, так как по-прежнему отсутствовал экономичный генератор электрической энергии. Идею кольцевого якоря возродил примерно через 10 лет французский конструктор Зеноб Теофил Грамм (1826–1901) в конструкции электромашинного генератора. В 1873 г. немецкий изобретатель Фридрих Хёфнер-Альтенек (1845–1904) изобрел барабанный якорь, применяющийся в электрических машинах до настоящего времени.

Особо следует остановиться на открытии принципа обратимости электрических машин. Сама логика исследований Б. С. Якоби, относящихся к его электродвигателю, должна была подтолкнуть его в начале 30-х гг. XIX в. к этому открытию. И еще вероятно, не зная о работах своего выдающегося современника и будущего друга академика Э. Х. Ленца, в мемуарах 1835 г.

Б. С. Якоби писал: «Будучи приведенной во вращение магнетизирующей силой гальванического тока, машина эта является одновременно аппаратом, состоящим из перемещающихся магнитов, способных производить магнитоэлектрический ток в направлении, противоположном гальваническому току».

Однако право первооткрывателя важнейшего принципа электрической машины – принципа обратимости – бесспорно принадлежит Э. Х. Ленцу. В докладе Петербургской академии наук, сделанном 29 ноября 1833 г. и опубликованном в известнейшем в то время журнале Poggendorff”s Annalen в 1834 г., этот принцип представляется в виде следствия из сформулированного здесь же закона, обессмертившего имя великого физика, – закона Ленца.

Более четко принцип обратимости был еще раз сформулирован Э. Х. Ленцем в статье «О некоторых опытах из области гальванизма», где было записано: «Каждый электромагнитный опыт может быть обращен таким образом, что он приведет к соответствующему магнитоэлектрическому опыту. Для этого нужно только сообщить проводнику гальванического тока каким-либо иным способом то движение, которое он совершает в случае электромагнитного опыта, и тогда в нем возникнет ток направления, противоположного направлению тока в электромагнитном опыте».

2.10.2 Развитие машин постоянного тока в СССР

Без существенного изменения конструктивных черт машины постоянного тока к 1930-м гг. 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.

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 машин постоянного тока 1–11-го габаритов 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 (Ленинград) в 1968–1972 гг. в сотрудничестве 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 Г 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.

В 1980-х гг. во ВНИИэлектромаше (В. А. Кожевников, В. Н. Антипов, Л. В. Гамаюнов) была решена задача создания серии 4П машин постоянного тока, которая заменяла все ранее выпускавшиеся на заводах отрасли серии машин постоянного тока, с одновременным снижением трудоемкости их изготовления путем внедрения современного технологического оборудования. К разработке серии было привлечено свыше 20 организаций, в том числе специалисты Всесоюзного научно-исследовательского института технологии электромашиностроения (ВНИИТэлектромаш, г. Харьков) во главе с В. Г. Костроминым для разработки специализированного технологического оборудования.