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
METHOD FOR VOLTAGE CONTROL IN CHARGE CIRCUIT OF ELECTRIC DISCHARGE INSTALLATIONS WITH TWO CAPACITORS UNDER NONZERO INITIAL CONDITIONS
Get PDFPurpose. To analyze the transient processes in the charge circuit of electric discharge installations with two capacitors, taking into account the change in the initial conditions of such processes (initial voltage on the capacitors and the initial current in the charge circuit) as well as to develop the method for charge voltage control of such installations using purposeful change of these initial conditions. Methodology. We have applied the concepts of theoretical electrical engineering, the principles of theory of electrical circuits, and mathematical simulation in the software package MathCAD 12. Results. We have obtained analytical expressions and graphical dependencies establishing a quantitative relationship between the value of the maximum charge voltage of an electric discharge installation and the values of the initial voltage on its capacitors and the initial current in the circuit. This allows us to propose the method for the charge voltage control of electric discharge installations with two reservoir capacitors, using a purposeful change in their initial voltages and initial current in the charge circuit. Originality. For the first time, we have found that the charge voltage of the installation can be controlled using two influence mechanisms – either changing the initial current in the charge circuit (by interrupting the transient process of the first capacitor charge at a certain time) or using a nonzero initial voltage on the charged second capacitor. In this case the charge voltage can be varied by 2 times. Practical value. The use of this method makes it possible to obtain discharge pulses of complex shape in the technological load, since the maximum charge voltages of the first capacitor and second one can differ by a factor of 1.5.Цель. Целью статьи является анализ переходных процессов в зарядной цепи электроразрядных установок с двумя конденсаторами с учетом изменения начальных условий протекания таких процессов (начального напряжения на конденсаторах и начального тока в зарядной цепи), а также разработка метода регулирования зарядного напряжения таких установок, используя целенаправленное изменение указанных начальных условий. Методика. Для проведения исследований использовались положения теоретической электротехники, теория электрических цепей, математическое моделирование в программном пакете MathCAD 12. Результаты. Получены аналитические выражения и графические зависимости, устанавливающие количественную связь между значением максимального зарядного напряжения установок и величинами начального напряжения на ее конденсаторах и начального тока в цепи. Предложен метод регулирования напряжения заряда электроразрядных установок с двумя накопительными конденсаторами, использующий целенаправленное изменение их начальных напряжений и начального тока в зарядной цепи. Научная новизна. Установлено, что напряжение заряда установки можно регулировать, используя два механизма влияния – как изменяя начальный ток в зарядной цепи (прерыванием переходного процесса заряда первого конденсатора в определенный момент времени), так и используя ненулевое начальное напряжение на заряжаемом втором конденсаторе. При этом напряжение заряда можно изменять в 2 раза. Практическое значение. Использование данного метода позволяет получить разрядные импульсы сложной формы в технологической нагрузке, поскольку максимальные напряжения заряда первого и второго конденсаторов могут отличаться в 1,5 раза
АНТОЛОГИЯ ВЫДАЮЩИХСЯ ДОСТИЖЕНИЙ В НАУКЕ И ТЕХНИКЕ. ЧАСТЬ 36: ЛАУРЕАТЫ НОБЕЛЕВСКОЙ ПРЕМИИ ПО ФИЗИКЕ ЗА 1995−1999 гг.
Get PDFPurpose. Implementation of brief analytical review of the distinguished scientific achievements of the world scientists-physicists, awarded the Nobel Prize in physics for period 1995-1999. Methodology. Scientific methods of collection, analysis and analytical treatment of scientific and technical information of world level in area of modern theoretical and experimental physics. Results. The brief analytical review of the scientific openings and distinguished achievements of scientists-physicists is resulted in area of modern physical and technical problems which were marked the Nobel bonuses on physics for period 1995-1999. Originality. Systematization is executed with exposition in the short concentrated form of the known scientific and technical materials, devoted opening of tau-lepton, experimental discovery of electronic neutrino, opening of superfluidity of liquid helium-3, creation of methods of cooling and «capture» of atoms by a laser ray, opening of new form of quantum liquid with excitations of fractional electric charge and clearing up of quantum structure of electroweak interactions of elementary particles scientists-physicists. Practical value. Popularization and deepening of scientific and technical knowledges for students, engineer and technical specialists and research workers in area of modern theoretical and experimental physics, extending their scientific range of interests and further development of scientific and technical progress in human society.Приведен краткий аналитический обзор выдающихся научных достижений ученых мира, отмеченных Нобелевской премией по физике за период 1995-1999 гг. В число таких достижений вошли открытие тау-лептона, экспериментальное обнаружение электронного нейтрино, открытие сверхтекучести жидкого гелия-3, создание методов охлаждения и «пленения» атомов с помощью лазерного света, открытие новой формы квантовой жидкости с возбуждениями дробного электрического заряда и прояснение квантовой структуры электрослабых взаимодействий элементарных частиц.Приведен краткий аналитический обзор выдающихся научных достижений ученых мира, отмеченных Нобелевской премией по физике за период 1995-1999 гг. В число таких достижений вошли открытие тау-лептона, экспериментальное обнаружение электронного нейтрино, открытие сверхтекучести жидкого гелия-3, создание методов охлаждения и «пленения» атомов с помощью лазерного света, открытие новой формы квантовой жидкости с возбуждениями дробного электрического заряда и прояснение квантовой структуры электрослабых взаимодействий элементарных частиц
АНТОЛОГИЯ ВЫДАЮЩИХСЯ ДОСТИЖЕНИЙ В НАУКЕ И ТЕХНИКЕ. ЧАСТЬ 37: ЛАУРЕАТЫ НОБЕЛЕВСКОЙ ПРЕМИИ ПО ФИЗИКЕ ЗА 2000-2004 гг.
Get PDFPurpose. Implementation of brief analytical review of the distinguished scientific achievements of the world scientists-physicists, awarded the Nobel bonus on physics for period 2000-2004. Methodology. Scientific methods of collection, analysis and analytical treatment of scientific and technical information of world level in area of modern theoretical and experimental physics. Results. The brief analytical review of the scientific openings and distinguished achievements of scientists-physicists is resulted in area of modern physical and technical problems which were marked the Nobel Prizes on physics for period 2000-2004. Originality. Systematization is executed with exposition in the short concentrated form of the known scientific and technical materials, devoted creation of semiconductor geterostructures scientists-physicists, integral microcircuit, to the receipt of condensation of Boze-Einstein in rarefied gases of alkaline metals, finding out a space neutrino, opening of space sources of X-rays, development of theory of superconductors and superfluid liquids and opening of asymptotic freedom in the theory of strong interactions of elementary particles. Practical value. Popularization and deepening of scientific and technical knowledges for students, engineers and technical specialists and research workers in area of modern theoretical and experimental physics, extending their scientific range of interests and cooperant of further development of scientific and technical progress in human society.Приведен краткий аналитический обзор выдающихся научных достижений ученых мира, отмеченных Нобелевской премией по физике за период 2000-2004 гг. В число таких достижений вошли разработка полупроводниковых гетероструктур для высокочастотной техники и оптоэлектроники, изобретение интегральной микросхемы, получение конденсации Бозе-Эйнштейна в разреженных газах щелочных металлов, обнаружение космических нейтрино, открытие космических источников рентгеновского излучения, разработка теории сверхпроводников и сверхтекучих жидкостей и открытие асимптотической свободы в теории сильных взаимодействий элементарных частиц
АНТОЛОГИЯ ВЫДАЮЩИХСЯ ДОСТИЖЕНИЙ В НАУКЕ И ТЕХНИКЕ. ЧАСТЬ 39: ЛАУРЕАТЫ НОБЕЛЕВСКОЙ ПРЕМИИ ПО ФИЗИКЕ ЗА 2011−2015 гг.
Get PDFPurpose. Implementation of brief analytical review of the distinguished scientific achievements of the world scientists-physicists, awarded the Nobel Prize on physics for the period 2011-2015. Methodology. Scientific methods of collection, analysis and analytical treatment of scientific and technical information of world level in area of astrophysics, physics of elementary particles, physics of high energies, of modern theoretical and experimental physics. Results. The brief analytical review of the scientific openings and distinguished achievements of scientists-physicists is resulted in area of modern physical and technical problems which were marked the Nobel Prizes on physics for the period 2011-2015. Originality. Systematization is executed with exposition in the short concentrated form of the known scientific and technical materials, devoted opening of acceleration of expansion of Universe, creation of breach technologies of manipulation the quantum systems, theoretical discovery of mechanism of origin of mass of under-atomic particles, invention of effective power sources of light − blue light-emitting diodes and opening of neutrino oscillations. Practical value. Popularization and deepening of scientific and technical knowledges for students, engineers and technical specialists and research workers in area of modern theoretical and experimental physics, extending their scientific range of interests and cooperation in further development of scientific and technical progress in human society.Приведен краткий аналитический обзор выдающихся научных достижений ученых мира, отмеченных Нобелевской премией по физике за период 2011-2015 гг. В число таких достижений вошли открытие ускорения расширения Вселенной, создание прорывных технологий манипулирования квантовыми системами, теоретическое обнаружение механизма происхождения массы субатомных частиц, изобретение энергоэффективных источников света − синих светодиодов и открытие нейтринных осцилляций
АНАЛІЗ ОСОБЛИВОСТЕЙ РОБОТИ НАДПРОВІДНОГО ІНДУКТИВНОГО ОБМЕЖУВАЧА СТРУМУ З ДОДАТКОВИМ НАДПРОВІДНИМ ЕКРАНОМ
Get PDFPurpose. The inductances of magnetic system of a current limiter for the nominal operating mode were determined. The aspects of functioning and a design of a superconducting short-circuit current limiter of inductive type with a superconductive main and additional screens, and superconductive winding, which are placed in a general cryostat on a ferromagnetic core, which ensures an improvement of magnetic field dissipation and in energy efficiency are observed. Methodology. The analysis of distribution of magnetic field of the short-circuit current limiter of inductive type with superconducting high-temperature coil and superconducting main and additional screens, using mathematical modeling by the finite element method in math software package FEMM for different modes of operation is carried out. Results. The calculations of magnetic field dissipation in operational modes are carried out. Originality. The investigations aimed to analyze the influence of distribution of the magnetic field in inductive short-circuit current limiter with superconducting additional screen on its operation modes. First calculation of the distribution of magnetic fields in different modes of operation for the short-circuit current limiter in the area between high-temperature superconducting screens. Practical value. The advantage of additional screen of superconducting short-circuit current limiter is to improve screening from dissipation of the magnetic fields of the magnetic system and reducing the power losses at nominal mode. Using the proposed methodology will identify options acceptable to the current limiter mode of operation.Проведено аналіз режимів роботи та конструктивної схеми надпровідного обмежувача струму короткого замикання індуктивного типу з додатковим надпровідним екраном. Проведено математичне моделювання магнітної системи обмежувача струму методом скінченних елементів у програмному середовищі FEMM. Проведено розрахунок розподілу магнітних полів у різних режимах спрацювання обмежувача струму короткого замикання на ділянці між основним і додатковим екранами, що дозволяє визначити параметри обмежувача струму
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ АЛГОРИТМА РАСЧЕТА СЛОЖНЫХ НЕЭКВИПОТЕНЦИАЛЬНЫХ ЗАЗЕМЛЯЮЩИХ УСТРОЙСТВ ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК С УЧЕТОМ ПРОВОДИМОСТИ ЕСТЕСТВЕННЫХ ЗАЗЕМЛИТЕЛЕЙ
Get PDFPurpose. The method of natural concentrated groundings substitution by the set of electrodes taking them into account in the algorithm of electric characteristics calculation for complicated grounding connections of electric installation is offered. An equivalent model as a set of linear electrodes is chosen in accordance with two criteria: leakage resistance and potentials on the ground surface. Methodology. We have applied induced potential method and methods for computing branched electrical circuits with distributed parameters. Results. We have obtained the algorithm for calculating complex non-equipotential grounding connections, which makes it possible to obtain refined values of the potential distribution in the electric stations and substations with outdoor switchgear. Originality. For the first time, we have taking into account the conductivity of natural concentrated grounds by a set of vertical and horizontal electrodes based on equivalent electrical characteristics applied to a two-layer ground. Practical value. The using of the proposed calculation algorithm in the electric grids of JSC «Kharkivoblenergo» made it possible to determine the values of the potential distribution at short circuit in electrical substation taking into account the influence of the conductivity of natural concentrated groundings.Цель. Целью статьи является разработка алгоритма расчета электрических характеристик неэквипотенциальных заземляющих устройств электроустановок с учетом большого числа естественных сосредоточенных заземлителей, а также собственных активных и реактивных сопротивлений горизонтальных заземлителей. Методика. Проведены теоретические исследования с использованием метода наведенных потенциалов, методов конечных разностей для расчета электрического поля простых заземлителей в земле с двухслойной структурой и последовательного применения метода наведенных потенциалов и методов расчета разветвленных электрических цепей с распределенными параметрами. Результаты. Получен алгоритм расчета сложных неэквипотенциальных заземляющих устройств, позволяющий получить уточненные значения распределения потенциала на территории электроустановки. Научная новизна. Новые положения, по сравнению с известными решениями, состоят в учете проводимости естественных сосредоточенных заземлителей совокупностью вертикальных и горизонтальных электродов, обоснованной по равнозначным электрическим характеристикам применительно к двухслойной модели электрической структуры земли. Практическое значение. Использование предложенного алгоритма расчёта в электрических сетях АК «Харьковоблэнерго» позволили определить значения распределения потенциалов при КЗ на электрической подстанции с учетом влияния проводимости естественных сосредоточенных заземлителей. Скорректированные таким образом результаты расчета дадут более точную информацию о величинах нормируемых параметров по заземляющим устройствам действующих электроустановок. С помощью предложенного алгоритма могут быть получены уточненные значения падения напряжений по заземляющим устройствам при КЗ, а, следовательно, рассчитаны напряжения, воздействующие на изоляцию кабелей вторичных цепей, – параметры, нормируемые по условиям электромагнитной совместимости
РАСЧЕТ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ТРЕХФАЗНЫХ КАБЕЛЬНЫХ ЛИНИЙ ПРИ ДВУСТОРОННЕМ ЗАМЫКАНИИ СОБСТВЕННЫХ ЭКРАНОВ КАБЕЛЕЙ, ОХВАЧЕННЫХ ФЕРРОМАГНИТНЫМИ СЕРДЕЧНИКАМИ
Get PDFIn this paper we obtain compact expressions for the magnetic field shielding factor of a high-voltage three-phase cable line consisting of single-core cables with two-point bonded cable shields and ferromagnetic cores installed. To obtain these expressions we develop the analytical model of the cable line. Following assumptions are made to develop the model: the current distribution in each cable shield is uniform, cylindrical ferromagnetic cores covering the cables are not magnetized to saturation and their magnetic permeability is constant, each of the ferromagnetic cores is magnetized only by the core current and the shield current of the cable that it covers, the magnetic field inside ferromagnetic cores is axisymmetric, the magnetic field is plane-parallel over the entire cable line. We consider common cases of flat and trefoil cable lines. The proposed expressions for the magnetic field shielding factor are verified experimentally. The physical model is made of three cables of the type NA2XSF(L)2Y-110 1´240/70. It is shown that the difference between numerical simulation results and experimental data lays within 15 %.Получены компактные соотношения для расчета эффективности экранирования магнитного поля высоковольтной трехфазной кабельной линии, состоящей из одножильных кабелей, которые охвачены ферромагнитными сердечниками, при двустороннем замыкании собственных экранов. Рассмотрены кабельные линии с укладкой кабелей треугольником и в плоскости. Предложенные соотношения для расчета эффективности экранирования магнитного поля верифицированы экспериментально
АНАЛИЗ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИСТЕМ С ТЯГОВЫМИ НАГРУЗКАМИ
Get PDFInnovative scenarios of reliable energy supply of transportation process aimed at reducing the specific energy consumption and increase energy efficiency of the systems of electric traction. The paper suggests innovative energy saving directions in traction networks of railways and new circuit solutions accessing traction substations in energy systems networks, ensure energy security of the transportation process. To ensure the energy security of rail transport special schemes were developed to propose the concept of external power traction substations, which would increase the number of connections to the networks of 220 – 330 kV, as well as the creation of transport and energy corridors, development of its own supply of electric networks of 110 kV substations and mobile RP-110 kV of next generation. Therefore, the investment program of the structures owned by the Ukrainian Railways (Ukrzaliznytsia) need to be synchronized in their technological characteristics, as well as the criteria of reliability and quality of power supply with the same external energy investment programs. It is found that without any load on left or right supplying arm one of two less loaded phases of traction transformer begins generating specific modes in the supplying three-phase line. Thus, modes of mobile substation cause leakage in one of the phases of the supply line of traction transformers of active-capacitive current, and as a result generating energy in the main power line of 154 kV, which is fixed and calculated by electricity meters. For these three phase mode supply network is necessary to use 1st algorithm, i.e. taking into account the amount of electricity as the energy in all phases. For effective application of reactive power compensation devices in the AC traction power supply systems it is proposed to develop regulatory documentation on necessity of application and the order of choice of parameters and placement of compensation systems taking into account operation mode of power systems and the use of software systems with imitation of instantaneous interrelated schemes of transport loads.В статье предложены инновационные направления энергосбережения в тяговых сетях железных дорог и новые схемотехнические решения присоединения тяговых подстанций к сетям энергосистем, обеспечивающие энергобезопасность перевозочного процесса. Дано обоснование необходимости расчета тяговых подстанций по векторному методу трехфазного потребления энергии от подстанций НЭК «Укрэнерго».В статье предложены инновационные направления энергосбережения в тяговых сетях железных дорог и новые схемотехнические решения присоединения тяговых подстанций к сетям энергосистем, обеспечивающие энергобезопасность перевозочного процесса. Дано обоснование необходимости расчета тяговых подстанций по векторному методу трехфазного потребления энергии от подстанций НЭК «Укрэнерго»
ВИЗНАЧЕННЯ НАПРЯМКУ РЕКОНСТРУКЦІЇ ЗАЗЕМЛЮВАЛЬНОГО ПРИСТРОЮ
Get PDFPurpose. In paper the most efficient and economical way for bringing the grounding system of power facilities into compliance with requirements of normative parameters was determined. Methodology. The determination was based on the comparison of the calculated values of touch voltage and length of additional electrodes for reconstruction of grounding system by two ways. To calculate the software based on the method of point current source which located in the three-layer soil, method guidance potential, Gauss method and the method of ordinary least squares was used. Results. For three possible cases amount of material and labor costs for the reconstruction and modernization of the grounding system while maintaining the equipotent grounding system and allowable touch voltage was defined. Originality. For the first time the effectiveness the reconstruction of grounding system for requirements of touch voltage, not to her of resistance, both in terms of electrical safety and in terms of material and labor costs proved. Practical value. The implementation of results saves a national scale funds for modernization and reconstruction of existing grounding systems of power facilities.На основі розрахункових експериментів проаналізовано можливі випадки невідповідності заземлювальних пристроїв нормативним вимогам та способи їх реконструкції за вимогами до напруги дотику та опору. Визначено ефективність вказаних напрямків реконструкції як з точки зору електробезпеки, так і матеріально-трудових витрат
МАТЕМАТИЧНА МОДЕЛЬ РЕЖИМІВ РОБОТИ СИСТЕМИ АСИНХРОННИХ ДВИГУНІВ ДИМОТЯГІВ ТЕПЛОВИХ ЕЛЕКТРИЧНИХ СТАНЦІЙ
Get PDFPurpose. Development of a model-software complex (MSC) for computer analysis of modes of the system of induction motors (IM) of smoke exhausters of thermal power plant (TPP), the basic elements of which are mathematical models and corresponding software written in the programming language FORTRAN. Methodology. Mathematical model serves as a system of differential equations of electrical and mechanical condition. The equation of electric state is written in phase coordinates based on Kirchhoff's laws, and mechanical condition described by the d'Alembert equation. Mathematical model focuses on explicit numerical integration methods. Scientific novelty. The equation of state of electrical connections takes into account the mutual electromagnetic circuits for transformer of own needs (TON) and induction motors and interdependence (in all possible combinations) between: TON (from which motors powered) and each of the two IM and blood pressure between themselves. The complex allows to simulate electromagnetic and electromechanical processes in transitional and steady, symmetric and asymmetric modes including modes of self-induction motors. Results. Complex is used for computer analysis of electromagnetic and electromechanical processes and established the basic laws of motion modes of starting, stopping and self-start of IM of smoke exhausters of the TPP unit. Practical value. The complex is suitable for computer analysis of modes of other similar units of own needs of thermal power plants.Розроблено математичну модель електротехнічного комплексу: «Електрична мережа – трансформатор – два асинхронні двигуни» у фазних координатах, орієнтовану на явні методи числового інтегрування системи диференціальних рівнянь. На базі математичної моделі створено програмний комплекс і проведено дослідження електромагнітних і електромеханічних процесів та встановлено основні закономірності їх перебігу в режимах пуску, зупинки та самозапуску асинхронних двигунів димотягів енергоблоку теплової електричної станції