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
ПРИБЛИЖЕННЫЙ РАСЧЕТ АКТИВНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ И ТЕМПЕРАТУРЫ КАНАЛА ИМПУЛЬСНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ДУГИ В СИЛЬНОТОЧНОЙ РАЗРЯДНОЙ ЦЕПИ МОЩНОГО ВЫСОКОВОЛЬТНОГО ЕМКОСТНОГО НАКОПИТЕЛЯ ЭНЕРГИИ
Get PDFPurpose. To obtain calculation correlations for active resistance Rce and maximal temperature Tme of plasma channel of pulse electric arc in the air double-electrode system (DES) with metal (graphite) electrodes, and also practical approbation of the obtained correlations for Rce and Tme in the conditions of high-voltage laboratory on the powerful capacity energy storage (CES) of electric setting, intended for reproducing on the electric loading of protracted C- component of current of artificial lightning with the USA rationed on normative documents by amplitude-temporal parameters (ATP). Methodology. Electrophysics bases of high-voltage impulse technique, scientific and technical bases of development and creation of high-voltage high-current impulse electrical equipment, including powerful CES, and also measuring methods in discharge circuits of powerful high-voltage CES of pulse currents of millisecond temporal range. Results. On the basis of engineering approach the new results of approximate calculation of values of Rce and Tme are resulted in the plasma channel of pulse electric arc discharge in air DES of atmospheric pressure with metallic (graphite) electrodes. Practical approbation of results of calculation of values of Rce and Tme is executed as it applies to air DES, to connected in a discharge circuit of powerful high-voltage CES with protracted C- of component current of artificial lightning, characterized rationed ATP. It is shown that calculation of numeral value Rce approximately in 100 times exceeds the proper value of active resistance for the plasma channel of impulsive spark of electric discharge in air DES other things being equal, and a calculation of numeral value Tme well corresponds with the known thermodynamics information for classic electric arc in air DES of atmospheric pressure with graphite electrodes. Originality. New engineering approach is developed for the approximate calculation of values of Rce and Tme in electron-ion plasma of channel of pulse electric arc, arising in air DES of high-current discharge circuit of powerful high-voltage CES of proof-of-concept of electric setting of the technological setting. A formula is first obtained for the approximate calculation of equivalent active resistance of Rce of channel of pulse electric arc in air DES, remaining unchanging in the process of high-current discharge on RL- load of indicated CES. Practical value. Drawing on the got calculation results for the values of Rce and Tme in high-voltage impulse technique provides the rational choice of own electric parameters and construction elements of basic devices of powerful high-voltage CES of technological of electric setting, and also account of influence of electrical engineering descriptions of air DES on electromagnetic processes, taking place in the high-current discharge circuit of indicated CES with protracted C- of component current of artificial lightning.Приведены результаты расчетной оценки эквивалентного активного сопротивления Rce канала импульсного дугового электрического разряда в воздушной двухэлектродной системе (ДЭС) сильноточной разрядной цепи мощного высоковольтного емкостного накопителя энергии (ЕНЭ), используемого при моделировании в лабораторных условиях длительной С- компоненты тока искусственной молнии. Рекомендовано расчетное соотношение для оценки максимальной электронной температуры Tme в низкотемпературной плазме канала импульсной электрической дуги в исследуемой воздушной ДЭС. Выполнена практическая апробация полученных соотношений для Rce и Tme применительно к воздушной ДЭС сильноточной разрядной цепи действующего мощного высоковольтного ЕНЭ генератора ГИТ-С, предназначенного для проведения испытаний технических объектов на электротермическую стойкость к воздействию длительной С- компоненты тока искусственной молнии с амплитудно-временными параметрами, соответствующими нормативным документам США SAE ARP 5412: 2013 и SAE ARP 5416: 2013
ОН-ЛАЙН КОНТРОЛЬ ДЕФЕКТНОСТИ ИЗОЛЯЦИИ В ПРОЦЕССЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЭМАЛЬПРОВОДОВ
Get PDFIn this paper the authors used non-destructive technological monitoring of defects insulation enameled wire with poliimid polymer. The paper is devoted to the statistical method for processing, comparison and analysis of results of measurements of parameters of insulation of enameled wire because of mathematical model of trend for application in active technological monitoring is developed; the recommendations for parameters of such monitoring are used. It is theoretically justified and the possibility of determination of dependence of the error on the velocity of movement of a wire for want of quantifying of defects in enameled insulation by non-destructive tests by high voltage. The dependence of average value of amount of defects for enameled wire with two-sheeted poliimid insulation in a range of nominal diameter 0.56 mm is experimentally determined. The technological monitoring purpose is to reduce the quantifying defects of enameled insulation.Представлены результаты неразрушающего технологического контроля количества дефектов в изоляции эмаль провода на основе полиимидного полимера. Рассмотрено применение статистического анализа результатов измерения показателей контроля с помощью математической модели тренда для использования результатов в активном технологическом контроле. Предложены рекомендации для практического использования параметров функции тренда для контроля гарантированного уровня бездефектности изоляции методами статистики предельных значений. Параметром тренда является скорость уменьшения (или увеличения) длины провода с заданной дефектностью в течение технологического цикла. Теоретически показана и подтверждена измерениями возможность количественной оценки тенденции изменения дефектности эмальизоляции для провода ПЭЭИДХ2 – 200 с двухслойной полиимидной изоляцией номинальным диаметром 0,56 мм в течение технологического цикла. Определение количественной оценки тенденции изменения дефектности эмаль изоляции позволяет также выделить и количественно оценить случайную ошибку технологического процесса – суммарную ошибку результатов технологического контроля, которая является количественной характеристикой случайной составляющей стабильности технологического процесса и обусловлена большим количеством причин, каждой из которых можно пренебречь по сравнению с суммой
ОБ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОЙ АНАЛОГИИ МАГНИТОСТАТИЧЕСКОГО ПОЛЯ В НЕОДНОРОДНОЙ НАМАГНИЧИВАЮЩЕЙСЯ СРЕДЕ
Get PDFPurpose. The application in electrostatic analogy of magnetostatics for inhomogeneous magnetized media of two known magnetization models. Methodology. A comparison of basic equations and formulas of electrostatic and magnetostatic field in immoveable isotropic inhomogeneous polarized medium for dipole model and the magnetization model by molecular currents is made. The value-analogues for dipole model of magnetization are established. Results. We have shown that the using of dipole model of magnetization is correct. There is not even formal analogy with electrostatic field in the case of using the magnetization model by molecular currents. The relation between the magnetizations for various models is obtained. It allows us to justify the using magnetization by molecular currents in electrostatic analogy. Originality. The magnetization for dipole model is introduced and the possibility of using magnetization by molecular currents in the formulas for calculating potential magnetostatic field in magnetized medium is substantiated. Practical value. The results allow to obtain correct formulation and solution of the problem of magnetostatic field calculation in inhomogeneous magnetized medium.Сделан анализ применения электростатической аналогии в магнитостатике неоднородных намагничивающихся сред на основе дипольной модели и модели намагничивания молекулярными токами. Показано, что корректным является использование дипольной модели намагничивания. Получено соотношение между намагниченностями для различных моделей, поясняющее применение в электростатической аналогии намагниченности молекулярными токами
АНТОЛОГИЯ ВЫДАЮЩИХСЯ ДОСТИЖЕНИЙ В НАУКЕ И ТЕХНИКЕ. ЧАСТЬ 41: КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ: ИХ КЛАССИФИКАЦИЯ, ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ, СВОЙСТВА И ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ В СОВРЕМЕННОЙ ТЕХНИКЕ
Get PDFPurpose. Preparation of brief scientific and technical review about the state, achievements and prospects of development of works domestic and foreign scientists-specialists on materials and technologists in area of development and creation of composite materials (compos). Methodology. Scientific methods of collection, analysis and analytical treatment of the opened scientific and technical information of world level in area of studies about materials, related to development of basic technologies of making of new perspective compos and their application in a modern technique. Results. A state-of-the-art scientific and technical review is resulted about the state, achievements and prospects on the future in the world of researches on development and creation of new metallic and non-metal compos, possessing as compared to traditional homogeneous materials substantially more high physical and mechanical descriptions. Classification of compos is executed. Technologies of making of basic types of compos, findings a practical wide use enough in an aviation and space-rocket technique, engineering and row of the special areas of modern technique are briefly described. Main properties of basic types of compos and their advantage are indicated before traditional metals and alloys. The basic failings and technical application for today of different compos domains are resulted. Considerable progress is marked in technologies of making and volumes of the use in the front-rank areas of technique of compos. The possible nearest prospects are indicated in the use of compos on the future in a number of stormy developing in the whole world technical areas. Originality. Systematization of the scientific and technical materials, devoted the basic results of works on being in 2016 year of domestic and foreign specialists in area of development, making and application in the modern technique of the most perspective types of compos, known from the sources opened in outer informative space is executed. Practical value. Popularization and deepening for students, engineers and technical specialists and research workers of scientific and technical knowledges in the necessary area of development, creation and application in the modern technique of compos, extending their scientific range of interests and further development of scientific and technical progress in human society.Приведен научно-технический обзор о состоянии, достижениях и перспективах развития работ отечественных и зарубежных ученых-материаловедов в области разработки и создания композиционных материалов, обладающих по сравнению с традиционными однородными материалами существенно более высокими физико-механическими характеристиками. Описаны основные классификации, технологии получения, свойства и области применения подобных материалов-композитов в технике
ИССЛЕДОВАНИЕ ИЗМЕНЕНИЯ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ВОДОПРО-ВОДНОЙ ВОДЫ ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ МОЩНЫХ ПОДВОДНЫХ ИСКРОВЫХ РАЗРЯДОВ
Get PDFPurpose. The purpose of this investigation is to study the changes in the redox potential and pH-value of the tap water as a function of underwater spark discharges, storage device capacitance and the charging voltage. Methodology. To define the electric parameters of discharge circuit we used the Rogowski loop and the compensated capacitance-ohm potential divider. To determine water properties before and after the treatment we used the following devices: the water analyzer Anion -7051 with the limit of absolute error of the EMF measurement ± 2 mV, the BANTE 902 device with the absolute error of ± 0.002 рН. Results. We managed to establish the time of the origination of changes in the properties of treated water. A change in the positive redox potential to a negative one occurred already after the third pulse at a total energy input of ≥ 1 kJ. The pH value increased in the range of 0.2 – 0.45 рН units. We obtained the relationship of a change in the redox potential as a function of total energy of the pulse train that actually exhibits the linear relation to the mass of erosion products. We established that the electrodes made of stainless steel and the electrodes made of graphite provide similar changes in water properties. An increase in pH is indicative of the progress of reactions that result in the formation of ОН‾. Originality. The obtained experimental data prove a rapid and reliable change in the redox potential from positive to negative changes in the redox potential exponent can persist during ten days and even longer. The erosion products of electrodes can be removed from the treated water using the method of magnetic separation. Practical value. The «HYDRA» plant can be used as the electrochemical ideal mixing reactor of a discrete action with the removal of erosion products of the electrode using the method of magnetic separation.Представлены результаты экспериментального исследования изменения физико-химических свойств водопроводной воды под воздействием мощных подводных искровых разрядов атмосферного давления. Выявлена зависимость изменения окислительно-восстановительного потенциала и рН обрабатываемой воды от параметров импульсов, задаваемых параметрами электрической разрядной цепи, и их количеством. Исследования проведены на разрядных электродах, изготовленных из материалов двух типов: нержавеющая сталь и графит.Представлены результаты экспериментального исследования изменения физико-химических свойств водопроводной воды под воздействием мощных подводных искровых разрядов атмосферного давления. Выявлена зависимость изменения окислительно-восстановительного потенциала и рН обрабатываемой воды от параметров импульсов, задаваемых параметрами электрической разрядной цепи, и их количеством. Исследования проведены на разрядных электродах, изготовленных из материалов двух типов: нержавеющая сталь и графит
ПРО ОБҐРУНТУВАННЯ ВИБОРУ ЕКОНОМІКО-МАТЕМАТИЧНИХ МЕТОДІВ ОЦІНКИ ЕНЕРГОЕФЕКТИВНОСТІ ВИРОБНИЧИХ ОБ’ЄКТІВ
Get PDFResearch purpose is generalization and further development of economic- mathematical methods for ensuring energy-efficient operation mode of production facilities. The above methods can be used for selection of the most energy-efficient production lines, mechanisms; pumping, compression, ventilation installations or other electric receivers among several similar ones by using equal and unequal weight criteria. An example of comparing the efficiency of the production facilities of the chemical industry is showed by a priori ranking and morphological (geometric) methods. The method of control the correctness of the production facilities in the case when the electric load depends on two parameters in triangular coordinates in the presence of boundary restrictions is described. The identity of the current energy values calculated by Holt predicted value at a predetermined optimal smoothing constant determines the stability of the process. Expedience of application the autocorrelation coefficient for testing processes on the stability is proved.Целью исследования является обоснование выбора наиболее целесообразных экономико-математических методов обеспечения энергоэффективного режима работы производственных объектов. Рассмотренные методы могут быть использованы для выбора наиболее энергоэффективных технологических линий, агрегатов, насосных, компрессорных, вентиляторных установок или других электроприемников с нескольких им подобных по равновесным и неравновесным критериям. Приведен пример сравнения эффективности работы производственных объектов химической промышленности методами априорного ранжирования и морфологическим (геометрическим). Описан способ контроля энергоэффективности работы производственных объектов в случае, когда электрическая нагрузка зависит от двух параметров при наличии предельных ограничений их, используя треугольные координаты. Сделан вывод о том, что тождество текущего значения энергопотребления с рассчитанным методом Хольта прогнозируемым значением при определенных заранее оптимальных постоянных сглаживания определяет стабильность работы технологического процесса. Доказана целесообразность применения коэффициента автокорреляции первого порядка выборок электропотребления для проверки технологических процессов на стабильность работы.Метою дослідження є обґрунтування вибору найбільш доцільних економіко-математичних методів забезпечення енергоефективного режиму роботи виробничих об’єктів. Розглянуті методи можуть бути використані для вибору найкраще працюючих технологічних ліній, агрегатів, насосних, компресорних, вентиляторних установок, або інших електроприймачів з декількох їм подібних за критеріями рівної та нерівної ваги. Описано спосіб контролю енергоефективності роботи виробничих об’єктів в трикутних координатах у випадку, коли електричне навантаження залежить від двох параметрів при наявності їх граничних обмежень. Наведено приклад порівняння ефективності роботи виробничих об’єктів хімічної промисловості методами апріорного ранжування та морфологічним (геометричним). Зроблений висновок про те, що тотожність поточного значення енергоспоживання з розрахованим методом Хольта прогнозованим значенням при визначених заздалегідь оптимальних сталих згладжування визначає стабільність роботи технологічного процесу. Доведена доцільність застосування коефіцієнту автокореляції першого порядку вибірок електроспоживання для перевірки технологічних процесів на стабільність роботи
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ КОНФИГУРАЦИИ МАГНИТНОЙ СИСТЕМЫ СЕПАРАТОРА НА ПОСТОЯННЫХ МАГНИТАХ НА РАСПРЕДЕЛЕНИЕ МАГНИТНОГО ПОЛЯ В РАБОЧЕЙ ЗОНЕ
Get PDFPurpose. To carry out research the influence of magnetic system configuration (shape and size of the permanent magnets) on magnetic field spatial distribution in working area of new structure design magnetic separator with active front surface by numerical methods. Methodology. We have applied the magnetic field numerical simulation for permanent magnets system in absence of electrical current in magnetostatic approximation. We have solved the problem by using finite element method. Research of permanent magnets cross-sectional shape influence made in the two-dimensional formulation using software package Elcut. Research of magnetic field induction spatial (three-dimensional) distribution in new construction magnetic separator working area is conducted using software package COMSOL Multiphysics 3.5a. Results. Magnetic flux density maximum in the immediate vicinity of permanent magnet surface provide magnets with spherical and trapezoidal cross-sectional shape. At a distance from pole surface, where the separation process working, magnetic field density produced by trapezoidal and spherical cross section magnets, substantially lower in comparison with rectangular magnets. Rectangular and rectangular with beveled corners cross-section shape magnets create approximately same magnetic field intensity not significantly different in weight. Analysis of the spatial distribution of magnetic field induction in the working area of a new construction magnetic separator has shown that a strong magnetic field with high magnetic flux density gradient value is formed in the interpolar working volume. Originality. For the first time research of magnetic flux density distribution in working area of new construction magnetic separator is conducted. Developed device feature is complex spatial distribution of magnetic field. Practical value. Results of research can be used for selection of rational parameters of separator magnetic system. Received results also can be used for determination of separator force characteristics.В работе проведено исследование влияния конфигурации магнитной системы (формы и размеров постоянных магнитов) на пространственное распределение индукции магнитного поля в рабочей зоне магнитного сепаратора нового конструктивного исполнения. Поставленные задачи решены с использованием численного метода конечных элементов. Показано, что кольцевые постоянные магниты с прямоугольной формой поперечного сечения обеспечивают наиболее высокие показатели магнитной индукции в рабочих воздушных зазорах на требуемых расстояниях от поверхности магнитов. В результате анализа пространственного распределения индукции магнитного поля установлено, что в межполюсном рабочем объеме сепаратора образуется достаточно интенсивное магнитное поле с высоким значением градиента индукции. Отмечена целесообразность использования результатов исследования для выбора рациональных конструктивных параметров магнитной системы и определения силовых характеристик сепаратора
ПРОГРАМА ДЛЯ ІНТЕРПРЕТАЦІЇ РЕЗУЛЬТАТІВ ВЕРТИКАЛЬНОГО ЕЛЕКТРИЧНОГО ЗОНДУВАННЯ «VEZ-4A»
Get PDFPurpose. Creating a computer program for interpreting the results of vertical sounding the soil in the form of multilayer model most typical for Ukraine. Methodology. The algorithm of the program is constructed on determination the soil structure with the help of the method of point source current, method of analogy and method of equivalent. The option of automatic interpretation based on Hook-Jeeves method. The program is implemented in the programming language Delphi. Results. The computer program «VEZ-4A» has a possibility of the interactive and automatic interpretation sounding results in the multi-layered geoelectrical model. Originality. In first time the computer program for analyzing and interpreting results of the soil sounding by Wenner configuration was created on the base of the analytical solution for field of current point source located in four-, three- or two-layer structure. In paper the review is presented and basic functions of our program are analyzed. Practical value. The program «VEZ-4A» is created and adapted for use in the electromagnetic diagnostics of grounding of existing power plants and substations.В роботі було запропоновано алгоритм роботи програми для інтерпретації результатів вертикального електричного зондування ґрунту в рамках діагностики стану заземлювальних пристроїв. Математичний апарат для реалізації алгоритму побудовано на базі методів точкового джерела струму, найменших квадратів, Хука-Дживса та еквівалентування. Наведено огляд та основні функції розробленої програми
ОСОБЕННОСТИ ВЫБОРА БАТАРЕЙ КОНДЕНСАТОРОВ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ С ИСТОЧНИКАМИ ИНТЕРГАРМОНИК
Get PDFPurpose. Development of a methodology for selecting capacitor bank parameters designed to compensate for reactive power, if there are sources of interharmonics in the electrical network. Development of a methodology for selecting the parameters of capacitor banks that are part of resonant filters of higher harmonics and interharmonics. Methodology. For the research, we used the decomposition of the non-sinusoidal voltage (current) curve into the sum of the harmonic components with frequencies as multiple of the fundamental frequency - higher harmonics, and not multiple fundamental frequencies - interharmonics. Results. Expressions are obtained for checking the absence of inadmissible overloads of capacitor banks by voltage and current in the presence of voltage (current) in the curve, along with higher harmonics, of the discrete spectrum of interharmonics. When selecting capacitor banks, both for reactive power compensation and for filter-compensating devices, the necessity of constructing the frequency characteristics of the input and mutual resistances of the electrical network for analyzing possible resonant phenomena is confirmed. Originality. The expediency of simplified calculation of the voltage variation at the terminals of the banks of the capacitors of the higher harmonics filters and interharmonics due to the presence of the reactor in the filters is substantiated. Practical value. The use of the proposed approaches will make it possible to resolve a number of issues related to the choice of parameters of capacitor banks in networks with nonlinear loads, including: ensuring reliable operation of capacitor banks when their parameters deviate from their nominal values, as well as deviations in the parameters of the supply network and sources of harmonic distortion; ensuring the absence of resonant phenomena at frequencies of both higher harmonics and interharmonics.Разработана методика выбора батарей конденсаторов, применяемых как в качестве компенсаторов реактивной мощности при наличии источников интергармоник, так и в составе фильтров высших гармоник и интергармоник. Получены выражения для проверки отсутствия недопустимых перегрузок батарей конденсаторов по напряжению и по току при наличии в кривой напряжения (тока), наряду с высшими гармониками, дискретного спектра интергармоник. Обоснована целесообразность упрощенного учета изменения напряжения на зажимах батарей конденсаторов фильтров высших гармоник и интергармоник за счет наличия реактора в составе фильтров. Использование предложенных подходов позволит комплексно решать ряд вопросов, связанных с выбором параметров батарей конденсаторов в электрических сетях с нелинейными нагрузками
ОЦЕНКА ВОЗМОЖНОСТИ НОРМАЛЬНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ КАБЕЛЕЙ НА ОСНОВЕ ВИТЫХ ПАР В ПОЛИВИНИЛХЛОРИДНОЙ ЗАЩИТНОЙ ОБОЛОЧКЕ В УСЛОВИЯХ ПОВЫШЕННОЙ ВЛАЖНОСТИ И ТЕМПЕРАТУРЫ
Get PDFIntroduction. Development of cables for structured cabling systems based on twisted pairs for shipbuilding is carried out in two main directions: increasing the fire safety of cables and increasing the long-term permissible operating temperature by using new, more heat-resistant, electrical insulating materials. Purpose. Substantiation of the possibility of unshielded cables on the basis of unshielded twisted pairs with thermoplastic polyethylene insulation in PVC protective jacket in conditions of high humidity and high operating temperatures on the basis of the results of accelerated aging. Methodology. The cycle of aging under conditions of increased humidity is performed for 336 hours. Then the sample was under natural drying conditions for 1440 hours. Thermal aging in a thermostat at 90 °C was carried out in two stages: first – for 206 hours, the second – for 260 hours. In the initial state and after accelerated aging, measurements of the capacitance and tangent of the dielectric loss angle of all the insulating gaps at frequencies of 100 Hz, 1 and 10 kHz were performed. Results. According to the results of accelerated aging under conditions of high humidity and temperature, it is established that the design of an unshielded cable based on unshielded twisted pairs with thermoplastic polyethylene insulation in a protective coating based on PVC-plastic is resistant to external influencing factors. Practical value. The prolonged holding at temperature of 90 °C is equivalent to operation at temperature of 40 °C for 6.8 years. At higher operating temperatures, the lifetime of the cable is significantly reduced.Представлены результаты ускоренного старения в условиях повышенной влажности и температуры образца неэкранированного кабеля на основе витых пар с полиэтиленовой термопластичной изоляцией в защитной оболочке на основе поливинилхлоридного пластиката. Оценка устойчивости кабеля к действию внешних воздействующих факторов выполнена по частичным емкостям и тангенсу угла диэлектрических потерь изоляционных промежутков между жилами. Конструктивная особенность кабеля приводит к группированию частичных емкостей в четыре характерные области. Установлена динамика изменений диэлектрических параметров в процессе гигроскопического увлажнения, естественной сушки и теплового старения при температуре 90 °С образца кабеля. Определены коэффициенты парной корреляции между диэлектрическими параметрами в исходном состоянии и после внешних воздействующих факторов. Показано, что конструкция кабеля устойчива к действию повышенной влажности и температуры