Electrical Engineering & Electromechanics (E-Journal - National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute") / Електротехніка і Електромеханіка (Національний технічний університет - "Харківський політехнічний iнститут")
Not a member yet
941 research outputs found
Sort by
РАСЧЕТ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ В НЕОДНОРОДНЫХ СРЕДАХ ДЛЯ ВЫБОРА ЗАЩИТНЫХ ПОКРЫТИЙ
Get PDFThe aim of the work is to develop a method for high-frequency EMFs calculation in terms of the modified vector potential and to use it for choice of the parameters of the layered absorbing coatings that provide effective absorption of radio wave radiation. Methodology. A method for calculation of electromagnetic fields in inhomogeneous media is described. It is performed in terms of the modified magnetic potential at presented a plane electromagnetic wave as an incident and reflected one. To reduce the computational domain size, additional uniaxially perfectly matched layers ensuring fast and non-reflective attenuation of electromagnetic field (EMF) strengths are used at its boundaries. It is supposed that electrical parameters of such layers have not only resistive, but also magnetic losses. Results. Modification of the known methods for dividing the wave into the incident and reflected, as well as introducing uniaxially perfectly matched layers at the domain boundaries and formulation of the problem in terms of the modified vector potential, provide a possibility to solve the problem of the electromagnetic wave incidence onto heterogeneous media at reduced memory and counting time compared to the formulation tasks through the EMF strengths. Practical value. The described method was used to select parameters of radio-absorbing coatings, application of which on conductive bodies reduces the reflections from them of the incident electromagnetic waves. This provides a possibility to choose the electrical parameters of layered coatings with active losses, as well as magnetic losses, which provide a decrease of the reflected waves amplitude by an order of magnitude or more. Originality. For the first time, the problem of calculating the incidence of an electromagnetic wave on an inhomogeneous medium with active electrical and magnetic losses was formulated in terms of the modified vector potential. The parameters of a multilayer lossy coating, which ensures decrease of the reflected EMF wave strengths by an order of magnitude or more are determined. Описан метод расчета электромагнитных полей в неоднородных средах, выполненный в терминах модифицированного магнитного потенциала при разделении плоской электромагнитной волны на падающую и отраженную. Для уменьшения габаритов расчетной области на ее границах введены дополнительные одноосно идеально поглощающие слои, обеспечивающие быстрое и безотражательное затухание напряженностей электромагнитных полей (ЭМП). Особенностью таких слоев является то, что их электрические параметры выбраны такими, чтобы обеспечить наличие в них не только резистивных, но и магнитных потерь. Математическое моделирование процессов при падении ЭМП на проводящую среду, перед которой помещены покрытия с подобными свойствами, показало возможность эффективного затухания в них ЭМП радиочастотного диапазона. В результате проведенных исследований выбраны параметры покрытий, обеспечивающих минимальное отражение падающих электромагнитных волн.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ТЕРМИЧЕСКОЙ СТОЙКОСТИ ОПЫТНЫХ ОБРАЗЦОВ ПАНЕЛЕЙ ИЗ АЛЮМИНИЕВОГО СПЛАВА ТОПЛИВНОГО БАКА САМОЛЕТА К ПРЯМОМУ ВОЗДЕЙСТВИЮ НОРМИРОВАННЫХ КОМПОНЕНТ ТОКА ИСКУССТВЕННОЙ МОЛНИИ
Get PDFPurpose. Implementation of calculation-experimental determination of thermal resistibility of walls of aluminum alloy panels of different thickness of fuel tank of the airplane designed in Ukraine to direct action on them of normalized components of current of artificial lightning. Methodology. Theoretical bases of thermophysics, bases of theoretical electrophysics, bases of measuring technique, electrophysics bases of technique of high-voltage and large pulsed currents. Results. The results of calculation-experimental investigations of thermal resistibility of prototypes with the necessary sheeting flat rectangular panels of fuel tank of the designed airplane are resulted measuring 550 mm ´ 800 mm and from 1.2 to 4 mm thick of aluminum alloy B95 is easily soiled to direct action on them in obedience to the operating requirements of normative documents of the USA SAE ARP 5412 and SAE ARP 5416 of A-, B- and C*- component of current of artificial lightning (1А area), and also D-, B- and C*- components of current of artificial lightning (2А area) with the normalized amplitude-temporal parameters (ATPs). It is determined that the tested panels of fuel tank of airplane in 1.2 mm, 1.5 mm and 1.8 mm thick for an area of 1А and 1.2 mm and 1.5 mm thick for an area of 2А are thermally unstable to the direct shots in them of plasma channel of a storm discharge imitated in laboratory terms with the indicated components of current of artificial lightning. It is shown that thermal resistibility to lightning of the tested panels of fuel tank of airplane is determined of ATP shortened protracted C*- components of current of artificial lightning, causing appearance in them of the rounded small holes of melting the radius of rk and depth of hk. For finding by a calculation by the sizes of rk and hk in the indicated panels of fuel tank of airplane, struck in an air atmosphere a direct blow in them the imitated storm discharge, the proper close correlations are recommended. The capacity of these calculation correlations is confirmed results executed by the powerful high-voltage generator of impulsive current of artificial lightning of type of UITOM-1 of model experiments created in Ukraine. Originality. The calculation and experimental estimations of thermal resistibility of flat duralumin panels of fuel tank of the airplane designed in Ukraine are first executed to the direct action on them for the areas of 1А and of 2А of plasma channel of the imitated storm discharge with the normalized indicated documents of ATP flows on it (to the channel) A (D)-, B- and C*- components of current of artificial lightning. Practical value. Taking into account the executed calculation-experimental investigations a practical conclusion is done that for prevention in the case of direct blow in the being in an air atmosphere airplane of plasma channel of lightning with normalized ATPs indicated components of its pulsed current of self-ignition of fuel steams in the examined duralumin tank of the designed airplane and its catastrophe the thickness of wall of an aluminum alloy B95 of this tank with the proper sheeting must make no less than 1.8 mm for the area of 2A and no less than 2 mm for the area of 1A.Приведены результаты исследований термической стойкости изготовленных в заводских условиях с необходимыми защитными покрытиями испытательных образцов (ИО) размером 550 мм ´ 800 мм и толщиной от 1,2 до 4 мм плоских панелей из высокопрочного алюминиевого сплава марки В95 топливного бака разрабатываемого отечественного самолета к прямому воздействию на них для зон 1А и 2А нормированных по требованиям нормативных документов США SAE ARP 5412 и SAE ARP 5416 А (D)-, В- и С*- компонент тока искусственной молнии. Показано, что указанные ИО панелей топливного бака самолета толщиной 1,2 мм, 1,5 мм и 1,8 мм для зоны 1А и толщиной 1,2 мм и 1,5 мм для зоны 2А не удовлетворяют требованиям термической стойкости к прямому действию на них используемых компонент тока искусственной молнии с нормированными амплитудно-временными параметрами (АВП). Расчетно-экспериментальным путем с применением капиллярного контроля установлено, что для зон 1А и 2А прямое действие соответствующих компонент тока искусственной молнии с нормированными АВП на ИО панелей топливного бака самолета указанной толщины приводит к их сквозному проплавлению, способному вызвать взрыв топливных паров в рассматриваемом баке самолета и его катастрофу.
УТОЧНЕННЫЙ ВЫБОР ДОПУСТИМЫХ СЕЧЕНИЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПРОВОДОВ И КАБЕЛЕЙ В СИЛОВЫХ ЦЕПЯХ ПРОМЫШЛЕННОГО ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ С УЧЕТОМ АВАРИЙНЫХ РЕЖИМОВ РАБОТЫ
Get PDFPurpose. Implementation and clarification of the existing engineering approach for determination in industrial power engineering for allowable sections of cable-conductor products (CCP) Sil of electric wires and cables in the circuits of electrical equipment of the general industrial installations characterized flowing in malfunction of current ik(t) of short circuit (SC) with different amplitude-temporal parameters (ATPs). Methodology. Scientific and technical bases of electrical power engineering, electrophysics bases of technique of high voltage and high pulse currents, theoretical bases of the electrical engineering. Results. The results of the developed engineering approach are resulted in the calculation determination on the condition of thermal resistibility of CCP permissible sections of Sil of the uninsulated wires, insulated wires and cables with copper (aluminum) cores (shells), polyvinyl chloride (PVC), rubber (R) and polyethylene (PET) insulation, on which in malfunction of their operation the current ik(t) of SC can flow with the set by normative documents of ATP. It is shown that divergence between the values of basic calculation coefficient of Cik by existing and offered to the engineering calculations selection of permissible sections of Sil of cores (shells) of the tested wires and cables for normal of their operating time at the nominal current load of CCP makes no more (3-8) %, and in the mode of de-energizing of CCP arrives at to (9-26) %.. Analytical correlation is got for the specified calculation determination of integral of action of Jak of current ik(t) of SC (Joule integral) in the power circuits of the tested electrical equipment. It is set that in the circuits of of the general industrial installations (for permanent time of slump of Ta=20 ms of aperiodic constituent of current of SC) maximum possible amplitudes of density of δilm≈Imk/Sil of SC current at time of his disconnecting tkC=100 ms for the uninsulated wires with copper (aluminum) cores make according to approximately 0.64 (0.36) кА/mm2, for cables with copper (aluminum) cores (shells), PVC and R insulation – 0.47 (0.30) кА/mm2, and for cables with copper (aluminum) cores ( shells) and PET insulation – 0.39 (0.25) кА/mm2. At time of disconnecting tkC=160 ms of SC current in the circuits of electrical equipment (Ta=20 ms) permissible amplitudes of current density of δilm of SC for the unsuolated wires with copper and aluminum cores are accordingly about 0.52 (0.29) кА/mm2, for cables with copper (aluminum) cores (shells), PVC and R insulation of 0.39 (0.25) кА/mm2, and for cables with copper (aluminum) cores (shells) and PET insulation – 0.32 (0.21) кА/mm2. Originality. First by a calculation the specified numeral values of sections of Sil and amplitudes of density δilm of SC current are determined for the uninsulated wires, insulated wires and cables with copper (aluminum)cores shells), PVC, R and PET insulation. New analytical correlation is offered for the calculation estimation of thermal resistibility of tested CCP to the action of current of SC. Practical value. The obtained results will be useful in the increase of thermal resistibility of CCP with copper (aluminum) cores (shells), PVC, R and PET insulation, widely applied in the power circuits of electrical equipment of the general purpose industrial installations.Приведены результаты разработанного инженерного электротехнического подхода к уточненному расчетному выбору предельно допустимых сечений Sil электрических неизолированных проводов, изолированных проводов и кабелей с поливинилхлоридной (ПВХ), резиновой (Р) и полиэтиленовой (ПЭТ) изоляцией и медными (алюминиевыми) жилами (оболочками) по условию их термической стойкости, по которым в силовых цепях электроустановок общепромышленного назначения в аварийном режиме протекает ток ik(t) короткого замыкания (КЗ) с заданными параметрами. На основании этого подхода осуществлен уточненный выбор сечений Sil для указанных проводов (кабелей) силовых цепей исследуемого электрооборудования. Выполнена расчетная оценка предельно допустимых амплитуд плотностей δilm тока ik(t) КЗ в рассматриваемых проводах и кабелях силовых цепей указанных электроустановок. Полученные результаты будут способствовать повышению термической стойкости электрических неизолированных проводов, изолированных проводов и кабелей с ПВХ, Р и ПЭТ изоляцией и медными (алюминиевыми) жилами (оболочками), широко применяемых в силовых цепях электроустановок общепромышленного назначения.
ЧИСЛЕННО-ПОЛЕВОЙ АНАЛИЗ ХАРАКТЕРИСТИК ТРЕХФАЗНОГО ИНДУКТОРА МАГНИТНОГО ПОЛЯ ДЛЯ ОБРАБОТКИ РАЗЛИЧНЫХ ВЕЩЕСТВ ПРИ СТАБИЛИЗАЦИИ ЕГО ТОКА
Get PDFIntroduction. A three-phase magnetic field inductor (MFI) similar to the asynchronous motor stator, which provides processing of various substances, is considered. This is done by means of oblong ferromagnetic elements moving with a rotating magnetic field and located in its cylindrical working chamber. Problem. The aim of the work is to develop the theory and conduct practical calculations of the parameters and characteristics of the MFI that connect the electromagnetic quantities and their phase relationships in the mode of its load. Methodology. The studies are carried out on the basis of numerical calculations of the magnetic field in the MFI taking into account the ferromagnetic elements in its working chamber. The calculation model of the chamber is represented by a homogeneous anisotropic magnetic medium for which the method of determining different magnetic permeabilities by its longitudinal and transverse axes is given. In order to obtain the characteristics of the presented MFI, the method of determining the electromagnetic parameters and phase relationships of the quantities accompanying its operation has been developed. Results. The theory and results of numerical-field analysis of electromagnetic quantities, their phase relationships and corresponding characteristics of three-phase MFI are presented. Calculations of characteristics are made for the inductor load mode depending on the phase shift of the magnetomotive force of the stator winding relative to the longitudinal axis of the chamber and while ensuring the constant value of the current of this winding. The characteristics include magnetic flux coupling, EMF and stator winding voltage, phase shifts between them and current, electromagnetic moment, input and output power, electrical and magnetic loss power, power factor and efficiency. Practical value. The technique of numerical-field calculations of electromagnetic quantities and their phase relationships is developed, and also the set of characteristics which should promote designing and perfection of inductors of the considered type is received. The presented technique is universal as it allows to display their cores practically of any shape.Рассмотрены теория и результаты численно-полевого анализа электромагнитных величин, их фазовых соотношений и соответствующих характеристик трехфазного индуктора магнитного поля. Индуктор подобен статору асинхронного двигателя и обеспечивает обработку различных веществ. Это происходит с помощью движущихся с вращающимся магнитным полем продолговатых ферромагнитных элементов, находящихся в его рабочей камере. Расчетная модель камеры представлена анизотропной магнитной средой с разными магнитными проницаемостями по ее продольной и поперечной осям. Расчеты характеристик проведены в режиме нагрузки индуктора в зависимости от фазового сдвига магнитодвижущей силы обмотки статора относительно продольной оси камеры и при обеспечении неизменной величины тока этой обмотки. Полученная совокупность характеристик должна способствовать проектированию и совершенствованию индукторов рассмотренного типа. Представленная методика является универсальной, так как позволяет отображать их сердечники практически любой формы.
АНТОЛОГИЯ ВЫДАЮЩИХСЯ ДОСТИЖЕНИЙ В НАУКЕ И ТЕХНИКЕ. ЧАСТЬ 47: АВИАКОНСТРУКТОР ИГОРЬ СИКОРСКИЙ И ЕГО СВЕРШЕНИЯ В САМОЛЕТО- И ВЕРТОЛЕТОСТРОЕНИИ
Get PDFPurpose. Preparation of short scientifically-historical essay about one of founders of world aviation, prominent Ukrainian and American aircraft designer I.I. Sikorsky. Methodology. Known scientific methods of collection, analysis and analytical treatment of scientific and technical information, touching becoming and development of world aviation and resulted in scientific monographs, journals and internet-reports. Results. A short scientifically-historical essay about a prominent Ukrainian and American aircraft designer Igor Ivanovich Sikorsky, becoming one of founders of world aviation. Basic scientific and technical achievements of I.I. Sikorsky in an area of design of airplanes and helicopters, emigrating because of overcame civil war from Russia to the USA (1919). It is shown that I.I. Sikorsky is the founder of not only American but also domestic aviation industry. I.I. Sikorsky became the first on our planet incarnating in reality the dream of the genius Italian inventor Leonardo da Vinci on creation of helicopter. He became the «father» of world design of helicopters. By him in Russia and the USA 17 base types of airplanes and 18 base types of helicopters were developed and built, operating on piston and gas-turbine engines. Helicopters development by I.I. Sikorsky firstly the world accomplished flying (with refuelling in mid air) over Atlantic (S-61, 1967) and pacific (S-65, 1970) oceans. It is marked that one of reliability indexes of the designs of aircrafts created by him is that until now the Presidents of the USA fly on helicopters with inscription of «Sikorsky» onboard. Originality. Certain systematization is executed known from scientific publications and other mass of scientific and technical materials media, touching becoming and development of world aviation and contribution to world design of airplanes and helicopters of prominent Ukrainian and American aircraft designer I.I. Sikorsky. Practical value. Scientific popularization and deepening for University students, engineering, technical and scientific workers of scientific and technical knowledge in the field of history of becoming and development of world design of airplanes and helicopters, extending their scientific and technical range of interests and further development of scientific and technical progress in society.Приведен краткий научно-исторический очерк о выдающемся украинско-американском авиаконструкторе Игоре Ивановиче Сикорском, ставшем одним из основоположников мировой авиации. Описаны основные достижения И.И. Сикорского в области самолето- и вертолетостроения, эмигрировавшего из охваченной гражданской войной России в США (1919 г.). Показано, что И.И. Сикорский является основателям не только американской, но и отечественной авиационной промышленности. И.И. Сикорский стал первым на нашей планете человеком, воплотившим в реальность мечту гениального итальянского изобретателя Леонардо да Винчи по созданию вертолета.
IMPLEMENTING OF MICROSOFT AZURE MACHINE LEARNING TECHNOLOGY FOR ELECTRIC MACHINES OPTIMIZATION
Get PDFPurpose. To consider problems of electric machines optimization within a wide range of many variables variation as well as the presence of many calculation constraints in a single-criteria optimization search tasks. Results. A structural model for optimizing electric machines of arbitrary type using Microsoft Azure machine learning technology has been developed. The obtained results, using several optimization methods from the Microsoft Azure database are demonstrated. The advantages of cloud computing and optimization based on remote servers are shown. The results of statistical analysis of the results are given. Originality. Microsoft Azure machine learning technology was used for electrical machines optimization for the first time. Recommendations for modifying standard algorithms, offered by Microsoft Azure are given. Practical value. Significant time reduction and resources spent on the optimization of electrical machines in a wide range of variable variables. Reducing the time to develop optimization algorithms. The possibility of automatic statistical analysis of the results after performing optimization calculations. Рассмотрены проблемы оптимизации электрических машин при широком диапазоне варьирования многих переменных, наличии большого числа вычисляемых ограничений, в однокритериальных задачах оптимизационного поиска. Разработана структурная модель оптимизации электрических машин произвольного типа с применением технологии машинного обучения Microsoft Azure. Продемонстрированы результаты, полученные с использованием нескольких методов оптимизации из базы Microsoft Azure. Показаны преимущества облачных расчетов и оптимизации на базе удаленных серверов. Приведенные результаты касаются решения однокритериальной задачи оптимизации с двумя переменными. Даны результаты статистического анализа полученных результатов. Даны рекомендации по применению машинного обучения Microsoft Azure в проектировании и оптимизации электрических машин.
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТИ ПОЛИМЕРНЫХ ОГРАНИЧИТЕЛЕЙ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ 3,3 КВ ПОСТОЯННОГО ТОКА ДЛЯ ТЯГОВОЙ СЕТИ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА
Get PDFIn the testing laboratories of Ukraine, there is no high-voltage equipment of the necessary energy for testing surge arresters for explosion safety, which does not allow to estimate this indicator at the stage of development of prototypes. In view of this test, the polymer prototypes of the DC surge arresters in polymer case (SAp) 3.3 kV were tested under the operating conditions of the equipment of the operating substation with short-circuit currents of 8.3 kA and a current time of 0.02 seconds, close to the recommended by Standard of IEC 60099-4:2014 values. 8 samples of surge arresters were tested. A sample of the surge arrester was mounted on one of the metal supports at a height of 5.5 m located in the substation and connected to the 3.3 kV traction substation buses through disconnectors and a high-speed switch. After the short-circuit breaker was closed through a column with a pre-punched or shunted copper wire varistor, a short-circuit current flowed to form an electric arc inside the arrester samples. During the tests video samples were recorded using a video recorder installed in close proximity to the test sample. The frame of the SAp samples in which the varistors were enclosed was performed either by winding the fiberglass tape on a varistor column, or from rods arranged in the form of a squirrel cage, or in the form of a fiberglass tube with a hole for gas ejection during a short circuit inside the SAp. The destruction of the hull occurred without scattering of the fragments in seven cases from the eight samples tested. In seven samples, a local rupture of the silicone shell occurred in the varistor zone, a gas ejection and an arc discharge occurred through this gap. The exception was sample No. 2, made by a continuous winding of a glass-banding tape on a varistor column, in which, during the explosion, the upper electrode exploded with the simultaneous expansion of fragments of the varistor in a radius of 3-5 m. Due to the white smoke accompanying the explosion, it was not possible to fix on the frame whether the arc output from the case to the outside, despite the fact that on the next frame (in 33 ms.) the arc was no longer fixed. In the tests of eight of the presented designs, none of them ignited the hull. If the tests were carried out on the surge arresters assembled with pre-punched varistors (electrothermal breakdown), the varistors during the tests split, remaining inside the frame. From the action of the arc in the contact zone of the aluminum electrodes with varistors, a deep burn-out of the electrodes was observed, in some cases, the burnup was up to 7 mm deep and up to 8 mm wide. If the varistors were shunted by a copper wire, they remained intact. If the varistors were shunted by a copper wire, they remained intact und melting and burning out a part of the aluminum electrodes in the area of connection with the copper wire were smaller sizes. The samples showed a completely satisfactory ability to withstand large pulse currents without dispersing dangerous fragments for personnel and surrounding equipment. However, polymer designs, the frame of which is made by continuous winding, require reinforcement of the connection zone of the carcass with electrodes to exclude the break-out of electrodes during the accumulation of gases during a short circuit inside the shell of the SAp. For such designs, an additional test for mechanical strength in the longitudinal direction with a predetermined norm is required in the acceptance test program. Проведены испытания полимерных образцов ОПН-3,3 кВ в эксплуатационных условиях на оборудовании действующей подстанции, при токах короткого замыкания 8,3 кА и времени воздействия тока 0,02 с, близких по величине к рекомендуемым стандартом IEC 60099-4:2014 значениям. Испытано 8 шт. ограничителей перенапряжений. Каркас, в котором были заключены варисторы, выполнялся либо путём намотки стеклопластиковой ленты на варисторную колонку, либо из стержней, расположенных в виде «беличьей клетки», либо в виде стеклопластиковой трубы с отверстием для выброса газов при коротком замыкании внутри ОПН. Образцы показали вполне удовлетворительную способность выдерживать большие импульсные токи без разлёта опасных для персонала и окружающего оборудования фрагментов. Полимерные конструкции, каркас которых выполнен сплошной намоткой, требуют усиления зоны соединения каркаса с электродами для исключения вылета электродов при скоплении газов при коротком замыкании внутри корпуса ОПН. Для таких конструкций требуется введение в программу приёмо-сдаточных испытаний дополнительной проверки на механическую прочность в продольном направлении с заранее установленной нормой прочности
ТЕХНОЛОГІЧНИЙ МОНІТОРИНГ ЕЛЕКТРИЧНОГО ОПОРУ ПРЕСОВАНИХ КАБЕЛЬНИХ ПРОВІДНИКІВ В УМОВАХ ВИРОБНИЦТВА
Get PDFThis paper presents results of control of electrical resistance R production pressed aluminum cable conductors. Control of electrical resistance in manufacturing of cable production is the most massive non-destructive test, which provides a compromise between the manufacturer's costs for a high-conductivity material on the one hand and the user's operating costs from conducting heating losses on the other. For the adoption of technological solutions for the use of hot compression of solid aluminum wires (instead of cold drawing technology) for a specific size, a reliable determination of the probability of unacceptable values of electrical resistance R > Ř (probability of claims) in large masses of products is necessary. The application of statistical analysis of measurement results using the mathematical apparatus of boundary distributions is considered. In this case, the subject matter of the analysis is the distribution of the limit values of the control parameter, which makes it possible to reliably estimate the likelihood of the appearance of inadmissible values (probability of claims). An algorithm for determining the probability of the appearance of impermissible values of the electrical resistance R > Ř (probability of claims) for solid aluminum wires of low and medium voltage cables in the range of the cross-sectional area (120...240) mm2 based on the analysis of the results of control of the electrical resistance during a long technological period (18 months) manufacturing in production conditions. The use of the appeal potential of the technological solution as the cost of products, for which R > Ř is used, is proposed. The comparison of the appeal potential of the technology of hot pressing of solid aluminum and the technology of cold drawing (dragging) provided the same level of specific electrical conductivity of the metal is achieved. Представлено результати контролю в умовах виробництва електричного опору R пресованих алюмінієвих кабельних провідників. Контроль R в кабельному виробництві є наймасовішим неруйнівним випробуванням, яке забезпечує компроміс між затратами виробника на матеріал високої електропровідності з одного боку, і експлуатаційними затратами користувача від втрат на нагрівання провідників з іншого. Для прийняття технологічних рішень щодо використання гарячого пресування суцільних алюмінієвих жил (замість технології холодної витяжки) для конкретних розмірів жили необхідне надійне визначення ймовірності появи недопустимих значень електричного опору R > Ř (ймовірності рекламацій) у великих масивах продукції. Розглянуто застосування статистичного аналізу результатів вимірювання за допомогою математичного апарату граничних розподілів. При цьому предметом аналізу стає розподіл граничних значень контрольного параметру, що дає можливість надійного оцінювання ймовірності появи недопустимих значень (ймовірності рекламацій). Розроблено алгоритм визначення ймовірності появи недопустимих значень електричного опору R > Ř (ймовірності рекламацій) для суцільних алюмінієвих жил силових кабелів низької і середньої напруги в діапазоні площі поперечного перерізу (120…240) мм2 на основі аналізу результатів контролю електричного опору впродовж тривалого технологічного періоду (18 місяців) виготовлення в умовах виробництва. Запропоновано використання рекламаційного потенціалу технологічного рішення як вартості продукції, для якої R > Ř. Виконане порівняння рекламаційного потенціалу технології гарячого пресування суцільних алюмінієвих і технології холодної витяжки (волочіння) за умови досягнення однакового рівня питомої електропровідності металу.
ЧИСЛЕННЫЕ ОЦЕНКИ ТОКОВ И СИЛ В ЛИНЕЙНЫХ ИНСТРУМЕНТАХ МАГНИТНО-ИМПУЛЬСНОГО ПРИТЯЖЕНИЯ МЕТАЛЛОВ. ЧАСТЬ 1: МЕТАЛЛЫ С НИЗКОЙ УДЕЛЬНОЙ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬЮ
Get PDFPurpose. The electrodynamics processes study in the linear tools of magnetic-pulsed attraction, the final result of which should be the physics-mathematical dependencies for the characteristics of the flowing processes, under the conditions of intensive penetration in metal of acting electromagnetic fields, as well as numerical estimates of these processes main characteristics. Methodology. To carry out research, we used the fundamental statements of the electromagnetic field theory and the mathematical simulation with help of the standard codes from the Wolfram Mathematica package. Results. The functional dependencies for the space-temporal distributions of the currents and forces excited in the linear tools of magnetic-pulsed attraction under intensive penetration of the acting electromagnetic fields through the tool's conducting construction elements are used for the numerical estimates. From the calculation results it follows that from a physical point of view, the cause of the increase in attractive forces while decreasing the operating frequencies can be considered the intensification of penetration processes of the excited fields, which leads to increasing the magnetic pressure from the outside. Thus, the transition to low operating frequencies of the exciting currents can significantly increase the efficiency of the magnetic-pulsed attraction of the sheet metals with the linear tools. Originality. It was firstly determined that from the physical point of view, the reason for the increase in attractive forces with a decrease in operating frequencies can be considered the intensification of penetration processes of the excited fields, which leads to increasing the forces of magnetic pressure on the conductors from side of their external surfaces. Practical value. A usage of the obtained results will allow creating new, more efficient linear tools of magnetic-pulsed attraction of the low-electrical conduction sheet metals operating under conditions of intensive penetration of the electromagnetic fields being excited.Целью статьи является проведение численных оценок основных характеристик электродинамических процессов в линейных инструментах магнитно-импульсного притяжения проводников с однонаправленными токами в условиях интенсивного проникновения действующих электромагнитных полей в металлы с низкой удельной электропроводностью. Методика. Для проведения вычислений использовались положения теории электромагнитного поля, вытекающие из уравнений Максвелла, и стандартные математические программы из пакета «Wolfram Mathematica». Результаты. С помощью аналитических выражений рассчитаны амплитудно-временные зависимости токов и электродинамических усилий в линейных магнитно-импульсных инструментах, действенность которых основана на возбуждении сил взаимного притяжения проводников с однонаправленными токами. Впервые установлено, что увеличение сил притяжения, в первую очередь, возможно за счет интенсификации процессов проникновения полей, что обеспечивается переходом к достаточно низким рабочим частотам возбуждающих токов. Практическая значимость. Использование полученных результатов позволит создавать новые более эффективные линейные инструменты магнитно-импульсного притяжения заданных участков листовых металлов, работающие в условиях интенсивного проникновения возбуждаемых электромагнитных полей
ЧИСЛЕННЫЕ ОЦЕНКИ ТОКОВ И СИЛ В ЛИНЕЙНЫХ ИНСТРУМЕНТАХ МАГНИТНО-ИМПУЛЬСНОГО ПРИТЯЖЕНИЯ МЕТАЛЛОВ. ЧАСТЬ 2: МЕТАЛЛЫ С ВЫСОКОЙ УДЕЛЬНОЙ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬЮ
Get PDFPurpose. The purpose of the present work is substantiating workability of the linear tools of the magnetic-pulse attraction of thin-walled sheet metals with high electrical conductance, the principle of which is based on the force interaction of two conductors with unidirectional currents during intensive penetration of the acting electromagnetic fields. Constructively, one of these conductors in the linear tools is the so-called main current lead (an analog of the inductor in EMF) and the second one is the part of the sheet metal which has to be deformed. Methodology. For numerical estimates the analytical dependences are obtained with help of the methods of electromagnetic field theory as well the standard programs from the Wolfram Mathematica package used. Results. The fulfilled calculations illustrate the amplitude-temporal dependences for the excited currents and forces under the demanded decrease of the operating frequencies of the acting electromagnetic fields. The efficiency of the linear magnetic-pulse tools is based on the excitation of the mutual attraction forces of conductors with low-frequency unidirectional currents. Originality. By the example of aluminum, which is the main raw material in modern aviation and automotive industry, it has been found that for processing the metals with high electrical conductance demand a significant decreasing operating frequencies, what is necessary for intensifying the penetration processes of acting fields and, accordingly, for exciting the real attractive forces. Practical value. The results of the work allow formulating the based recommendations for the creation and practical application of the linear magnetic-pulse attraction tools for the progressive technologies of restoring the damaged areas of bodies coatings from the thin-walled sheet metals with the high specific electrical conductivity.Цель. Целью работы является обоснование дееспособности линейных инструментов магнитно-импульсного притяжения тонкостенных листовых металлов с высокой удельной электропроводностью, принцип действия которых основан на силовом взаимодействии проводников с однонаправленными токами при интенсивном проникновении возбуждаемых полей. Методика. Для численных оценок использовались аналитические зависимости, полученные с помощью методов теории электромагнитного поля, и стандартные программы из пакета «Wolfram Mathematica». Результаты. Проведенные вычисления иллюстрируют амплитудно-временные зависимости для возбуждаемых токов и сил при требуемом понижении рабочих частот действующих электромагнитных полей. Обоснована действенность линейных магнитно-импульсных инструментов, основанных на возбуждении сил взаимного притяжения проводников с низкочастотными однонаправленными токами. Научная новизна. На примере с алюминием, который является основным сырьевым материалом в современном авиа- и автомобилестроении, установлено, что для металлов с высокой удельной электропроводностью требуется значительное понижение рабочих частот, что необходимо для интенсификации процессов проникновения действующих полей и, соответственно, для возбуждения реальных сил притяжения. Практическое значение. Результаты работы позволяют сформулировать обоснованные рекомендации по созданию и практическому применению линейных инструментов магнитно-импульсного притяжения в прогрессивных технологиях восстановления повреждённых участков корпусных покрытий из тонкостенных листовых металлов с высокой удельной электропроводностью