Аристов Электропривод и электрооборудование
.pdfМИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
___________________________________________________________________________________
А.В. Аристов
ВВЕДЕНИЕ В СПЕЦИАЛЬНОСТЬ
Электропривод и электрооборудование
Рекомендовано в качестве учебного пособия Редакционно-издательским советом Томского политехнического университета
Издательство Томского политехнического университета
2010
УДК 62-83(075.8) ББК 31.294
А83
Аристов А.В.
А83 Введение в специальность. Электропривод и электрооборудование: учебное пособие / А.В. Аристов; Томский политехнический университет. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2010. – 118 с.
В пособии, предназначенном для студентов-электромехаников первых курсов электротехнического института, рассказывается об их специальности, профессиональной деятельности, об этапах становления и развития ТПУ, о создании кафедры и развитии электротехнической школы, даны рекомендации студентам по обучению в вузе.
Содержание пособия соответствует рабочим программам основных дисциплин направления бакалаврской и магистерской подготовки 140600 «Электротехника, электромеханика и электротехнологии» и может быть полезно выпускникам средних школ при выборе будущей специальности. Учебное пособие представляет интерес и для широкого круга читателей, интересующихся развитием современных систем электропривода и электрооборудования.
УДК 62-83(075.8) ББК 31.294
Рецензенты
Доктор технических наук, профессор ТУСУРа
Г.Я. Михальченко
Кандидат технических наук директор ЦДТ ИДО ТПУ
Л.К. Бурулько
©ГОУ ВПО НИ ТПУ, 2010
©Аристов А.В., 2010
©Обложка. Издательство Томского политехнического университета, 2010
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.................................................................................................. |
5 |
I.СОЗДАНИЕ И РАЗВИТИЕ НАЦИОНАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОГО ТОМСКОГО ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО
УНИВЕРСИТЕТА....................................................................................... |
6 |
1.1. Создание в азиатском регионе России первого |
|
политехнического вуза........................................................................ |
6 |
1.2. Развитие и реорганизация вуза......................................................... |
10 |
1.3. Воспитанники Томского Политехнического................................... |
15 |
1.4. Настоящее вуза................................................................................... |
17 |
II. СИБИРСКАЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКАЯ ШКОЛА........................... |
25 |
2.1. Основание сибирской школы электротехников.............................. |
25 |
2.2. Ветви электротехнической школы................................................... |
44 |
III. ОСОБЕННОСТИ ОБУЧЕНИЯ В УНИВЕРСИТЕТЕ.......................... |
56 |
3.1. Советы студентам по организации учебы ....................................... |
56 |
3.2. Рекомендации по составлению конспектов лекций ....................... |
57 |
3.3. Организация работы на практических |
|
и лабораторных занятиях.................................................................. |
60 |
3.4. Организация самостоятельной работы ............................................ |
63 |
3.5. Правила подготовки к зачетам и экзаменам и корректного |
|
поведения при их сдаче преподавателям ........................................ |
66 |
IV. ПОДГОТОВКА СПЕЦИАЛИСТОВ ПО ЭЛЕКТРОПРИВОДУ |
|
И ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЮ.......................................................... |
68 |
4.1. Структура и задачи образовательного стандарта ........................... |
68 |
4.2. Объекты профессиональной деятельности выпускника |
|
(бакалавриат) ...................................................................................... |
69 |
4.3. Сроки освоения основной образовательной |
|
программы подготовки бакалавров по направлению 140600 |
|
Электротехника, электромеханика и электротехнологии ............. |
72 |
4.4. Требования к итоговой государственной |
|
аттестации бакалавра......................................................................... |
73 |
4.5. Объекты профессиональной деятельности выпускника |
|
(магистратура) .................................................................................... |
74 |
4.6. Сроки освоения основной образовательной программы |
|
подготовки магистров по направлению 140600 |
|
Электротехника, электромеханика и электротехнологии ............. |
77 |
4.7. Требования к итоговой государственной аттестации магистра.... |
78 |
3
V. ИСТОКИ ЗАРОЖДЕНИЯ И РАЗВИТИЯ ТЕОРИИ |
|
ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПРИВОДА........................................................... |
80 |
5.1. Основные этапы развития электропривода и |
|
электрооборудования......................................................................... |
80 |
5.2. Переход от группового промышленного электропривода к |
|
индивидуальному............................................................................... |
81 |
5.3. Перспективы развития элементной базы электропривода............. |
87 |
5.4. Развитие асинхронного и дискретного электроприводов.............. |
89 |
VI. СТАНОВЛЕНИЕ И РАЗВИТИЕ КАФЕДРЫ |
|
ЭЛЕКТРОПРИВОДА И ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ |
|
В ТОМСКОМ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОМ УНИВЕРСИТЕТЕ............... |
94 |
6.1. Кафедра электропривода и электрооборудования.......................... |
94 |
6.2. Научная деятельность кафедры электропривода и |
|
электрооборудования....................................................................... |
109 |
6.3. Учебно-методическая работа кафедры.......................................... |
115 |
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК....................................................... |
117 |
4
ВВЕДЕНИЕ
Курс «Введение в специальность», читается в третьем семестре обучения, в рамках бакалаврской подготовки с целью создания у учащихся основных представлений об их специальности – электроприводе и электрооборудование, их значении в современном обществе, истории их развития, влиянии на технический и социальный прогресс.
От успеха данного курса, от того, насколько заинтересуется студент своей будущей специальностью, в значительной степени зависит вся его последующая студенческая, а позже профессиональная биография. В процессе работы над курсом студент не только получает представление о своей будущей специальности, но и, что немаловажно, получает определенные навыки работы в вузе.
При освоении курса весьма важным представляются общая характеристика научных дисциплин, изучаемых в процессе обучения, и сведения о будущей практической деятельности в той области науки и техники, которая выбрана абитуриентом, но выбрана порой недостаточно осознанно, без ясного понимания задач, возникающих в данной отрасли, и места будущего специалиста в решении этих задач.
Не мало важным является ознакомление начинающих студентов с историей университета, особенностями обучения в вузе, новыми, отличными от школьных, формами работы и рекомендациями в отношении организации самостоятельной работы, работы на лекциях, практических занятиях, с литературными источниками, расширяющими кругозор будущих специалистов и позволяющими увидеть разнообразные связи, выбранных ими профессии с другими отраслями народного хозяйства, с самыми различными сторонами человеческой деятельности, направленными на развитие технического прогресса.
В учебном пособие использованы материалы из книги Г.А. Сипайлова «Сибирская электротехническая школа» и архива Томского политехнического университета.
5
I. СОЗДАНИЕ И РАЗВИТИЕ НАЦИОНАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОГО ТОМСКОГО ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА
1.1. Создание в азиатском регионе России первого политехнического вуза
В октябре 1604 года, в царствование Бориса Годунова, русскими казаками был основан город Томск. Томский край известен своими богатствами – лесом и пушниной, нефтью и газом, другими полезными ископаемыми, Однако, несмотря на свой почтенный возраст, Томск более известен как город науки и студенчества. В нем 10 академических институтов, 7 высших учебных заведений. Среди них два старейших: Томский государственный университет и Национальный исследовательский Томский политехнический университет, создающие городу
славу «Сибирских Афин». Национальный исследовательский
Томский политехнический университет – первый технический вуз в азиатской части России. Он учрежден 29 апреля 1896 года как Томский технологический институт императора Николая II (ТТИ).
С.Ю. Витте В своем дневнике министр финансов Росси Сергей Юльевич Витте писал:
«Сегодня я вычеркнул ассигнования на броненосец и отдал их на основание Томского технологического института» и далее «Желаю ему процветания на пользу развития отечественной промышленности».
Витте Сергей Юльевич (1849–1915). С 1888 г. директор департамента железнодорожных дел и председатель тарифного комитета, с 1982 г. управляющий министерством путей сообщения, министр финансов (1892–1903), председатель Комитета министров (1903–1905), член Госсовета (1903–1915), премьер-министр (1905– 1906).
Провел денежную реформу 1897 г., введшую золотой стандарт рубля. Был сторонником ускоренной индустриализации, основанной на государственной поддержке и регулировании промышленности, а также активной торгово-дипломатической экспансии России на Среднем и Дальнем Востоке. Под руководством Витте был составлен императорский Манифест 17 октября 1905 г., даровавший гражданские свободы и провозгласивший созыв законодательной Госдумы.
6
С открытием Томского технологического института начинается новый период в истории экономического освоения и культурного пробуждения огромного пространства на востоке России. Появление вуза было связано с окончанием строительства Великой сибирской железнодорожной магистрали. Перед институтом ставилась задача подготовки инженерных кадров для всего азиатского региона России.
Благодаря первому директору и устроителю ТТИ профессору Ефиму Лукьяновичу Зубашеву вуз стал развиваться по типу политехнического. Занятия начались 9 октября 1900 на двух отделениях: механическом и химическом, затем в 1901 году на горном, а в 1902 на инженер- но-строительном отделениях.
Зубашев Ефим Лукьянович (1860-1928). Окончил фи- зико-математический факультет Харьковского университета (1883 год) и химическое отделение Петербургского технологического института (1886 год). В декабре 1887 году получил годовую командировку с учеными целями за границу.
С января 1889 года работал в Харьковском технологическом институте адъюнкт-профессором кафедры химической технологии, с 1890 года – профессор, выезжал в заграничные научные командировки. Летом 1896 года участво-
вал в качестве эксперта по отделам промышленности и машиностроения на Всероссийской выставке в Нижнем Новгороде.
В1899 году назначен директором основанного в 1896 году Томского технологического института и был им до 1907 года, одновременно являлся председателем Строительного комитета по возведению зданий и сооружений института.
Е.Л. Зубашев положил начало формированию первой в Сибири научнотехнической библиотеки: была приобретена библиотека инженера Кулибина, около 100 наименований иностранных и русских журналов и других изданий.
Е.Л. Зубашев был одним из организаторов сахарной промышленности в Сибири.
В1909 году стал почетным членом Общества сибирских инженеров и товарищем председателя Общества доставления средств Сибирским высшим женским курсам, а после отъезда из Томска в 1910 году председателя М.М. Гондатти, возглавил это общество.
В1910 году Е.Л. Зубашев был избран в состав Томской горской думы и на первом ее заседании – городским головой, однако его кандидатура не получила утверждения в Министерстве внутренних дел. В октябре 1912 года был избран членом Государственного совета. Почетный член Томского технологического института (1917).
Вмарте 1917 года он был назначен комиссаром Временного правительства в Томской и Енисейской губерниях, однако, встретив противодействие в Томске, в мае 1917 года на заседании губернского народного собрания сделал заявление об уходе. В конце 1917 года был выдвинут кандидатом в члены Учредительного собрания по Алтайскому избирательному округу от партии народной свободы.
В1920-1922 годах Е.Л. Зубашев работал профессором кафедры химии технологии углеводов в Петроградском технологическом институте. В 1922 году был выслан из страны, работал профессором Русского научного института в Берлине (1923–1924 годы), с 1925 года – профессор Русского народного университета, с 1927 года – про-
7
фессор Русского юридического факультета в Праге. По совместительству преподавал в Пражском политехническом институте. В Чехословакии Е.Л. Зубашев активно занимался общественно-научной деятельностью на посту председателя правления Русской академической группы (с 1926 года), возглавлял отделение по технологическому образованию Общества русских инженеров в Чехословацкой Республике.
Награды: ордена св. Анны 3 ст. (1891), св. Станислава 2 ст. (1896), св. Анны 2 ст. (1898), св. Владимира 4 ст. (1903); серебряная медаль «В память царствования императора Александра III».
Лучшие выпускники С-Петербургского и Харьковского университетов стали профессорами ТТИ. К ним относятся: Н.В. Некрасов, крупный специалист по строительству мостов, известный в России и как политический деятель; архитекторы К.К. Лыгин и А.Д. Крячков, создавшие неповторимый архитектурный облик города Томска зданиями в стиле позднего классицизма и модерна.
Академик В.Л. Обручев создал мощную сибирскую горногеологическую школу, привлек в Сибирь таких ученых, как Л.Л. Тове, энциклопедиста по золотому делу, П.П. Гудкова, основавшего Сибирский геологический комитет и ставшего впоследствии одним из ведущих специалистов по нефтяным месторождениям в Калифорнии.
В институте работал профессор Б.П. Вейнберг – крупный исследователь по магнетизму Земли, основатель томской школы физики твердого тела, изобретатель первой в мире действующей установки электрической дороги на магнитной подушке.
Впервые десятилетия в Томском Политехническом Университете учеными были созданы научные школы в области химии, геологии и горного дела, механики и металловедения, электромеханики и энергетики, физики, строительного дела.
ВТомске, в лабораториях института, оснащенных лучшими приборами, оборудованием и технической библиотекой, были сделаны крупнейшие открытия в области органического синтеза профессором Н.М. Кижнером. Томских химиков благословил на подвижнический труд на благо родной Сибири Д.И.Менделеев, избранный Ученым Советом ТТИ Первым Почетным членом института.
Судьбы выдающихся физико-химиков 20 века таких, как профессора Е.В. Бирон (1874-1919), открывшего явление вторичной периодичности закона Д.И.Менделеева, академика Н.Н. Семенов – лауреата Нобелевской премии в области кинетики химических реакций, связаны с Томский Политехническим Университетом. В последующие годы ученые – химики Политехнического, профессора, Б.В. Тронов, Л.П. Кулев, И.В. Геблер, А.Г. Стромберг создали новые научные направления в области комплексных соединений и химии лекарственных веществ, коксохимии и физической химии.
8
Особое место в истории Политехнического принадлежит А.А. Воробьеву. За время его ректорства с 1944 по 1970 годы, были открыты новые кафедры и факультеты, построены новые учебные корпуса, студенческие общежития, новое здание библиотеки, много жилых домов. Профессор Воробьев – основоположник нескольких научных школ в ТПИ: физики диэлектриков, электронных ускорителей и ряда новых научных направлений. Под его руководством в ТПИ в 1947 году был создан первый отечественный электронный ускоритель – бетатрон, применяемый в медицине и промышленности. Четыре научно-
А.А. Воробьев исследовательских института: Ядерной физики, Высоких напряжений, Автоматики и электромеханики, Интроскопии, организованные при
ТПИ благодаря его инициативе и энергии, создали Томскому политехническому славу крупного научного центра. В I960 году построен учебный атомный реактор. Запушенный в 1959 году циклотрон был и остается единственным ускорителем подобного типа в Западной и Восточной Сибири. С 1965 года в НИИ ЯФ действует один из крупнейших в стране синхротронов«Сириус».
9
1.2.Развитие и реорганизация вуза
В1925 г. Томский технологический институт императора Николая II был переименован в Сибирский технологический институт им. Ф.Э. Дзержинского (СТИ).
Впервые годы Советской власти в стране остро встал кадровый вопрос. Последствия Гражданской войны, последовавшие затем репрессии «старой» интеллигенции привели к острой нехватке специалистов для народного хозяйства. Чтобы ускорить подготовку пролетарских кадров для начавшейся индустриализации, правительство в апреле 1930 года решило реорганизовать имевшиеся в стране вузы в узкопрофильные, отраслевые и сократить сроки подготовки инженеров. Это коснулось практически всех технических вузов страны, в том числе и Томского Сибирский технологический институт. Так, на основании приказа ВСНХ СССР № 1381 от 18 мая 1930 года, был издан приказ уполномоченного Сибкрайсовнархоза по реорганизации СТИ и создании новых институтов в Новокузнецке, Иркутске, Томске, Красноярске, Новосибирске. В результате этих мер на базе СТИ (ТПУ) было создано 11 отраслевых вузов. Сибирский технологический институт как вуз был ликвидирован, но уже в 1934 году Постановлением СНК
СССР от 11 января три вуза, выделившиеся из СТИ и находившиеся в Томске – Химико-технологический, Машиностроительный и Горный, вновь былиобъединенывединый– Томскийиндустриальныйинститут(ТИИ).
В1935 году институту присвоено имя Томского индустриального института им. С.М. Кирова, а в 1944 г. – Томского политехнического института.
В50-60-е годы Томский политехнический вновь стал донором для создания новых вузов: в Томске – ТИАСУРа, Красноярске – Лесотехнического, Новосибирске – Института водного транспорта и т. д. Этот процесс происходит и в настоящее время. Так в 90-е годы на базе ТПУ создана Северская государственная технологическая академия – ныне .
Ученые Томского политехнического: физики, химики, геологи, горняки, энергетики внесли существенный вклад в становление и развитие академической науки и научно-исследовательских институтов в Сибири.
Первый научно-исследовательский институт в Сибири «Институт исследования Сибири» был открыт 1918 году по инициативе профессоров ТТИ М.А. Усова и Б.П. Вейнберга, назначенного первым его директором. Институт проработал до 1919 г., затем был ликвидирован органами Советской власти.
В1923 г. профессором Б.П. Вейнбергом при ТТИ был организован научно-исследовательский институт прикладной физики. В октябре 1928 г. Постановлением СНК РСФСР № 88 НИИ прикладной физики реорганизован в Сибирский физико-технический институт (СФТИ).
10