Кафедра "Теоретичні основи електротехніки"

Постійне посилання зібрання

https://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/4704

Офіційний сайт кафедри http://web.kpi.kharkov.ua/toe

Кафедра "Теоретичні основи електротехніки" була заснована у 1931 році видатним вченим та новатором Харківського електротехнічного інституту професором Павлом Петровичем Копняєвим. Він був і першим завідуючим кафедри.

Теоретична школа кафедри створена відомими вченими та педагогами: професорами П.П. Копняевим, Г.М. Ефросом, В.Л. Беніним, Д.С. Колобковим, доцентами Г.В. Остроумовим, А.П. Сукачовим та іншими.

Кафедра входить до складу Навчально-наукового інституту енергетики, електроніки та електромеханікиНаціонального технічного університету "Харківський політехнічний інститут". Протягом останнiх 17 рокiв вана була опорною кафедрою Харкiвського регiону з ТОЕ.

У складі науково-педагогічного колективу кафедри працюють: 4 доктора технічних наук, 3 кандидата технічних наук, 1 кандидат історичних наук, 1 доктор філософії; 3 співробітників мають звання професора, 1 – доцента, 1 – старшого наукового співробітника.

Переглянути

Зараз показуємо 1 - 20 з 256

Designing a structure of the magnetically active part of dipole electromagnets for the system of vertical convergence-separation of beams
(РС Теshnology Сentеr, 2021) Getman, Andriy
This paper reports the results of calculating the magnetic parameters for a direct dipole magnet in the system of vertical convergence-separation of particle beams of the upper and lower rings of the heavy-ion collider. An optimized variant of the yoke and superconducting winding structures has been obtained, providing for the assigned value of a homogeneous magnetic field inside the aperture at the minimized contributions of higher-order harmonics, average-integral along the length. The results from the analysis of the transverse pro-jections of the magnetic induction obtained by 2D modeling of two variants of the design of the central cross-section of the dipole electromagnet are presented. The analysis results have established the dependence of the stability of magnetic parameters in the aperture of the electromagnet when the current in the winding changes on the volume of those yoke regions whose magnetization value is close to saturation. A 3D model of the magnetically active part has been built for two variants of the electromagnet design, and the values of the average-integral harmonics of transverse projections of magnetic induction in the aperture have been calculated. The relationship between the third average-integral harmonic of magnetic induction and the size lengths of the yoke and winding has been empirically established, making it possible to correct the heterogeneity of the transverse magnetic field in the aperture of the electromagnet. The results of optimization of the structure of the magnetically active part of the electromagnet are presented on the criteria for a minimum of the values of the average-integral coefficients of magnetic induction, carried out on the basis of correction of the initial geometric parameters of the yoke and winding. An improvement in the stability of magnetic parameters has been demonstrated, by 3 times, as well as a two-fold reduction in the con-tribution to the heterogeneity by the third average-integral harmonic when using a two-row arrangement of the winding turns inside the yoke in the design of the electromagnet.
Improving the technology for ensuring the magnetic cleanliness of small spacecraft
(РС Теshnology Сentеr, 2023) Getman, Andriy
The object of this study is the technology of ensuring magnetic cleanliness when applied to small spacecraft (SC) with overall dimensions of ~1 m in terms of minimizing the effect of magnetic interference on the on-board magnetometer. As part of solving the general problem of increasing the reliability of spacecraft, the task of improving the technology of magnetic cleanliness is considered. It is shown that the use of the multi-dipole model for the calculation of ~50 nT magnetic interference is limited in the design of small space vehicles that have an increased installation density. The expediency of using a model of its spherical harmonics instead of a multi-dipole model to represent the magnetic field of satellite components was theoretically justified. For the practical application of the model, the budgeting of the projections of the magnetic induction of hindrance to the onboard magnetometer according to the experimentally determined coefficients of the dipole, quadrupole and octupole spherical harmonics is proposed. An algorithm for calculating the coordinates of the location and projections of the magnetic moment of the dipole source inside the satellite based on the results of measuring the coefficients of spherical harmonics of its components is proposed. The possibility of representing the coefficients of the spherical harmonics of the magnetic field of the entire satellite in the form of the sum of the listed corresponding coefficients obtained during field measurements of the components is theoretically justified. It is proposed to use the difference between the calculated and measured values of the corresponding coefficients as a criterion for the quality of the work to ensure magnetic cleanliness. If the proposed procedure is used in the space industry, the quality of ensuring the magnetic cleanliness of small space vehicles can be increased, thereby improving the reliability of their operation in orbit.
Finding an analytical solution for the cylinder's fluxmetric demagnetizing factor using spherical harmonics
(2024) Getman, Andriy; Konstantinov, Oleksandr
The work examines an analytical solution for calculating the fluxmetric demagnetizing factor of cylindrical magnets at large values of magnetic susceptibility and an arbitrary value of elongation. The application of the analytical solution for calculating the demagnetizing factor significantly simplifies the modeling and calculation of magnetic characteristics of cylindrical technical objects. A simplified analytical model of the scalar potential of the magnetic field of a cylinder with infinite magnetic favorability, inductively magnetized in a uniform magnetic field, was constructed using an approximate representation of the distribution of fictitious magnetic charges on its surface. The method of spherical harmonic analysis for the magnetic field was used, which made it possible to obtain an analytical representation of the demagnetization field in the central cross section of the cylinder. Limitation of the harmonic series of this representation by seven first harmonics is proposed, and an additional amplitude factor is applied to correct the contribution of the first harmonic to the demagnetization field. This made it possible to compensate for the distortion of the magnetic field near the ends of the cylinder and bring the simplified analytical model closer to the target mathematical model with a uniform demagnetization magnetic field. The reliability of the results of calculating the fluxmetric demagnetizing factor according to the derived formula was evaluated by comparing them with the known results obtained using the numerical method of calculation and according to empirical formulas. It is shown that the proposed approach makes it possible to obtain reliable results of calculating the fluxmetric demagnetizing factor with a deviation of up to 5 % at infinite favorability in the range of cylinder elongation values from 0.01 to 500.
Analytical and physical modeling of the magnetically active part of a linear electric generator with permanent magnets
(РС Теshnology Сentеr, 2020) Rezinkin, O. L.; Getman, Andriy; Buryakovskiy, Sergei; Kubrik, B.
В автономних системах, що потребують компактного джерела електроенергiї, а також при необхiдностi спрощення механiзмiв конструкцiї енергосистем, все бiльш широке застосування знаходять лiнiйнi електрогенератори. Для дослiдження характеристик лiнiйного електрогенератора запропонована аналiтична модель його магнiтоактивної частини. В основу моделi покладено припущення про перiодичнiсть лiнiйного посту-пального руху якоря вiдносно нерухомої цилiндричної обмотки. На основi уявлення магнiтного поля, яке створює якiр електрогенератора, цилiндричними гармонiками скалярного потенцiалу, проведено аналiз магнiтного потоку, створюваного iндуктором, конструкцiя якого мiстить кiлька попарно-протилежно орiєнтованих цилiндричних постiйних магнiтiв. Використання уявлень на основi цилiндричних гармонiк для магнiтного потоку i ЕРС, яка наводяться в круговому контурi, дозволило обґрунтувати рацiональну кiлькiсть цилiндричних магнiтiв якоря i їх геометричнi параметри. Проведено оцiнку втрат, викликаних технологiчною необхiднiстю застосування замiсть суцiльних цилiндричних магнiтiв кiльцеподiбних, з тими ж габаритними розмiрами. Проведено аналiз втрат магнiтного потокозчеплення зi струмовою обмоткою, що виникають у зв'язку з наявнiстю технологiчно необхiдного зазору мiж постiйними магнiтами i секцiями обмотки. Проведено аналiз розташування i комутацiї секцiй обмоток, що дозволило обґрунтувати вибiр рацiонального розмiру в поперечному перерiзу. Для експериментальної перевiрки аналiтично отриманих результатiв була створена фiзична модель лiнiйного електрогенератора з якорем, що мiстить постiйнi цилiндричнi магнiти, поступальний перiодичне рух якого забезпечувалося зовнiшнiм електроприводом. Аналiз зафiксованих за допомогою цифрового осцилографа залежностей ЕРС з невеликою (5 %) похибкою пiдтвердив отриманi аналiтичнi результати i коректнiсть покладених в основу моделi положень.
Mathematical model for the evaluation of dielectric properties of inner layers of insulation in three-core belted cables
(Товариство польських інженерів електротехніки та електроніки, 2023) Kostiukov, Ivan; Lytvynenko, Svitlana; Lavrinenko, Olga
This paper presents a discussion of properties of the modified inspection scheme, which is used in practice of evaluation of partial capacitances and dielectric dissipation factor of insulating layers in three-core power cables by using aggregate measurements. The applying of the proposed modification allowed to develop an alternative approach for the evaluation of partial capacitances and dielectric dissipation factor.
The evaluation of electric power by separate analysis of Fourier transform components
(Харківська національна академія міського господарства, 2021) Kostiukov, Ivan
This paper presents a substantiation of an approach for the evaluation of components of apparent power and intended to simplify the computational procedures which usually should be implemented in order to process the preliminary sampled waveform of instantaneous power. The results of carried out studies have shown that both active and reactive power can be calculated by the analysis of calculated components of sine and cosine Fourier transforms. This paper also presents the discussion of restrictions, which should be imposed on the duration of the analyzed signal and on frequencies of the auxiliary trigonometric functions, which are applied in order to calculate components of Fourier transform which are used for the evaluation of active and reactive power. The compliance with these restrictions allows us to eliminate the undesirable bias of active and reactive power estimation caused by the refusal from the decomposition of the analyzed waveform of the instantaneous power by applying the complete system of orthogonal trigonometric functions, as the evaluation of components of the apparent power is attained based on separate analysis of sine and cosine Fourier transforms calculated for the analyzed signal. The results of carried out simulations illustrate the frequency dependencies of sine Fourier transform calculated for the case of compliance with the restrictions, which allow to attain the highest accuracy of estimation and for the case when the duration of analyzed signal does not fit these restrictions.
Interval frequency estimation by cross-correlation analysis
(IOP Publishing, 2021) Kostiukov, I. A.
This paper presents a substantiation of interval frequency estimation which can be carried out based on frequency dependence of calculated values of cross-correlation coefficient between analyzed signal and reference sine function with zero initial phase. In considered approach the interval of frequencies which contains the exact frequency of analyzed signal is established by finding the range of frequencies limited by the maximum value of the main lobe and the closest zero crossing of this lobe. The results of carried out simulations for interval frequency estimation of a multifrequency signal are also given.
Віртуальний лабораторний практикум з теорії електричних кіл
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2024) Гетьман, Андрій Володимирович; Костюков, Іван Олександрович; Кубрик, Борис Іванович; Борисенко, Анатолій Миколайович; Литвиненко, Світлана Анатоліївна
Посібник містить основну інформацію, необхідну для роботи в середовищі моделювання Multisim, необхідний теоретичний матеріал та інструкції щодо виконання 15 лабораторних робіт дисциплін "Теоретичні основи електротехніки", "Теорія електричних і магнітних кіл", "Теорія електричних та електронних кіл", "Теорія електричних кіл", "Теорія електромагнітних кіл", "Основи електротехніки та електроніки", "Електротехніка". Для студентів електротехнічних та комп'ютерних спеціальностей.
Внесок учених-електротехніків у становлення та розвиток загальної теорії чотириполюсника в Україні (1950–1960 рр.)
(Інститут досліджень науково-технічного потенціалу та історії науки ім. Г. М. Доброва НАН України, 2023) Лавріненко, Ольга Валеріївна
Metrological study of the effect of temperature on the dissociation of acetic acid
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Mygushchenko, R. P.; Volobuyev, M. M.; Asieieva, I. V.; Kropachek, O. Yu.; Baliev, V. M.
This article is devoted to the study of the dissociation reaction of acetic acid at a temperature change in the range from room (20 °C) to 75 °C. In the course of research, the methods were considered, the classification of the considered methods was carried out, and the methodology of the experiments was formulated. The selected technique reflects the express measurement of the hydrogen pH indicator using a portable pH-meter. Experiments were carried out in laboratory conditions – Lincoln Park, Chicago, USA. Acetic acid with a concentration of 6 mol/l was chosen as the basis. By adding a distilled water, a base concentration of 1 mol/l was obtained. Nodal temperature points were selected for measurements (four points in the temperature range of 20 °C – 75 °C); five experimental samples of acetic acid (1 mol/l) were formed; the analysis of the measurement results at nodal points was carried out for the accuracy of the measurement results of five test samples of acetic acid using first- and second-order statistical moments (mathematical expectation and variance); accuracy characteristics of experimental data (instrumental and methodical errors) were estimated. Research samples (acetic acid samples) were brought to the nodal points with a positive temperature gradient using a steam bath. The measurement error estimate was determined by the accuracy class of the device and was 0.1%. The obtained pH values were converted to the number of hydrogen cations, followed by the determination of the degree of dissociation and the dissociation constant. These determinations were carried out under the condition of ensuring chemical equilibrium. The nature of the behavior of the degree and constant of dissociation when the temperature of the test samples changes is clearly non-linear. In the course of research, the main measurement errors were established, the main of which is the nonlinearity of the transformation. Quantitative values of nonlinearity errors were determined by the method of measurements with multiple observations using the Student's correction factor. The article provides conclusions based on the results of research and presents the prospects for temperature correction of pH-meters to eliminate the temperature component of the error of pH-meters.
К 175-летию опубликования первой серии "экспериментальных исследований по электричеству" Майкла Фарадея
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2004) Боев, Вячеслав Михайлович
Отмечены основные даты жизни и научной деятельности М. Фарадея, известного во всем мире ученого. Его открытие закона, явления электромагнитной индукции положило начало серии публикаций под общим заглавием "Экспериментальные исследования по электричеству", включающей результаты интересных исследований по магнетизму и электричеству. Первая серия этого знаменитого труда "Об индукции электрических токов" датирована 24 ноября 1831 г.
Аналіз перехідних процесів в лінійних електричних колах
(2023) Кубрик, Борис Іванович; Гетьман, Андрій Володимирович; Борисенко, Анатолій Миколайович; Литвиненко, Світлана Анатоліївна
Посібник містить теоретичні матеріали з теми «Аналіз перехідних процесів в лінійних колах» дисциплін «Теоретичні основи електротехніки», «Теорія електричних і магнітних кіл», «Теорія електричних кіл», «Теорія електромагнітних кіл», «Основи електротехніки та електроніки». Викладені основні принципи класичного, часового, операторного та спектрального методів аналізу і наведені приклади їх практичного використання для кіл першого і другого порядку за постійного, синусоїдального та імпульсного впливу. Для студентів електротехнічних та комп’ютерних спеціальностей.
Моделирование процессов образования короны на электроэнергетических объектах
(ФОП Мезіна В., 2017) Резинкина, Марина Михайловна; Резинкин, Олег Лукьянович; Литвиненко, Светлана Анатольевна; Gupta, H.
Синтез структуры компьютеризированной системы диагностирования и контроля параметров нестационарных процессов
(ФОП Мезіна В., 2017) Кропачек, Ольга Юрьевна; Коржов, И. М.; Мигущенко, Руслан Павлович; Щапов, П. Ф.
Исследование энергетических процессов в электромагнитном исполнительном устройстве в силовой энергетической установке
(ФОП Мезіна В., 2017) Борисенко, Анатолий Николаевич; Кубрик, Борис Иванович; Лавриненко, Ольга Валериевна
Построение алгоритма диагностики, основанного на применении дискриминантного анализа
(ФОП Мезіна В., 2017) Лавриненко, Ольга Валериевна
Теоретичні основи електротехніки
(2023) Казаковцева, Людмила Вікторівна; Костюков, Іван Олександрович; Кропачек, Ольга Юріївна; Лавріненко, Ольга Валеріївна; Литвиненко, Світлана Анатоліївна
Послідовно наведені 20 блоків по 5 задач з відповідями для самостійного розв’язання під час підготовки до першого етапу Всеукраїнської студентської олімпіади з дисципліни «Теоретичні основи електротехніки». У посібнику стисло поданий необхідний теоретичний матеріал, що охоплює теми «Електричні кола постійного струму», «Електричні кола змінного струму», «Трифазні електричні кола». Для студентів електротехнічних спеціальностей.
Еlectromagnetic-acoustic transducers for ultrasonic measurements, control and diagnostic of metal products
(Національний науковий центр "Інститут метрології", 2019) Salam, Bussi; Suchkov, G. M.; Mygushchenko, R. P.; Kropachek, O. Yu.; Plesnetsov, S. Yu.
An effective type of ultrasonic method is the electromagnetic-acoustic method, especially in determining the quality of ferromagnetic products. The main factor determining the efficiency of using electromagnetic-acoustic transducers is the magnitude of the induction of a polarizing magnetic field, which is determined by the source. The studies carried out in the framework of this activity were aimed at solving the problems of high-quality measuring testing of metal products from ferromagnetic materials by electromagnetic-acoustic transducers. The requirements are formulated for a pulsed source of a polarizing magnetic field, inductors, and core as part of electromagnetic-acoustic transducers. Taking into account the requirements, structural solutions have been proposed for constructing electromagnetic-acoustic transducers with a flat two-window inductor and a flat high-frequency inductor. Experimental studies aimed at improving ultrasonic electromagnetic-acoustic transducers with pulsed magnetic field sources have been performed. The possibility of providing the sensitivity of new transducers with thickness measurement, measuring control and diagnostics is shown. Technical solutions are proposed that reduce the effect on ultrasonic pulses of the received Barkhausen noise and coherent interference from the magnetostrictive conversion of electromagnetic energy into ultrasonic. The efficiency of using electromagnetic-acoustic transducers with a pulsed polarizing magnetic field is shown for measuring quality control of ferromagnetic products made by rolling, stamping and the like.
Генератор потужних високочастотних пакетних імпульсів струму для живлення ультразвукових електромагнітно-акустичних перетворювачів
(Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу, 2019) Салам, Буссі ЕП. Мішел Кассаблі; Сучков, Григорий Михайлович; Плєснецов, Сергій Юрійович; Мигущенко, Руслан Павлович; Кропачек, Ольга Юріївна; Плєснецов, Юрій Олександрович
Підвищити чутливість електромагнітно – акустичних перетворювачів можливо трьома основними методами: збільшення індукції поляризуючого магнітного поля; збільшення сили високочастотного струму в котушці індуктивності перетворювача; використанням сучасних методів обробки збуджених та прийнятих з виробу інформаційних пакетних імпульсів. Збільшення індукції магнітного поля перетворювача обмежено можливостями сучасних потужних постійних магнітів. Окрім того виникають великі складнощі при контролі феромагнітних об’єктів контролю, обумовлених великою силою протягування та налипанням окалини до перетворювача. Використання сучасних методів обробки значно ускладнює і здорожчує прилад електромагнітно-акустичного контролю. З вибраних методів підвищення чутливості найбільш прийнятне шляхом збільшення потужності високочастотних генераторів струму живлення при умові збудження пакетних імпульсів. Процес живлення перетворювача виконується в два етапи. Збуджуються потужні високочастотніімпульси струму типу «меандр», що забезпечує роботу вихідних транзисторів в ключовому режимі. Виділення потужного синусоїдального високочастотного пакетного імпульсу струму виконується безпосередньо на електромагнітно – акустичному перетворювачі, елементи якого включені в резонансний контур з малою добротністю. На основі транзисторів, включених за двотактною схемою в ключовому режимі створена малогабаритна конструкція генератора, який збуджує в електромагнітно-акустичному перетворювачі піковий струм до 800 А та напругу на перетворювачі до 3 кВ в діапазоні частот 0,3…8 МГц. Експериментально встановлено, що нова конструкція ГЗІ дала можливість підвищити амплітуду імпульсів відбитих від плоскодонної моделі дефекту діаметром 2 мм по відношенню до амплітуди завад більше ніж в 2 рази.
Calculation of electric field distribution in the vicinity of power transmission lines with towers and unmanned aerial vehicles presence
(Інститут електродинаміки НАН України, 2018) Rezinkina, M. M.; Sokol, Yevgen I. ; Gryb, O. G.; Bortnikov, A. V.; Lytvynenko, S. A.
The results of mathematical modeling of the electric field of overhead power transmission lines (TL) are presented taking into account presence of towers and unmanned aerial vehicles (UAVs) for various cases of the TL lines layout: vertical, horizontal and triangular. Numerical calculations of electric field (EF) were performed using finite integration technique and uniaxial perfectly matched layer. In this case the TL lines under the electrical potential were replaced by linear charges located on their axes. The obtained numerical results for the case of towers and UAV absence were compared with the analytical solutions, which showed coincidence of the EF strength moduli within the range of the assigned accuracy of the numerical calculations– 3%. The results of calculations are necessary to determine the flight height of UAVs, safe from the point of view of electromagnetic compatibility of the on-board electronics to influence of the TL EF and TL towers.

Переглянути

Нові надходження