Обертові електричні машини: область існування, геноміка і таксономія класу
Визначено область існування і розкрито структуру геному базових видів електричних машин обертального руху. Визначена структура основних таксонів досліджуваного класу електричних машин. Здійснено генетичний діагноз структурного потенціалу неявних видів обертових машин. Порушено проблему системної нев...
Saved in:
| Published in: | Електротехніка і електромеханіка |
|---|---|
| Date: | 2005 |
| Main Author: | |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
Інститут технічних проблем магнетизму НАН України
2005
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/142500 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Обертові електричні машини: область існування, геноміка і таксономія класу / В.Ф. Шинкаренко // Електротехніка і електромеханіка. — 2005. — № 1. — С. 74-78. — Бібліогр.: 11 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859733942792355840 |
|---|---|
| author | Шинкаренко, В.Ф. |
| author_facet | Шинкаренко, В.Ф. |
| citation_txt | Обертові електричні машини: область існування, геноміка і таксономія класу / В.Ф. Шинкаренко // Електротехніка і електромеханіка. — 2005. — № 1. — С. 74-78. — Бібліогр.: 11 назв. — укр. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Електротехніка і електромеханіка |
| description | Визначено область існування і розкрито структуру геному базових видів електричних машин обертального руху. Визначена структура основних таксонів досліджуваного класу електричних машин. Здійснено генетичний діагноз структурного потенціалу неявних видів обертових машин. Порушено проблему системної невідповідності існуючих стандартів на терміни та визначення для класу обертових електричних машин.
Определена область существования и раскрыта структура генома базовых видов электрических машин вращательного движения. Определена структура основных таксонов исследуемого класса электрических машин. Осуществлен генетический диагноз структурного потенциала неявных видов вращающихся машин. Обсуждается проблема системного несоответствия существующих стандартов на термины и определения для вращающихся электрических машин.
The domain of existence of rotary electric machines is defined and the genome structure of their basic types is described. Also the structure of the basic taxons of the electric machines studied is found. Genetic diagnosis of structure potential of implicit types of rotary machines is performed. A problem of systematic discrepancy between available terms standards and definitions for rotary electric machines is discussed.
|
| first_indexed | 2025-12-01T14:50:57Z |
| format | Article |
| fulltext |
74 Електротехніка і Електромеханіка. 2005. №1 ISBN 966-593-254-4
УДК 621.313
ОБЕРТОВІ ЕЛЕКТРИЧНІ МАШИНИ:
ОБЛАСТЬ ІСНУВАННЯ, ГЕНОМІКА І ТАКСОНОМІЯ КЛАСУ
Шинкаренко В.Ф., д.т.н., проф.
Національний технічний університет України „Київський політехнічний інститут”
Україна, 03056, г. Київ – 56, пр-т Перемоги, 37, НТУУ “КПІ”, корп. 20, кафедра електромеханіки.
тел./факс (044) 241-76-38; Е-mail: ntuukafem @ ua.fm
Визначено область існування і розкрито структуру геному базових видів електричних машин обертального руху. Ви-
значена структура основних таксонів досліджуваного класу електричних машин. Здійснено генетичний діагноз стру-
ктурного потенціалу неявних видів обертових машин. Порушено проблему системної невідповідності існуючих стан-
дартів на терміни та визначення для класу обертових електричних машин.
Определена область существования и раскрыта структура генома базовых видов электрических машин вращательного
движения. Определена структура основных таксонов исследуемого класса электрических машин. Осуществлен генетиче-
ский диагноз структурного потенциала неявных видов вращающихся машин. Обсуждается проблема системного несоот-
ветствия существующих стандартов на термины и определения для вращающихся электрических машин.
ВСТУП
Процес еволюції наукових напрямів і дисцип-
лін неминуче пов’язаний з необхідністю здійснення
наукових узагальнень, які відіграють визначальну
роль для розвитку наукової галузі і відкривають
можливість класифікації і системного аналізу ево-
люціонуючих класів систем, виділених за певними
системними ознаками. Особливого науково-
методичного значення для систематизації знань,
набуває систематика, яка упорядковує класи
об’єктів в межах єдиної рангової структури систе-
матичних одиниць (таксонів).
Прогресуюче збільшення різновидів електрич-
них машин (ЕМ) та їх поступове ускладнення по-
ставило перед сучасною наукою ряд нових систем-
них задач, на які класична парадигма не в змозі
дати науково обгрунтовані відповіді. Електромеха-
ніка стала першою з технічних дисциплін де на ос-
нові положень генетичної теорії еволюції електро-
механічних систем (ЕМ-систем) створено грунтовні
наукові засади для постановки і наступного
розв’язання системних задач по розробці еволю-
ційної систематики електричних машин і електро-
механічних пристроїв, які за своїм структурним
потенціалом поступово наближаються до видової
різноманітності об’єктів біологічного походження.
Обертові електричні машини (ЕМ) відносяться
до найбільш розповсюдженого і найбільш дослі-
дженого класу електромеханічних перетворювачів
енергії. Архетипами просторових форм сучасних
обертових ЕМ, як відомо, були електростатичні
машини (машини тертя), які було створено ще в
середині ХVII ст. За час еволюції ЕМ обертального
руху накопичено великі обсяги науково-технічної
інформації, яка відтворює розвиток теорії, методо-
логію проектування, а також різноманітність конс-
трукцій та їх технічний рівень. На даний час основ-
ні поняття і визначення стосовно обертових ЕМ, в
значній мірі стандартизовано.
Але незважаючи на тривалий час розвитку, широ-
ке практичне використання і досконалість високофор-
малізованого апарату оптимізації параметрів і аналізу
робочих режимів обертових ЕМ, до останнього часу в
науковій літературі були відсутні результати структур-
но-системних досліджень і узагальнень щодо систем-
них властивостей цього класу.
Метою даного дослідження є встановлення об-
ласті існування, розшифровки структури геному і
визначення основних систематичних одиниць класу
обертових ЕМ. Задача структурно-системних до-
сліджень в такій постановці ставиться вперше.
В роботі використано наукові терміни, загаль-
ноприйняті в теорії еволюції складних систем, ви-
значення і пояснення яких наведено в монографії авто-
ра [1].
ПРОБЛЕМИ КЛАСИЧНОГО ПІДХОДУ
Глибокий зміст дефініції “обертові електричні ма-
шини”, яка традиційно використовується в підручни-
ках, в науковій літературі і в нормативно-технічній до-
кументації, залишається невизначеним як з точки зору
структури і меж класу, так і з точки зору принципів йо-
го структуротворення. Невідповідності такого типу уза-
гальнюються поняттям системних парадоксів. Системні
парадокси властиві довільним теоріям. Така особли-
вість розвитку наукового знання знайшла формалізова-
не вираження у вигляді двох теорем “про неповноту”
відомого австрійського математика Курта Геделя [2].
Відповідно до теорем Геделя системні невідповідності
не можуть бути ліквідовані в рамках панівної теорії, в
силу обмеженості її формального апарату, а їх пояснен-
ня можливо лише за умови появи нової наукової пара-
дигми більш високого рівня узагальнення, яка спромо-
жна не тільки виявити, але й ліквідувати наявні проти-
річчя системного характеру.
Теоретичним фундаментом, на якому узагальню-
ються властивості ЕМ обертального руху з різним
принципом дії, є теорія узагальненої електричної ма-
шини, основні положення якої започаткував Габріель
Крон ще в 30-х роках минулого століття. Структурним
еквівалентом узагальненої машини прийнято вважати
ідеалізовану модель симетричної циліндричної ЕМ обе-
ртального руху. Саме через концепцію циліндричних
обертових машин отримала свій розвиток та становлен-
ня класична теорія електричних машин, історично
склалась їх існуюча класифікація і термінологія, сфор-
мувалась методологія викладання електромеханічних
дисциплін у вищій електротехнічній освіті. Це сприяло
формуванню стереотипних уявлень щодо домінуючого
статусу обертових циліндричних машин по відношенню до
інших можливих видів ЕМ обертального руху.
Стосовно численних об’єктів електромеханіки ця
проблема найбільш виразно проявилася при спробах
пояснення загальних принципів їх структурної будови,
які визначають різноманітність просторових форм ЕМ і
які можна було б розглядати як основу для розробки
узагальнених структурних моделей. Традиційно рівень
уявлень за цим напрямом ґрунтується на хибній ідеї
існування єдиної формотворної структури, через яку
можна було б отримати усі інші різновиди структур
ЕМ, використовуючи відповідні групи перетворень.
У більшості літературних джерел (в тому числі і в
сучасних підручниках з електричних машин), роль такої
узагальненої структурної моделі, як правило, відво-
диться обертовій машині класичної (тобто циліндрич-
ної) просторової форми. Перехід до інших потенційно
ISBN 966-593-254-3 Електротехніка і Електромеханіка. 2005. №1 75
можливих структурних різновидів електричних
машин (наприклад, плоских, дугових, або цилінд-
ричних машин поступального руху), пропонується
здійснювати шляхом використання процедур "роз-
різування", "розвертання" та "згортання". Відсут-
ність наукового обґрунтування принципів формо-
творення електромеханічних перетворювачів енер-
гії (ЕМПЕ) призвела до того, що на роль універса-
льної породжувальної структури у різних авторів
претендують також інші просторові варіанти ЕМ:
дугової, сферичної, плоскої, а також тороїдної пло-
скої просторових форм. Некоректність такого під-
ходу є очевидною, так як він суперечить єдності
двох діалектично протилежних категорій симетрії-
асиметрії.
Як відомо, основні науково-технічні досягнен-
ня в класичній електромеханіці безпосередньо
пов’язані з дослідженням і розробкою потужних
енергетичних машин, тягових двигунів постійного
струму і освоєнням єдиних серій асинхронних дви-
гунів загального призначення. Але стрімкий розви-
ток таких галузей як авіація, космонавтика, обчис-
лювальна техніка, автомобілебудування, робототе-
хніка, стимулювали розробку і практичне викорис-
тання нових структурних різновидів ЕМ, які мають
явно виражене функціональне призначення і нетра-
диційне конструктивне виконання. Все більшого
поширення набувають обертові ЕМ з тороїдним
плоским статором, багатостепеневі машини з сфе-
ричним ротором, стрімко розширюється область
практичного використання обертових електромеха-
нічних перетворювачів гібридного і суміщеного
типу з електронними компонентами, створено пер-
ші зразки нового покоління ЕМ з використанням
ефекту високотемпературної надпровідності. Ши-
рокі можливості, з точки зору суттєвого підвищен-
ня інтенсивності і продуктивності технологічних
процесів, відкриваються використанням нетради-
ційних ЕМПЕ в галузі технологій. Це потверджу-
ється результатами створення і промислової апро-
бації принципово нового класу ЕМПЕ безпосеред-
ньої багатофакторної дії - електромеханічних дезін-
теграторів [3] і електротепломеханічних перетво-
рювачів [4] технологічного призначення. В більшо-
сті випадків, структура і робочі властивості таких
функціональних класів ЕМ мають суттєві відмінно-
сті у порівнянні з обертовими машинами традицій-
ного виконання. З часом спеціалісти почали усві-
домлювати, що різноманітність просторових форм і
діапазон цільових функцій ЕМ, які утворюють пев-
ний клас за ознакою обертального руху, є досить
широким, а їх структурна організація і електромаг-
нітні властивості виходять за рамки положень мо-
делі узагальненої ЕМ.
ГЕНЕТИЧНА ІНФОРМАЦІЯ І
ПРОСТОРОВИЙ РУХ ЕМПЕ
Електричні машини представляють клас елект-
ромеханічних перетворювачів енергії природно-
антропогенного походження, структури яких дозво-
ляють реалізувати різноманітні види просторового
руху. Реалізація певного виду просторового руху –
необхідна умова електромеханічного перетворення
енергії. Аналіз і класифікація просторових форм руху
в генетичній електромеханіці становить самостійну
наукову задачу.
Виходячи з принципу цілісності електромеха-
нічної структури [1], вид просторового руху ЕМ з
суцільною твердотільною рухомою частиною, ви-
значається геометричною складовою генетичної
інформації, яку містить парна електромагнітна
хромосома (електромеханічна пара) і-го базового
виду
I2 і = (G, Vху ), і = п ,1
де: G = (f1, f2, p, l) - сукупність геометричних ознак
парної хромосоми (f1, f2, – просторова форма рухо-
мого і нерухомого джерел поля, відповідно; p – параме-
три, що визначають взаємне розташування рухомої та
нерухомої частин електромеханічної пари; l - відносні
розміри взаємодіючих поверхонь); Vху - просторова орі-
єнтація хвилі електромагнітного поля; п – кількість ви-
дів в структурі функціонального класу.
Таким чином, в генетичній концепції структурот-
ворення вид просторового руху ЕМПЕ інваріантний
відносно принципу дії, цільової функції перетворювача
та рівня складності його структури і є генетично прогно-
зованою функцією, яку можна ідентифікувати за геомет-
ричними та топологічними складовими генетичного коду
породжувального джерела поля (табл. 1). З іншого боку,
просторова форма первинного джерела поля і орієнтація
періодичної хвилі поля, виконують роль обмежувального
фактора, який визначає на хромосомному рівні кінцеву
множину просторових комбінацій, які задовольняють пев-
ному виду просторового руху.
Наявність кореляції геометричної складової гене-
тичного коду з видом просторового руху структури
ЕМПЕ, відкриває можливість визначення меж існуван-
ня і аналізу видової структури довільних класів ЕМ за
критерієм відповідного просторового руху. В табл. 1
подано узагальнену інформацію, яка відтворює безпо-
середній зв’язок елементів періодичної структури гене-
тичної класифікаці (ГК) первинних джерел електромаг-
нітного поля [1] з відповідними видами просторового
руху ЕМПЕ. Як видно з табл. 1, породжувальні струк-
тури ЕМПЕ з обертовим і поступальним рухом прина-
лежні лише до першого великого періоду ГК.
Таблиця 1
Порядковий номер
великого періоду в
структурі ГК
Вид просторового руху
в хромосомах
1-го покоління
П1
Обертальний
Поступальний
Концентрично-просторовий
П2
Спіральний
Спірально-просторовий
П3 Обертально-поступальний
... ...
П п, п = ∞,3
Обертально-поступальний
(k → ∞ )
Джерела, які суміщують осьову або центральну си-
метрію з х-орієнтованим типом поверхні визначають
генетичну структуру класу ЕМПЕ з можливістю реалі-
зації концентрично-просторового руху. Таку траєкторію
руху можна отримати з рідинним, дискретним, або ела-
стично деформованим типом рухомої частини перетво-
рювача. Більш складні спіральний і спірально-
просторовий рухи властиві хромосомним наборам дру-
гого великого періоду. Починаючи з 3-го великого пе-
ріоду породжувальним електромагнітним структурам
притаманний лише обертально-поступальний рух з ко-
ефіцієнтом просторової складності k ≥ 1. Траєкторії
гвинтового руху будуть поступово ускладнюватися від-
повідно до зростання порядкового номера великого пе-
ріоду. Електромагнітні структури граничного періоду
(Пп, п →∞ ), трансформуються в складні регулярні про-
сторові об’єкти, просторові траєкторії яких відомі в
науці під назвою дивних аттракторів.
ОБЛАСТЬ ІСНУВАННЯ І ГЕНОМ КЛАСУ
Виходячи з результатів генетичного аналізу, для
хромосомних наборів гомогенного типу (f1, ~ f2), які ви-
значають структурну різноманітність “генетично чис-
тих” видів обертових ЕМ, заданому критерію задоволь-
няють всі у-орієнтовані джерела поля з осьовою і
центральною симетрією, а також топологічний ряд х-
орієнтованих джерел-ізотопів (просторова гомологія
ізотопа х2 ), які утворюють в структурі ГК групу 2.0.
Для гомологічно споріднених електромеханічних пар,
76 Електротехніка і Електромеханіка. 2005. №1 ISBN 966-593-254-4
область існування обертових ЕМ QR буде визнача-
тися наступними хромосомними наборами
QR = (Q00 , Q02 , Q02* , Q20* , Q22 , Q22* ),
де Q00, Q02 і Q22 визначають підобласть існування
породжувальних структур базового рівня:
Q00 = (ЦЛ0.0у, КН0.0у, ТП0.0у, СФ0.0у, ТЦ0.0у);
Q02 = (ЦЛ0.2у, КН0.2у, ТП0.2у, СФ0.2у, ТЦ0.2у);
Q22 = (ЦЛ2.2у, КН2.2у, ТП2.2у, СФ2.2у, СФ2.2х,
ТЦ2.2у),
а Q02*, Q20* і Q22* узагальнюють підобласть існу-
вання джерел-ізотопів:
Q02* = (ЦЛ0.2у1, ЦЛ0.2у3, КН0.2у1, КН0.2у3,
ТП0.2у1, ТП0.2у3, СФ0.2у1, СФ0.2у2, СФ0.2у3,
ТЦ0.2у1, ТЦ0.2у3,);
Q20* = (ЦЛ 2.0х2, КН 2.0х2, ТП 2.0х2 , СФ2.0х2 ,
ТЦ 2.0х2);
Q22* = (ЦЛ2.2у1, КН2.2у1, ТП2.2у1, СФ2.2х1 ,
СФ2.2х2 , СФ2.2у1 , СФ2.2у2, ТЦ2.2у1).
Джерела-ізотопи, завдяки своїм нетрадиційним
просторовим формам, на даному етапі еволюції
ЕМПЕ, в значній мірі визначають ще незатребува-
ний структурний потенціал неявних видів оберто-
вих ЕМ, наділених властивою лише їм індивідуаль-
ністю. Наприклад, характерною ознакою хромосо-
много набору підгрупи 0.2у1 (гомологічна підгрупа
ізотопа у1), є можливість реалізації обертово-
інверсного руху. Такі властивості мають всі 5 по-
роджувальних джерел поля, які представляють від-
повідні геометричні класи
Qу1 = (ЦЛ0.2у1, КН0.2у1, ТП0.2у1, СФ0.2у1,
ТЦ0.2у1) ⊂ Q02*
Електромагнітні структури з обертово-інверсним
рухом є генетично спорідненими об’єктами реально-
інформаційних базових видів обертових машин і визна-
чають генофонд видів-близнюків двороторних одно-
обмоткових інверсних ЕМ, структурний аналіз яких
здійснено в [5].
Відповідно до принципу збереження спадкової
інформації генетичної структури, QR одночасно
визначає також структуру геному видової різнома-
нітності функціональних класів ЕМ [6]. Наслідком
гомеоморфізму топологічних рядів є симетричний
розподіл хромосомних наборів (по 7 парних хромо-
сом), який має місце в межах відповідних геомет-
ричних класів структури ГК. Лише клас сферичних
джерел поля містить 12 електромагнітних хромо-
сом, що визначається їх центральною симетрією,
яка встановлює еквівалентність електромагнітних і
топологічних ознак як для х-, так і для у-
орієнтованих поверхонь
QCФ = СФ0.0у, СФ0.2у, СФ0.2у1, СФ0.2у2,
СФ0.2у3, СФ0.2у, СФ2.0х2 , СФ2.2у, СФ2.2х,
СФ2.2х1 ,СФ2.2х2 , СФ2.2у2
В процесі керованої людиною структурної ево-
люції, ця генетична інформація успадковується в
структурах-потомках, які надають сферичним
ЕМПЕ унікальну індивідуальну властивість – мож-
ливість реалізації дво-, або тристепеневого керова-
ного обертального руху їх рухомої частини.
Результати аналізу генетичної інформації еле-
ментів предметної області QR можна узагальнити
наступними положеннями:
- область існування ЕМ обертального руху
обмежена породжувальними джерелами електрома-
гнітного поля першого великого періоду ГК, які
упорядковуються 6 топологічно-еквівалентними
рядами електромагнітних хромосом;
- область існування обертових ЕМ (QR) обмеже-
на у-орієнтованими джерелами поля з осьовою і
центральною симетрією, приналежних до 3-х основних
груп (0.0, 0.2 та 2.2) а також топологічним рядом х-
орієнтованих джерел-ізотопів (гомологія ізотопа х2 )
групи 2.0;
- геном класу обертових ЕМ визначається набором
з 40 парних електромагнітних хромосом першого поко-
ління, серед яких 16 хромосом (40%) формують струк-
туру базових видів і 24 хромосоми (60%) визначають
принципи формотворення видів-близнюків;
- межі формотворення класу обертових ЕМ ви-
значаються 5 геометричними класами – циліндричної,
конічної, тороїдної плоскої, сферичної і тороїдної цилі-
ндричної просторових форм;
- кожен з геометричних класів містить по 7 парних
хромосом, які утворюють відповідні топологічні ряди
електромагнітно і топологічно споріднених видів ЕМ.
Виняток складає клас ЕМ з сферичним ротором, геном
якого містить на 5 хромосом більше. Це результат елек-
тромагнітної і геометричної еквівалентності х і у-
орієнтованих джерел поля, яка в свою чергу, зумовлена
центральною симетрією сферичної поверхні;
- просторова форма топологічно еквівалентного ря-
ду джерел-ізотопів (гомологія ізотопа 0.2у1) дозволяє
реалізувати в своїх структурах-потомках обертально-
інверсний просторовий рух.
ТАКСОНОМІЧНА СТРУКТУРА КЛАСУ
Важливою складовою частиною систематики є так-
сономія, задача якої полягає у визначенні принципів,
методів та правил її побудови. Основна задача система-
тики – розподіл видів по таксонам та встановлення їх
рангової супідрядності. Цілісність таксона забезпечу-
ється наявністю для всіх його видів спільних ознак.
Аналіз співвідношень спільних ознак, які забезпечують
спорідненість певної групи видів, дозволяє встановити
відповідну ієрархію таксономічних одиниць. Чим біль-
ша кількість видів мають спільні ознаки, тим вищому
рангу таксона вони відповідають. Отже, ранг таксона
означає його місце в ієрархічній послідовності система-
тичних категорій.
Основу еволюційної геносистематики в структур-
ній електромеханіці, як і в біологічній систематиці, ста-
новить фундаментальна категорія Виду ЕМПЕ. Але
принципова відмінність електромеханічної систематики
від біологічної полягає в наявності чіткої кореляції ге-
нетичних кодів періодичної системи електромагнітних
елементів ГК з основними таксонами (Видом і Родом),
що відкриває і можливість генетичної ідентифікації та
наступного опису таксономічної структури як реально-
інформаційних, так і неявних видів, інформація щодо
яких ще відсутня на даному етапі еволюції функціона-
льних класів ЕМПЕ. Саме цими задачами і визначається
програма першого етапу системних досліджень у вирі-
шенні фундаментальної проблеми еволюційної систе-
матики ЕМ.
Відповідно до положень генетичної теорії видоут-
ворення ЕМ-систем [1], базові види виконують роль
структурних інваріантів в еволюції структурної різно-
манітності ЕМ. Це дозволяє на єдиній системній основі
здійснити узагальнення і систематизувати існуючі і не-
явні види перетворювачів енергії незалежно від струк-
турної складності і рівня їх технічного розвитку. На
даний час визначена структура геному, а також здійс-
ISBN 966-593-254-3 Електротехніка і Електромеханіка. 2005. №1 77
Обертові
електричні машини
Рід
конічних
Рід
тороїдних
плоских
Рід
сферичних
Рід
тороїдних
циліндричних
нено опис основних систематичних одиниць роду
циліндричних [7] і роду плоских асинхронних ма-
шин [8].
Результати системного аналізу області QR до-
зволяють визначити структуру основних система-
тичних одиниць класу, яку можна представити на-
ступною послідовністю рівнів структурної організації :
”Первинні джерела поля” → “Хромосомні набори” →
“Види” → “Роди” → “Клас обертових ЕМ”. Структур-
ний потенціал ЕМ обертального руху визначають 40
видів базового рівня, які утворюють 5 родів (рис. 1).
С т р у к т у р а р о д і в
С т р у к т у р а в и д і в
ЦЛ 0.0у КН 0.0у ТП 0.0у СФ 0.0у ТЦ 0.0у
0.2у 0.2у 0.2у 0.2у 0.2у
0.2у1 0.2у1 0.2у1 0.2у2 0.2у1 0.2у1
0.2у3 0.2у3 0.2у3 0.2у3 0.2у3
2.0х2 2.0х2 2.0х2 2.0х2 2.0х2
2.2у 2.2у 2.2у 2.2у 2.2у
2.2у2
2.2у1 2.2у1 2.2у1 2.2у1 2.2у1
2.2х
2.2х1 2.2х2
Рис. 1. Таксономічна структура класу обертових електричних машин:
- напівжирним шрифтом позначено генетичні коди базових видів; - звичайним шрифтом –
генетичні коди видів-близнюків)
Видовий склад досліджуваного класу ЕМ ви-
значається 16 видами базового рівня і 24 видами-
близнюками. Відповідно до принципу топологічної
інваріантності породжувальних джерел електрома-
гнітного поля, геном класу рівномірно розподіле-
ний по 5 родам (рис. 2). Виняток становить рід сфе-
ричних ЕМ, особливості будови структури геному
якого пояснено в попередньому розділі.
0
1 0
2 0
3 0
4 0
Ц Л К Н Т П С Ф Т Ц
З а г а л ь н а к іл ь к іс т ь в и д ів ( % )
К іл ь к іс т ь н е я в н и х в и д ів ( % )
Рис.2. Розподіл видів класу обертових ЕМ по родам
На поточний час еволюції, клас обертових ЕМ
представлений 11 реально-інформаційними видами,
що становить 27,5 % від їх загальної кількості. Як
видно з рис. 2, до найбільш освоєних відносяться
види обертових машин тороїдної плоскої та цилін-
дричної просторових форм, в той час як структура гено-
му конічних і тороїдних циліндричних ЕМ в значній
мірі представлена неявними видами, ще невідомими
науці, але генетично визначеними в періодичній струк-
турі ГК.
За результатами порівняльного аналізу результатів
генетичних досліджень і наявної історично потвердже-
ної інформації щодо еволюції основних таксонів класу,
можна стверджувати, що переважна більшість видів
(72,5%) ЕМ обертального руху, ще відноситься до кате-
горії неявних. Неявні види входять в структуру всіх без
винятку родів обертових ЕМ. В межах класу переважна
більшість структурного резерву неявних видів представ-
лена видами-близнюками, а також базовими видами ко-
нічних і тороїдних циліндричних ЕМ.
Узагальнюючи результати структурно-системних
досліджень, можна дати наступне визначення поняття
класу. Обертові електричні машини є еволюціонуючим
функціональним класом електромеханічних перетворю-
вачів енергії, споріднених за видом обертального руху
рухомої частини, який має власну структуру геному і
генетично визначену кількість базових видів.
СИСТЕМАТИКА І НАУКОВА ТЕРМІНОЛОГІЯ
Проблема еволюційної систематики електричних
машин безпосередньо пов’язана з проблемою наукової
термінології і стандартизації науково-технічних термінів
та їх визначень [1,7]. Актуальність і значення цієї науко-
вої проблеми можна опосередковано оцінити на прикла-
Рід
циліндричних
78 Електротехніка і Електромеханіка. 2005. №1 ISBN 966-593-254-4
ді біологічної систематики, де вона узагальнюється
в рамках номенклатури, яка виділилась в самостій-
ний напрям системних досліджень. Такі дослі-
дження вже 100 років поспіль, координуються
Міжнародним Кодексом номенклатури [9], який
регламентує порядок утворення і внесення змін до
назв таксонів, а також визначає принципи стандар-
тизації таксономічних і термінологічних процедур.
Міжнародні правила запобігли виникнення хаосу в
назвах тварин і рослин і стали науковою основою
для розробки міжнародних стандартів.
Структура чинного стандарту в галузі терміно-
логії обертових електричних машин [10] виникла
на основі положень класичної теорії “узагальненої
електричної машини” і відповідних термінів і ви-
значень, які історично склались в процесі розвитку
класичної теорії. Результати структурно-системних
досліджень дають підстави поставити на обгово-
рення проблему упорядкування наукових термінів
та їх визначень.
Відсутність системної основи в побудові кон-
цепції стандартизації термінів стало причиною ви-
никнення численних невідповідностей і логічних
протиріч як в структурі самого стандарту, так і в
визначеннях його термінологічних дефініцій. Дета-
льний аналіз таких невідповідностей здійснено не-
щодавно в [11]. Тому розглянемо чинний стандарт
лише з точки зору невідповідностей системного
характеру.
За своєю назвою “Машини електричні обертові
...”, офіційний документ претендує на стандарт фу-
нкціонального класу ЕМ, споріднених за ознакою
обертового руху рухомої частини машини. Але ні
за власною структурою, ні за змістом стандарт не
відповідає своїй назві. В стандарті відсутнє визна-
чення класу обертових електричних машин і не
приведена класифікаційна структура такого класу.
Водночас, в стандарті здійснено підміну системного
поняття “клас обертових електричних машин” на не-
однозначне і спірне поняття “галузь обертових елек-
тричних машин” (див с. 1, в преамбулі до стандарту),
визначення якого в стандарті теж відсутнє.
В текстовій частині стандарту використовуєть-
ся поняття основного виду обертової електричної
машини (с.3. п. 2). Але наведені стандартизовані
визначення “основних видів обертових машин” (“еле-
ктромашинний генератор”, “обертовий електродви-
гун”, “електромашинний перетворювач”, та ін.) (с.3-
5), протирічать загальноприйнятому в систематиці
поняттю категорії Виду як складної, генетично репро-
дуктивної еволюціонуючої системи, в тому числі і
поняттю Виду електромеханічної системи [1].
Структура основних розділів чинного стандар-
ту фактично відтворює термінологію лише окремих
різновидів обертових машин, які вирізняються за
певною класифікаційною ознакою (наприклад: за
характером магнітного поля в основному повітря-
ному проміжку (п.3); за способом збудження (п.4);
за характером контактних сполучень обмоток (п.5);
та ін.). Цілком очевидно, що такий перелік є далеко
неповним і не обгрунтованим.
Відсутність систематизованої основи в стру-
ктурі стандарту неминуче призводить до перети-
ну понять і визначень, плутанини у визначенні та
системної приналежності окремих підкласів обертових
машин.
Систематика відтворює природні принципи поділу
еволюціонуючих систем на класи. Ігнорування цих
принципів неминуче призводить до плутанини і неодно-
значності в поняттях, визначеннях і термінах, які мають
місце в наукових виданях, підручниках і стандартах.
Здійснити упорядкування і запобігти термінологічному
хаосу в умовах розширення структурної різноманітності
антропогенних систем і збільшення обсягів супрово-
джувальної інформації покликана еволюційна система-
тика ЕМПЕ.
ВИСНОВКИ
На підставі виконаних досліджень вперше визначе-
но межі існування, генетичну і таксономічну структуру
еволюційної систематики класу обертових ЕМ. Створе-
но наукові засади для реалізації інноваційної стратегії
керованої еволюції класу. Отримані результати також
можуть бути використані для організації подальших
системних досліджень (розшифровки геному і система-
тики популяційної структури видів, синтезу гібридних
видів і міжвидових і генетично модифікованих класів, та
ін.), побудови інноваційних баз даних і об’єктно орієн-
тованих класифікацій, а також упорядкування структури
підручників і розробки науково обгрунтованих стандар-
тів в галузі обертових електричних машин.
ЛІТЕРАТУРА
[1] Шинкаренко В.Ф. Основи теорії еволюції електромеханіч-
них систем. – К.: Наукова думка, 2002. – 288с.
[2] Елисеев Э.Н., Сачков Ю.В., Белов Н.В. Потоки идей и за-
кономерности развития естествознания. –Л.: Наука, 1982. –
300с.
[3] Шинкаренко В.Ф., Безсонов С.А. Еволюційний синтез но-
вих видів електромеханічних перетворювачів енергії тех-
нологічного призначення з використанням моделей макро-
еволюції // Вісник Національного технічного університету
“ХПІ”. Тем. вип. №16. - 2001. – С. 171 – 173.
[4] Заблодский Н.Н., Шинкаренко В.Ф. Генетическое модели-
рование и структура генома электротепломеханических
преобразователей энергии технологического назначения //
Восточно-Европейский журнал передовых технологий,
2004. – №2. - С. 44 -51.
[5] Шымчак П., Шинкаренко В.Ф. Принципы построения и
генетическая классификация порождающих структур элек-
трических машин с инверсным движением подвижных час-
тей // Техн. электродинамика. – 2001. - № 5. - С. 45 - 49.
[6] Шинкаренко В.Ф. На пути к расшифровке генома электро-
механических преобразователей энергии. // Техн. електро-
динаміка. Темат. вип.: “Проблеми сучасної електротехні-
ки”. Ч.3. - 2004. – С. 40 –47.
[7] Шинкаренко В.Ф., Платкова Н.А. Категория рода в таксо-
номической структуре эволюционной систематики элект-
рических машин // Електротехніка і електромеханіка, 2003 .
- № 2. – С. 61-66.
[8] Шинкаренко В.Ф., Августинович А.А. Генетический анализ
и систематика видов асинхронных машин поступательного
движения (род плоских) // Електротехніка і електромехані-
ка, 2003 . - № 4. – С. 92 – 100.
[9] Джеффри Ч. Биологическая номенклатура. –М.: Мир, 1980.
– 120 с.
[10] ДСТУ 2286-93. Машини електричні обертові. Терміни та
визначення. – Київ: Держстандарт України, 1994. – 120 с.
[11] Латинін Ю.М., Мілих В.І. Аналіз державних стандартів з
електричних машин // Електротехніка і електромеханіка,
2004. - №2. –С. 94 – 100.
Надійшла 15.09.2004
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-142500 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 2074-272X |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-12-01T14:50:57Z |
| publishDate | 2005 |
| publisher | Інститут технічних проблем магнетизму НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Шинкаренко, В.Ф. 2018-10-10T16:23:54Z 2018-10-10T16:23:54Z 2005 Обертові електричні машини: область існування, геноміка і таксономія класу / В.Ф. Шинкаренко // Електротехніка і електромеханіка. — 2005. — № 1. — С. 74-78. — Бібліогр.: 11 назв. — укр. 2074-272X https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/142500 621.313 Визначено область існування і розкрито структуру геному базових видів електричних машин обертального руху. Визначена структура основних таксонів досліджуваного класу електричних машин. Здійснено генетичний діагноз структурного потенціалу неявних видів обертових машин. Порушено проблему системної невідповідності існуючих стандартів на терміни та визначення для класу обертових електричних машин. Определена область существования и раскрыта структура генома базовых видов электрических машин вращательного движения. Определена структура основных таксонов исследуемого класса электрических машин. Осуществлен генетический диагноз структурного потенциала неявных видов вращающихся машин. Обсуждается проблема системного несоответствия существующих стандартов на термины и определения для вращающихся электрических машин. The domain of existence of rotary electric machines is defined and the genome structure of their basic types is described. Also the structure of the basic taxons of the electric machines studied is found. Genetic diagnosis of structure potential of implicit types of rotary machines is performed. A problem of systematic discrepancy between available terms standards and definitions for rotary electric machines is discussed. uk Інститут технічних проблем магнетизму НАН України Електротехніка і електромеханіка Електричні машини та апарати Обертові електричні машини: область існування, геноміка і таксономія класу Rotary electric machines: domain of existence, genomics and taxonomy of the class Article published earlier |
| spellingShingle | Обертові електричні машини: область існування, геноміка і таксономія класу Шинкаренко, В.Ф. Електричні машини та апарати |
| title | Обертові електричні машини: область існування, геноміка і таксономія класу |
| title_alt | Rotary electric machines: domain of existence, genomics and taxonomy of the class |
| title_full | Обертові електричні машини: область існування, геноміка і таксономія класу |
| title_fullStr | Обертові електричні машини: область існування, геноміка і таксономія класу |
| title_full_unstemmed | Обертові електричні машини: область існування, геноміка і таксономія класу |
| title_short | Обертові електричні машини: область існування, геноміка і таксономія класу |
| title_sort | обертові електричні машини: область існування, геноміка і таксономія класу |
| topic | Електричні машини та апарати |
| topic_facet | Електричні машини та апарати |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/142500 |
| work_keys_str_mv | AT šinkarenkovf obertovíelektričnímašinioblastʹísnuvannâgenomíkaítaksonomíâklasu AT šinkarenkovf rotaryelectricmachinesdomainofexistencegenomicsandtaxonomyoftheclass |