EIRNUZP – Електронний інституційний репозитарій Національного університету «Запорізька політехніка»
Інституційний репозитарій Національного університету «Запорізька політехніка» – це електронний архів, що накопичує, систематизує, зберігає та забезпечує довготривалий відкритий доступ до електронних публікацій та електронних версій документів наукового та навчально-методичного призначення, авторами яких є співробітники, аспіранти, докторанти та студенти Національного університету «Запорізька політехніка».
Communities in DSpace
Select a community to browse its collections.
Recent Submissions
Спрямована кристалізація та 3D структура трифазної чотирикомпонентної евтектики в системі B4C-NbB2-SiC
(Національний університет «Запорізька політехніка», 2021) Мазур, В. І.; Богомол, Ю. І.; Упатов, Н. І.
UK: Мета роботи. Дослідити закономірності кристалізації та стерео морфології трифазної евтектики в системі B4C-NbB2-SiC.
Методи дослідження. SEM (SE, BSE), РСМА (EDS, WDS), XRD.
Отримані результати. На основі результатів дослідження мікрошліфів та продуктів селективного видалення фазових складових побудовано 3D- модель (B4C+NbB2+SiC) евтектичної колонії та на її основі запропоновано мікроскопічний механізм її кристалізації. Показана безперервність евтектичних фазових дендритів від зародження до кінця росту і неадекватність уявлень про евтектику як механічну суміш дрібних кристалів евтектичних фаз.
Наукова новизна. Вперше досліджено чарункові складові евтектичної колонії. Вперше побудовано 3D- модель трифазного чотирикомпонентного (B4C+NbB2+SіC) евтектичного чарунку евтектичної колонії. Вперше виявлена можливість комбінаційної мікроскопічної кинетики кристалізації трифазної евтектики, що включає як парну, кооперативну мікроскопічну кінетику (SiC+NbB2), так і кінетику автономного росту третьої евтектичної фази B4C.
Постановка завдань. На основі детально опрацьованої феноменологічної теорії двофазної евтектичної кристалізації дослідити особливості стереоморфології та мкроскопічної кінетики кристалізації трифазної евтектики в системі B4C-NbB2-SiC.
Практична цінність. Виявлення закономірностей структуроутворення та мікро- і макроструктури трифазної евтектики, що сформувалася в перебігу спрямованої кристалізації, відкриває технологічні перспективи цілеспрямованого керування структурою та властивостями сплаву евтектичного типу за рахунок доцільної зміни мікро- і макроморфологічних складових, в тому числі і методом модифікування.
EN: Purpose. To investigate the laws of crystallization and formation of 3D morphology of ternary eutectics in system B4C-NbB2-SiC.
Research methods. SEM (SE, BSE), РСМА (EDS, WDS), XRD.
Results. The micro- and macro-morphology of eutectic colonies in alloys of the system NbB2-SiC-В4С formed during directional crystallization have been investigated. The obtained patterns are embodied in a 3D structural model of (B4C+NbB2+SiC) eutectic cell and from these result, a microscopic kinetics of crystallization of this cell was proposed. The continuity of eutectic phase dendrites from nucleation to the end of growth and inadequacy of ideas about eutectic as a mechanical mixture of small crystals of eutectic phases were shown.
Scientific novelty. For the first time a 3D model of a three-phase 4-component eutectic cell of eutectic colony was built. For the first time the possibility of combined microscopic crystallization kinetics of a three-phase eutectics was revealed, including both paired cooperative microscopic kinetics of (SіC+ NbB2) growth and the kinetics of autonomous growth of the third eutectic phase B4C.
Practical value. Revealing the pattern of micro and macrostructure formation of a three-phase eutectics, which was formed in the course of directional crystallization, opens up technological prospects for purposeful control of the structure and properties of eutectic alloy due to the change of micro and macro morphological constituents, including the method of modification.
Лабораторний стенд з бездротовим інтерфейсом для дослідження систем автоматичного керування електроприводами постійного струму
(Національний університет "Запорізька політехніка", 2020) Кулинич, Едуард Михайлович; Назарова, Олена Сергіївна; Гончаров, Д. В.; Чернишев, С. Г.; Піскун, В. В; Kulynych, Е. М.; Nazarova, O. S.; Goncharov, D. V.; Chernyshev, S. G.; Piskun, V. V.
UK: Мета роботи. Розробка лабораторного стенду з бездротовим інтерфейсом для вивчення та дослідження систем автоматичного керування електроприводами постійного струму.
Методи дослідження. Фізичний експеримент на розробленому лабораторному стенді, комп’ютерне моделювання, розрахунково-аналітичний.
Отримані результати. В ході дослідження було розглянуто та проаналізовано переваги та недоліки існуючих розробок лабораторних стендів з віртуальною та дистанційною складовою, можливістю організації бездротового інтерфейсу, з урахуванням економічності, мобільності, надійності і простоти виконання, а також можливості використання як навчального стенду. Розроблено підключення стенду за допомогою USB та Wi-Fi. Для силового комутатора та системи автоматичного керування використано мікроконтролер STM32F103C8T6. Інтерфейсна частина складається з плати NodeMCU, модуля MicroSD карти, блоку керування інтерфейсом, LCD 16x2 з I2C розширювачем. Передбачено можливість поточної дистанційної передачі інформації про режими та параметри роботи двигуна до комп’ютера з виводом на браузер через модуль Wi-Fi ESP8266MOD. Розроблено замкнену систему автоматичного керування двигуном постійного струму з ПІД-регуляторами струму та ЕРС. Було проведено експерименти з імпульсним та плавним збільшенням швидкості двигуна та варіюванням складових ПІД-регуляторів за допомогою пульта керування. Всі графіки результатів експерименту були отримані на веб-сторінці з фіксованою IP-адресою в браузері через Wi-Fi.
Наукова новизна. Запропоновано та розроблено структуру системи дистанційного моніторингу та керування на основі апаратно-програмного суміщення телекомунікаційної та вимірювальної систем, яка відрізняється від існуючих наявністю поточної бездротової передачі інформації, що дозволяє дистанційно отримувати дані досліджень систем автоматичного керування двигуном постійного струму.
Практична цінність. Розроблений лабораторний стенд з бездротовим інтерфейсом дозволяє дистанційно отримувати і зберігати експериментальні u1076 дані про параметри досліджуваного двигуна у режимі реального часу.
EN: Purpose. Development of a laboratory stand with a wireless interface for the study and research of automatic control systems for DC electric drives.
Methodology. Physical experiment on the developed laboratory bench, computer modelling, calculation and analytical methods.
Findings. The study considered and analyzed the advantages and disadvantages of existing developments of laboratory stands with virtual and remote components, the possibility of organizing a wireless interface, taking into account cost-effectiveness, mobility, reliability and simplicity, as well as the possibility of using as a training stand. The connection of the stand by means of USB and Wi-Fi is developed. The STM32F103C8T6 microcontroller is used for the power switch and the automatic control system. The interface part consists of a NodeMCU board, a MicroSD card module, an interface control unit, a 16x2 LCD and an I2C converter. The UART-USB interface is used for information transfer and programming of the stand. The possibility of current remote transmission of information about the modes and parameters of the engine to a computer with a browser output by installing the Wi-Fi module ESP8266MOD. A closed system of automatic DC motor control with PID current regulators and EMF has been developed. Experiments were performed with a pulse and smooth increase in motor speed and variation of the components of the PID controllers using the control panel of the laboratory stand. All graphs of the results of the experiment were obtained on a web page with a fixed IP address in the browser via Wi-Fi.
Originality. The structure of the remote monitoring and control system based on hardware and software combination of telecommunication and measuring systems is proposed and developed, which differs from the existing ones by the presence of current wireless transmission of information, which allows to remotely receive research data of automatic DC motor control systems.
Practical value. The developed laboratory stand with the wireless interface allows to receive and store experimental data on parameters of the investigated engine in real time remotely.
Комбінований критерій вибору маршрутизації на основі D2D технології
(Національний університет "Запорізька політехніка", 2021) Булашенко, А. В.; Bulashenko, А. V.
UK: Актуальність. Мережі 5G здатні покращувати існуючі послуги та забезпечувати нову якість послуг. Мережі зв’язку 5G об’єднують в собі різні радіотехнології та технології фіксованих мереж зв’язку, тому їх часто називають гетерогенними, що підкреслює їх різницю від інших мереж. Одними із основних особливостей таких мереж є надщільність та ультра малі затримки. Саме Інтернет речей є базовою складовою концепції надщільних мереж. 3GPP пропонує планувати мережі 5G виходячи із умови, що в 1 км2 є один мільйон пристроїв. Також мережі зв’язку з ультра малими затримками мають великий вплив на методи побудови мереж, особливо для концепції Тактильного Інтернету. Такі мережі потребують децентралізації внаслідок вимоги до затримки в 1 мс. Це вимагає нових підходів побудови мереж нового покоління, що є причиною розвитку нових технологій. Однією із таких технологій є технологія пристрій-пристрій D2D. Ця технологія дає можливість зменшити навантаження на ядро мережі завдяки використанню значної долі трафіка безпосередньо між пристроями і дає можливість зменшити затримку при забезпеченні послуг мережі.
Мета. Мета роботи полягає в тому, щоб створити оптимальний комбінований критерій вибору ефективних маршрутів трафіка у безпровідній мережі на основі технології D2D.
Метод. Багато сучасних робіт присвячено вивченню технології D2D, але вони не є повністю дослідженими у питаннях вивчення маршрутизації в таких мережах. Досить об’єктивним є дослідження мереж, що побудовані на основі взаємодії пристроїв між собою по технології D2D, оскільки такі взаємодії виявилися ефективною технологією. Це, в свою чергу, вимагає розробку відповідних методів маршрутизації у мережах, що використовують технологію D2D, особливо із врахуванням властивості надщільності мереж 5G. У роботі запропонований критерій вибору маршрутів з врахуванням завад всередині каналів, що утворюють вузли мережі. Цей критерій поєднує в собі вибір маршрутів за критеріями довжини та за критерієм максимума пропускной здатності.
Результати. Розроблений комбінований критерій вибору маршрутизації трафіка у безпровідній мережі, що використовує технологію D2D. Результати дослідження проілюстровані графічними даними.
Висновки. Проведені дослідження підтвердили працездатність та ефективність розробленого методу та дозволяють рекомендувати його для використання на практиці при вибору маршруту із врахуванням тих властивостей мережі, що в найбільшій степені відображаються на якості маршруту.
EN: Context. 5G network is able to improve existing services and provide a new quality of services. 5G communication networks combine various radio technologies and technologies of fixed communication networks, therefore they are often called heterogeneous, which emphasizes their difference from other networks. One of the main features of such networks is over-density and ultra-low latency. It is the Internet of things that is the basic component of the concept of super dense networks. 3GPP suggests planning 5G networks based on the condition that 1 million devices is 1 km2. Also, ultra-low latency communications networks have a big impact on networking methods, especially for the tactile Internet concept. Such networks require decentralization through 1 ms delay requirements. This requires new approaches to building a new generation of networks, which is the reason for the development of new technologies. One such technology is D2D (device-to-device) technology. This technology allows you to reduce the load on the core of the network due to the use of a significant proportion of the traffic directly between devices and reduces the delay in providing services.
Objective. The goal of the work is to create an optimal combined criterion for choosing effective traffic routes in a wireless network based on D2D technology.
Method. Many modern works are devoted to the study of D2D technology, but they are not exhaustive in the study of routing in such networks. It is objective enough to study networks built on the basis of the interaction of devices with each other using D2D technology, since such interactions have proven to be effective technologies. This, in turn, involves the development of appropriate routing methods in networks using D2D technology, especially taking into account the property of over-density 5G networks. The paper proposes a criterion for selecting routes, taking into account interference within the channels forming the network nodes. This criterion combines the choice of routes according to the length criteria and the criterion of maximum throughput.
Results. A developed combined criterion for selecting traffic routing in a wireless network that uses D2D technology. The results of the study are shown in graphic data.
Conclusions. The experiments confirmed the efficiency and effectiveness of the developed method and allow us to recommend this method for practical use as a result of route selection, taking into account those network properties that are more likely to affect the quality of the route.
Теплові режими автоматизованої системи електропривода під час рушання під навантаженням
(Національний університет "Запорізька політехніка", 2020) Хребтова, О. А.; Зачепа, Н. В.; Khrebtova, O. A.; Zachepa, N. V.
UK: Мета роботи. Проведення експериментальних досліджень температурних режимів асинхронного двигуна під час рушання на лабораторному комплексі. Отримання реальних характеристик процесу нагрівання під час виконання рушання, оцінка його вплив на стан ізоляції асинхронного двигуна, підтвердження адекватності непрямого методу визначення температури нагрівання обмоток асинхронного двигуна під час формування циклічного пускового моменту в процесі рушання.
Методи дослідження. Для розв’язання поставлених задач використовувалося математичне моделювання за вперше отриманими математичними виразами що розраховують температури обмотки статора під час рушання з урахуванням впливу частоти напруги живлення на параметри асинхронного двигуна. Фізичне моделювання на розробленому лабораторному стенді режимів рушання з фіксування температури під час кожного етапу експерименту для підтвердження теоретичних досліджень рушання при імпульсному характері пускового моменту.
Отримані результати. Застосування різних методів побудови еквівалентних теплових схем (ЕТС) для розрахунку температурних режимів АД вимагає значних ресурсовитрат, що є нерентабельним, коли ротор машини нерухомий як у випадку рушання. З використанням методу визначення втрат у сталі в режимі глибокого насичення виведені математичні залежності розрахунку температурного режиму під час виконання алгоритму, що враховує зміну властивостей обмотки статора під час нагрівання, розраховані допустимі параметри перевантаження за струмом з урахуванням допустимого нагрівання обмоток статора. У роботі отримані математичні залежності для розрахунку температурних режимів обмоток статора під час формування циклічного пускового моменту для виконання рушання, що враховують зміну початкових умов рушання для кожного циклу і зміну властивостей обмоток статора під час нагрівання. Розроблений лабораторний комплекс дозволяє проводити дослідження температурних режимів обмотки статора при рушанні асинхронного двигуна із загальмованим ротором, при завданні різних значень амплітуди і частоти напруги живлення.
Результати досліджень вказують, що математичні залежності, виведені в роботі дозволяють забезпечити контроль температури нагрівання аналітичним методом. Аналіз режимів роботи асинхронного двигуна під час виконання рушання підтвердив необхідність контролю температурних показників обмоток статора для попередження виникнення аварійних ситуацій. В цілому при рушанні з застосуванням покрокової подачі напруги живлення зниженою частоти для отримання підвищеного пускового моменту, нагрів обмоток статора відбувається повільніше в порівнянні з нагріванням при тривалому режимі роботи асинхронного двигуна із загальмованим ротором, що дозволяє виконувати багаторазові спроби рушання на зниженій частоті з великою амплітудою напруги живлення.
Наукова новизна. Вперше отримані та експериментально підтвердженні математичні залежності для розрахунку температури обмоток статора під час рушання зі загальмованим ротором асинхронної машини, що враховують зміну властивостей обмотки статора під час нагрівання та вплив частоти напруги живлення.
Практична цінність. Вперше пропонується непрямий метод контролю температури нагрівання обмоток статора асинхронної машини під час рушання для запобігати виникненню аварійних ситуацій на технологічному обладнанню що пускається під навантаженням.
EN: Purpose. Conducting experimental studies of temperature regimes of an induction motor during start-up on a laboratory complex. Obtaining real characteristics of the heating process during the start of the start, assessing its impact on the insulation state of the induction motor, confirming the adequacy of the indirect method of determining the heating temperature of the induction motor windings during the formation of the cyclic starting torque during the start.
Methodology. To solve these problems, we used mathematical modeling based on the first mathematical expressions that calculate the temperature of the stator winding during start-up, taking into account the influence of the frequency of the supply voltage on the parameters of the induction motor. Physical modeling on the developed laboratory stand of modes of movement on fixing of temperature during each stage of experiment for confirmation of theoretical researches of movement at pulse character of the starting moment.
Findings. The use of different methods of constructing equivalent thermal circuits (ETS) to calculate the temperature of an induction motor requires significant resource consumption, which is unprofitable when the rotor of the machine is stationary as in the case of failure. Using the method of determining losses in steel in the deep saturation mode, the mathematical dependences of the calculation of the temperature regime during the algorithm, taking into account the change in the properties of the stator winding during heating, calculated the allowable current overload parameters taking into account the allowable heating of stator windings. The paper obtains mathematical dependences for calculating the temperature regimes of the stator windings during the formation of the cyclic starting torque for the movement, taking into account the change of the initial conditions of the movement for each cycle and the change in the properties of the stator windings during heating. The developed laboratory complex allows to carry out research of temperature modes of a stator winding at movement of the induction motor with the braked rotor, at assignment of various values of amplitude and frequency of supply voltage. The results of research indicate that the mathematical dependences derived in the work allow to control the heating temperature by the analytical method. Analysis of the modes of operation of the induction motor during the execution of the movement confirmed the need to control the temperature of the stator windings to prevent accidents. In general, when starting with a step-by-step supply of low frequency supply voltage to obtain increased starting torque, the heating of the stator windings is slower compared to heating during prolonged operation of an induction motor with a braked rotor, which allows multiple attempts to move at low frequency. nutrition.
Originality. For the first time, mathematical dependences for calculating the temperature of stator windings during start-up with a braked rotor of an asynchronous machine are obtained and experimentally confirmed, which take into account the change in stator winding properties during heating and the influence of supply voltage frequency.
Practical value. For the first time, an indirect method of controlling the heating temperature of the stator windings of an asynchronous machine during start-up is proposed to prevent emergencies on process equipment that is started under load.
Розвиток уявлень про «струм зміщення»
(Національний університет "Запорізька політехніка", 2020) Грохольський, Я. М.; Сусь, Б. А.; Hrokholskyi, J. M.; Sus B. A.
UK: Мета роботи. В електротехніці, радіотехніці вживаються такі поняття як заряд, електричне поле, магнітне поле, електромагнітне поле, постійний електричний струм, змінний струм. Ці абстрактні поняття відображають певні реальні фізичні явища. Наприклад, струм розуміється як напрямлений рух електричних зарядів. Однак існує також умовно-абстрактне поняття «струм зміщення», яке було введене Максвеллом для пояснення проходження струму через ділянку конденсатора, де зарядів нема. Мета статті – розкрити предметний зміст цього терміну і пояснити реальний механізм проходження струму в електричному колі.
Методи дослідження. Аналіз явища на основі таких традиційних понять як заряд, електричне поле, магнітне поле, електромагнітне поле, постійний електричний струм, змінний струм. Аналіз суперечності між поняттям струму як напрямленого руху зарядів і поняттям «струм зміщення» як струм без зарядів. Теоретичне узгодження понять «струм зміщення» і струм як напрямлений рух зарядів.
Отримані результати. Показано, що для всіх ділянок замкненого електричного кола визначення струму як напрямленого руху зарядів справедливе тільки для постійного струму, коли дійсно заряди рухаються на всіх ділянках кола. У колі з конденсатором постійний струм не протікає, оскільки в проміжку між пластинами конденсатора зарядів нема. Однак протікає змінний струм, який виникає в момент замикання кола. На ділянці провідника при цьому виникає напрямлений рух зарядів і причиною руху є єлектричне поле, яке змінне і виникає разом зі змінним магнітним полем на всіх ділянках кола, в тому числі й на ділянці конденсатора, де зарядів нема. Показано, що взагалі поняття струму як напрямленого руху зарядів є правильним, але умовноабстрактним, бо насправді першопричиною є те, що називається електромагнітним полем. Поняття струму зміщення є умовно-абстрактним вираженням електромагнітного поля.
Наукова новизна. Новизна полягає в тому, що з’являється можливість адекватно і неабстрактно розуміти процеси, які відбуваються в електричному колі при проходженні струму, що не струм створює електричне поле навколо провідника, по якому напрямлено рухаються заряди, а навпаки, змінне електричне поле призводить до руху заряди, які є на ділянках провідника.
Практична цінність. Розуміння реальної суті терміну дає можливість правильно оцінювати процеси, які відбуваються в електричному колі. Чи при під’єднанні джерела е.р.с. і замиканні кола рух зарядів відбувається поступово, чи настає відразу по всьому колу. Дає можливість розуміти, що відбувається, коли електроди конденсатора під’єднуються до джерела е.р.с. Чому електрони в провіднику приходять у напрямлений рух, яка природа сили, що діє на електрони.
EN: Purpose. In electrical engineering, radio engineering, such concepts as charge, electric field, magnetic field, electromagnetic field, direct electric current, alternating current are used. These abstract concepts reflect certain real physical phenomena. For example, current is understood as the directed movement of electric charges. However, there is also a conditionally abstract concept of "bias current", which was introduced by Maxwell to explain the passage of current through a section of capacitor where there are no charges. The purpose of the article is to reveal the substantive meaning of this term and to explain the real mechanism of current flow in an electric circuit.
Methodology. Analysis of the phenomenon is performed on the basis of such traditional concepts as charge, electric field, magnetic field, electromagnetic field, direct electric current, alternating current. Analysis of the contradiction between the concept of current as a directed movement of charges and the concept of "bias current" as a current without charges is presented. Theoretical coordination of the "bias current "concepts and current as a directed motion of charges is done.
Findings. It is shown that for all sections of a closed electric circuit, the definition of current as a directed movement of charges is valid only for direct current, when the charges are actually moving in all sections of the circuit. In the circuit with the capacitor, direct current does not flow, because there are no charges in the gap between the plates of the capacitor. However, alternating current occurs, at the moment when the circuit is closed. In the area of the conductor there is a directed movement of charges and the cause of the movement is an electric field, which is variable and occurs together with the alternating magnetic field in all parts of the circuit, including the part of the capacitor where there are no charges. It is shown that in general the concept of current as a directed motion of charges is correct, but conditionally abstract, because in fact the root cause is what is called an electromagnetic field. The concept of bias current is a conditionally abstract expression of the electromagnetic field.
Originality. The novelty is that it is possible to understand adequately and non-abstractly the processes that occur in an electric circuit during the passage of current, that no current creates an electric field around the conductor on which charges move, and vice versa, alternating electric field leads to charges ,which are in the conductor areas.
Practical value. Understanding the real essence of the term makes it possible to assess correctly the processes occurring in the electrical circuit; gives the answer whether the movement of charges occurs gradually or immediately around the circle when connecting an e.r.s. and closing the circuit. This understanding gives you an idea of what happens when the capacitor electrodes are connected to an e.r.s. and why do the electrons in a conductor come in a directed motion, what is the nature of the force acting on the electrons.