Институт № 3 «Системы управления, информатика и электроэнергетика»

Направления основных научных исследований на кафедре

Системы генерирования и преобразования электроэнергии

Работы велись под руководством Д. А. Бута, С. Р. Мизюрина, Б. Л. Алиевского. Проведены исследования авиационных магистральных бортовых электросистем в широком диапазоне частот до 20 кГц и напряжений, автономных энергокомплексов большой мощности до 1–10 МВт, выполнен проект электросистемы глубоководного комплекса, исследованы ветроэнергетические электросистемы. Предложены методы расчета и синтеза электросистем.

Специальные электрические машины. Математическое моделирование и САПР машин.

Ведущие специалисты в этом направлении: Б. С. Зечихин, Н. И. Куликов, Н. П. Старовойтова, Е. В. Сыроежкин, Д. В. Сухов, А. Д. Куприянов.

Развита теория машин с постоянными магнитами, вентильных и вентильно-индукторных машин, коллекторных и униполярных. Результаты НИР внедрены в АКБ «Якорь» при создании бесконтактных бортовых генераторов для самолетов «МиГ», в АО «Аэроэлектромаш».

Созданы серии вентильных двигателей мощностью 0,05–10 кВт при частотах вращения до 40 000 об/мин для различных электроприводов ЛА, подводных аппаратов, нефтеустановок, медицинских и бытовых систем. Разработана теория рабочих процессов и созданы методики расчета специальных двигателей, созданы их опытные партии. Осуществлено внедрение результатов этих НИР в различные отрасли народного хозяйства.

Совместно с АО «Аэроэлектромаш» создан и испытан униполярный генератор (УГ) на 30 В, 500 А, разработки кафедры внедрены в НПО «Уралэлектротяжмаш» при создании УГ на 125кА, 12В и на 100кА, 24В с жидкометаллическими токосъёмами, методики расчёта электромагнитного поля внедрены на МосПО «Электрозавод» при создании серии реакторов для высокочастотных зарядителей.

Сверхпроводниковые электрические машины

Ведущие специалисты в этом направлении К. Л. Ковалёв, В. Т. Пенкин, В. Н. Полтавец, Д. С. Дежин, Р. И. Ильясов и др. Работы начались в 1963 г. под руководством А. И. Бертинова.

Разработаны теория и основы проектирования электромашин с использованием сверхпроводимости (СП), а также магнитных систем различного назначения — накопителей, систем возбуждения МГДГ. Совместно с отраслевыми предприятиями созданы СП синхронный генератор мощностью 700 кВ•А и СП униполярный генератор с жидкометаллическим токосъемом мощностью 500 кВт. Существенные достижения в теории и практике сверхпроводящих устройств различного назначения получены в последнее десятилетие. С 1990 года на кафедре исследуются СП машины с использованием объемных высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП).

Разработаны первые в мире экспериментальные серии гистерезисных ВТСП двигателей мощностью 100 и 500 Вт, 1 и 4 кВт и реактивных синхронных ВТСП двигателей мощностью 0,5; 2; 5 и 10 кВт с композитным ВТСП ферромагнитным ротором. Двигатели работают при температуре жидкого азота и обеспечивают лучшие в 2–4 раза массогабаритные показатели, чем соответствующие машины традиционного исполнения. В 1998 г. изготовлен и испытан ВТСП двигатель 4 кВт, 24 000 об/мин, 400 Гц, представляющий интерес для ПАО «Туполев».

На фирме OSWALD (Германия) совместно с МАИ созданы и испытаны реактивные ВТСП двигатели мощностью 20 и 38 кВт. С 2001 г. в рамках нового германо-российского проекта в МАИ совместно с РНЦ ВНИИ НМ им. Бочвара, РНЦ ВЭИ и НИИ ЭМ (г. Истра) ведутся работы по созданию реактивного ВТСП-двигателя 100 кВт. Получены патенты на новый класс электрических ВТСП-машин.

Работы по ВТСП-двигателям отмечены премиями Совета РАН по проблемам ВТСП в 1994 и 1995 гг., дипломами Международной конференции по сверхпроводимости (Гавайи, США,1995 и 1997) и золотыми медалями выставок по новейшим технологиям в Париже (2000), Брюсселе (2001), премией правительства РФ в области науки и техники за 2002 г.

Магнитогидродинамические преобразователи и физика плазмы

Работы велись под руководством Д. А. Бута, Л. К. Ковалёва, В. Н. Калугина. Разработаны теория рабочих процессов в МГД-генераторах, электромагнитных насосах, контакторах различного типа включая новые, на которые сотрудниками кафедры получены авторские свидетельства. Разработаны многочисленные проекты бортовых МГД-генераторов, созданы экспериментальные образцы МГД-устройств различного назначения и экспериментальные стенды для их исследования. Результаты теоретических и экспериментальных исследований отражены в многочисленных публикациях и отчетах о НИР.

Импульсные системы электропитания и накопители электроэнергии

Работы проводились под руководством Д. А. Бута, С. Р. Мизюрина, Б. Л. Алиевского, Д. Б. Кофмана. Разработаны основы теории электромагнитных и электромеханических процессов в автономных импульсных системах на основе синхронных зарядных генераторов с выпрямителями и емкостным накопителем и вторичных импульсных источниках питания, созданы методики расчета, спроектированы, изготовлены и испытаны многочисленные образцы и опытные партии источников совместно с предприятиями АО «Аэроэлектромаш», КБ «Точмаш», НПО «Астрофизика», ЦКБ «Геофизика» на энергию в импульсе от 0,1–0,5 кДж до 10–50 кДж с напряжением от 0,5–1 кВ до 4 кВ с частотой следования импульсов от 0,5–1 Гц до 5–20 Гц. Обобщена теория и разработаны расчетные алгоритмы емкостных, индуктивных, электромеханических и электродинамических накопителей энергии. При участии кафедры разработаны накопители для авиационных импульсных систем противообледенения, кодовых световых огней и др.

Силовые электронные преобразователи электроэнергии

Работы ведутся под руководством С. И. Вольского и Г. А. Дубенского. На первых этапах этой работы активное участие в ней принимали и внесли существенный вклад в развитие преобразовательной техники доценты О. И. Хасаев, Д. Б. Кофман, Ю. И. Кован и др.

Проанализированы известные и предложены новые способы построения статических преобразователей с повышенным качеством выходного напряжения, разработаны их оригинальные схемотехнические решения с улучшенными массогабаритными и энергетическими показателями. Разработан математический аппарат описания процессов в электронных устройствах и созданы методики расчета преобразователей, создан универсальный стенд для экспериментальных исследований высоковольтных преобразователей с напряжением U=400–4000 В при работе как с имитаторами нагрузок так и реальными потребителями. Разработки кафедры внедрены на космических летательных аппаратах для питания герметичных электронасосных агрегатов, в бесконтактных системах возбуждения синхронных генераторов, а также на железнодорожном транспорте.

Биотехнические системы

Работы, инициированные в этом направлении в 70-е годы академиком РАН и РАМН В. И. Шумаковым более 15 лет возглавлял доц. А. А. Дубенский. В настоящее время работами по созданию технических систем поддержки кровообращения, а также исследования в области созданиями наукоемкой аппаратуры медицинского назначения руководит Н. И. Куликов.

Развита теория и предложены математические модели квазиустановившихся и переходных процессов сложных мехатронных систем, разработаны конструкции и изготовлены опытные образцы различных систем медицинского назначения.

Создана первая отечественная имплантируемая система обхода левого желудочка сердца, успешно прошедшая медико-биологические испытания на животных (первая в России имплантация уникальной отечественной системы проведена профессором, членом-корреспондентом РАМН Д. В. Шумаковым в марте 2002 г.).

Разработанные системы стоматологического направления (бормашина, физиодиспенсер, стерилизатор) внедрены в серийное производство на НПФ «РЭЛМА».