Bulletin of NTU "KhPI". Series: Problems of Electrical Machines and Apparatus Perfection. The Theory and Practice / Вісник Національного технічного університету "ХПІ". Серія: Проблеми удосконалювання електричних машин і апаратів. Теорія і практика
Not a member yet
24116 research outputs found
Sort by
Асиметрія розподілу коваріацій як критерій взаємного впливу контрольних параметрів кабельних виробів
Full text linkIntroduction. The quality and stability of the operational parameters of cable products are directly determined by the technology used in their manufacture. The cross-sectional design of a cable consists of sequentially layered materials with different electrophysical, mechanical, and thermal characteristics, which are formed under continuous technological processes. The accuracy of this process determines the compliance with the parameters of electromagnetic field propagation along the guide system. Problem. The technological process of cable manufacturing involves dozens of control parameters, most of which are interrelated and do not form a single statistical ensemble. This complicates the application of classical methods of control and detection of deviations that may affect the reliability of cable cores. The detection of extraneous factors during production often requires more sensitive and complex methods of analysis. Objective. To develop an approach for assessing the mutual influence of two key control parameters—electrical resistance and the mass of extruded aluminum conductors—and to propose an indicator for detecting abnormal values that may affect the quality and complaint potential of cable products. Methodology. The study uses the results of measurements of aluminum pressed cores with a nominal cross-section of 240 mm² over a long technological period. A mathematical description of the measurement arrays was performed using a two-dimensional distribution function of the parameter vectors r (resistance) and m (mass). An analysis of the asymmetry of the distribution of the products of centered values , is proposed, which are an array of current covariances reflecting the mutual influence of parameters. Results. The application of the proposed methodology allows for the highly sensitive detection of asymmetric, anomalous deviations in the mutual influence of control parameters. Evaluation using formula (10) makes it possible to timely detect extraneous factors in the production process that affect the stability of the electrical resistance and mass of cable cores. Practical value. The proposed approach can be used to improve technological control at cable plants, allowing for increased accuracy in detecting anomalies, reducing the risk of complaints, improving the quality of cable products, and ensuring the stability of guide system parameters in real operating conditions.Вступ. Якість та стабільність експлуатаційних параметрів кабельних виробів безпосередньо визначаються технологією їх виготовлення. Конструкція кабелю у поперечному перерізі складається з послідовно накладених шарів матеріалів з різними електрофізичними, механічними та тепловими характеристиками, що формуються в умовах безперервного технологічного процесу. Від точності цього процесу залежить дотримання параметрів поширення електромагнітного поля вздовж направляючої системи. Проблема. Технологічний процес виготовлення кабелів охоплює десятки контрольних параметрів, більшість із яких взаємопов’язані та не утворюють єдиного статистичного ансамблю. Це ускладнює застосування класичних методів контролю та виявлення відхилень, що можуть впливати на надійність кабельних жил. Виявлення сторонніх факторів впливу під час виробництва часто потребує більш чутливих і комплексних методів аналізу. Мета. Розробити підхід до оцінювання взаємного впливу двох ключових контрольних параметрів — електричного опору та маси пресованих алюмінієвих жил — та запропонувати індикатор для виявлення аномальних значень, що можуть впливати на якість і рекламаційний потенціал кабельних виробів. Методика. Для дослідження використано результати вимірювань алюмінієвих пресованих жил номінальним перерізом 240 мм² за тривалий технологічний період. Проведено математичний опис масивів вимірювань за допомогою двомірної функції розподілу вектора параметрів r (опір) та m (маса). Запропоновано аналіз асиметричності розподілу добутків центрованих значень , які є масивом поточних коваріацій, що відображають взаємний вплив параметрів. Результати. Застосування запропонованої методики дозволяє з високою чутливістю виявляти асиметричні, аномальні відхилення у взаємному впливі контрольних параметрів. Оцінка за формулою (10) забезпечує можливість своєчасно виявляти сторонні фактори у виробничому процесі, що впливають на стабільність електричного опору та маси кабельних жил. Практична цінність. Запропонований підхід може використовуватися для покращення технологічного контролю на кабельних заводах, дозволяючи підвищити точність виявлення аномалій, зменшити рекламаційний ризик, підвищити якість кабельної продукції та забезпечити стабільність параметрів направляючих систем у реальних умовах експлуатації
Кабелі LSZH та сертифікація CPR/CPR2: сучасні стандарти пожежної безпеки та екологічності у критичній та громадській інфраструктурі
Full text linkIntroduction. Fires in buildings and transport facilities can occur due to structural defects, equipment defects or human carelessness. The reliability of emergency systems and power supply to critical facilities depends on the quality of the cables that provide them. Problem. Traditional PVC cables emit thick smoke and toxic halogens when burning, which complicates the evacuation of people and damages equipment and structures. Safer and environmentally friendly alternatives are needed for public and critical facilities. Objective. To investigate the properties of LSZH cables and modern CPR/CPR2 certification standards to improve fire safety and reliability of power supply to critical and public facilities. Methodology. An analysis of the standards EN 50575, EN 60754, EN 61034 and EN IEC 60332-3-24 was carried out and the properties of LSZH and PVC cables in terms of smoke emission, toxicity and corrosive effects were compared. Results. Low Smoke Zero Halogen cables have low smoke emission, no toxic halogens and minimal corrosive effects. They ensure compliance with CPR/CPR2 standards and increase human safety and equipment reliability. Practical value. The use of LSZH cables and certified cable and wire products guarantees fire safety, equipment safety, compliance with European standards and reliability of critical facilities.Вступ. Пожежі в будівлях і транспортних об’єктах можуть виникати через конструктивні недоліки, дефекти обладнання або людську необережність. Надійність аварійних систем та енергопостачання критичних об’єктів залежить від якості кабелів, що їх забезпечують. Проблема. Традиційні ПВХ-кабелі при горінні виділяють густий дим і токсичні галогени, що ускладнює евакуацію людей і пошкоджує обладнання та конструкції. Необхідні безпечніші та екологічні альтернативи для громадських та критичних об’єктів. Мета. Дослідити властивості кабелів LSZH і сучасні стандарти сертифікації CPR/CPR2 для підвищення пожежної безпеки та надійності енергопостачання критичних і громадських об’єктів. Методика. Проведено аналіз стандартів EN 50575, EN 60754, EN 61034 та EN IEC 60332-3-24 і порівняння властивостей Low Smoke Zero Halogen та ПВХ кабелів за димовиділенням, токсичністю та корозійним впливом. Результати. LSZH кабелі мають низьке димовиділення, відсутність токсичних галогенів і мінімальний корозійний вплив. Вони забезпечують відповідність стандартам CPR/CPR2 і підвищують безпеку людей та надійність обладнання. Практична цінність. Використання Low Smoke Zero Halogen кабелів та сертифікованої кабельно-провідниковї продукції гарантує пожежну безпеку, збереження обладнання, відповідність європейським стандартам і надійність критичних об’єктів
Діелектрична спектроскопія ізоляції силових кабелів із застосуванням осцилографічних методів
Full text linkThis article is dedicated to the analysis of instrumental errors in measuring the capacitance and dielectric dissipation factor of power cable insulation during the oscilloscopic diagnostics. Models for calculating the dielectric dissipation factor are presented, accounting for the influence of the current-to-voltage converter's finite resistance, oscilloscope parameters, and its connection circuit on the measurement results. Circuit design methods for reducing the impact of these instrumental errors on insulation measurement results are discussed. The obtained results can be used in the development of laboratory setups for monitoring the technical condition of power cable insulation by applying the test voltages with a frequency of less than 1 Hz. It was shown that the application of oscilloscopic methods in dielectric spectroscopy of power cable insulation is characterized by additional instrumental error components due to the influence of oscilloscope parameters and its connection scheme on insulation measurement results. For the power cable insulation inspection example discussed in this article, the influence of these instrumental errors leads to overestimated values of the insulation's dielectric dissipation factor. The influence of oscilloscope parameters and its connection circuit on capacitance and dielectric dissipation factor measurements can be reduced by reducing the resistance of the resistive current-to-voltage converter or by using voltage followers, implemented on an electrometer operational amplifiers.Стаття присвячена аналізу інструментальних похибок вимірювання електричної ємності та тангенса кута діелектричних втрат ізоляції силових кабелів при контролі її технічного стану із застосуванням осцилографічних методів. Наведено моделі для розрахунку тангенса кута діелектричних втрат, що дозволяють враховувати вплив кінцевого опору перетворювача струму в напругу, параметрів осцилографа та схеми його під’єднання на результати вимірювання параметрів ізоляції. Розглянуто схемотехнічні методи, що дозволяють зменшити вплив описаних інструментальних похибок на результати вимірювань електричної ємності та тангенса кута діелектричних втрат ізоляції. Отримані результати можуть бути використані при розробці лабораторних стендів для контролю технічного стану ізоляції силових кабелів у випадку застосування тестових напруг з частотою менше 1 Гц
Machine learning training to support diversity of opinion
No full textDrawing from a small qualitative study of users during a training task for a machine learning system, we explore the implications of restricting the collection of training data to categorical labels alone in domains where subjectivity may be a necessity for serving the needs of a diverse user base. We advocate for new methods of producing labeled training data for machine learning that can discover and support diverse opinions. Such methods might include collecting additional data, using proxy measures of data accuracy, and applying survey methodology
Preschoolers selectively attend to speech that they can learn more from
No full textWe introduce a novel method to test a classic idea in developmental science: that children's attention to a stimulus is driven by how much they can learn from it. Preschoolers (4-6 years, M=4.6) watched a video where a distracting animation accompanied static, page-by-page illustrations of a storybook. The audio narration for each storybook page was looped such that children could listen to it up to 6 total times. However, the narration automatically ended if the child looked at the distractor for an extended period of time, indicating their loss of attention to the story, and triggering the next page. The complexity of the narration was manipulated between-subjects: the Simple narration largely contained words that should be familiar to preschoolers, while the Complex narration contained many rare, late-acquired words. Children's learning was measured via post-tests of their plot comprehension and ability to generalize the rare words. Consistent with the hypothesis that children's attention was driven at least partly by their ability to learn from the speech, we observed a significant interaction between narration complexity and age in predicting children's probability of continuing listening on each page, and the proportion of their visual attention that they devoted to the story illustration. That is, while younger children were more likely to continue listening to the Simple speech, older children became increasingly likely to sustain attention to the Complex speech. Our results provide evidence that young children may actively direct their attention toward linguistic input that is most appropriate for their current level of cognitive and linguistic development, which may provide the best learning opportunities
The treatment of control variables in population science: Deconfounding in Demography 1995-2020
No full textNote: This paper was presented in an oral session on causal inferences at the 2022 Population Association of America in Atlanta, GA.
The practice of causal inference experienced significant growth throughout the social sciences in the past twenty-five years. However, it is unclear how these advances have been incorporated into quantitative sociology. To address this, we reviewed publications in Demography in six 5-year waves from 1995 to 2020. We assessed how authors describe the process of deconfounding statistical models. We found that the treatment of confounding factors was highly varied. Inconsistency in the descriptions of variable selection made it difficult to create a reliable quantitative measure. Still, there was minimal evidence that authors coalesced around the improvements in causal inference, at least in how they described control variables. While alignment between demography and improvements in causal inference would help consolidate and improve the science, this alignment is not evident. We explain some benefits of greater consistency and address how peer-review journals could affect the rationale behind variable selection in quantitative sociology
Удосконалене однофазне реле контролю напруги побутових споживачів з підтримкою IoT і Bluetooth Low Energy
Full text linkThis paper presents a comprehensive hardware and software solution for a household voltage control relay with integration into the Internet of Things (IoT) environment. The circuit design is based on the ESP32-C3FH4 microcontroller, using a bistable electromagnetic relay and a transformerless power supply. A mobile application has been developed to provide real-time monitoring, user-configurable thresholds, event logging, and fault diagnostics. The system supports data transmission via Bluetooth Low Energy (BLE) and offers potential for cloud integration with real-time visualization and trend analysis of electrical parameters. The article includes a structural diagram and an electrical schematic of the device, with detailed descriptions of the operating algorithms and BLE communication protocol. The proposed solution demonstrates high reliability and energy efficiency for protecting household electrical appliances from voltage deviations.У статті представлено комплексне апаратно-програмне рішення для реле контролю напруги побутових споживачів з можливістю інтеграції у середовище Інтернету речей (IoT). Розроблено схемотехнічну частину на базі мікроконтролера (МК) ESP32C3FH4 з використанням бістабільного електромагнітного реле та безтрансформаторного джерела живлення. Реалізовано мобільний застосунок для керування пристроєм, налаштування уставок, перегляду історії спрацювань та аналізу аварійних ситуацій. Розглянуто можливість підключення до хмарних сервісів та візуалізації змін електричних параметрів у режимі реального часу. Надано структурну та принципову електричну схеми пристрою, описано алгоритми роботи та особливості реалізації протоколу обміну даними через інтерфейс Bluetooth Low Energy (BLE). Отримані результати підтверджують ефективність запропонованого рішення для захисту побутових електроспоживачів
Експериментальне дослідження автономної магнітної передачі
Full text linkThe work is devoted to the experimental study of a non-contact electromechanical energy converter with permanent magnets - magnetic transmission. Magnetic transmissions have certain design advantages compared to mechanical transmissions, namely: high reliability, efficiency, lower losses, non-contact transmission of mechanical power, no maintenance costs, and simplicity of design. The use of magnetic transmissions for systems of conversion of low-potential mechanical energy into electrical energy is especially relevant: wind energy, water energy, energy of mechanical vibrations, etc. The application of magnetic transmissions in autonomous wind power plants can be more promising from the economic and technical point of view compared to traditional mechanical transmissions. In order to conduct experimental studies, at the first stage of this study, a geometric model of magnetic transmission was developed in the automated design system. With the use of detailed drawings, the main structural elements of the magnetic transmission were printed using three-dimensional printing technologies. Magnetic segments of the magnetic transmission modulator, permanent magnets, shaft, bearings and bearing shields were installed. On the basis of the developed mock-up sample of the magnetic transmission, an experimental stand for the study of magnetic transmission was developed, with the help of which a number of experimental studies were carried out: measurement of rotation speed and gear ratio, losses, heating and electromagnetic moment. The conducted studies and the developed electromechanical stand allow conducting various studies of magnetic transmissions, which will allow to confirm the results of mathematical modeling and to confirm or refute the results of scientific studies.Робота присвячена експериментальному дослідженню безконтактного електромеханічного перетворювача енергії із постійними магнітами – магнітної передачі. Магнітні передачі мають певні конструктивні переваги порівняно із механічними передачами, а саме: висока надійність, ефективність, менші втрати, безконтактна передача механічної потужності, відсутність витрат на технічне обслуговування, простота конструкції. Особливо актуальним є використання магнітних передач для систем перетворення низькопотенційної механічної енергії в електричну: енергія вітру, енергія води, енергія механічних коливань і т.ін. Застосування магнітних передач в автономних вітрових електростанціях може бути більш перспективним з економічної та технічної точок зору порівняно з традиційними механічними передачами. Для проведення експериментальних досліджень, на першому етапі даного дослідження, проведено розробку геометричної моделі магнітної передачі в системі автоматизованого проектування. Із використанням деталізованих креслень проведено друк основних конструктивних елементів магнітної передачі із застосуванням технологій тривимірного друку. Проведено монтаж магнітних сегментів модулятора магнітної передачі, постійних магнітів, валу, підшипників та підшипникових щитів. На основі розробленого макетного зразку магнітної передачі розроблено експериментальних стенд для дослідження магнітної передачі, з допомогою якого проведено ряд експериментальних досліджень: вимір швидкості обертання та передавального числа, втрат, нагріву та електромагнітного моменту. Проведені дослідження та розроблений електромеханічний стенд дозволяє проводити різноманітні дослідження магнітних передач, що дозволить підтвердити результати математичного моделювання та підтвердити чи спростувати результати наукових досліджень
Особливості формування початкових параметрів для визначення показників надійності контактно-тиристорних перемикаючих пристроїв РПН
Full text linkThe article proposes technical means and methodological materials for determining initial data when assessing the main indicators of operational reliability of a thyristor module, which switches large currents under high voltage conditions and is one of the main elements of the switching device under load of power transformers. In addition, such designs of electrical equipment can work in the structure of various hybrid switches, as well as power units of converting equipment in the structure of energy consumption systems of energy-intensive industries. The given technical and methodological means allow determining the time and probabilistic indicators of a real thyristor module design of any structural and circuit solution, taking into account the degree and type of redundancy of its semiconductor device components. Based on the proposed methodology, it is possible to determine such initial characteristics as the parameters of the electrical load in accordance with the applied voltage and current, their changes due to load redistribution due to a change in the level of redundancy, taking into account the design features of the electrical equipment, and the operating mode of the thyristor module. The proposed methodology, together with a device for experimental study of the structure of possible failures, allows us to evaluate the main initial parameters that are necessary to determine the influence of design factors (number of semiconductor devices, principle and depth of redundancy, economic component, etc.) on the main indicators of operational reliability of thyristor modules for various purposes. As an example of the implementation of the proposed methodology, one of the options for the real design of a thyristor module in the structure of the on-load tap-changer switching device, which is operated for a long period of time in difficult conditions in the electricity consumption network of the metallurgical complex (with increased switching frequency, significant voltage and power drops, etc.), is considered. A more accurate determination of the effectiveness of the proposed methodology for establishing initial data (type and parameters of the theoretical distribution law, etc.) for determining the operational reliability indicators of the on-load tap-changer device, taking into account the load mode and features of the backup system, can be obtained by conducting additional research and experimental tests using the proposed device for a specific design of the thyristor module.У статті пропонуються технічні засоби та методичні матеріали для визначення початкових даних для оцінки основних показників експлуатаційної надійності тиристорного модулю, що комутує великі струми в умовах високих потенціалів і є одним з головних елементів пристрою перемикання під навантаженням силових трансформаторів. Крім того, таки електроапаратні конструкції можуть працювати у структурі різноманітних гібридних вимикачів та в якості силових блоків перетворювальної техніки у структурі систем електроспоживання енергоємних виробництв, тощо. Викладені технічні та методичні засоби дають можливість визначити часові та ймовірнісні показники реальної конструкції тиристорного модулю будь-якого структурного та схемного виконання з урахуванням міри та типу резервування напівпровідникових пристроїв, що його складають. На основі запропонованої методики створюється можливість визначити таки початкові характеристики, як параметри електричного навантаження згідно прикладеної напруги та струму, їх змінення внаслідок перерозподілу навантаження внаслідок змінення рівню резервування з урахуванням конструктивних особливостей як електричного апарату, так і режиму роботи тиристорного модулю. Запропонована методика у сукупності з пристроєм для експериментальних досліджень структури можливих відмов дозволяє здійснити оцінку головних початкових параметрів, що потрібні для визначення впливу конструктивних чинників (кількість напівпровідних приладів, принципу та глибини резервування, економічної складової, тощо) на головні показники експлуатаційної надійності тиристорних модулів різного призначення. Як приклад реалізації запропонованої методики розглянуто один із варіантів реальної конструкції тиристорного модуля в структурі перемикача під навантаженням, що експлуатується протягом тривалого періоду часу в складних умовах в мережі електроспоживання металургійного комплексу (зі збільшеною частотою комутацій, значними перепадами напруги та потужності тощо). Більш точне визначення ефективності запропонованої методики встановлення вихідних даних (тип та параметри теоретичного закону розподілу тощо) для визначення показників експлуатаційної надійності пристрою РПН враховуючи режим навантаження та особливості системи резервування, можна отримати шляхом проведення додаткових досліджень та експериментальних випробувань з використанням запропонованого пристрою для конкретної конструкції тиристорного модуля
Огляд типових конструкцій лінійних генераторів з постійними магнітами для використання у хвильових електростанціях
Full text linkIntroduction. The growing demand for clean and stable electrical energy stimulates the development of new renewable energy sources, among which wave energy stands out due to its high energy density and potential to cover a significant share of global electricity consumption. One of the most promising technical solutions for converting wave energy is the use of direct-drive systems based on permanent-magnet linear generators, which eliminate the need for complex mechanical transmissions and reduce operational costs. Purpose. The purpose of this article is to review typical designs of permanent-magnet linear generators used in wave power plants and to identify their key advantages, disadvantages, and development prospects. Methods. The study is conducted as a review of contemporary scientific publications and technical solutions related to the design and operating principles of linear generators in wave energy systems. Results. The main structural varieties of linear generators are analyzed, including cylindrical and flat topologies, different permanent-magnet arrangements-embedded, surface-mounted, and Halbach arrays - as well as the use of iron-core and air-core configurations. Machines with longitudinal and transverse magnetic flux paths are examined separately, and their comparative characteristics are presented. Conclusion. The review shows that improving the designs of transverse-flux linear generators is the most promising direction for further research aimed at enhancing the efficiency and reliability of wave power plants, as these designs allow for the minimization of mechanical loads and the increase of the overall performance of the system.Вступ. Зростання потреби в екологічно чистій та стабільній електроенергії стимулює розвиток нових відновлюваних джерел енергії, серед яких хвильова енергетика вирізняється високою щільністю енергії та потенціалом покриття суттєвої частки світового енергоспоживання. Одним із найперспективніших технічних рішень для перетворення енергії морських хвиль є системи прямого приводу на основі лінійних генераторів із постійними магнітами, що дозволяють уникнути складних механічних трансмісій і зменшують експлуатаційні витрати. Мета. Метою статті є огляд типових конструкцій лінійних генераторів з постійними магнітами, що застосовуються в хвильових електростанціях, та визначення їх ключових переваг, недоліків і перспектив розвитку. Методи. Дослідження виконано у вигляді огляду сучасних наукових праць та технічних рішень, присвячених будові та особливостям роботи лінійних генераторів у системах хвильової енергетики. Результати. Проаналізовано основні конструктивні різновиди лінійних генераторів, зокрема циліндричні та плоскі топології, різні схеми розташування постійних магнітів - заглиблених, поверхневих та масивів Халбаха - а також варіанти застосування залізного та повітряного осердя. Окремо розглянуто машини з поздовжнім та поперечним напрямком магнітного потоку; наведено їхні порівняльні характеристики. Висновки. Огляд показав, що для підвищення ефективності та надійності хвильових електростанцій найбільш перспективними напрямами подальших досліджень є вдосконалення конструкцій лінійних генераторів поперечного потоку, що дає змогу мінімізувати механічні навантаження та збільшити коефіцієнт корисної дії установки