Кафедра електричних машин і апаратів

Кафедра електричних машин і апаратів
Тип підрозділу	кафедра
Абревіатура	ЕМА
Дата заснування	2001 рік
Приналежність	Інститут енергетики та систем керування
Попередник	кафедра «Електричні машини»
Завідувач кафедри	д.т.н., проф. Ткачук Василь Іванович
Розташування (адреса)	вул. Ст. Бандери 12, 79013, Львів; головний корпус, кім. 123, 117
Сторінка на lp.edu.ua	http://lp.edu.ua/node/62
Власний сайт	http://old.lp.edu.ua/index.php?id=3707

Кафедра електричних машин і апаратів — це навчально-науковий підрозділ Інституту енергетики та систем керування та є невід’ємною часткою Національного університету «Львівська політехніка».

Загальна інформація

Враховуючи маркетингові дослідження та потреби у фахівцях для підприємств і організацій різних форм власності, кафедра електричних машин і апаратів випускає спеціалістів з електричних машин і апаратів та електропобутової техніки.

Історія кафедри

Кафедра електричних машин і апаратів зародилася на початках 20 століття. Механізація виробничої діяльності людини та транспорту зумовила розвиток механіки та електроенергетики, в тому числі електромеханіки, спочатку як її складової, а згодом, як незалежної галузі. Предтечею кафедри електричних машин у Львівській політехнічній школі була кафедра електротехнічних конструкцій, заснована в листопаді 1906р., завідувачем якої був проф. А. Ротерт. Але фактичне, хоча і не формальне підґрунтя для появи і розвитку науки про електричні машини у Львові було покладено ще раніше.

Розвиток механізації та електрифікації поставив до порядку денного необхідність створення та розвитку електромашинобудування, створення електромашин практичного промислового значення: генераторів електричної енергії, електродвигунів спочатку постійного струму, а згодом, з розвитком змінного струму і створенням трифазної системи, генераторів, трансформаторів та короткозамкнених асинхронних двигунів.

У Львові в 1890 р. стає до ладу теплова електростанція. В тридцятих роках вона реконструюється у велику, на той час, теплоелектроцентраль з генераторами значної потужності у 8-10 тис. кВА.

У 1895 р. у Львові будується електричний трамвай, другий в Україні, розвиваються механічні майстерні, згодом заводи. Поступово освітлення парків, вулиць і площ переходить з газових ламп на електричне. Виникає потреба створення, розвитку та вдосконалення електричних машин—генераторів і двигунів та трансформаторів і електромашин спеціального призначення. Створюється підґрунтя для навчання інженерів-електромеханіків і в 1928 р. у Львівській політехніці на механічному факультеті створено нову кафедру «Електричні машини». Її фундатором і першим завідувачем став проф. Казимир Ідашевський. Це сприяло розвиткові електротехнічних дисциплін і тому політехніка звернулась до Міністерства релігійних вірувань і народної освіти Польщі з пропозицією створити самостійний електротехнічний факультет. За браком коштів це питання відкладено на невизначний час.

Йшли роки, зростала кафедра. Збільшувався випуск інженерів-електриків. Їх кількість налічувалась вже десятками. Мовою навчання, в основному, була польська, частково — німецька, а після розпаду Польщі, із поступовою зміною професорсько-викладацького складу з 1939/40 навчального року і надалі радянськими спеціалістами, польська мова викладання замінювалась, як правило, російською. Проте, на кафедру електричних машин почали залучатись національні кадри. В 1941-44 роках політехніка практично не існувала, в головному корпусі був німецький військовий шпиталь.

Відродження тепер вже Львівського політехнічного інституту з широким профілем підготовки спеціалістів починається з вересня 1944 р. Оживає кафедра електричних машин. Відновлюються зруйновані лабораторії силами працівників кафедри і студентів. Завідувачем стає доцент М. Красуцький. Протягом 1944-47 рр. обов’язки завідувача кафедри виконували: доц. Пухов Г.Є., доц. Ракита В.С.

По справжньому кафедра почала зростати з 1947 року, коли її очолив видатний вчений в галузі електричних машин і електроприводу, Заслужений діяч науки і техніки Узбецької РСР, доктор технічних наук, професор Тихон Павлович Губенко, талановитий педагог, інтелектуал, який добре володів п’ятьма мовами, інтелігент і гуманіст, вихователь інженерних і викладацьких електротехнічних кадрів високої кваліфікації, в тому числі українських національних.

Від 1947 року аж до смерті у 1971 р. він був незмінним завідувачем кафедри електричних машин Львівської політехніки. Його наукова діяльність у Львові була продовженням робіт, розпочатих ще за межами України. Це стосується, зокрема, й наукових інтересів професора в галузі автоматизації нафтової промисловості, адже в той час Прикарпаття було одним із основних джерел енергоносіїв Радянського Союзу.

Т.П. Губенко та його школа в кінці 40-х і на початку 50-х років розробили теорію, яка дала вичерпні відповіді на низку проблем динаміки систем автоматичного регулювання з розподіленими параметрами, що дозволило здійснити їх практичну реалізацію. Але основним напрямом наукових досліджень кафедри в цей час стають електричні машини. Розроблялась теорія індукційних машин з високим ступенем використання активних матеріалів. Запропонована ідея спрямлення характеристики намагнічування сталі з одночасним перенесенням початку координат і на цій основі розроблено метод розрахунку режимів і характеристик індукційних машин. Значним досягненням в теорії індукційних машин були роботи з дослідження несиметричних режимів, які значною мірою дали розв’язок даної проблеми та відкрили дорогу до практичного застосування цих режимів у приводах різноманітних механізмів.

До наукових досліджень залучались талановиті студенти й аспіранти. В аспірантурі професора Губенка у Львівській політехніці та у Львівській філії АН УРСР постійно навчались 5-6 аспірантів. Вихована ним наукова школа нараховує понад 25 кандидатів наук, з яких ціла низка стала надалі докторами наук, зокрема, П. Бразаускас, Р. Фільц, В. Фокін, В.Чабан, Л.Глухівський, М.Яцун, Ю.Чучман, В.Маляр. Вихованці Т.П. Губенка склали кістяк кафедри електричних машин і апаратів електромеханічного факультету, організованого у 1962 р. особистими стараннями професора. Багато з них стали видатними вченими і керівниками підприємств електротехнічної галузі. Серед них С.Тимошик — директор Лисьвенського турбогенераторного заводу, Рахманейко — головний інженер ЛЕЗ ЛЕО «Електросила», В. Куліш — директор Запорізького заводу «Перетворювач», М. Бікі — генеральний конструктор ВАТ «Запорізтрансформатор», Кириленко та багато інших.

З 1957 р. Т.П. Губенко очолив Вчену раду, що приймала до захисту кандидатські та докторські дисертації з електротехнічних спеціальностей. Ця Рада була одним із загальносоюзних центрів підготовки та атестації наукових кадрів. Тут захищали дисертації вчені з України, Білорусії, Азербайджану, Вірменії, Молдавії, Литви, Латвії, Естонії та Росії, включаючи Москву. На цій раді захищали свої дисертаційні роботи викладачі й майбутні керівники кафедри М.А.Черник, Л.Й. Глухівський, О.В. Волошанський, І.І. Андрейко, Р.Б. Гаврилюк, Є.О. Онишко, М.В. Власенко, В.І. Лукін, Р.М. Гавдьо.

Видатні досягнення кафедри в галузі моделювання електромеханічних систем, розробки заглибних електроприводів для нафтової промисловості і систем автоматизації стали підставою для створення при кафедрі електричних машин у 1958 р. Базової лабораторії Станіславського раднаргоспу (тепер Івано-Франківськ). Після ліквідації раднаргоспів і відновлення галузевого принципу керування народним господарством країни в 1965 р. ця лабораторія була реорганізована в Галузеву науково-дослідну лабораторію Міністерства приладобудування засобів автоматизації і систем керування СРСР.

Найвизначнішими науковими і практичними досягненнями лабораторії були: електробур з однопровідним струмопідводом, автомати подачі долота для різних видів буріння нафтових і газових свердловин, системи централізованого керування буровими уставами і об’єктами видобутку нафти, системи керування процесами вальцювання і електроприводами вальцювальних механізмів.

Завершені роботи у названих напрямках успішно впроваджено на підприємствах Міністерства нафтової промисловості СРСР, в Україні і західному Сибіру, на металургійних комбінатах в Маріуполі і в Липецьку. Варто згадати також роботи в галузі автоматичного контролю параметрів різноманітних технологічних процесів. Розпочато перспективні роботи, які пізніше дали вагомі результати, в напрямі створення електродвигунів з інфранизькими швидкостями обертання, а також вентильних двигунів постійного струму для приводу коліс транспортних засобів та космічної техніки.

Значним кроком у розвитку теорії електричних машин була розробка математичної теорії електромеханічних перетворювачів з нелінійними електромагнітними зв’язками, започаткована Т.П. Губенком й розвинена у працях Р.В. Фільца та Л.Й. Глухівського. Вона базувалася на узагальненому математичному підході, який, зокрема, вперше в електромеханіці використовував поняття динамічних електромагнітних параметрів. Була створена теорія усталених режимів, стаціонарних і перехідних процесів. На базі цієї теорії розроблені моделі окремих типів електромеханічних перетворювачів у різних режимах їх роботи. З використанням названого підходу в 70-80-х роках була розроблена теорія електромашинно-вентильних систем та вдосконалені чисельні методи розрахунку електромеханічних перетворювачів, доведені до практичного використання у вигляді комп’ютерних програм. Тому ці роботи набули широкого впровадження у практиці багатьох проектних організацій та електромашинобудівних підприємств. За результатами цих робіт кандидатські дисертації захистили викладачі кафедри та наукові працівники ГНДЛ Осідач Ю.В., Будіщев М.С., Тимощук В.В., Семенюк Г.Т., Губенко В.Т.

У 1971 р. після смерті професора Губенка кафедру очолив к.т.н., доц. Черник М.А., який на той час вже був деканом електромеханічного факультету.

Наукова робота кафедри

Основними науковими напрямами роботи кафедри в 70-х роках були нелінійна теорія електричних машин; а також спеціальні та вентильні електричні машини. Роботи за першим напрямом виконувались під керівництвом к.т.н., доц. Фільца Р.В. За результатами цих робіт були захищені кандидатські дисертації аспірантами кафедри (Б. Козій, В. Попічко, Б. Дячишин, В. Маляр, М. Лябук).

Другий напрям охоплює розробку та дослідження високоточних вимірювальних електричних машин /тахогенераторів, давачів прискорення/ (Осідач Ю.В., Завгородній В.Д.), моментних двигунів (Чучман Ю.І.) та заглибних генераторів змінного струму стабілізованої напруги (Черник М.А., Гайдук В.Г.). Результати цих робіт були впроваджені на прокатних станах низки металургійних заводів СРСР, а також в пристроях Московського інституту геофізики. Крім цього, проводились роботи з покращення охолодження трансформаторів на замовлення Хмельницького заводу трансформаторних підстанцій (керівник — доц. Власенко М.В.), створення нових типів обмоток для багатофазних багатошвидкісних машин (Є.О. Онишко та Р.Б. Гаврилюк), розробки, дослідження та впровадження електричних машин для автоматизованих систем і побуту (Р.В. Дишовий, І.І. Андрейко).

Названі роботи при кафедрі здійснювались на базі сформованої науково-дослідної лабораторії НДЛ-53, завідувачами якої в різний час були Баранівський Т.А., к.т.н. Попічко В.В., к.т.н. Дишовий Р.В.

Окреслений вище напрям наукових робіт в основному зберігся й у період з 1977 по 1985р., коли кафедрою завідував к. т н., доц. Саляк Й.І., який привніс на кафедру тематику госпдоговірних робіт зі створення асинхронно — вентильних каскадів для бурових установок, випробувальних стендів для локомотиворемонтного заводу, підвищення надійності електродвигунів великої потужності в сірковидобувній галузі. Крім того, в цей період групою науковців кафедри під керівництвом доц. Осідача Ю.В. розпочинаються науково-дослідні та проектно-конструкторські роботи зі створення принципово нових вентильних двигунів з пасивним ротором і буфером енергії. За господарськими договорами цією групою науковців розробляються головний привід та привід головок відеомагнітофона для спеціального конструкторського бюро побутової радіоелектронної апаратури (м. Львів), приводи дисків-розбризкувачів та регулятора подачі рідких добрив сільськогосподарських машин для заводу «Львівхімсільмаш», позиціонера антени супутникового телебачення для науково-дослідного радіотехнічного інституту (м. Львів).

Новий напрям досліджень сформувався на кафедрі електричних машин і апаратів після повернення до Львівської політехніки д.т.н., проф. Яцуна М.А., який очолив кафедру з 1985 р. Проф. Яцун М.А. є відомим спеціалістом в області неруйнівних методів і засобів контролю та технічної діагностики, ним було сформовано напрям з розробки засобів контролю та технічної діагностики для визначення технічного стану і залишкового ресурсу роботи електрообладнання, зокрема електричних машин. Під його керівництвом в НДЛ-53 доц. Селепиною Р.О., асист. Хліпальським Ю.З., інж. Стасьо Р.І. були розроблені прилади для контролю короткозамкнених кліток роторів асинхронних двигунів, які впроваджено в кінці 80-х і на початку 90-х років на Ужгородському заводі «Електродвигун», Полтавському електромеханічному заводі «Електромотор», Лунінецькому заводі з виробництва електродвигунів для с./г. (Білорусь), Вільнюському заводі «Elfa» (Литва).

В цей же час продовжуються наукові роботи з дослідження і створення електричних машин нового покоління для приводу ротора медичної центрифуги для Львівського заводу «Біофізприлад » під керівництвом доц. Ткачука В.І.

Відкривається за головування проф. Яцуна М.А. спеціалізована рада з захистів кандидатських дисертацій зі спеціальності «Електричні машини і апарати».

У 1990 р. завідувачем кафедри стає проф. Глухівський Л.Й., який перед цим успішно захистив докторську дисертацію. Він надалі розвиває нелінійну теорію електричних машин, поєднуючи плідну працю в області електромеханіки з громадсько—політичною діяльністю в лавах Народного Руху України у період зародження незалежної держави. Не стояла осторонь в цей історичний період і кафедра, яка була одним із ініціаторів створення нового навчального напрямку «Електромеханіка». Разом з кафедрою електроприводу розробляються нові навчальні плани для базового та фахового напрямків підготовки бакалаврів, спеціалістів та магістрів.

На жаль, цей період у зв’язку з занепадом промисловості та різким обмеженням фінансування з боку держави був важкий для розвитку фундаментальної та прикладної науки. Проте на кафедрі в 1991 році за результатами проектно-конструкторської роботи для заводу «Біофізприлад» з ініціативи Дніпропетровського заводу «Південьмаш» його КБ «Південне» підписало масштабний господарський договір про створення електроприводу мотор-коліс міні¬господарського комплексу «Майстер — А», який був виконаний у рекордно-стислий термін — за півтора року і за яким було розроблено і виготовлено два комплекти приводів на базі вентильних двигунів зі збудженням від постійних магнітів. Виконувала роботи група науковців під керівництвом доц. Ткачука В.І.

Проф. Л. Глухівський став народним депутатом Верховної Ради України 2 та 3 скликань. У зв’язку з цим для виконання обов’язків завідувача кафедри в період виконання ним депутатських повноважень з 1994 року наказом ректора заступником завідувача кафедри був призначений доц. Ткачук В.І., який в 1999 році захистив докторську дисертацію і в 2000 році обраний за конкурсом на посаду завідувача кафедри.

В цей період діяльності кафедри інтенсифікується і наукова робота кафедри. Під керівництвом її завідувача проф. Ткачука В.І. на базі екологічно чистого вентильного двигуна створюється електропривод ротора настільної лабораторної медичної центрифуги крові, яка розроблена в Науково-дослідному конструкторському інституті «ЕЛВІТ» Львівської політехніки і успішно пройшла медичні та промислові випробування й рекомендована до впровадження. За замовленням Львівського казенного експериментального підприємства засобів протезування та пересування розроблено та виготовлено електропривод мотор-коліс інвалідного крісла-візка.

На кафедрі в період з 1950 року сформувався науковий напрям, який на даний час можна означити як «Математичне моделювання, автоматизоване проектування та розробка електромеханічних перетворювачів і систем керування ними. Теоретичне та експериментальне дослідження електричних машин з урахуванням не лінійності електричних кіл і електромагнітних зв’язків», який можна віднести пріоритетного напрямку розвитку науки і техніки України «Новітні технології та ресурсозберігаючі технології в енергетиці, промисловості та агропромисловому комплексі». В межах даного наукового напрямку проводяться фундаментальні та прикладні дослідження, прикладні розробки, а також сформовані наукові школи:

Математичне моделювання, розроблення електромеханічних перетворювачів та систем керування ними на основі теоретичного дослідження, засновником якої є проф. Губенко Т.П., представниками 9 докторів технічних наук (Фільц Р.В., Глухівський Л.Й., Яцун М.А. Плахтина О.г,. Чабан В.Й., Ткачук В. І. та інші), 24 к.т.н. (Біляковський І.Є., Макарчук О.В., Гречин Д.П., Черник М.А., Андрейко І.І., Попичко В.В., Гаврилюк Р.Б., Гавдьо Р.М. тощо); в кінці 90-х років минулого століття на базі цієї школи відгалузився новий науковий напрям Електромеханотронні перетворювачі та системи: розроблення методик та автоматизованих систем проектування та дослідження, засновником і керівником якого є професор Ткачук В.І. За цією тематикою на кафедрі вже захищено одна докторська і три кандидатські дисертації, опубліковано: Ткачук В.І. Електромеханотроніка // Підручник — Львів: Вид-во НУ «Львівська політехніка», 2006.— 440с. — ISBN: 966-553-543-9. Vasyl Tkachuk and Marius Klytta. Switched Reluctance Motor and its Mathematical Model. «Compatibility in Power Electronics», IEEE Catalog № 07EX1712C, Gdynia, Poland, 2007. Vasyl Tkachuk, Lidiya Kasha. Mathematical Model for M-phases Switched Reluctance Motor. Przegland Electrotechniczny, Vol. No 2, 2007 ISSN 1731 — 6106, R 5 NR 2/2007. Warszawa, 2007. Lozynskyy A.O., Smetana I.V. Flux Identification in Field-Oriented Controlled Drive by Recurrent Neural Networks. Przegland Electrotechniczny, Vol. No 2, Warszawa, 2006. V.Tkachuk. Research System of Electric Drives on the Basis of Switched Reluctance Motor. «Compatibility in Power Electronics», — Gdansk, (Polska), 2005.

Щороку професорсько-викладацький склад кафедри приймають участь і виступають з доповідями на <nobr>8-9</nobr> науково-технічних конференціях та симпозіумах, в тому числі і закордонних.

На кафедрі відновлено роботу аспірантури, кількість аспірантів збільшена до 6 осіб, в тому числі один аспірант іноземець з Йорданії.

Докторські дисертації захищають доц. Чучман Ю.І., доц. Ткачук В.І. та доц. Лозинський А.О., а також випускник кафедри доц. кафедри теоретичної та загальної електротехніки Маляр В.С. Стають кандидатами технічних наук асистенти Біляковський І.Є., Хай М.В., Хліпальський Ю.З., а також аспіранти Макарчук О.В., Гладкий В.М., Сметана І.В., Копчак Б.Л., Омар Аль Зубі.

Протягом 1945-2005 років працівники кафедри та її випускники захистили 11 докторських (Губенко Т.П., Бразаускас П., Фільц Р.В., Фокін П., Чабан В.Й., Глухівський Л.Й., Яцун М.А., Плахтина О.Г., Чучман Ю.І., Ткачук В.І., Маляр В,С., Лозинський А.О.) і близько 50 кандидатських дисертацій.

Серед випускників кафедри є багато відомих вчених, дослідників, організаторів і керівників промисловості. В м. Запоріжжі на Запорізькому трансформаторному заводі у Всеукраїнському науково-дослідному інституті трансформаторобудування успішно трудиться численний колектив науковців, спеціалістів у галузі розрахунку, дослідження та будування потужних і надпотужних трансформаторів. Серед них можна виділити Меньгерта Бікі — генерального конструктора трансформаторів ВАТ «Запорізтрансформатор», к.т.н., лауреата багатьох державних премій СРСР. Засновником відділу електромагнітних і теплових досліджень згаданого колективу є к.т.н., с.н.с. В. Боднар, випускник 1952 р., автор понад 20 наукових публікацій та монографії «Трансформатори», лауреат Державної премії України в галузі науки і техніки. Спеціалістами високого класу стали Станіслав Войтюк, Віктор Суханов, Павло Кохан (за свідченнями багатьох фахівців — найкращий на пострадянському просторі спеціаліст з трансформаторобудування).

Рівненський завод високовольтних апаратів очолює випускник кафедри 1974 року Мельник Роман.

Видатними організаторами виробництва й керівниками промисловості стали: Анатолій Куліш — головний інженер, пізніше — директор Всесоюзного інституту «Перетворювач», куратор 56 підприємств колишнього Радянського Союзу, які випускали перетворювальну техніку та низьковольтну апаратуру; Шегемага — директор Ярославського електромашинобудівного заводу ; І.П. Галета — начальник відділу Міністерства електротехнічної промисловості СРСР; Ярослав Боженко — заступник генерального директора об’єднання «Львівтрансгаз»; Рахманейко — головний конструктор бюро КЕМ заводу «Електросила» в м. Санкт-Петербурзі; директор ГАЛРЕМЕНЕРГО Ю. Кириленко; нач. виробн.— технічн. віділу М. Юрчакевич; нач. електроцеху Л. Білик; начальник електроцеху АТОМЕНЕРГОРЕМОНТ І. Галицький; головний інженер Львівобленерго А. Крижанівський.

Наукові дослідження

Основні наукові напрями роботи кафедри:

• нелінійна теорія електричних машин;
• спеціальні та вентильні електричні машини;
• моделювання електромеханічних систем, розробка заглибних електроприводів для нафтової промисловості і систем автоматизації;
• створення електродвигунів з інфранизькими швидкостями обертання, а також вентильних двигунів постійного струму для приводу коліс транспортних засобів та космічної техніки;
• створення асинхронно-вентильних каскадів для бурових установок, випробувальних стендів для локомотиворемонтного заводу, підвищення надійності електродвигунів великої потужності в сірковидобувній галузі;
• науково-дослідні та проектно-конструкторські роботи зі створення принципово нових вентильних двигунів з пасивним ротором і буфером енергії, в рамках якого розробляються головний привод та привод головок відеомагнітофона, приводи дисків-розбризкувачів та регулятора подачі рідких добрив сільськогосподарських машин, позиціонера антени супутникового телебачення, привод ротора медичної центрифуги;
• розробка засобів контролю та технічної діагностики для визначення технічного стану і залишкового ресурсу роботи електрообладнання, розроблено та виготовлено електропривід-мотор коліс інвалідного крісла-візка.

На базі екологічно чистого вентильного двигуна створюється електропривод ротора настільної лабораторної медичної центрифуги крові.

Протягом 1945–2004 років працівники кафедри та її випускники захистили 12 докторських і понад 50 кандидатських дисертацій.