Вісники НТУ "ХПІ"
Постійне посилання на розділhttps://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/2494
З 1961 р. у ХПІ видається збірник наукових праць "Вісник Харківського політехнічного інституту".
Згідно до наказу ректора № 158-1 від 07.05.2001 року "Про упорядкування видання вісника НТУ "ХПІ", збірник був перейменований у Вісник Національного Технічного Університету "ХПІ".
Вісник Національного технічного університету "Харківський політехнічний інститут" включено до переліку спеціалізованих видань ВАК України і виходить по серіях, що відображають наукові напрямки діяльності вчених університету та потенційних здобувачів вчених ступенів та звань.
Зараз налічується 30 діючих тематичних редколегій. Вісник друкує статті як співробітників НТУ "ХПІ", так і статті авторів інших наукових закладів України та зарубіжжя, які представлені у даному розділі.
Переглянути
12 результатів
Результати пошуку
Документ Система керування комбінованою термофотоенергетичною системою(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2024) Євсеєнко, Олег Миколайович; Кануннікова, Надія Олександрівна; Мінакова, Ксенія Олександрівна; Зайцев, Роман Валентинович; Кіріченко, Михайло Валерійович; Хрипунов, Михайло Семенович; Саприкін, Ростислав ІгоровичПротягом останніх років розробка та впровадження енергозберігаючих рішень залишається актуальним і невід’ємним завданням для реалізації шляху зменшення викидів вуглецю та зменшення негативного впливу на навколишнє середовище. Використання комбінованих фотоелектричних/теплових систем обмежується їх високою ціною, пов'язаною головним чином зі складністю їх систем керування, навіть беручи до уваги наявність державних програм фінансової підтримки використання альтернативної енергії. Новизна пропонованої роботи полягає в розробці математичної моделі та аналітичному дослідженні системи керування комбінованою фотоелектричною/тепловою системою для дослідження роботи керуючих і логічних елементів та їх реакції на перехідні та аварійні режими під час роботи таких систем. Метою роботи є проведення експлуатаційного аналізу, аналітичних та оптимізаційних досліджень системи керування комбінованою фотоелектричною/тепловою системою для забезпечення надійної роботи в перехідних та аварійних режимах та значного спрощення проєктування такої системи. В роботі застосовані методи математичного моделювання та використання спеціалізованого програмного забезпечення. За результатами роботи було розроблено математичну модель системи керування комбінованою фотоелектричною/тепловою системою, яка працює зі змінним набором керуючих та логічних елементів. Запропоновано структурне рішення системи керування для подальшого впровадження та натурних випробувань. Розроблено критерії реагування системи керування на перехідні та аварійні режими роботи комбінованої фотоелектричної/теплової системи. Практична цінність. Встановлено допустимі та критичні значення ряду параметрів, що характеризують роботу комбінованої фотоелектричної/теплової системи в нормальному режимі та визначено відхилення від яких свідчать про наявність аварійної ситуації. Запропоновані алгоритми системи керування дозволять підвищити надійність комбінованої фотоелектричної/теплової системи та знизити ризик виникнення аварійних ситуацій під час натурних випробувань та подальшої експлуатації.Документ Експериментальна апробація робочих режимів імітатора сонця Sunbrick(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Кіріченко, Михайло Валерійович; Зайцев, Роман Валентинович; Мінакова, Ксенія Олександрівна; Воробйов, Богдан Віталійович; Шкода, Дмитро Сергійович; Лелюк, Станіслав ЮрійовичПроведено введення в експлуатацію та експериментальна апробація технічних можливостей і режимів роботи та здійснені тестові вимірювання світлових вольт-амперних характеристик сонячних елементів за допомогою сучасного вимірювального комплексу на основі імітатора сонця Sunbrick. Реалізовано автоматизоване вимірювання світлових вольт-амперних характеристик сонячних елементів компенсаційним методом за допомогою вимірювального приладу Keithley 2400. В ході апробації вимірювального комплексу на основі імітатора сонця Sunbrick протестовано можливість відтворення різних режимів роботи імітатора та перевірено можливості керування випромінюванням як за енергетикою в діапазоні від 100 до 1100 Вт/м² так і за спектральним складом. Встановлено, що просторова нерівномірність освітлення для дослідженого приладу становить менше 2 % при площі освітлення понад 400 см² . Показано, що апробований вимірювальний комплекс дозволяє проводити автоматизовані дослідження сонячних елементів в режимах опромінення, що відповідають як наземним умовам опромінення так і в умовах заатмосферного сонячного випромінювання. Апробовано можливість індивідуального налаштування кожного з 36 каналів випромінюючого елементу в діапазоні від 400 до 1100 нм, що додає гнучкості в використанні імітатора сонця Sunbrick під час дослідження як сонячних елементів в цілому так і властивостей функціональних напівпровідникових матеріалів шляхом опромінення монохроматичним або змішаним освітленням. Показано, що за рахунок експресності проведення досліджень та можливості одразу візуалізувати виміряну вольт-амперну характеристику на екрані комп'ютера можна суттєво пришвидшити процес дослідження сонячних елементів. Так можна відразу проводити розподіл досліджених сонячних елементів за групами відносно їх ефективності та визначати присутність можливих дефектів або пошкоджень у їх структурі.Документ Вплив матеріалу підкладки на структурні властивості плівок телуриду кадмію(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Зайцев, Роман Валентинович; Кіріченко, Михайло Валерійович; Мінакова, Ксенія Олександрівна; Меріуц, Андрій Володимирович; Дроздов, Антон МиколайовичІз використанням модернізованих промислових вакуумних установок було виготовлено серію тестових зразків плівок телуриду кадмію методом термічного вакуумного випарювання на підкладках зі скла без підшару прозорого провідного оксиду, з підшаром провідного оксиду та на підкладках з молібденової фольги для дослідження впливу матеріалу підкладки на структурні параметри тестових зразків. Проведено дослідження структури проводилося методом рентгендифратометричного аналізу розраховані параметри решітки, розміри областей когерентного розсіювання і коефіцієнт текстури плівки. За результатами досліджень структурних параметрів зразків виготовлених на скляній підкладці встановлено наявність кубічної фази телуриду кадмію. Показано, що при збільшенні температури підкладки зростає текстурованість зразків та спостерігається наявність розтягуючих напружень оскільки період решітки кубічної фази суттєво вищий за табличний. Для зразка отриманого на скляній підкладці з шаром прозорого електропровідного окислу ITO при температурі підкладки 200 ОC встановлено наявність двох гексагональних фаз H1 і H2 і кубічної фази C. Зразки отримані на підкладці з молібденової фольги містять практично суцільно кубічну фазу CdTe тільки в дуже тонкому зразку №1 присутні сліди гексагональної фази. Для першого найтоншого зразка, спостерігається тільки один основний дифракційний пік кубічної фази, що можна пояснити тим, що на початкових стадіях росту плівки вона зростає як сильно текстурована кубічна фаза з можливою присутністю деякої кількості гексагональної фази. З аналізу отриманих результатів можна зазначити, що зразки, отримані на молібденовій підкладці мають параметр решітки найближчий до табличних даних - 6.482–6.483 Å. Структурні відмінності, що спостерігаються між дослідженими зразками пов'язані з тим, що вони мають різну переважну орієнтацію, що найвірогідніше обумовлено зміною швидкості напилення.Документ Розробка накопичувача енергії для високовольтного електромагнітного генератора імпульсів(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Шкода, Дмитро Сергійович; Кіріченко, Михайло Валерійович; Зайцев, Роман Валентинович; Мінакова, Ксенія Олександрівна; Білик, Сергій ЮрійовичОстаннім часом при розробці накопичувачів енергії багато уваги приділяється електромагнітній стабільності, що надає можливість підтримувати робочі параметри під час впливу електромагнітних імпульсів та наслідків від їх взаємодії. Питання забезпечення електромагнітної стабільності ектронного обладнання, пов’язане з тим, що під впливом електромагнітних імпульсівв електронних та електричних схемах виникають імпульси перенапруги, в залежності від характеру походження електромагнітних імпульсів, відстані від джерела електромагнітних імпульсівдо компонентів апаратного комплексу значення амплітуди, час наростання і тривалість імпульсів можуть змінюватися. Саме тому длясучасних досліджень залишається надзвичайно актуальним завдання створення високоенергетичних генераторів електромагнітних імпульсів. Основним напрямком використання таких генераторів є вивчення взаємодії тонкоплівкових шарів напівпровідникових матеріалів з високоенергетичними електромагнітними імпульсами та розробка елементів захисту адіоелектронного обладнання від впливу електромагнітних імпульсів.Документ Підвищення ефективності промислових зразків кремнієвих сонячних елементів(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Зайцев, Роман Валентинович; Кіріченко, Михайло Валерійович; Мінакова, Ксенія Олександрівна; Дроздов, Антон Миколайович; Шкода, Дмитро СергійовичДосліджено можливості збільшення коефіцієнта корисної дії більш ніж на 20% для кремнієвих фотоелектричних перетворювачів китайського виробництва. Методом комп’ютерного моделювання встановлено, що час життя нерівноважних носіїв заряду, який становить 520 мкс, реалізований у таких фотоелектричних перетворювачах, не обмежує можливості підвищення їх ефективності більш ніж на 20%. Показано, що збільшення щільності фотоструму до 43,1 мА/см² призводить до збільшення коефіцієнта корисної дії до 20,1%, а зниження густини струму насичення діода до 3,1∙10⁻¹⁴ А/см² призводить до збільшення коефіцієнта корисної дії до 20,4%. Одночасна зміна цих характеристик діода призводить до збільшення коефіцієнта корисної дії до 23,1%. У роботі запропоновано фізико-технологічні підходи до збільшення густини фотоструму та зменшення густини струму насичення діода у готових фотоелектричних перетворювачах.Документ Дослідження конструкції концентратору сонячного випромінювання для автономних фотоенергетичних установок(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2022) Кіріченко, Михайло Валерійович; Нікітін, Віктор Олексійович; Зайцев, Роман Валентинович; Хрипунов, Геннадій Семенович; Меріуц, Андрій Володимирович; Шкода, Дмитро СергійовичСуттєве зростання потужності завдяки використанню концентраторів сонячного випромінювання підтверджує доцільність використання концентрованого випромінювання, а розробку концентраторів робить окремою задачею оптичної фізики. Особливої уваги заслуговують концентратори для отримання високого ступеню концентрації випромінювання, їх розробка потребує цілої низки інноваційних технічних рішень. В роботі проведені комплексні дослідження з оптимізації концентраторів сонячного випромінювання для використання у складі висококонцентраційних фотоенергетичних систем шляхом дослідження оптичних властивостей та особливостей деградації фацетного, вакуумного та сегментного концентраторів. За результатами натурної апробації експериментального зразка фацетного концентратора було виявлено, що процедура налаштування концентратору пов'язана із індивідуальним коректуванням положення кожного із 400 дзеркал, що є вкрай складно. А внаслідок недостатньої жорсткості конструкції концентратор потребує корекції в налаштуваннях після операцій по переміщенню чи збиранню-розбиранню експериментального зразка концентратора. Оскільки концентратор потребує регулярного очищення внаслідок природнього забруднення від пилу, дощу та інших природніх факторів дана операція пов'язана із механічним впливом на дзеркала, що призводить до порушення їх налаштувань. За результатами апробації концентратору вакуумного типу було встановлено, що такі концентратори є дуже чутливими до якості виготовлення основи оскільки внаслідок особливостей конструкції практично не піддаються налаштуванню після виготовлення також вони мали занадто великий розмір фокальної плями яка перевищує розмір теплоприймача. За результатами натурної апробації встановлено, що перспективним для використання у складі фотоенергетичних систем є конструкція концентратору сегментного типу, що являє собою круговий масив сегментів виготовлених з дзеркального матеріалу, інтегральний коефіцієнт відбиття якого сягає 95% та виготовлено експериментальний зразок площею 3,6 м², що дозволяє отримати фокусну пляму діаметром 120 мм з трапецієвидним розподілом освітленості із коефіцієнтом концентрації випромінювання на рівні 360 од.Документ Керування та охолодження електронного навантаження на основі fet-транзистора(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2022) Зайцев, Роман Валентинович; Кіріченко, Михайло Валерійович; Мінакова, Ксенія Олександрівна; Нікітін, Віктор Олексійович; Воробйов, Богдан Віталійович; Харченко, Микола МихайловичВпровадження електронного навантаження для випробування високоточних низьковольтних джерел (сонячних батарей) вимагає ретельного перегляду не тільки схемотехнічної конструкції, а й теплотехнічної та механічної конструкції такого приладу. Сучасні досягнення у розробці сонячних елементів та інших низьковольтних джерел енергії призвели до необхідності створення компактнихта експресних систем їх тестування, котрі не можна реалізувати на існуючих рішеннях. У статті розглядається принцип створення та розрахунку оптимального рішення для реалізації електронного навантаження. Для досягнення мети використовуються методи аналізу сучасної електронної бази, розрахунки основних фізичних та електричних параметрів, а також їх моделювання. На основі розглянутих фізико-схемних рішень для реалізації електронного блоку навантаження була розроблена відповідна електрична схема. Транзистори керуються чотирма уніполярними операційними підсилювачами, інтегрованими в мікросхему LM324. Управління електронним блоком навантаження реалізується шляхом управління напругою на клемах позитивного зворотного зв'язку, яка додатково стабілізується мікросхемою TL431. Пристрій живиться від джерела постійного стабілізованого струму напругою 12 В (забезпечує додаткову фільтрацію від коливань напруги). Розрахунок теплового балансу дозволяє правильно підібрати систему охолодження для стабільної роботи системи. Управління електронним блоком навантаження реалізовано за допомогою мікросхем INA219 та Xicor X9C, запропоновано спосіб їх калібрування. Ці рішення дозволять створити універсальне рішення електронного навантаження для дослідження напівпровідникових приладів і сонячних елементів. Дотримання рекомендацій і принципів, які викладені в цій статті, забезпечить навантаженню можливість працювати на великій потужності і при цьому зберегти хороші характеристики та надійність.Документ Двовісна модель теплового балансу сонячного колектора(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2022) Мінакова, Ксенія Олександрівна; Зайцев, Роман ВалентиновичРозглядаються сонячні колектори та термофотоелектричні системи (PV/T), що є одними з найперспективніших систем відновлюваних джерел енергії. Електроенергія, що виробляється фотоелектричними панелями, має великий потенціал, але й має технологічні недоліки, що не дають отримати максимальну ефективність. Розробка універсальної моделі теплообмінних процесів для оптимізації конструктивних особливостей PV/T систем на етапах проектування та виробництва дозволить збільшити термін служби таких систем та збільшити їх ефективність. Розроблена модель дозволяє враховувати більшість практичних параметрів за двома координатами плаского колектора, які враховують втрати теплової енергії, тепловий опір пластини абсорбера, теплообмін, робочі температури, тощо. Результати проведених модельних розрахунків корелюють з експериментальним даними. На основі запропонованої моделі розроблено програмний продукт для моделювання PV/T систем та проведено його тестування на відомих експериментальних результатах та готових PV/T системах. При проведенні розрахунків з використанням базових параметрів, отримано нагрівання теплоносія при проходженні одного сегмента колектора приблизно на 1,5⁰С. Зазначене зростання температури досягається при швидкості теплоносія 0,6 м/с, що є досить великою швидкістю. Найбільш оптимальним буде досягнення нагрівання теплоносія при проходженні через колектор на 5⁰С, що дозволить знизити швидкість протікання теплоносія аж до 0,2 м/с і значно знизити витрати електричної енергії на роботу помпи. Використання розробленої моделі дозволить вирішувати широке коло оптимізаційних завдань на етапах проектування та оптимізації сонячних колекторів та PV/T систем, отримувати оптимальні параметри конструкції для досягнення найбільшої ефективності та мінімальної собівартості.Документ Аналіз вимог та розробка оптимального рішення гнучких сонячних елементів для використання у комбінованих PV/T системах(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2020) Зайцев, Роман ВалентиновичУ статті визначено вимоги до фотоелектричних перетворювачів, призначених для роботи як інтегровані джерела живлення для комбінованих систем PV / T: ефективно виробляти електроенергію при температурі 55ƒɋ; забезпечити коефіцієнт поглинання сонячної енергії на рівні не менше 90% і мати коефіцієнт відбиття в інфрачервоній частині спектра не більше 10%; разом із системою охолодження системи охолодження, конструкція перетворювач повинен забезпечувати різницю між температурою перетворювача і температурою теплоносія не більше 5 ° C. Дослідженнятемпературної залежності ефективності плівкових фотоелектричних перетворювачів на основі сполук CdTe та CuInSe2, аморфного кремнію та кристалічних GaAs, показав, що структури на основі базових шарів телуриду кадмію мають найменше зниження ефективності при збільшенні робочої температури. Коли температура змінюється на 50ƒɋ, ефективність таких пристроїв зменшується лише на 1%, а відносна швидкість зниження становить –0,14 відн. % / C, що значно менше, ніж той самий параметр для інших типів перетворювачів: GaAs –0,16 відн. % / С, аморфний кремній –0,21 відн. % / C, CuInSe2–0,36 відн. % / С. Аналітична обробка та аналіз впливу світлових характеристик на ефективність перетворювачів на основі кадмію показали це стабільність температури їх ефективності забезпечується щільністю струму насичення діода. Зі збільшенням температури від 20ƒɋ до 50ƒɋ, щільність струму насичення діода збільшується на 50% з 1,9 · 10-9 до 2,7 · 10-9. А, що менше, ніж для кремнієвих пристроїв, для яких діод струм насичення збільшується на 300%. Дослідження показали, що коефіцієнт поглинання сонячної енергії гнучкого елемента на основі кадмію телуриду у видимому діапазоні становить 94–96%, а коефіцієнт відбиття в інфрачервоній області спектра не перевищує 7-8%, що дозволяє конструкції колектора відмовлятися від використання селективного покриття, оскільки його функцію буде виконувати плівковий фотоелектричний перетворювач. Запропоновано конструктивно-технологічне рішення фотоелектричної системи з гнучкими фотоелектричними перетворювачами на основі телуриду кадмію.Документ Аналіз ефективності схем активного балансування акумуляторних батарей(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Стисло, Богдан Олександрович; Зайцев, Роман Валентинович; Мінакова, Ксенія Олександрівна; Кіріченко, Михайло Валерійович; Єресько, Олександр В'ячеславовичВ роботі виконано огляд існуючих схемних рішень пристроїв для балансування акумуляторних батарей. Описано принцип балансування на основі ємнісного та індуктивного буферного елемента. Показано особливості їх роботи і основні розрахунки кожного з типів пристроїв. Для схем з трансформаторною топологією вказано розрахункові значення для визначення балансуючого струму. На підставі аналізу схемних рішень, чисельно визначено і доведено ефективність використання схемних рішень на основі індуктивних буферних елементів. Потужні акумуляторні батареї для систем електричного живлення використовуються у вигляді стеків, що складаються з послідовно-паралельного з’єднання одиничних накопичувачів. Під час їх експлуатації виникає проблема нерівномірного розряду або заряду, для компенсації якої необхідно виконувати балансування рівнів напруги в акумуляторах стеку. Безпека використання електрохімічних накопичувачів вимагає застосування спеціалізованих балансуючих пристроїв. Найбільш ефективними, з енергетичної точки зору, є системи активного балансування. Аналіз математичної моделі роботи двох типів буферних елементів (ємнісного та індуктивного) дозволив дати якісну оцінку їх ефективності. Перші, в порівнянні з індуктивними - не тільки мають гірші енергетичні характеристики, але і не дозволяють виконувати «масштабування» пристрою без істотного ускладнення системи управління. Амплітудне значення струму у схемах з ємнісним буферним елементом обмежене лише внутрішніми паразитними опорами елементів схеми, тому, при відносно великому значенні розбалансування, в елементах схеми (в тому числі акумуляторних батареях) виділяється значна величина енергії втрат у вигляді теплової енергії, що негативно позначається на параметрах акумуляторної батареї. Амплітудне значення струму в схемі на основі індуктивних буферних елементів обмежене величиною індуктивності. Воно може бути розраховане на етапі проектування пристрою. Крім того, забезпечення системою керування переривчастого режиму роботи перетворювача дозволяє зменшити комутаційні втрати в силових ключах схеми і дозволяє підвищити ефективність роботи в цілому. При великій кількості накопичувачів (більше трьох) слід віддати перевагу трансформаторним системам балансування, як окремого випадку індуктивної топології.