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 11

The influence of mechanical deformation consideration on the results of the calculation of the vacuum circuit breaker drive shaft
(Інститут проблем машинобудування ім. А. М. Підгорного Національної академії наук України, 2023) Baida, Yevhen I.; Panteliat, Mykhailo G.; Kuzmin, Artem O.
One of the important directions of theoretical, computational and experimental research related to the improvement and development of new design elements of modern electrical devices, primarily medium voltage circuit breakers and contactors, is the study of not only electromagnetic, but also mechanical processes in these electrical devices. The paper is devoted to the creation and use of computational models for calculating mechanical forces and deformations of an absolutely rigid and real drive shaft of a medium voltage vacuum circuit breaker in static mode with the aim of quantitative comparison of the obtained numerical results. Calculation studies are performed using the finite element method. A comparative analysis of the calculation of mechanical stresses in the drive shaft of a vacuum circuit breaker in a static mode for an absolutely rigid and real shafts is carried out in this paper on the basis of the developed models. The obtained results of computer modeling are given in detail in tabular and graphic forms, including the shape of the deflection of the medium voltage vacuum circuit breaker shaft at the maximum stroke of the actuator of the electrical device under study. It has been demonstrated that the mechanical deformation of the shaft causes a decrease in contact drop and contact pressure forces, but with a correctly selected cross-section, these values are not critical and have little effect on the circuit breaker operation (about 20% and 7%, respectively). It is shown that as a result of shaft bending, additional axial forces appear in the supports, which significantly affect the choice of bearings according to the equivalent static load.
A refined mathematical model of physical processes in a conductor at a high-current pulse discharge
(Харківський національний університет міського господарства імені О. М. Бекетова, 2021) Bajda, Yevgen I.; Pantelyat, Michael G.
A novel mathematical model describing physical processes during the flow of an aperiodic pulse current with amplitude of 100 kA along a conductor with a circular cross-section is proposed and investigated. It is shown how a short-term electric discharge of an aperiodic shape affects the distribution of the current density in the cross-section of the conductor, causing its nonuniform heating and the appearance of significant thermal forces as well as mechanical stresses and strains. Based on the developed mathematical model, the relationship between electromagnetic, thermal and mechanical phenomena is shown, allowing a deeper understanding of the multiphysics processes taking place. The maximum values of the current density are calculated, which on the surface of the conductor reach values of 47 kA/mm2, while the temperature rise of a copper conductor with a diameter of 2.44 mm is no more than 80ºC at high temperature gradients, which causes the appearance of thermal stresses that have value (40–50)% of the value of the short-term strength limit of electrical copper. Utilization of this model allows to more accurately determine the required conductor cross-section based on the characteristics of electromagnetic, thermal and mechanical processes. It is shown that the simplified model (the condition for the uniform distribution of the current over the cross-section) gives significantly underestimated values of temperatures and does not take into account temperature deformations.
Мультифізична модель процесів у електромагнітах і актуаторах вакуумних комутаційних апаратів з урахуванням контактної взаємодїї конструктивних елементів
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Пантелят, Михайло Гаррійович; Кузьмін, Артем Олексійович
У статті запропонована удосконалена методика мультифізичного комп’ютерного моделювання зв’язаних процесів у конструктивних елементах вакуумних комутаційних апаратів середньої та високої напруги з урахуванням контактних явищ. У конструкціях сучасних вакуумних автоматичних вимикачів і контакторів спостерігається значне використання електромагнітних актуаторів на основі висококоерцитівних магнітотвердих рідкоземельних композиційних матеріалів NdFeB і SmCo. Найбільш перспективними для використання в якості приводів автоматичних вимикачів і контакторів є поляризовані електромагніти на основі використання зазначених висококоерцитівних постійних магнітів. Однак існуючі серійні конструкції електромагнітів і актуаторов необхідно суттєво вдосконалити з метою підвищення надійності і терміну експлуатації, зниження масогабаритних і вартісних показників, подальшого зниження енергоспоживання, вдосконалення технологічності процесу масового виробництва. Комп‘ютерне моделювання запропоновано виконувати методом скінченних елементів у двовимірній постановці з використанням комерційних програмних продуктів і (або) програмного забезпечення, створеного безпосередньо для проведення зазначених досліджень. Одним із пріоритетних напрямків удосконалення математичних моделей і алгоритмів комп’ютерного моделювання процесів у механічному колі вакуумних комутаційних апаратів середньої та високої напруги є врахування контактної взаємодії конструктивних елементів апаратів, що розглядаються. Наступним кроком, завдяки використанню вдосконаленої математичної моделі, є виконання комплексу розрахункових досліджень і на основі отриманих чисельних результатів розробка рекомендацій, спрямованих на створення конструкцій електромагнітів і актуаторів, які б відповідали світовим стандартам і були конкурентоспроможними на світовому ринку.
Стенд для дослідження електричних апаратів на базі ARM-мікроконтролера
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2020) Грищук, Юрій Степанович; Лещенко, Вячеслав Михайлович; Пантелят, Михайло Гаррійович; Варв’янська, Вікторія Віталіївна; Шевлюга, Олексій Іванович
Розглянуті питання модернізації стендів для дослідження електричних апаратів, шляхом застосування сучасних ARM-мікроконтролерів, які мають високу продуктивність при невисокій їх вартості, наднизьке енергоспоживання (джерело живлення напругою 1,8-3,6 В), високу перешкодостійкість і надійність в роботі. Відзначена актуальність завдання, вирішення якого потребує розробки сучасного дослідного стенду. На основі аналізу технічних вимог до електричних апаратів, та методів їх випробувань і досліджень визначені фізичні, електричні та інші параметри, які пропонується контролювати в процесі їх експериментальних випробувань і досліджень. Розглянуті існуючі стенди та їх принципові схеми для комутаційних, теплових та інших досліджень електричних апаратів, їх граничної комутаційної здатності, із застосуванням різних систем керування. Проведено аналіз стендів з мікроконтролерним керуванням дослідженнями електричних апаратів, наведені їх переваги та особливості застосування. Запропонована заміна існуючих дослідних стендів та системи вимірювання, контролю і керування на модернізований стенд. Розроблена структурна схема стенда, виконаного на базі 32-х розрядного ARM-мікроконтролера, вибрані її елементи та побудовано алгоритм роботи, що дає можливість автоматизувати процес експериментальних досліджень електричних апаратів, з послідуючим обробленням результатів та передачею в комп’ютер для подальшого аналізу і оформлення. Все це дозволить суттєво скоротити строки проведення випробувань і експериментальних досліджень електричних апаратів, оброблення отриманих результатів та підви-щити їх економічну ефективність.
Розрахунок і проектування магнітопроводу індукційних кухонних плит
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2020) Пантелят, Михайло Гаррійович; Грищук, Юрій Степанович; Чепелюк, Олександр Олександрович; Єлоєв, Алан Казбекович
Все більш широке використання індукційних кухонних плит у сучасному побуті та у ресторанному виробництві робить актуальними задачу розробки методів розрахунку і проектування основних конструктивних елементів зазначеного представника сучасної електропобутової техніки. Окрім індуктора (плоскої котушки, при протіканні по якій змінного струму створюється електромагнітне поле, яке наводить в свою чергу вихрові струми в посуді, що нагрівається на індукційній кухонній плиті), одним з найважливіших елементів конструкції сучасної побутової індукційної кухонної плити є магнітопровід, виконаний з феромагнітного матеріалу та призначений для екранування електромагнітного поля, створеного індуктором, з метою зменшення розсіяння поля та, таки чином, підвищення коефіцієнта корисної дії плити. Представляє науковий та практичний інтерес розробка методики інженерного розрахунку та проектування магнітопроводу індукційної кухонної плити з метою вибору матеріалу для його виготовлення, визначення геометричних і масогабаритних параметрів магнітопроводу, а також втрат у ньому в процесі експлуатації плити. Представлена в даній статті й апробована методика інженерного розрахунку та проектування магнітопроводу індукційної кухонної плити (матеріал для виготовлення магнітопроводу – MnZn-ферит нової марки PC95 виробництва TDK Corporation) відповідає поставленій задачі. З огляду на масогабаритні показники та низький рівень втрат, розраховані у роботі магнітопроводи можна використати у конструкціях індукційних побутових плит. Розроблена методика може бути використана в процесі перспективних науково-дослідних і конструкторських робіт з розробки індукційних кухонних плит, а також в навчальному процесі для підготовки бакалаврів і магістрів за відповідними освітніми програмами.
Модернізація системи керування дизель-генераторними установками потужністю 1200 кВт
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2019) Грищук, Юрій Степанович; Лещенко, Вячеслав Михайлович; Пантелят, Михайло Гаррійович; Єлоєв, Алан Казбекович; Синяговський, Станіслав Васильович
Розглянуті питання модернізації системи керування дизель-генераторними установками, які мають високу потужність при невисокій вартості палива, високу безпечність, надійність та призначені для використання в якості основного, або резервного джерела живлення. Відзначена актуальність завдання, вирішення якого на сучасному рівні потребує проектування модернізації з достатньо широким, системним використанням сучасної мікропроцесорної техніки. Проведено огляд і аналіз дизель-генераторних установок та їх технічних характеристик, пристроїв вимірювання, контролю і керування та технічних вимог до них. Наведені переваги систем мікропроцесорного керування та особливості їх застосування. Встановлена можливість заміни аналогової системи вимірювання, контролю і керування, що виконана на релейних схемах автоматики, або логічних елементах з аналоговими вимірювальними приладами, на автоматизовану систему на базі 32-х розрядного мікроконтролера. Визначені функції, які передбачається виконувати в автоматизованому режимі: підготовка до автоматичного виконання запуску дизеля за допомогою спеціальної програми періодичний підігрів для підтримання його в гарячому стані готовності до запуску, аварійна зупинка двигуна при зниженні тиску масла в системі змащення до мінімально-допустимої величини та при перевищенні температури охолоджувальної рідини за максимально-допустимий рівень, контроль та регулювання частоти обертання колінчастого валу двигуна та захист при її перевищенні за максимально-допустиму величину та інші. Визначені фізичні, електричні та інші параметри, що відображають робочий стан дизель-генератора, які необхідно контролювати і регулювати залежно від їх поточних значень. Розроблена структурна схема автоматизованої системи контролю параметрів і керування дизель-генераторними установками потужністю 1200 кВт на базі АRM-мікроконтролера, проведено вибір аналогових та цифрових датчиків та інших елементів схеми, побудовано алгоритм її роботи.
Експериментальний стенд для дослідження індукційних кухонних плит
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2019) Чепелюк, Олександр Олександрович; Пантелят, Михайло Гаррійович; Грищук, Юрій Степанович; Єлоєв, Алан Казбекович
Експериментальні дослідження є головним напрямком науково-дослідних робіт у напрямку вдосконалення конструктивних рішень і режимів експлуатації побутових індукційних плит, оскільки експерименти дозволяють отримати найбільш достовірні результати, які будуть також слугувати порівняльною базою для верифікації розроблених математичних моделей і чисельних алгоритмів комп’ютерного моделювання відповідних процесів і явищ в індукційних кухонних плитах і посуді, що нагрівається. У статті описано розроблений експериментальний стенд для дослідження теплових і енергетичних процесів у індукційних кухонних плитах і посуді, що нагрівається. Для створення текспериментального стенду та проведення досліджень використовується обладнання, придбане кафедрою «Електричні апарати» НТУ «ХПІ» завдяки отриманому у 2016 р. гранту Фонду Олександра фон Гумбольдта(Alexander von Humboldt Stiftung, Німеччина) на суму 20 тисяч Євро. Експерименти розпочато з використанням індукційної кухонної плити VES electric V-HP6. Наразі стенд дозволяє виконувати наступні експериментальні дослідження: вимірювання швидкості нагріву їжі (води) при використанні різних потужностей індукційної плити; вимірювання температури робочої поверхні, цифрового дисплея та панелі керування індукційною плитою; вимірювання показників електричної енергії, спожитої для нагріву їжі (води). Використовується наступне сучасне вимірювальне обладнання: двоканальний цифровий термометр з термопарами DT 1320, пірометр Flus IR-865U, цифровий мультиметр («струмові кліщі») DT 3352 та спеціалізоване програмне забезпечення до нього. Отримані та проаналізовані попередні результати експериментальних досліджень, встановлені особливості функціонування індукційних кухонних плит у залежності від потужності при нагріванні їжі.
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.
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.
Стан і перспективи мультифізичного моделювання індукційних кухонних плит
(НТУ "ХПІ", 2018) Пантелят, Михайло Гаррійович; Грищук, Юрій Степанович; Чепелюк, Олександр Олександрович; Єлоєв, Алан Казбекович
Індукційні плити являють собою відносно новий клас сучасної електропобутової техніки – кухонні електричні плити, які розігрівають металевий посуд вихровими струмами, які створюються електромагнітним полем частотою 20-100 кГц. Представляє значний інтерес дослідження мультифізичних (електромагнітних, теплових і механічних) процесів, що протікають в індукційних плитах в процесі їх експлуатації, а також розробка методики розрахунку і проектування їх конструктивних елементів. Отримані результати мають бути розраховані на використання в практиці конструювання побутових індукційних плит, а також у навчальному процесі для підготовки фахівців за відповідною навчальною програмою. Кількість опублікованих робіт, присвячених комп’ютерному моделюванню процесів в індукційних кухонних плитах, на багато порядків менше, ніж кількість публікацій з питань добре розвинутого чисельного аналізу мультифізичних явищ у промислових індукційних нагрівачах. У статті наведено огляд і аналіз публікацій, головним чином опублікованих у закордонних виданнях, присвячених мультифізичному комп’ютерному моделюванню електромагнітних і теплових процесів і явищ в індукційних кухонних плитах і посуді, що нагрівається. Запропоновані напрямки подальших досліджень: доцільно врахувати при застосуванні метода скінчених елементів залежності електрофізичних та теплофізичних властивостей матеріалів від температури, а також нелінійні магнітні властивості (основні криві намагніченості) феромагнітних матеріалів. Математичне моделювання розподілу зв’язаних полів доцільно розпочати у двовимірній постановці (значно більш складна тривимірна постановка та відповідне програмне забезпечення можуть бути використані пізніше для уточнення отриманих результатів).