Кафедра "Електричні апарати"

Постійне посилання колекціїhttps://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/43

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

Кафедра "Електричні апарати" була створена в 1931 році при Харківському електротехнічному інституті. Засновником, організатором і першим завідувачем кафедри був видатний фахівець в галузі електротехніки професор Вашура Борис Федорович.

Кафедра входить до складу Навчально-наукового інституту енергетики, електроніки та електромеханіки Національного технічного університету "Харківський політехнічний інститут", веде підготовку фахівців що мають глибокі знання з електромеханіки та різнобічні знання в області комп’ютерної техніки й інформаційних технологій.

У складі науково-педагогічного колективу кафедри працюють: 2 доктора технічних наук, 6 кандидатів технічних наук, 1 кандидат фізико-математичних наук; 5 співробітників мають звання доцента, 1 – старшого наукового співробітника.

Переглянути

Результати пошуку

Зараз показуємо 1 - 10 з 45

Усовершенствованный метод определения установившейся температуры и постоянной времени нагрева электрических аппаратов
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Байда, Евгений Иванович; Чепелюк, Александр Александрович
В статье предложено усовершенствование метода определения установившейся температуры нагрева токоведущих частей электрического аппарата и его постоянной времени нагрева в случае реальных измерений значений температуры, выполненных с некоторой ошибкой. В соответствие с указанным методом при известной температуре окружающей среды производится включение аппарата с замером температуры его нагрева через одинаковые промежутки времени; по данным измерений строится график производной от температуры по времени; по данным графика определяется установившаяся температура и постоянная времени нагрева. Показано, что неточности измерения температуры могут существенно искажать получаемые для определения постоянной времени и установившейся температуры нагрева зависимости и для правильной оценки параметров необходимо вид аппроксимирующей функции производной температуры по времени знать априори – линейная функция. Данный метод позволяет существенно сократить время испытаний электрических аппаратов на нагрев в продолжительном режиме работы. Указанный метод проиллюстрирован на примере определения нагрева катушки во времени методом измерения активного сопротивления. На основании полученных и обработанных экспериментальных данных определяются также коэффициенты перегрузки по мощности в длительном режиме работы, а также в кратковременном и повторно-кратковременном режимах, что позволяет правильно эксплуатировать электрический аппарат.
Сравнительный анализ электромеханических процессов в индукционно-динамическом преобразователе с подвижным индуктором и двумя дисками
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Байда, Евгений Иванович; Король, Елена Геннадьевна
В статье проведено комплексное исследование традиционных индукционно-динамических механизмов (с одним диском и неподвижной катушкой) и мультиякорных индукционно-динамических механизмов (линейных импульсных индукционных преобразователей) с подвижной катушкой и двумя дисками. Актуальность темы. Подобные индукционно-динамические механизмы широко применяются в различных отраслях, в частности, в электроаппаратостроении, где быстродействие является одной из важнейших характеристик. Целью статьи является сравнительный анализ и уточнение характеристик традиционной индукционно-динамической системы с одним диском и неподвижной катушкой и мультиякорной – с подвижной катушкой и двумя дисками. Метод исследований, научная новизна. Расчеты проведены на основании решения уравнений электромагнитного поля и уравнений для электрической цепи катушки. Практическая значимость и основные выводы. В ходе расчетов были определены значения электромагнитной силы и импульса силы, действующих на подвижный диск, потери энергии в системе и электромагнитная энергия системы. Результаты исследования показаны в виде графиков, а именно, ток катушки и суммарная магнитная энергия для традиционного индукционно-динамического механизма с одним диском и для мультиякорного – с двумя дисками, потери Джоуля в неподвижной катушке и диске (в традиционной системе) и в подвижной катушке и двух дисках (в мультиякорной системе), импульс силы и электромагнитная сила подвижной катушки (в мультиякорной системе) и подвижного диска (в традиционной и мультиякорной системе), суммарный импульс подвижных частей индукционно-динамического механизма с мультиякорной системой, а также электромагнитная сила и суммарная сила, действующая на подвижные части индукционно-динамического механизма с мультиякорной системой. Показано, что индукционно-динамический механизм с двумя дисками менее эффективен по электромагнитной силе, импульсу и электромагнитной энергии, чем индукционно-динамический механизм традиционной компоновки.
Влияние геометрии материала катушки на параметры электромагнитной силы индукционно-динамического механизма
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2020) Байда, Евгений Иванович
В статье исследована математическая модель быстродействующего индукционно-динамического механизма в цилиндрической системе координат, катушка которого в виде ряд концентрических колец математически представлена спиралью Архимеда. Целью статьи является проверка математической модели и исследование работы индукционно-динамического механизма в зависимости от геометрических размеров медной ленты, которой намотана катушка и числа витков. Проведенные расчеты показывают, что одним из основных факторов, влияющих на работу индукционно-динамического механизма, является сечение ленты, которое не должно быть меньше определенного значения. Причем, высота ленты, в определенных пределах, слабо влияет на быстродействие индукционно-динамического механизма. В процессе моделирования было установлено, что для каждого определенного сечения медной шины существует оптимальное количество рядов намотки, при котором значение импульса силы максимально.
Pасчет электромагнитных и тепловых полей с помощью программы FEMM
(2015) Байда, Евгений Иванович
Учебное пособие содержит ряд теоретических и практических положений по работе с программным продуктом, предназначенных для расчета магнитных, электрических и тепловых полей. Предназначено для студентов и аспирантов электротехнических специальностей.
Особенности динамики быстродействующего индукционно-динамического привода с бистабильным фиксатором положения контактов выключателя на базе постоянных магнитов
(Национальный технический университет "Харьковский политехнический институт", 2020) Байда, Евгений Иванович; Литвиненко, Виктория Владимировна; Чепелюк, Александр Александрович
В статье исследована оригинальная математическая модель быстродействующего индукционно-динамического привода выключателя с бистабильным фиксатором с двумя катушками на базе постоянных магнитов. Индукционно-динамические механизмы, известные в иностранной литературе как Thomson-drive, применяются в качестве привода выключателей постоянного тока благодаря высокому быстродействию, простоте и надежности конструкции. Целью статьи является анализ принципиальной возможности создания коммутационного аппарата с индукционно-динамическим приводом на базе математической модели, что позволяет повысить надежность работы всего механизма и существенно упростить конструкцию. Рассматривается возможность создания предлагаемого комбинированного приводного механизма и определение основных направлений дальнейших исследований с целью получения опытных образцов. Конструкция исследуемого индукционно-динамического привода ранее в литературе не рассматривалась. Решаемая задача является мультифизической, включающей расчет: статического магнитного поля; электрической цепи с учетом изменения напряжения на конденсаторе и наведенной в катушках противо-ЭДС; динамики движения якорей бистабильного фиксатора и привода с учетом изменения массы; нестационарного электромагнитного поля в неоднородной нелинейной среде с учетом постоянных магнитов и движения проводящих тел в электромагнитном поле. Направления дальнейших исследований представляются в виде оптимизации геометрии, параметров катушек привода и конденсаторов, геометрии бистабильного механизма, объема и остаточной индукции постоянных магнитов для обеспечения требуемых значений быстродействия, контактного нажатия и габаритов аппарата.
Математическая модель быстродействующего привода автоматического выключателя с индукционно-динамическим и бистабильным механизмом
(Запорізький національний технічний університет, 2018) Байда, Евгений Иванович; Волкова, О. Г.
Цель работы. Разработка математической модели индукционно-динамического привода выключателя с двумя катушками, работающего с бистабильным механизмом, обеспечивающим фиксацию индукционно- динамического механизма (ИДМ) в крайних положениях траектории движения контактной системы. Методы исследования. Решение поставленных в работе задач выполнялось с использованием методов расчёта электромагнитного поля, конечных элементов, теоретической механики и решения дифференциальных уравнений. Полученные результаты. Разработана математическая модель быстродействующего привода на базе индукционно-динамического и бистабильного механизма, которая базировалась на уравнениях электромагнитного поля электрической цепи и кинематики движения механизма переключения. Преимуществом данной модели является возможность динамического расчета привода выключателя на основании данных по контактному нажатию, ходу и провалу контактов. Исходными данными построения модели являлись: индуктивность внешней цепи; активные сопротивления катушек, рассчитанные исходя из сечения проводника и геометрии катушек. Начальные условия удовлетворяли условиям Дирихле. Система уравнений математической модели решалась в цилиндрической системе координат. Решение задачи проводилось в системе Comsol Multiphysics. Движение подвижной части ИДМ моделировалось деформацией расчетной сетки. На основании исходных данных о контактном нажатии, а также ходе и провале контактов, определялась жесткость пружины и усилия в конструкции бистабильного механизма. По расчетным данным представлены графики, позволяющие проанализировать выбор упругих элементов и внести необходимые корректировки на стадии проектирования и отладки конструкции. Рассчитаны параметры работы механизма в стадии включения и отключения ИДМ. Представлены графические значения хода и скорости движения якоря выключателя, токи ускоряющей и тормозящей катушки, значение суммарной электромагнитной силы и суммарной противодействующей силы. Научная новизна. Разработана математическая модель быстродействующего привода на основе ИДМ и бистабильного механизма, который включает в себя уравнения электромагнитного поля электрической цепи и уравнения движения. Модель корректно описывает физические процессы и может быть использована для разработки и изучения конструкций высокоскоростных приводов. Практическая ценность. На основании вариантных расчетов можно решать задачи, по поиску требуемых параметров привода ставя целью получить: а) малое временя замыкания контактов и избегать «дребезг» при включении; б) высокую начальную скорость и общее малое время (менее 1 мс) размыкания контактов, уменьшить динамические нагрузки на элементы привода и контактную систему.
Характеристики трогания моностабильного актуатора
(Національний гірничий університет, 2013) Байда, Евгений Иванович; Выровец, Сергей Валерьевич
Purpose. To approbate the mathematical model of nonstationary electromagnetic field calculation in nonlinear, non-uniform, conductive medium taking into account the rotor motions of the polarized monostable actuator with permanent magnets, and to determine the starting parameters depending on the storage capacitor’s voltage value. Methodology. We have applied the mathematical simulation of electromagnetic field in nonlinear, conductive, movable medium taking into account the equation of the electrical field of the coil and motion dynamics of the movable elements. We have correlated the simulated result with the experimental data obtained by means of the polarized monostable actuator model. Findings. We have developed the mathematical model for calculation of the nonstationary electromagnetic field in the polarized bistationary actuator taking into account the equation on-off electric circuit coil and equation of motion of reduced mass armature. We have obtained the dynamic characteristics of the monostable actuator vacuum switch of medium voltage. This allows us to examine the parameters of the switch response based on the received mathematical model and to design actuators according to the specification, and to choose optimal parameters of construction and reduce substantially the time and expenses needed for the models. Originality. For the first time, we have carried out the integrated research of the monostable actuator with permanent magnets based on the combined equation calculation of electromagnetic field in non-uniform, non-linear conductive medium taking into account the armature transfer, electric line equation and movement. Practical value. We have manufactured the actuator models based on the performed calculation. The experimental studies have confirmed the adequacy of the model which allows designing such actuators for new construction of switches and upgrade the existing ones.
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.
Влияние частоты на распределение плотности тока и на нагрев печатных плат
(НТУ "ХПИ", 2017) Байда, Евгений Иванович; Чепелюк, Александр Александрович
В статье исследуются процессы изменения активного сопротивления и нагрева дорожки печатной платы в функции частоты сигнала вследствие поверхностного эффекта и эффекта взаимного влияния токов в проводнике. Рассчитан коэффициент изменения активного сопротивления дорожки в функции частоты. Предложен и опробован алгоритм теплового расчета, позволяющий значительно упростить и ускорить решение пространственной задачи, используя результаты расчета 2D задачи распределения тока в плоском проводнике. Показано, что при заданном значении внешнего тока увеличении частоты приводит к значительному увеличению эквивалентного активного и реактивного сопротивлений проводника, что существенно увеличивает его температуру нагрева. Доказана корректность решения электротермической 3D задачи и намечены направления дальнейших исследований.
Исследование механических напряжений в приводном валу вакуумного выключателя средних напряжений
(НТУ "ХПИ", 2017) Байда, Евгений Иванович; Клименко, Борис Владимирович
В статье исследуются процессы, которые определяют механические напряжения в приводном вале вакуумного выключателя в статическом и динамическом режимах работы. Показано, что механическая деформация вала вызывает уменьшение провала контактов на величину до 30% и сил контактного нажатия на 10-11%, эти значения не критичны и мало влияют на работу выключателя. Получены значения сил, действующих на опоры вала. Показано, что динамические усилия в опорах на 19-38% больше статических. Полученные значения усилий позволяют выбрать материал вала и подшипники.