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
ПАРЕТО-ОПТИМАЛЬНОЕ РЕШЕНИЕ МНОГОКРИТЕРИАЛЬНОЙ ЗАДАЧИ СИНТЕЗА РОБАСТНЫХ РЕГУЛЯТОРОВ МНОГОМАССОВЫХ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ СИСТЕМ НА ОСНОВЕ МНОГОРОЕВОЙ СТОХАСТИЧЕСКОЙ МУЛЬТИАГЕНТНОЙ ОПТИМИЗАЦИИ
Get PDFPurpose. Developed the method for solving the problem of multiobjective synthesis of robust control by multimass electromechanical systems based on the construction of the Pareto optimal solutions using multiswarm stochastic multi-agent optimization of particles swarm, which reduces the time of determining the parameters of robust controls multimass electromechanical systems and satisfy a variety of requirements that apply to the work of such systems in different modes. Methodology. Multiobjective synthesis of robust control of multimass electromechanical systems is reduced to the solution of solving the problem of multiobjective optimization. To correct the above problem solving multiobjective optimization in addition to the vector optimization criteria and constraints must also be aware of the binary preference relations of local solutions against each other. The basis for such a formal approach is to build areas of Pareto-optimal solutions. This approach can significantly narrow down the range of possible solutions of the problem of optimal initial multiobjective optimization and, consequently, reduce the complexity of the person making the decision on the selection of a single version of the optimal solution. Results. The results of the synthesis of multi-criteria electromechanical servo system and a comparison of dynamic characteristics, and it is shown that the use of synthesized robust controllers reduced the error guidance working mechanism and reduced the system sensitivity to changes in the control parameters of the object compared to the existing system with standard controls. Originality. For the first time, based on the construction of the Pareto optimal solutions using a multiswarm stochastic multi-agent optimization particle algorithms improved method for solving formulated multiobjective multiextremal nonlinear programming problem with constraints, to which the problem of multiobjective synthesis of robust controls by multimass electromechanical systems that can significantly reduce the time to solve problems and meet a variety of requirements that apply to the multimass electromechanical systems in different modes. Practical value. Practical recommendations on reasonable selection of the target vector of robust control by multimass electromechanical systems. Results of synthesis of electromechanical servo system shown that the use of synthesized robust controllers reduced the error guidance of working mechanism and reduce the system sensitivity to changes of plant parameters compared to a system with standard controls.Усовершенствован метод многокритериального синтеза робастного управления многомассовыми электромеханическими системами на основе построения Парето-оптимальных решений и с учетом бинарных отношений предпочтения локальных критериев с помощью алгоритмов многороевой стохастической мультиагентной оптимизации, что позволяет существенно сократить время решения задачи и удовлетворить разнообразным требованиям, которые предъявляются к работе систем в различных режимах. Приведены результаты сравнений динамических характеристик электромеханических систем с синтезированными регуляторами
ПОВЫШЕНИЕ ТОЧНОСТИ РАСЧЕТА ТОКОВ В ЭКРАНАХ КАБЕЛЕЙ ПРИ ДВУСТОРОННЕМ ЗАЗЕМЛЕНИИ ТРЕХФАЗНОЙ КАБЕЛЬНОЙ ЛИНИИ
Get PDFThis paper deals with the calculation of currents in shields of single-core cables at double-sided grounding of three-phase cable lines. We consider flat and trefoil cable lines and receive the analytical expressions for RMS currents in the shields of cables. These expressions allow reducing the shield current calculation error to value of 5 %. We analyze the known approximate expressions for RMS currents in the shields of cables and represent dependencies of corresponding calculation errors on cable line dimensionless parameters. These dimensionless parameters are determined by the distance between the axes of the cables, the radius and the resistance of shields.В работе рассмотрена задача расчета токов в экранах одножильных кабелей при двустороннем заземлении трехфазной кабельной линии. Для случаев прокладки кабелей в плоскости и треугольником получены аналитические выражения для действующих значений токов в экранах, позволяющие ограничить погрешность расчета на уровне 5 %. Проведен анализ приближенных выражений для токов в экранах кабелей. Представлены графики зависимостей погрешности приближенных выражений от производных безразмерных параметров кабельной линии, которые определяются расстоянием между осями кабелей, радиусом экранов и их активным сопротивлением
РОЗРОБКА ТРИРІВНЕВОЇ БАГАТОКРИТЕРІАЛЬНОЇ СТРАТЕГІЇ УПРАВЛІННЯ ГІБРИДНОЮ СУДНОВОЮ ЕНЕРГЕТИЧНОЮ УСТАНОВКОЮ КОМБІНОВАНОГО ПРОПУЛЬСИВНОГО КОМПЛЕКСУ
Get PDFPurpose. Efficiency of hybrid ships power plants (SPP) combined propulsion complexes (CPC) by various criteria for energy management systems strategies. Methodology. Based on the classification system topologies SPP CPC for mechanical, electrical and hybrid types of motors schematic diagrams of management strategies for the criterion of minimum power consumption are defined. Changing the technical component of the traditional approach to building hybrid ships electric power systems (SEPS) SPP CPC the principle of modifying the structure of SEPS is applied with the integration of additional static alternative power source as dynamic reserve, which allowed to meet modern requirements for energy efficiency, levels of vibration, noise and degradation effects produced to SPP CPC, in all areas of the energy for the transfer of power from energy to propellers. Modeling of power transmission of energy to propellers in MatLab/Simulink is conducted, using blocks of optimization library and definition of identity markers. Results. Major advantages and disadvantages SPP CPC depending on the topology of energy distribution systems are determined. According to the chosen structure system electricity characteristics were obtained in the process of power transmission SPP CPC and power systems and their control strategies in terms of increased efficiency and eliminate these drawbacks. And finally, mathematical apparatus for research in terms of the development of methods for designing and managing SPP hybrid CPC to reduced fuel consumption, emissions into the environment and improving maintainability, flexibility and comfort level are improved. Originality. The methodology for improving SPP CPC implementation by developing methods of identification markers mutually influencing processes in SPP CPC and the development of implementing these methods of settlement and information systems. Practical value. The method enables iterative optimization parameters SPP CPC, it can be used as a means of intelligent design, which is the result of the application of improved performance SPP CPC.На підставі системної класифікації топологій суднових енергетичних установок (СЕУ) комбінованих пропульсивних комплексів (КПК) були систематизовані основні переваги і недоліки СЕУ КПК в залежності від топології системи розподілення енергії. Були отримані характеристики процесів передачі потужності у СЕУ КПК і системах енергопостачання, і їх стратегій контролю з точки зору підвищення ефективності та усунення зазначених недоліків. Удосконалено математичний апарат для проведення досліджень з точки зору розробки методів проектування і управління гібридними СЕУ КПК зі скороченням споживання палива, викидів у довкілля і підвищенні ремонтопридатності, маневреності і рівня комфорту. Розроблений метод дає можливість ітераційної оптимізації параметрів СЕУ КПК, що дозволяє використовувати його як засіб інтелектуального проектування, результатом застосування якого є вдосконалені експлуатаційні характеристики СЕУ КПК
ANALYSIS OF THE SPECIAL FEATURES OF THE THERMAL PROCESS IN AN INDUCTION GENERATOR AT HIGH SATURATION OF THE MAGNETIC SYSTEM
Get PDFPurpose. Development of the method for the assessment of the thermal operation modes of an autonomous electrical power system with an induction motor, aiming at improvement of the reliability of electricity supply and the quality of electric energy. Methodology. Induction generator mathematical modeling taking into account the magnetic system saturation was used in the research. A heat model taking into account the excess of the temperature of the induction generator units in the mode of high saturation was developed. The obtained results were compared with the experimental data. Results. The paper contains the solution to the problem of improvement of the mathematical model sand methods for steel losses determination in there search of the operation modes of an autonomous uncontrolled induction generator taking into consideration the properties of the magnetic system in the mode of high saturation. The expression for determination of steel losses in the mode of high saturation is obtained. It enables the assessment of the induction generator thermal condition. Originality. The analytical dependence for the calculation of the steel losses in the mode of magnetic system saturation has been obtained for the first time. Practical value. The obtained expression for the calculation of the steel losses can be used for determination of the admissible time of generator operation at overload. It will allow avoiding broken winding insulation and complete use of the generator overload capacity. As a result, it will reduce possible irregularities of electricity supply due to the generator preliminary cutoff.Цель. Разработка методики оценки тепловых режимов работы автономной электроэнергетической системы с асинхронным генератором с целью повышения надежности электроснабжения и качества электроэнергии. Методология. Для проведения исследований использовалось математическое моделирование асинхронного генератора с учетом насыщения магнитной системы. Разработана тепловая модель, которая учитывает превышение температуры узлов асинхронного генератора в режиме высокого насыщения. Полученные результаты моделирования сравнивались с экспериментальными данными. Результаты. В работе решена задача усовершенствования математических моделей и методов определения потерь в стали при исследовании режимов работы автономного нерегулируемого асинхронного генератора с учетом свойств магнитной системы в режиме высокого насыщения. Получено выражение для определения потерь в стали в режиме высокого насыщения, которое позволяет оценивать тепловое состояние асинхронного генератора. Оригинальность. Впервые получена аналитическая зависимость для расчета потерь в стали в режиме насыщения магнитной системы. Практическое значение. Полученное выражение для расчета потерь в стали может быть использовано для определения допустимого времени работы генератора при перегрузке. Это позволит избежать повреждения изоляции обмоток и в полном объеме использовать перегрузочную способность генератора. В результате это снизит возможные перебои с электрической энергией из-за преждевременного отключения генератора
МНОГОЧАСТОТНЫЕ АЛГОРИТМЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЛАГОСОДЕРЖАНИЯ ЖИДКИХ ЭМУЛЬСИЙ МЕТОДОМ РЕЗОНАСНОЙ ДИЭЛЬКОМЕТРИИ
Get PDFPurpose. The main attention is paid to the development and investigation of multifrequency algorithms for the realization of the method of resonance dielcometric measurement of the humidity of emulsions of the type «nonpolar liquid dielectric-water». Multifrequency algorithms take into account the problem of «uncertainty of varieties» and increase the sensitivity of the dielcometric method. Methodology. Multifrequency algorithms are proposed to solve the problem of «uncertainty of varieties» and improve the metrological characteristics of the resonance dielcometric method. The essence of the algorithms is to use a mathematical model of the emulsion and to determine the permittivity of the dehydrated liquid and the emulsion. The task of developing algorithms is to determine and take into account the influence of the parasitic electrical capacitance of the measuring oscillator and the measuring transducer. The essence of the method consists in alternately determining the resonance frequency of the oscillatory circuit with various configurations, which allows to take into account errors from parasitic parameters. The problem of «uncertainty of varieties» is formulated and solved. The metrological characteristics of the resonance dielcometric method are determined using algorithms. Results. Frequency domains of application of mathematical model of an emulsion are defined. An algorithm in a general form with four frequencies suitable for practical implementation in dielcometric resonance measurements is developed. Partial algorithms with three and two frequencies are developed. The systematic values of simulation errors in the emulsion in the microwave range are determined. Generalized metrological characteristics are obtained. The ways of increasing the sensitivity of the dielcometric method are determined. The problem of «uncertainty of varieties» was solved. Experimental data on determination of humidity for the developed algorithms are obtained. The value of the volumetric moisture in the transformer oil was measured. Originality. New multifrequency algorithms for determining the moisture content by the resonance dielcometric method have been proposed, investigated and practically realized. A generalized metrological characteristic for an algorithm with four frequencies is obtained. Metrological characteristics of algorithms for three and two frequencies are obtained. The problem of «uncertainty of varieties» was solved. Recommendations for increasing the sensitivity of dielcometric resonance moisture meters are developed and implemented. Practical value. The results of this work allow to solve the problem of «variability of varieties», increase sensitivity and accurately determine the moisture content in most nonpolar liquid dielectrics to a value of 10-5. This is applicable in a large field of electrical engineering, machine building, oil refining and the chemical industry.Предложены многочастотные алгоритмы определения влагосодержания эмульсии типа: «неполярный жидкий диэлектрик – вода» методом резонансной диэлькометрии. Использована математическая модель эмульсии с представлением воды в виде идеально проводящих сфер. Определены частотные области применимости модели в ВЧ и СВЧ диапазонах. В СВЧ диапазоне определены величины систематических погрешностей модели. Для решения проблемы «сортовой неопределенности» и улучшения метрологических характеристик резонансного диэлькометрического метода разработан четырехчастотный алгоритм, являющийся обобщенным видом трех- и двухчастотных алгоритмов. Определена обобщенная метрологическая характеристика четырехчастотного алгоритма и его предельные характеристики. Получены метрологические характеристики для трех- и двухчастотных алгоритмов. Проведен анализ погрешностей и корректности теоретических исследований путем сравнения их результатов с экспериментальными данными для ВЧ и СВЧ диапазонов
РЕЗОНАНСНІ ПРОЦЕСИ В ПУСКОВИХ РЕЖИМАХ СИНХРОННИХ ДВИГУНІВ З КОНДЕНСАТОРАМИ В КОЛІ ОБМОТКИ ЗБУДЖЕННЯ
Get PDFPurpose. Development of a mathematical model that enables to detect resonance modes during asynchronous startup of salient-pole synchronous motors, in which capacitors are switched on to increase the electromagnetic moment in the circuit of the excitation winding. Methodology. The asynchronous mode is described by a system of differential equations of the electric equilibrium of motor circuits written in orthogonal coordinate axes. The basis of the developed algorithm is the mathematical model of the high-level adequacy motor and the projection method for solving the boundary value problem for the equations of the electric equilibrium of the circuits written in orthogonal coordinate axes, taking into account the presence of capacitors in the excitation winding. The coefficients of differential equations are the differential inductances of the motor circuits, which are determined on the basis of the calculation of its magnetic circuit. As a result of the asymmetry of the rotor windings in the asynchronous mode, the current coupling and currents change according to the periodic law. The problem of its definition is solved as a boundary one. Results. A mathematical model for studying the asynchronous characteristics of synchronous motors with capacitors in an excitation winding is developed, by means of which it is possible to investigate the influence of the size of the capacity on the motor's starting properties and the resonance processes which may arise in this case. Scientific novelty. The developed method of mathematical modeling is based on a fundamentally new mathematical basis for the calculation of stationary dynamic modes of nonlinear electromagnetic circuits, which enables to obtain periodic coordinate dependencies, without resorting to the calculation of the transients. The basis of the developed algorithm is based on the approximation of state variables by cubic splines, the projection method of decomposition for the boundary value problems of the calculation of the established periodic modes and the differential method of calculating static characteristics. Practical value. Using the developed algorithm of calculation it is possible to determine the required capacitances of the capacitors in the excitation winding to start the synchronous motor and to investigate the possibility of occurrence of the resonance at startup with the selected capacitance value of the capacitors by calculating the static characteristics as a sequence of asynchronous modes.Розглядається проблема появи резонансу під час асинхронного пуску явнополюсних синхронних двигунів, в яких для підвищення електромагнітного моменту в коло обмотки збудження увімкнено конденсатори. Для розрахунку пускових статичних характеристик та дослідження впливу величини ємності конденсаторів на перебіг пуску двигуна, зокрема появу резонансу, використовується математична модель синхронного двигуна явнополюсної конструкції високого рівня адекватності, в якій враховується насичення магнітопроводу. Асинхронний режим описується системою диференціальних рівнянь електричної рівноваги, записаної в ортогональних координатних осях з урахуванням наявності конденсаторів в обмотці збудження. Електромагнітні параметри контурів визначаються на основі розрахунку розгалуженої заступної схеми магнітного кола двигуна. В основу розробленого алгоритму покладено заснований на апроксимації кубічними сплайнами проекційний метод розв’язування крайових задач розрахунку усталених періодичних режимів і диференціальний метод розрахунку статичних характеристик
ГЕНЕРАТОР ПО СХЕМЕ АРКАДЬЕВА – МАРКСА С ПОКАСКАДНЫМ ОБОСТРЕНИЕМ ФРОНТА ИМПУЛЬСОВ ДЛЯ ОБЕЗЗАРАЖИВАЮЩЕЙ ОБРАБОТКИ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ
Get PDFPurpose. To obtain experimentally that the duration of the high-voltage pulse front is less than 1.5 nanoseconds on the load of a pulse voltage generator of less than 50 ohms in the form of more than two working chambers with a water-containing product. That increases the efficiency of disinfection of treated products. Methodology. To obtain high-voltage pulses in working chambers - the generator load - the pulse generation method was used according to the Arkadyev-Marx scheme. The pulses on the load were measured with a low-ohm resistive voltage divider, transmitted over a broadband coaxial cable, and recorded using a C7-19 oscilloscope with a 5 GHz bandwidth. The working chambers were filled with water and consisted of an annular body made of PTFE 4 and metal electrodes forming the bottom and the chamber cover having flat linings of food stainless steel for contact with the food product inside the chamber. Results. The high-voltage pulses on the generator load of about 50 Ohm or less have a trapezoidal shape with a rounded apex and a base duration of no more than 80 ns. The experimentally obtained pulse amplitudes on the generator load are up to 18 kV. As the load resistance decreases, the amplitude of the pulses decreases, and the duration of the front and pulse duration in general are shortened because of the accelerated discharge of cascade capacitive storages. Originality. For the first time we have obtained experimentally on the load of the generator in the form of three parallel working chambers with water, the active resistance of each of which is less than 50 Ohm, the pulse front duration tf≈1 ns. In addition, we have obtained experimentally a stable 9-10 channel triggering mode of the trigatron type spark gap in a five-cascade pulse voltage generator with a step-by-step peaking (exacerbation) of the pulse front in its cascades (GPVCP). Practical value. We have obtained experimentally the nanosecond pulse front duration on the GPVCP load and that opens the prospect of industrial application of such generators for microbiologically disinfecting treatment (inactivation of microorganisms in food) water-containing food products.Цель. Экспериментально получить на нагрузке генератора импульсных напряжений величиной менее 50 Ом в виде более двух рабочих камер с водосодержащим продуктом длительность фронта импульсов высокого напряжения менее 1,5 наносекунд, что повышает эффективность обеззараживания обрабатываемых продуктов. Методика. Для получения высоковольтных импульсов на рабочих камерах - нагрузке генератора применена методика генерирования импульсов по схеме Аркадьева – Маркса. Импульсы на нагрузке измерялись при помощи низкоомного резистивного делителя напряжения, передавались по широкополосному коаксиальному кабелю и регистрировались при помощи осциллографа С7-19 с полосой пропускания 5 ГГц. Рабочие камеры заполнялись водой и состояли из кольцеобразного корпуса, выполненного из фторопласта, и металлических электродов, образующих дно и крышку камеры, имеющих плоские накладки из пищевой нержавеющей стали для контакта с пищевым продуктом внутри камеры. Результаты. Высоковольтные импульсы на нагрузке генератора примерно 50 Ом и менее имеют трапециевидную форму со скругленной вершиной и длительность по основанию не более 80 нс. Экспериментально полученные амплитуды импульсов на нагрузке генератора – до 18 кВ. При уменьшении сопротивления нагрузки амплитуда импульсов уменьшается, а длительность фронта и импульсов в целом укорачивается из-за ускоренного разряда емкостных накопителей каскадов. Научная новизна. Впервые на нагрузке генератора в виде трех параллельно включенных рабочих камер с водой, активное сопротивление каждой из которых менее 50 Ом, экспериментально получена длительность фронта импульсов tf≈1 нс. Кроме того, отлажен стабильный 9-10 канальный режим срабатывания выходного разрядника тригатронного типа в пятикаскадном генераторе импульсных напряжений с покаскадным обострением фронта импульсов (ГИНПО). Практическая значимость. Полученная экспериментально наносекундная длительность фронта импульсов на нагрузке ГИНПО открывает перспективу промышленного применения таких генераторов для микробиологически обеззараживающей обработки (инактивации микроорганизмов) водосодержащих пищевых продуктов
КОАКСИАЛЬНЫЙ ДИСКОВЫЙ ШУНТ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ В СИЛЬНОТОЧНОЙ ЦЕПИ ВЫСОКОВОЛЬТНОГО ГЕНЕРАТОРА ГРОЗОВЫХ РАЗРЯДОВ ИМПУЛЬСОВ ТОКА ИСКУССТВЕННОЙ МОЛНИИ С ИНТЕГРАЛОМ ДЕЙСТВИЯ ДО 15•106 ДЖ/ОМ
Get PDFPurpose. Description of construction and basic technical descriptions developed and created in Research & Design Institute «Molniya» National Technical University «Kharkiv Polytechnic Institute» high-voltage heavy-current coaxial disk shunt of type of SC-300M2, allowing reliably to measure the peak-temporal parameters (PTP) of impulses of current of artificial lightning in wide peak and temporal ranges with the integral of their action to 15·106 J/Ohm. Methodology. Electrophysics bases of high-voltage impulsive technique, scientific and technical bases of development and creation of high-voltage heavy-current impulsive electrical equipment, including the powerful generators of current of lightning (GCL), and also measuring methods in bit chains powerful high-voltage GCL AVP large impulsive currents of micro- and millisecond temporal ranges. Results. Offered and described new construction of measuring high-voltage heavy-current shunt, containing a measuring round disk from stainless steel easily soiled a 12Х18Н10Т thickness 2 mm and external diameter 80 mm. Experimental a way impulsive active resistance of RS≈0,08 mOhm of the indicated measuring disk and on his basis a calculation coefficient transformation is found of SS of coaxial disk shunt of type of SC-300M2, numeral equal in the concerted mode of operations of his coaxial cable line (CCL) SS≈2/RS≈25·103 A/V. It is rotined that it is expedient to use this value SS for measuring in the heavy-current bit chain of GCL ATP impulsive A- and repeated impulsive D- component of current of artificial lightning, and also ATP of aperiodic impulse of current of artificial lightning of temporal form 10 μc/350 μc. It is set that taking into account application in the end CCL of shunt of a co-ordinate divizor of voltage with two output coaxial sockets 1:1 (for SSA≈25·103 A/V) and 1:2 (SSC≈12,5·103 A/V) at measuring of ATP intermediate B-, protracted C- and shortened protracted C*- component of current of artificial lightning in GCL it is expedient to utillize a numeral value SS for the examined shunt, equal 12,5·103 A/V. Practical approbation and verification of capacity of the improved measuring coaxial disk shunt of type of SC-300M2 is executed in the high-voltage heavy-current bit chain of powerful GCL, forming on the actively-inductive loading of A- and C*- the components of current of artificial lightning with rationed ATP. Originality. Developed and created new high-voltage heavy-current measuring shunt of type of SC-300M2, allowing reliably to register rationed ATP of attenuation sinewave and aperiodic impulses of current of artificial lightning in the bit chains of powerful GCL with amplitude to ±220 кА and integral them action to 13,5·106 J/Ohm. On the measuring coaxial disk shunt of type of SC-300M2 from government metrology service of Ukraine the certificate of accordance of the set form is got. Practical value. Application of the created shunt of type of SC-300M2 in composition the high-voltage heavy-current bit chains of powerful GCL will allow in a certain measure to improve the metrology providing of tests of aviation and space-rocket technique, and also objects of electroenergy on stability to lightning.Описана конструкция разработанного и созданного измерительного коаксиального дискового шунта типа ШК-300М2, позволяющего с помощью коаксиальной кабельной линии связи и цифровых запоминающих осциллографов одновременно измерять амплитудно-временные параметры (АВП) основных компонент тока искусственной молнии, генерируемых высоковольтным генератором грозовых разрядов в соответствии с требованиями нормативных документов США SAE ARP 5412: 2013 и SAE ARP 5416: 2013. Приведены основные технические характеристики измерительного коаксиального дискового шунта типа ШК-300М2. Показано, что данный шунт позволяет измерять и АВП апериодического импульса тока временной формы 10 мкс/350 мкс, нормированный интеграл действия которого согласно требований международного стандарта IEC 62305-1: 2010 может численно составлять до 13,5·106 Дж/Ом
ВНЕШНЕЕ МАГНИТНОЕ ПОЛЕ ГОРОДСКИХ ТРАНСФОРМАТОРНЫХ ПОДСТАНЦИЙ И МЕТОДЫ ЕГО НОРМАЛИЗАЦИИ
Get PDFPurpose. Research of external magnetic field of urban transformer substations and the methods it reduction to the standard level in the living quarters of nearby. Methodology. Experiment based on the actual values the measuring magnetic flux density of the alternating magnetic field. Theories of electromagnetic field on quasi-static formulation is basis of external magnetic field of urban transformer substations description. Results. We have made comprehensive experimental researches the magnetic field of a 50 Hz through model urban transformer substations on the external environment. For calculating the external magnetic field of transformer substations the mathematical model of multi-dipole is proposed. It practical uses for induction external magnetic field of calculating created in nearby built in house transformer substations power 715 kVA is proposed. Comparison of results calculation and experiment was conducted. Originality. We have established that magnetic flux density of the magnetic field does not exceed standard level in the living quarters of nearby (0.5 mT) if quarters the location distances of more than 8 m from the transformer substation on the first time. Transformer substations in the built-in houses can create the dangerous to public health magnetic field which induction 1.5-7 mT in neighboring living quarters. It exceeds the normative level in 3-14 times. Practical value. We have proposed normalization methods of the external magnetic field built-in transformer substations. Methods are based on improving construction transformer substations. And methods of external passive and active shielding are considered.Целью работы является исследование внешнего магнитного поля городских трансформаторных подстанций (ТП) и методов его уменьшения в близлежащих жилых помещениях до нормативного уровня. Выполнены комплексные экспериментальные исследования магнитного поля частотой 50 Гц, создаваемого типовыми городскими ТП во внешней среде. Показано, что индукция магнитного поля в близлежащих жилых помещениях не превышает нормативного уровня (0,5 мкТл), если помещения расположены на расстояниях более 8 м от корпуса ТП. Предложена мультидипольная математическая модель для расчета внешнего магнитного поля ТП и приведен пример ее практического использования для расчета индукции внешнего магнитного поля, создаваемого в близлежащем жилом помещении ТП мощностью 715 кВА, встроенной в жилой дом. Приведено сравнение результатов расчета и эксперимента. Показано, что встроенные в жилые дома ТП могут создавать в соседних жилых помещениях опасное для здоровья населения магнитное поле с индукцией 1,5-7 мкТл, что в 3-14 раз превышает его нормативный уровень. Предложены методы нормализации внешнего магнитного поля встроенных ТП, основанные на совершенствовании конструкции ТП, а также методах внешнего пассивного и активного экранирования (компенсации)
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПРОСТРАНСТВЕННОГО РАСПОЛОЖЕНИЯ ДАТЧИКОВ МАГНИТНОГО ПОЛЯ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ ЗАМКНУТОЙ СИСТЕМЫ АКТИВНОГО ЭКРАНИРОВАНИЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ
Get PDFPurpose. Experimental research of magnetic field sensors spatial arrangement influence on efficiency of closed loop active screening system by magnetic field of high voltage power lines developed a three-phase single-circuit high voltage power lines, creating a rotating magnetic field with the most complex space-time structure. Methodology. Optimal spatial arrangement of the magnetic field sensors is determined by solving the active magnetic field screening system synthesis problems with which the system provides the greatest efficiency of the active magnetic field shielding. Synthesis of active screening system is reduced to the problem of multi-criteria nonlinear programming with constraints in which calculation of the objective functions and constraints are carried out on the basis of Biot-Savart-Laplace law. The problem is solved by a stochastic multi-agent optimization by multiswarm of particles which can significantly reduce the time to solve it. Calculated arrangement of magnetic field sensors in a given space defined by the points at which the values of the corresponding components of the vector of magnetic induction take minimal values. Results. For the first time experimentally that changes in the position of the magnetic field sensors relative to their calculated position reduces the effectiveness of screening. The optimum position of the magnetic field sensors are the points at which the levels of the magnetic induction vector of projections orthogonal to the planes of the compensating coils are minimum values. Originality. For the first time invited to place sensors closed loop active screening system by magnetic field of high voltage power lines at the points where the calculated levels of corresponding projections of the magnetic induction vector orthogonal planes compensating windings are minimum values. Practical value. Practical recommendations for evidence-based selection of the spatial arrangement of the magnetic field sensors in a given area to ensure maximum efficiency of the active magnetic field screening system.Проведено экспериментальное исследование влияния пространственного расположения датчиков магнитного поля на эффективность замкнутой системы активного экранирования магнитного поля линий электропередачи на разработанном макете трехфазной одноцепной воздушной линии электропередачи, создающей вращающееся поле с наиболее сложной пространственно-временной структурой. Экспериментально показано, что наибольшую эффективность имеет замкнутая система активного экранирования магнитного поля, у которой датчики магнитного поля пространственно расположены в расчетных точках, полученных при синтезе системы, в которых значения соответствующих компонент вектора магнитной индукции принимают минимальное значение.Проведено экспериментальное исследование влияния пространственного расположения датчиков магнитного поля на эффективность замкнутой системы активного экранирования магнитного поля линий электропередачи на разработанном макете трехфазной одноцепной воздушной линии электропередачи, создающей вращающееся поле с наиболее сложной пространственно-временной структурой. Экспериментально показано, что наибольшую эффективность имеет замкнутая система активного экранирования магнитного поля, у которой датчики магнитного поля пространственно расположены в расчетных точках, полученных при синтезе системы, в которых значения соответствующих компонент вектора магнитной индукции принимают минимальное значение