Вісник № 01. Проблеми удосконалювання електричних машин і апаратів. Теорія і практика

Постійне посилання колекціїhttps://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/42293

Переглянути

Зараз показуємо 1 - 13 з 13

Analysis of design features of inductive electromagnetic current limiter
(НТУ "ХПІ", 2019) Goncharov, Evgen Viktorovych
The design circuits of an electromagnetic short-circuit current limiter of inductive type with movable armature and moving core are considered. A comparative analysis of the design features of the electromagnetic current limiter with copper or superconducting winding is carried out. The operation principle of the electromagnetic short-circuit current limiter of inductive type with copper or superconducting winding is considered. The peculiarities of operation modes of the electromagnetic short-circuit current limiter of inductive type with copper or superconducting winding are analyzed. Using results of the mathematical modeling of the magnetic system of the electromagnetic short-circuitcurrent limiter by the Finite Element Method in the FEMM software environment, the character of the distribution of the magnetic flux density in the nominal mode and in the current limiting mode is determined, which allows to determine the parameters of the current limiter and design features. In accordance with the design features of the electromagnetic short-circuit current limiter of inductive type, the sequence of calculation of the basic parameters of the magnetic system, taking into account the voltage drop factor, is given. The basic equations of the electric equilibrium of the voltage drop of the electromagnetic short-circuit current limiter of inductive type for nominal mode and short-circuit conditions are given. The use of the design circuit of the electromagnetic short-circuit current limiter with superconducting winding can provide energy-saving in nominal mode. The use of high-temperature superconducting wire due to increased critical parameters will ensure preservation of the superconducting state of the winding in short-circuit mode.
Deterioration of XLPE insulation in high voltage cable systems and testing of quality by applying pulses of high voltage
(НТУ "ХПІ", 2019) Kostiukov, I. O.
The wide spreading of energy distribution power cable lines made by means of applying cables with insulation made of cross-linked polyethylene usually is associated with a significant number of advantages in terms of better technical performance that such cables have in comparison with traditional cables with paper-impregnated insulation. Nevertheless, the necessity to ensure a sufficient level of production quality, as well as the requirements for increasing the operating time of power cable lines, make it urgent to develop insulation quality control methods, including control methods which imply applying of testing impulses that simulate overvoltages that occur in power systems due to lightning strikes. The other aspect of this problemis the necessity of the elaboration of physical models for the description of deterioration of XLPE insulation of power cables under the impact of various external factors. For recent years the problem of testing XLPE insulation by high voltage pulses, similarly to the problem of elaboration of physical models for the description of deterioration of XLPE insulation, have been considered by many authors. This paper gives a brief review of some main recent research that have been focused on the problem of endurance and aging of XLPE insulation due to overvoltage caused by various reasons. The main scope was focused on the problem of testing the endurance of XLPE insulation to the voltage pulses that imitate overvoltage due to lightning strikes. Some of the theories of aging of dielectric materials under the impact of impulse and alternating electrical fields and the influence of these factors on lifetime of dielectric materials have also been discussed.
Анализ эффективности конструктивных решений установок компенсации емкостных токов в сетях среднего напряжения
(НТУ "ХПИ", 2019) Зорин, Евгений Юрьевич; Чепелюк, Александр Александрович; Грищук, Юрий Степанович; Воинов, Владимир Владимирович
В статье проведен технический анализ эффективности существующих конструктивных решений установок компенсации емкостных токов в сетях среднего напряжения. Проанализированы устройство, особенности и условия работы дугогасящих реакторов различных конструктивных исполнений. Проанализированы особенности и условия работы заземляющих трансформаторов. Проанализированы устройство, особенности и условия работы дугогасящих агрегатов. На основании проведенного анализа установлены основные достоинства указанных устройств в установках компенсации емкостных токов. Полученные результаты могут быть использованы при проектировании новых и модернизации существующих установок компенсации емкостных токов в сетях среднего напряжения с целью наиболее рационального выбора соответствующего оборудования.
Влияние места расположения намагничивающих обмоток преобразователя на гармонический состав поля
(НТУ "ХПИ", 2019) Горкунов, Борис Митрофанович; Борисенко, Евгений Анатольевич; Львов, Сергей Геннадьевич; Шибан, Тамер
В данной работе рассмотрен первичный электромагнитный преобразователь с неоднородным зондирующим полем структура которого представлена в виде пространственно-периодических гармоник. Для исключения влияния на результат измерения высших гармоник и выделения необходимых информативных гармоник предложено несколько различных систем намагничивающих полюсов преобразователя что позволило выделят необходимые сочетания четных или нечетных гармоник выходного сигнала преобразователя и повысило точность многопараметрового контроля электрических, магнитных и геометрических параметров исследуемых изделий. Выполнен расчет и показано влияние высших гармоник поля на выходные сигналы в измерительных обмотках преобразователя.
Влияние обмотки и меридианного сечения сердечника на магнитный момент электромагнита
(НТУ "ХПИ", 2019) Чунихин, Константин Вадимович
Описана проблема, возникающая при проектировании электромагнитов постоянного тока, которая связана с ограничением применения известных методов расчета магнитного момента электромагнита. Проведен анализ влияния неоднородности внешнего магнитного поля намагничивающей катушки на магнитный момент электромагнита для определения границ применимости допущения однородности внешнего магнитного поля. Для этого был использован итерационный алгоритм численного решения интегрального уравнения относительно поверхностной плотности фиктивных магнитных зарядов, находящихся на поверхностях цилиндрических элементов сердечника, с четом неоднородности внешнего магнитного поля. Установлено, что основной причиной расхождения между значениями магнитного момента сердечника электромагнита и сердечника, расположенного в однородном магнитном поле, является степень неоднородности внешнего магнитного поля катушки, а также часток кривой намагничивания, на который попадает напряженность результирующего магнитного поля для преобладающей части сердечника. Указано, что область применения допущения однородности внешнего магнитного поля ограничена относительной длиной сердечника и ровнем внешнего магнитного поля. Исследовано влияние формы меридианного сечения сердечника на магнитный момент электромагнита. Для сердечника с шайбами был применен итерационный алгоритм с разбиением среды сердечника как на цилиндрические, так и на кольцевые элементы для чета дополнительного краевого эффекта, обусловленного наличием шайб. Результаты расчета показали, что их наличие дает существенный вклад в магнитный момент электромагнита, иногда дающий рост в два раза, а ровень вклада зависит от положения и размеров шайб, а также на каком частке кривой намагничивания находится напряженность результирующего магнитного поля для большей части сердечника в отсутствии шайб. Показано, что с величением радиуса шайб и меньшением расстояния от шайб до торцов растет магнитный момент электромагнита, что более выражено для коротких сердечников и менее выражено для длинных.
Гібридна система керування моностабільним поляризованим приводом вакуумного контактора
(НТУ "ХПІ", 2019) Лелюк, Микола Анатолійович; Клименко, Борис Володимирович
Проведено аналіз систем керування вакуумних контакторів середніх напруг. Виявлено недоліки електромеханічних та мікропроцесорних систем керування. Встановлено, що перспективним напрямком удосконалення систем керування є розробка мікропроцесорних гібридних систем керування обмоткою електромагнітів на основі використання малогабаритних електромеханічних інтерфейсних реле. Розроблено алгоритм роботи та мікропроцесорна гібридна система керування моностабільним поляризованим електромагнітом з однією котушкою. Проведено експериментальні дослідження роботи мікропроцесорної гібридної системи керування, результатам яких були значення часу ввімкнення контактора 65 мс та вимкнення 60 мс. Ці значення знаходяться в межах відповідних часових інтервалів спрацьовування моделей вакуумних контакторів середніх напруг провідних світових виробників. Розроблена мікропроцесорна система керування моностабільним поляризованим електромагнітним приводом пройшла експериментальну перевірку на прототипах декількох контакторів.
Дослідження перехідних процесів в новому напівпровідниковому пристрої форсованого керування моностабільним електромагнітом вакуумного контактора
(НТУ "ХПІ", 2019) Король, Олена Геннадіївна; Клименко, Борис Володимирович; Єресько, Олександр В'ячеславович
Проведено аналіз недоліків існуючих систем форсованого керування з пусковими і утримуючими обмотками, в яких застосовуються розмикальні внутрішні контакти керування, які комутують великі пускові струми. Аналіз зумовив пошук нових технічних рішень пов'язаних з підвищенням надійності таких систем за рахунок виключення зазначених контактів керування. Запропоновано новий напівпровідниковий пристрій форсованого керування моностабільним електромагнітом вакуумного контактора, в якому замість ненадійного внутрішньому контакту керування застосована нескладна електронна схема. Проведено експериментальне дослідження особливостей функціонування нового напівпровідникового пристрою форсованого керування моностабільним електромагнітом вакуумного контактора КВТн-250/1,14 виробництва компанії "Електродинаміка". Було проведено дві серії дослідів: перша серія дослідів була проведена для напівпровідникової системи форсованого керування, в якій відсутній замикальний внутрішній контакт керування, а друга серія дослідів – для системи форсованого керування в якій був наявний замикальний контакт який комутує незначний струм у колі керування. Були отримані осцилограми струму і напруги в пусковій та утримуючій обмотках при різних значеннях напруги U= 220, 180, 150 В та при живленні від джерела постійної напруги, а потім від джерела змінної напруги. Зроблені висновки та рекомендовано в новому напівпровідниковому пристрої форсованого керування моностабільним електромагнітом вакуумного контактора застосовувати замикальний внутрішній контакт керування, якій спрацює в момент закінчення переміщення рухомої частини ще до моменту спрацьовування пристрою керування, що не дозволить протіканню великого пускового струму через пускові обмотки. Новий напівпровідниковий пристрій форсованого керування моностабільним електромагнітом застосовується в продукції компанії "Електродинаміка" та успішно експлуатується з жовтня 2017 року і дотепер на декількох підприємствах гірничо-видобувної галузі (шахти, ГЗК).
К расчету противодействующих сил газораспределительного клапана с шариковым переключающим элементом и каналом разгрузки
(НТУ "ХПИ", 2019) Байда, Евгений Иванович; Клименко, Борис Владимирович; Еланский, Юрий Анатолиевич; Форкун, Яна Борисовна
Общее описание темы исследования. Рассматривается предлагаемая авторами возможность повышения быстродействия газораспределительного клапана с шариковым переключающим элементом и каналом разгрузки. Актуальность темы. Подобные клапаны широко применяются в различных отраслях, в частности, в аэрокосмической технике, где быстродействие является одной из важнейших характеристик. Целью статьи является расчетное обоснование предлагаемой возможности повышения быстродействия клапана, связанной с изменением конфигурации его газодинамической системы, на базе мультифизической модели происходящих в нем процессов, и проведение на основе разработанной модели расчета сил, противодействующих движению якоря электромагнита, на примере одного из клапанов, применяемых в ракетно-космической технике, в исходной и предлагаемой конструкциях клапана. Метод исследований, научная новизна. Расчет движения нагретого газового потока базируется на численном решении уравнений Навье-Стокса и уравнения теплового состояния стационарного газового потока с учетом сложных нелинейных зависимостей от температуры основных теплофизических характеристик сжатого газа – плотности, вязкости, теплоемкости и теплопроводности. Практическая значимость и основные выводы. Разработанная нелинейная мультифизическая модель течения газового потока позволяет рассчитывать силы, действующие на шариковый переключающий элемент газораспределительного клапана. Расчеты, проведенные на базе данной модели, показывают, что предложенная конфигурация газодинамической системы клапана позволяет существенно (до 30%) уменьшить силы, препятствующие движению якоря электромагнита и, таким образом, повысить быстродействие клапана.
Направления исследований индукционных кухонных плит
(НТУ "ХПИ", 2019) Пантелят, Михаил Гарриевич; Грищук, Юрий Степанович; Чепелюк, Александр Александрович; Елоев, Алан Казбекович
Широкое использование в современном быту и в ресторанном производстве индукционных кухонных плит делает актуальными задачи расчетного и экспериментального исследования процессов и явлений, имеющих место при их эксплуатации. Представляет интерес составления перечня прикладных задач исследования процессов и конструкций индукционных кухонных плит, решение которых будет представлять интерес с точки зрения совершенствования конструктивных решений и режимов эксплуатации исследуемого оборудования. Обзор литературных источников показал, что авторы исследований индукционных кухонных плит обошли вниманием несколько важных прикладных задач, а именно: − исследование теплового состояния индукционной кухонной плиты в случае выхода из строя ее вентилятора; − исследование распределения электромагнитного поля плиты, а также процессов нагрева посуды и индуктора плиты в следующих ситуациях: нагреваемая посуда расположена не по центру индуктора индукционной кухонной плиты, а смещена и частично занимает часть поверхности плиты, не занятой индуктором; используется посуда меньшего диаметра, чем диаметр индуктора; − исследование процессов в индукционных кухонных плитах и посуде, нагреваемой на разных частотах поля в диапазоне 20-100 кГц; − сравнение распределения электромагнитного поля плиты и теплового поля посуды в случаях наличия и отсутствия магнитопровода в конструкции плиты, а также сравнение процессов при использовании магнитопровода, изготовленного из различных магнитных материалов. Решение указанных задач предлагается выполнять методами компьютерного моделирования мультифизических электромагнитных и тепловых процессов, а также экспериментально.
О распределении импульсного тока в одновитковом массивном соленоиде сложного профиля
(НТУ "ХПИ", 2019) Петренко, Никита Павлович
Криволинейный контур профиля массивного одновиткового соленоида для создания заданного распределения импульсного магнитного поля на цилиндрической поверхности при магнитно-импульсной обработке металлов можно существенно упростить, аппроксимируя многоугольником. Распределение тока вблизи острых кромок таких соленоидов, соответствующих вершинам многоугольника, представляет теоретический и практический интерес. Однако в реальных условиях идеально острые кромки не достижимы и в высоковольтной и сильноточной технике их обычно скругляют, чтобы избежать локального перегрева. Такое скругление может вызывать перераспределение тока. Получены распределения импульсного тока в системе массивный одновитковый соленоид - соосный проводящий цилиндр при помощи численного решения интегрального уравнения для поверхностной плотности тока в приближении идеального поверхностного эффекта. При этом интегральное уравнение аппроксимировали системой линейных алгебраических уравнений на сетке, нанесенной на контур профиля соленоида и образующую цилиндра. Установлено, что аппроксимация точного контура многоугольным ведет к существенному перераспределению тока в соленоиде. Имеет место значительное возрастание поверхностной плотности тока вблизи кромок соответствующих вершинам многоугольника, величина внутреннего угла которых меньше π, и уменьшение поверхностной плотности тока, если величина такого угла больше π. Сделана оценка влияния скругления острых кромок дугами относительно малого радиуса на получаемые распределения поверхностной плотности тока. Показано, что увеличение радиуса скругления приводит к уменьшению максимальной плотности тока вблизи скругляемой кромки, если внутренний угол при соответствующей вершине меньше π. При этом, относительная величина этого уменьшения зависит преимущественно от величины угла и практически не зависит от расположения. Максимальное уменьшение наблюдается вблизи вершин, угол при которых равен π/2: плотность тока уменьшается в 2.5÷4 раза в зависимости от радиуса скругления. Для вершин, угол при которых больше π, характерно увеличение минимальной плотности тока вследствие усиления кольцевого эффекта и эффекта близости.
Сучасна лабораторія – сучасна освіта: докорінне переобладнання навчальної лабораторії кафедри "Електричні апарати" НТУ "ХПІ"
(НТУ "ХПІ", 2019) Клименко, Борис Володимирович; Чепелюк, Олександр Олександрович; Пантелят, Михайло Гаррійович
Відзначена нагальна необхідність докорінної модернізації навчальних лабораторій електротехнічних кафедр вищих навчальних закладів України з метою підвищення кості навчального процесу до рівня, що відповідає сучасним світовим вимогам. Окреслено основні шляхи розв'язання вказаного завдання – це залучення грантів від європейських фондів, які сприяють розвитку освіти та досліджень, а також спонсорська допомога виробничих і комерційних підприємств України. На досвіді кафедри "Електричні апарати" Національного технічного університету "Харківський політехнічний інститут" проілюстровано можливості та шляхи отримання підтримки за вказаними напрямками.
Сучасні адитивні технології та 3D-друк. Огляд останніх досягнень в різних сферах людського життя
(НТУ "ХПІ", 2019) Гречко, Олександр Михайлович
Актуальним завданням сьогодення є застосування нових технологій і розробок в повсякденному житті з метою покращення як умов існування людства, так і задля зменшення затрат енергоресурсів, матеріалів, часу та таке інше при виготовленні різноманітних виробів. Одним з перспективних напрямків рішення такого нагального завдання є впровадження останніх досягнень в галузі адитивних технологій в різні сфери людського життя. На основі опублікованого у відкритих інформаційних джерелах численного матеріалу наведено короткий науково-технічний огляд останніх досягнень в області сучасних адитивних технологій як в різних галузях промисловості так і в сферах людського життя. Представлені найвагоміші розробки дослідників з усього світу в галузях медицини та протезування, архітектури та будівництва, проаналізовано технології створення металевих деталей з використанням адитивних технологій. Проведений аналіз прикладів впровадження адитивних технологій в світі показав важливу необхідність недопущення відставання вітчизняної промисловості, а також науки і освіти від актуальних тенденцій застосування 3D-принтерів. Показано переваги і недоліки адитивних технологій у порівнянні з традиційними способами виробництва. Робота направлена на ознайомлення вітчизняних фахівців та науковців з можливостями застосування сучасних адитивних технологій в різних секторах промисловості і сферах людського життя. Матеріали статті можуть бути спрямовані для залучення молодих вчених, аспірантів, студентів щодо пошуку нових ляхів використання адитивних технологій та втілення найсміливіших їх ідей і проектів в реальне життя.
Фотоелектрична станція
(НТУ "ХПІ", 2019) Кривошеєв, Сергій Юрійович; Варв'янська, Вікторія Віталіївна; Єресько, Олександр В'ячеславович; Чепелюк, Олександр Олександрович; Давиденко, Олександр Олександрович
Розглянута структура фотоелектричної станції середньої потужності з можливістю передачі енергії в промислову мережу. Запропоновані рішення для спрощення схемотехніки перетворювальної частини сонячної станції, спрямовані на зниження її собівартості. Проведено експериментальні дослідження особливостей функціонування сонячної станції. Розглянуто можливі аварійні режими роботи сонячної станції та надано рекомендації щодо їх усунення. Проведено аналіз експериментальних досліджень і на їх основі запропоновано шляхи підвищення ККД станції.