Zarys rozwoju projektowania maszyn elektrycznych

Dąbrowski, M.

Powiadomienia systemowe

Sesja wygasła!

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Zarys rozwoju projektowania maszyn elektrycznych

Autorzy

Dąbrowski M.

Treść / Zawartość

Pełne teksty:

Pobierz

Identyfikatory

Warianty tytułu

Outline of development of electric machines design

Języki publikacji

Abstrakty

Przedstawiono w ujęciu historycznym zarys rozwoju metod projektowania maszyn elektrycznych. Zaproponowano periodyzację trwających ponad 150 lat działań w tej dziedzinie. Zwrócono uwagę na sekwencyjne oraz iteracyjno-rekursywne metody oraz na intuicyjną oraz obiektywną optymalizację w projektowaniu. Wskazano zmiany w podejściu do projektowania wynikłe z zastosowania ogólnej teorii systemów oraz z ogólnej metodologii pracy badawczej. Szczególnie dużo uwagi poświęcono rozwojowi automatyzacji działań projektowych i ich powiązaniu z konstruowaniem, nawiązując przy tym do rozwoju technik informacyjnych i komunikacyjnych. Wskazano kierunki aktualnych i przyszłościowych badań nad doskonaleniem metod projektowania. W opracowaniu uwzględniono wkład polskich pracowników nauki oraz twórczych inżynierów w omawianej dziedzinie.

The aim of this work is to give an outline of development of the design methods of electric machines as a historical process. Also the state of art in this field is presented. It is proposed to divide this more than 150 years process into following main periods: 1. Pre-designed period, from 1830 till about 1885; 2. Analytical methods without information technologies period, divided into sub-periods: - introductory period, from ~1885 till ~1917; - intuitive optimization period, from ~1917 till ~1950; 3. Digital methods with information and communication technologies period, after ~1950; 4. Objective deterministic optimization, after ~1960; 5. Stochastic optimization, after ~1990. In the introductory part of the second period, as a start point of a design, the output coefficient has been used. This coefficient, defined by different authors is given by formulae (1) ¸ (7). The most physically adequate is the formula ... given by F. Emde [28], which is proportional to the electromagnetic torque of designed machine. The output coefficient is not a "universally constant parameter" for all machines. Value of this parameter depends on many factors, first of all on the rated power and rated rotational speed of the machine. The intuitive optimization started in 1917, after the M. Vidmar work on an economically dimensions of electromagnetic devices. Substantial changes in the design approaches started after 1950 due to application of electronic computers, digital programming, and objective optimization methods. The optimization or a mathematical programming problem is stated by equations (13) and (14). Generally, there exist hundreds of different optimization algorithms; mainly they are slightly improved versions of each other. Optimization methods can be divided into two main groups: deterministic methods, and stochastic methods. In engineering praxis the deterministic methods are often used, in research works - the stochastic one. Deterministic or classical optimization based on algorithm converging often to local extremum. In the modern stochastic methods the optimization is based on statistical analysis. These methods utilize random processes, statistical methods, interval arithmetic's, neural networks, and mainly genetic algorithms. In these methods the finite element optimization is also used. In the paper the attention is also paid to the design automatization and relations to the machine construction with the use of the newly developed information and communication technologies. Last but non-least a substantial contribution of polish researchers and engineers in this field are described.

Słowa kluczowe

maszyny elektryczne metoda projektowania algorytmizacja programowanie optymalizacja

Wydawca

Sieć Badawcza Łukasiewicz - Instytut Elektrotechniki

Czasopismo

Prace Instytutu Elektrotechniki

Rocznik

2003

Tom

Z. 217

Strony

5--38

Opis fizyczny

Bibliogr. 125 poz.

Twórcy

autor

Dąbrowski M.

dabrom@put.poznan.pl

Zakład Maszyn Elektrycznych, Instytut Elektrotechniki

Bibliografia

1. Arnold E.: Die Gleichstrommaschine Bd. 1. Verlag von J. Springer, Berlin 1901.
2. Arnold E., la Cour J. L: Die Wechselstromtechnik V Band, Die asynchronen Wechselstrommaschinen, Erster Teil: Die Induktionsmaschinen. Verlag von J. Springer, Berlin 1923
3. Appelbaum J., Erlicki S.: A problem of economic optimization of electric equipment design. IEEE Trans. Communication and Electronics, vol. 83,1964, s. 773 - 776.
4. Appelbaum J., Fuchs E. F., White J. C: Optimization of three-phase induction motors design. Part I, IEEE Trans, on Energy Conversion, 1987, s. 407 - 414.
5. Avietisjan D. A., Bertinov A. I.: Mnogoetapnyje processy vybora optimalnych razmierov elektrićeskich maśin. Elektrićestvo, 1966, nr. 6, s. 69 - 74.
6. Avietisjan D. A.: Osnovy avtomatizirovannogo projektirovanija elektromechnióeskich preobrazovatielej. Izd. Vysśaja Śkoła, Moskva 1988.
7. Bahm E.: Entwerfen von elektrischen Mschinen mit Digitalrechnern. Elektrotechnik und Maschinenbau, vol. 60, 1963, nr 19-20, s. 441 -447.
8. Binder L.: D/e Erwarmung elektrischer Maschinen. Verlag von W. Knapp, Halle 1911.
9. Bojczewski H., Krowicki A.: O zastosowaniu EMC do projektowania maszyn elektrycznych prądu stałego. Przegląd Elektrotechniczny, Rocznik XLVIII, 1972, z. 5, s. 215 - 18.
10. Borodulin Ju. B., Mostejkis V. S., Popov G. V., Śiskin V. P.: Avtomatizirovannoje projektirovanije elektrićeskich maśin. Izd. Vysśaja Śkoła, Moskva 1989.
11. Bubnicki Z.: Wstęp do systemów ekspertowych. PWN, Warszawa 1990.
12. Dąbrowski M.: Prawa podobieństwa dotyczące serii maszyn elektrycznych. Przegląd Elek¬trotechniczny, 1963, nr 7, s. 250 - 253.
13. Dąbrowski M., Józefowicz W.: Komputerowo wspomagane projektowanie maszyn elektrycznych w ujęciu systemowym. Prace Instytutu Cybernetyki Politechniki Wrocławskiej, nr 39,1976, s. 51-59.
14. Dąbrowski M.: Ujęcia oraz metody systemowe w rozwiązywaniu problemów poznawczych i decyzyjnych. Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, Poznań 1978.
15. Dąbrowski M.: Klasyfikacja modeli stosowanych w projektowaniu maszyn elektrycznych. Przegląd Elektrotechniczny, 1986, s. 108 - 111.
16. Dąbrowski M.: Komputerowo wspomagany proces projektowania maszyn prądu stałego. Zeszyty Problemowe. Maszyny Elektryczne KOMEL, Katowice, 1978, nr 28, s. 1 - 5.
17. Dąbrowski M.: Zastosowanie modelowania cyfrowego w projektowaniu elektromechanicznych przetworników energii. Stan obecny i kierunki rozwoju. Prace Instytutu Biocybernetyki i Inżynierii Biomedycznej PAN, nr 14, 1983, s. 239-248.
18. Dąbrowski M.: Konstrukcja maszyn elektrycznych. WNT, Warszawa 1977.
19. Dąbrowski M.: Projektowanie maszyn elektrycznych prądu przemiennego. Wydanie 1 WNT, Warszawa 1988, Wydanie 2. WNT, Warszawa 1994.
20. Dąbrowski M.: Przegląd rozwoju maszyn synchronicznych. Proceed. XXXI International Symposium on Electrical Machines, Politechnika Śląska Gliwice 1995, s. 33 - 54.
21. Dąbrowski M.: Wkład Zygmunta Gogolewskiego w rozwój maszyn elektrycznych. Zeszyty Naukowe Politechniki Śląskiej, Elektryka, z. 155, 1996, s. 33-38.
22. Dąbrowski M.: Some remarks on application of muiticriterial optimization for CAD of electric machines. Prace Instytutu Elektrotechniki w Warszawie, z. 194, 1997, s. 1 - 7.
23. Dolivo-Dobrowolsky M.: Aus Geschichte des Drehstromes. ETZ 1917, s. 341 - 344; 354 -357; 366 - 369; 376 - 377.
24. Dombrowskij V. V., Hutoreckij G. M.: Osnovy projektirovanija elektrićeskich maśin pieremiennogo toka. Energija, Leningrad 1974.
25. Dubicki B.: Maszyny elektryczne. Tom 1 Maszyny prądu stałego, PWN, Warszawa 1958
26. Dubicki B.: Maszyny elektryczne. Tom 2 Uzwojenia prądu zmiennego, PWN, Warszawa 1953.
27. Dubicki B.: Maszyny elektryczne. Tom 3 Silniki indukcyjne, PWN, Warszawa 1964.
28. Emde F.: Leistungsparameter, Grólienparameter und mittlerer Drehschub bei elektrischen Maschinen. Elektrotechnische Zeitschrift, 1922, H. 48, s. 1430-1435.
29. Facker D., Howein W.: Programmsystem ais Projektierungs- und Dokumentationshilfe fur Prozessrechner-Hardware. Siemens Zeitschrift, vol. 47,1973,s. 109-118.
30. Fiacco A. V., Mc Cormig G. P.: Nonlinear Programming: Sequential Minimization Method. John Willey, New York 1969.
31. Field A. B.: Eddy Currents in Large Slot Wound Conductors. Trans. AIEE, vol. 24, 1905, s. 701.
32. Filippov I. F.: Osnovy tieploobmiena v elektrićeskich maśinach. Energija, Leningrad 1974.
33. Findeisen W., Szymanowski J., Wierzbicki A.: Teoria i metody obliczeniowe optymalizacji. PWN, Warszawa 1980.
34. Fischer-Hinnen J.: Die Vorausberechnung von Wechselstrommaschinen mit Bezug aufden Spannungsabfall. Elektrotechnische Zeitschrift 1897, Heft 41, S. 633 - 638.
35. Fischer-Hinnen J.: Die Wirkungsweise Berechnung und Konstruktion elektrischer Gleichstrom-Maschinen. Zurich 1897.
36. Frey K.: Anwendung der Konformen Abbildung auf praktische Probleme des Elektromaschinenbaues. Arbeiten an der Elektrotechnischen Institut TH Karlsruhe, Bd. 4, Springer Verlag 1925.
37. Fritze H.: Ober die Gerauschbildung bei elektrischen Maschinen. Archiv fur Elektrotechnik, 1933, s. 77-98, s. 185-195.
38. Frohne H.: Rationalisierung beim Entwurf elektrischer Maschinen unter Verwendung digttaler Rechenautomaten. ETZ-A Bd. 84, 1963, H. 2, s. 49 - 57.
39. Gasparski W.: Pojęcie systemu. Z zagadnień metodologii badań i projektowania systemowego. (W zbiorze: Projektowanie maszyn i systemów cyfrowych, WNT, Warszawa 1972).
40. Gasparski W.: Projektowanie jako przedmiot refleksji i badań. Postępy Cybernetyki, vol. 1, 1978, nr 1, s. 11 -31.
41. Gasparski W.: Projektowanie - koncepcyjne przygotowanie zmiany. PWN, Warszawa 1978.
42. Genzel A., Lutz K.: Elektronische Datenverarbeitung beim Berechnen elektrischer Maschinen, Siemens Zeitschrift 1980, H. 12, s. 477-480.
43. Gieras J., Wing M.: Permanent Magnet Motor Technology. Design and Applications. M. Dekker, Inc., New York, 2002.
44. Głowacki A.: Obliczenia elektromagnetyczne silników indukcyjnych trójfazowych. WNT, Warszawa 1993.
45. Gogolewski Z.: Widoki rozwoju przemysłu elektrotechnicznego na tle osiągnięć ostatnich lat. Przegląd Elektrotechniczny, 1939, s. 428
46. Gogolewski Z., Morsztyn K.: Plan rozwoju przemysłu maszyn elektrycznych. Przegląd Elektrotechniczny, 1948, s. 126 - 129.
47. Gogolewski Z., Gabryś W.: Maszyny prądu stałego. Obliczenia, konstrukcja, zagadnienia specjalne. PWT, Warszawa 1960.
48. Goliński J.: Metody optymalizacyjne w projektowaniu technicznym. WNT, Warszawa 1974.
49. Gotter G.: Erwarmung und Kuhlung elektrischer Maschinen. J. Springer Verlag, Berlin 1954.
50. Gurin Ja. S., Kuzniecov B. I.: Projektirovanije serij elektrićeskich maśin. Izd. Energija, Moskva 1978.
51. Hall A. D.: Podstawy techniki systemów. WNT, Warszawa 1968.
52. Hak J., Oślejsek O.: Vypoćet chlazeni elektrickych stroju. Vyzkumny a vyvojovy ustav eelektrickych stroju toćivych, Brno 1973.
53. Hanzelin F.: Tvorba fad a unifikace v projektovśni stejnosmernych stroju. Elektrotechnicky obzor, Roć. 57, 1966, nr. 3, s. 137 - 141.
54. Heyland A.: Ein graphisches Veriahren zur Vorausberechnung von Transformatoren und Mehrphasenmotoren. Elektrotechnische Zeitschrift, 1894, S. 561.
55. Idaszewski K.: Maszyny prądu stałego. PWN, Warszawa 1954.
56. Jacobi M. H.: Ober die Prinzipien der elektro-magnetische Maschinen. Poggendorfsche Annalen, vol. 51, 1840, s. 358 - 372.
57. Jacobi M. H.: Ober magneto-elektrische Maschinen. Poggendorfsche Annalen, vol. 69, 1846, s. 188-207.
58. Januszewski P., Barthel W.: Polski przemysł elektrotechniczny. Przewodnik, Wydawnictwo Polskiego Związku Przedsiębiorstw Elektrotechnicznych, Warszawa 1933.
59. Jażdżyński W.: Projektowanie maszyn elektrycznych i identyfikacja ich modeli z wykorzystaniem optymalizacji wielokryterialnej. Wydawnictwa AGH, Kraków 1995.
60. Jeleniewski T., Sielicki A.: Metodologia i komputerowe wspomaganie projektowania technicznego. Wydawnictwo Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 1975.
61. Jezierski E.: Maszyny synchroniczne. PWT, Warszawa 1951.
62. Jordan H.: Der gerauscharme Elektromotor. Girardet, Essen 1950.
63. Kilgore L. A: Calculations of Synchronous Machinę Constants. Trans. AIEE, vol. 50, 1931, s. 1201 - 1213.
64. Kokotkiewicz J.: Optymalizacja w projektowaniu maszyn elektrycznych. Zeszyty proble-mowe BOBRME, nr. 25, 1977.
65. Kolben E.: Zur Pragę der Gunstigen Periodenzahl Wr Wechselstromanlagen. ETZ 1885, s. 77.
66. Kopczyński W.: Obliczenia silników asynchronicznych. Wydawnictwo Sp. Akc. „Elektrobudowa", Łódź 1938.
67. Kordecki A.: Budowa maszyn elektrycznych. Projektowanie maszyn elektrycznych prądu stałego. WNT, Warszawa 1973.
68. Kozłowski H. St., Turowski E.: Silniki indukcyjne. Projektowanie. Konstruowanie. Wytwa-rzanie. WNT, Warszawa 1961.
69. Kozłowski H. St.: Teoria optymalnych kształtów maszyn indukcyjnych. Archiwum Elektrotechniki, 1955, z. 4, s. 585 - 607.
70. Krasovskij B. N.: Zavisimost' gabaritov i obśćego viesa elektrićeskich maśin postojannogo toka ot gieometriijakorja i ćisła poljusov. Elektrićestvo, 1964, nr 2, s. 58 - 62.
71. Krasovskij B. N.: Voprosy proćnosti elektrićeskich maśin, Izd. AN SSSR, Moskva 1951.
72. Królikowski L.: Rozwój maszyn elektrycznych do końca XIX wieku. Zakład Narodowy Ossolińskich, Wyd. PAN, Wrocław 1986.
73. Kwaśnicki S.: Hałas magnetyczny silników indukcyjnych. Wyd. KOMEL, Katowice 1998
74. Lehmann S., Hagedorn G.: Die technische Berechnung von Synchronmaschinen mit Rechenautomaten. ETZ-A, 1963, s. 855-860.
75. Liwschitz M.: Die elektrischen Maschinen Band III, Berechnung und Bemessung. Verlag Teubner, Leipzig 1934.
76. Lutz K.: Arten und Gestaltung der digitalen Berechnungsprogramme elektrischer Maschinen. ETZ-A, 1966, s. 496 - 502.
77. Mazija Ł. V., Popov P. G., Strelbickij Z. K.: Struktura bazovoj SARP elektromehanićeskich ustrojstv. Elektromechanika, 1987, nr 2, s. 43-46.
78. Miller D.: Projektowanie metodyczne. WNT, Warszawa 1987.
79. Nath M. C., Julka V. S.. Computer Aided Design of Hydrogenerafor. Optimum Stator Design
80. Nath M. C, Julka V. S.: Computer Aided Design of Hydrogenerator. Optimum Rotor Design Part II, Electrical India 1980, 31st May, s. 13 - 19.
81. Niethammer F.: Modernę Gesichtspunkte fur den Entwurf Elektrischer Maschinen und Apparate. Verlag von R. Oldenburg, Munchen und Berlin 1903.
82. Ossanna G.: Theorie der Asynchronen Mehrphasenmotoren. Elektrotechnische Zeitschrift, 1900, S. 712.
83. Owczarek i., Sochocki R.., Pochanke A.\ Elektryczne maszynowe elementy automatyki. WNT, Warszawa 1983.
84. Palko S.: Structural Optimization of an Induction Motor using a Genetic Algorithm and a Finite Element Method. Acta Polytechnica Scandinavica, El 84, Helsinki 1996.
85. Palko S.: Structural Optimization of Induction Motors using Time Stepping Method, Proceed. of International Conference ICEM98. Vigo 1998, s. 14 -19.
86. Paszek W.: Dynamika maszyn elektrycznych prądu przemiennego. Wyd. Helion, Gliwice 1998.
87. Pełczewski W.: Zagadnienia cieplne w maszynach elektrycznych. PWT, Warszawa 1956.
88. Pistoye H.: Etiudę mecaniąue et usinage des machines ólectiąues. Bailliere libr., Paris 1924.
89. Postnikov E. M.: Projektirovanije elektrićeskich maśin. Gos. Izd. Technićeskoj Literatury USSR, I idzanije Kijev 1952, 2 izdanije Kijev 1960.
90. Powell M. J. D.: A Method for Constraints in Minimization Problems, in: Optimization (Editor Fletcher R.) Academic Press, London 1969.
91. Praca zbiorowa pod red. W. Gasparskiego: Metodologia projektowania inżynierskiego. PWN, Warszawa 1973.
92. Puternicki P.: Metoda obliczania uzwojeń silników prądu stałego małej mocy za pomocą maszyny cyfrowej. Prace Instytutu Elektrotechniki, tom XVII, 1970, z. 62, s. 77 - 103.
93. Puternicki P.: Silniki komutatorowe małej mocy - Analiza i optymalna syntez konstrukcji. Warszawa: Wyd. Książkowe Instytutu Elektrotechniki 2000.
94. Rastrigin Ł. A., Terzjan A. A., Unanian E. M.: Ekstrapolacjonnyj metod optimizacji v zadaćach projektirovanija elektrićeskich maśin. Izviestja Akademii Nauk SSSR Energetika i Transport, 1981, nr 6. s. 61 - 69.
95. Rechniewski W. K.: Erude sur les machines dynamos. La Lumiere Electrlque, 1886 vol XX s. 391 - 395.
96. Reiche H., Glóckner G.: Maschinelles Berechnen elektrischer Maschinen. Veriaq Technik Berlin 1973.
97. Richter R.: Elektrische Maschinen, Erster Band, Allgemeine Berechnungselemente. Die Gleichstrommaschinen, Verlag von Julius Springer, Berlin 1924.
98. Richter R.: Elektrische Maschinen Vierter Band. Die Induktionsmaschinen, Verlag von Julius Springer, Berlin 1936.
99. Rothert A.: Beitrag zur Theorie der asynchronen Drehfeldmotoren. Elektrotechnische Zeitschrift, 1895, Heft 45, S. 705 - 708.
100. Rothert A.: Ueber Ankerruckwirkung von Dynamomaschinen. Elektrotechnische Zeitschrift 1896, nr 37; 48,1897, nr1.
101. Rothert A.: Teoria i konstrukcja maszyn elektrycznych. Lwów 1910.
102. Rutkowska D„ Piliński M., Rutkowski L.: Sieci neuronowe, algorytmy genetyczne i systemy rozmyte. PWN, Warszawa 1997.
103. Rychtera M., Bartakova B.: Tropikalizacja urządzeń elektrycznych. WNT, Warszawa 1966.
104. Sauders R. M.: Digital Computers as an Aid in Electric Machinę Design. AIEE Trans. Part I Communication and Electronics, 1954, s. 189 - 192.
105. Say M. G.: The performance and design of alternating current machines. Sir Isaac Pitman and Sons, London 1936.
106. Sopuch Z.: Procentni vypoćet indukćniho motoru. Technicko-vedecke vydavatelstvi, Praha 1952.
107. Soroker T. G., Kagan B. M.: O primienieniji elektronnych vyćislitielnych maśin dlja rasćetov elektrićeskich maśin. Viestnik eiektroprmyślennosti, 1958, nr 9, s. 17 - 25.
108. Szaniawski K.: Metoda i twórczość w nauce. W zbiorze prac; O nauce, rozumowaniu i wartościach. PWN, Warszawa 1994.
109. Śliwiński T., Wdowiak B.: Ocena serii maszyn elektrycznych metodą analizy łącznych kosztów amortyzacji i eksploatacji. Przegląd Elektrotechniczny, 1955, nr 5.
110. Śliwiński T.: Analysis of optima! designed induction motors. Proceed. of International Conference ICEM'86, Munchen 1986, s. 121 - 125.
111. Śliwiński T.: Optymalizacyjne obliczenia projektowe silników indukcyjnych. Prace Instytutu Elektrotechniki 1980, z. 114, s. 5 -26.
112. Śliwiński T., Głowacki A.: Parametry rozruchowe silników indukcyjnych. PWN, Warszawa 1982.
113. Śliwiński T.: Optymalna synteza silnika indukcyjnego. Zeszyty Naukowe Politechniki Poznańskiej Elektryka, nr 40,1992, s. 31 -43.
114. Śliwiński T.: Output constant in optimal designed induction motors. Proceed. of International Conference ICEM'82, Budapest 1982, cz. 3, s. 813 - 817.
115. Śliwiński T.: Suboptimal induction motors. Zeszyty Naukowe Politechniki Łódzkiej Elektryka, nr 91, 1998, s. 19-26.
116. Terzjan A.A.: Avtomatizirovannoje projektirovanije elektrićeskich maśin. Energoatomizdat, Moskva 1983.
117. Trapeznikov V.: Osnovy projektirovanija serii asinchronnych maśin. G.O.N.T.I., Moskva 1937.
118. Veinott C. G.: MONECA - a new Network Calculator for Motor Performance Calculations. AIEE Transactions cz. III, vol. 71, 1952, s. 231 -239.
119. Veinott C. G.: Induction Machinery Design Being Revolutionized by the Digital Computer. AIEE Transactions cz. III, vol. 75, 1956 (February 1957), s. 1509 - 1515.
120. Veinott C. G.: Synthesis of induction-motor designs on a digital computer. Trans. AIEE, cz. III, vol.79, 1961, s.12.
121. Veinott C. G.: Computer Design of Electric Machinery. The MIT Press, 1972
122. Vidmar M.: Die wirtschaftliche Aufbau der elektrischen Maschinen. J. Springer Verlag, Berlin 1918.
123. Volesky E.: Soubor interakćnich programu pro oblast elektromagnetickych vypoctu stejnosmernych stroju. Technika elektrickych stroju VUES Brno, 1990, ćislo 1-2, s. 14-22.
124. Wieseman R. W.: Graphical determination of Magnetic Fields. Practical Application to Salient Pole Synchronous Machine Design. Trans. AIEE. 1927, s. 141 - 154.
125. Wilson W. E.: Projektowanie techniczne w ujęciu systemowym. WNT, Warszawa 1969.

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-article-BPS2-0021-0056