Електротехніка та електроенергетика - 2016, №2
Permanent URI for this collectionhttps://eir.zp.edu.ua/handle/123456789/27585
Browse
Recent Submissions
Item Визначення спрацьованого ресурсу елегазового вимикача типу HGF 100/2 B, CGECALSTHOM за нечіткою моделлю(Національний університет "Запорізька політехніка", 2016) Доморощин, С. В.; Махлін, Павло Вадимович; Domoroshchyn, S. V.; Makhlin, P. V.UK: Мета роботи. Розроблення нечіткої моделі елегазового вимикача типу HGF 100/2 B,CGECALSTHOM для визначення загального спрацьованого ресурсу. Методи дослідження. Дослідження проведено шляхом експертного опитування, за яким побудована нечітка модель елегазового вимикача для визначення загального спрацьованого ресурсу. Дана модель реалізована в пакеті MATLABFuzzyLogicToolbox з використанням математичного апарату нечітких множин та нечіткої логіки. Отримані результати. Авторами була розроблена нечітка модель за якою отримано чисельне значення загального спрацьованого ресурсу елегазового вимикача з врахуванням впливу сукупності таких факторів як стан механічної та комутаційної системи, дугогасильного середовища, стану ізоляції. Наукова новизна. Авторами розроблено нову нечітку модель елегазового вимикача для визначення загального спрацьованого ресурсу, яка використовує інформацію доступну для вимірювання або спостереження. Практична значимість. Дана модель застосована для елегазового вимикача типу GECALSTHOMHGF 100/2Вякий експлуатується на Дніпровській ГЕС-1, ВРП – 330 кВ, комірки Л-211/1.Розроблена нечітка модель оцінки технічного стану елегазового вимикача може застосовуватись для всіх вимикачів даного типу. EN: The purpose of the work is the development of fuzzy model gas-insulated switch type HGF 100/2 B,C GEC ALSTHOM to determine the total mined-out resource. Research methods. The study was conducted through expert interviews, that became the basis for the construction of the fuzzy model of gas-insulated circuit breaker to determine the total mined-out resource. This model is implemented in MATLAB Fuzzy Logic Toolbox using the mathematical apparatus of fuzzy sets and fuzzy logic. The obtained results. The authors developed the fuzzy model which obtained the numerical value of the total resource developed gas-insulated circuit breaker with the influence of aggregate factors such as the condition of mechanical and switching systems, the state of arc suppression medium and isolation. Scientific novelty.The authors developed the new fuzzy model of gas-insulated circuit breaker to determine the total developed resource, which uses the information available for measurement or observation. Practical significance. This model is used for gas-insulated switch type GEC ALSTHOM HGF 100/2C operated on the Dnipro HPS-1, ODD-330 kV, cell L -211/1. The developed fuzzy model of assessment of the gas-insulated switch technical condition can be applied to all switches of this type.Item Дослідження похибок трансформаторів струму у системах релейного захисту в усталених та перехідних режимах енергосистеми(Національний університет "Запорізька політехніка", 2016) Ніценко, В. В.; Кулагін, Дмитро Олександрович; Махлін, Павло Вадимович; Nitsenko, V. V.; Kulagin, D. O.; Makhlin, P. V.UK: Мета роботи. Визначення максимальних величин струмових та кутових похибок трансформаторів струму та характеру їх зміни в усталених та перехідних режимах енергосистеми, за яких можливий вихід величин похибок за межі діапазону нормованих значень, а також у порівнянні ступеня зміни струмових та кутових похибок трансформаторів струму, призначених для живлення вторинних кіл пристроїв релейного захисту, за цих режимів. Методи досліджень. Дослідження проведено шляхом застосування методу імітаційного моделювання та візуалізації на ПВМ функціонування трансформатора струму, призначеного для живлення вторинних кіл пристроїв релейного захисту, в усталених та перехідних режимах енергосистеми та за різних умов його експлуатації. Отримані результати. Авторами було визначено у відсотковому співвідношенні максимальні струмові та кутові похибки трансформації первинного струму до вторинного кола трансформатора струму, які обумовлені наявністю струму намагнічування та активних втрат в магнітній системі досліджуваного трансформатору струму, виконано їх порівняння, а також зроблені висновки щодо їх зміни в усталених та перехідних режимах, зокрема, встановлено той факт, що струмові похибки в аварійних режимах змінюються в значно більшому ступені, ніж кутові та за певних умов можуть виходити за межі нормованих державними стандартами значень. Наукова новизна. Авторами було розроблено сучасний метод дослідження струмових та кутових похибок трансформаторів струму, призначених для живлення вторинних кіл пристроїв релейного захисту, заснований на використанні комп’ютерної моделі ідеального трансформатора струму з лінійною безгістерезисною характеристикою намагнічування, що має подібні характеристики та параметри первинного і вторинного кола з досліджуваним реальним трансформатором струму. Практична значимість. Отримані результати можуть бути використанні при визначенні оптимальних умов експлуатації трансформаторів струму та розробці нових принципів виконання вимірювальних та логічних органів пристроїв релейного захисту елементів електричних станцій та мереж, зокрема, було зроблено висновок про те, що для забезпечення більш чутливого та селективного захисту можуть бути використані пристрої, що за принципом своєї дії реагують лише на фазні співвідношення між струмами трансформаторів струму приєднань, які мають бути відлаштовані лише від кутових похибок вимірювань. EN: Purpose. The main idea of the paper is investigation of the maximum values of current and angle errors of the current transformers and the nature of their changes in steady-state and transient power system conditions in which the possible output of errors beyond the normalized range of values, as well as a comparison of the degree of change of current and angle errors of the current transformers for power supply auxiliary wiring devices of relaying protection in these conditions. Research methods. The authors used the method of simulation and visualization of the current transformer operation of computers, intended for supply of secondary circuits of relay protection devices in steady and transient conditions of supply power system and different operating modes. The obtained results. The authors defined the percentage of the maximum current and angular error of the primary current transformation to the secondary circuit of the current transformer which are caused by the presence of the magnetizing current and resistive losses in the magnetic system of the test current transformer; their comparison is performed and conclusions are drawn regarding their changes in steady-state and transient conditions, in particular, the fact is established that the current errors in emergency conditions vary to a much greater extent than the angular and under certain conditions may extend beyond the value of the normalized state standards. Scientific novelty. The authors developed the modern method of investigation of current and angle errors of the current transformers for auxiliary supply of relay protection devices based on the use of a computer model of an ideal current transformer with a linear no hysteresis B-H curve, which has similar characteristics and primary and secondary circuit parameters to study the real transformer current. Practical significance. The results can be used in researching the optimum operating current transformers conditions and the development of new principles of perform measurement and logical circuits of relaying protection, in particular, it was concluded that in order to provide the more sensitive and selective protection we can use the devices based on the principle of their action to respond only to the phase relation between the currents of the current transformers and connections that have to be rebuilt only from the angle measurement errors.Item Дослідження динамічних режимів електродвигуна послідовного збудження з імпульсними схемами регулювання електроприводу(Національний університет "Запорізька політехніка", 2016) Андрієнко, Петро Дмитрович; Шило, Сергій Іванович; Каплієнко, Олександр Олегович; Andrienko, P. D.; Shilo, S. I.; Kaplienko, O. O.UK: Мета: Метою роботи є дослідження динаміки двигуна постійного струму послідовного збудження з імпульсним регулюванням частоти обертання і визначення можливості спрощення схеми електропривода. Методика: Методи імітаційного моделювання й аналітичні методи розрахунку та дослідження електромеханічних процесів в серієсному двигуні постійного струму при різних схемах імпульсного керування. Результати: Розроблено вдосконалену схему імпульсного регулювання двигуна постійного струму послідовного збудження. Для запропонованої і існуючої схем імпульсного регулювання розроблені моделі, за допомогою яких досліджені електромеханічні процеси тягового електроприводу в цих схемах і виконано їх порівняльний аналіз. Наведено результати дослідження модернізованої імпульсної схеми регулювання частоти обертання двигуна постійного струму в режимах розгону, вибігу і електродинамічного гальмування. Проведено аналіз величини пульсацій струму якоря та вплив на неї частоти комутації при використанні модернізованої схеми імпульсного регулювання. Наукова новизна: Розроблено нові імітаційні моделі, які дозволяють виконувати дослідження електромеханічних процесів тягового електроприводу при різних схемах імпульсного регулювання. Практична значимість: Розроблено вдосконалену схему імпульсного регулювання двигуна постійного струму послідовного збудження. Вдосконалено схему імпульсного регулювання двигуна постійного струму послідовного збудження за рахунок введення в схему імпульсного регулятора діода, який шунтує обмотку збудження, що дозволяє знизити швидкість загасання струму в обмотці збудження та використовувати режим електродинамічного гальмування при самозбудженні електродвигуна. Запропоноване схемне рішення дозволяє уникнути застосування додаткових незалежних джерел струму та спростити технічну реалізацію і зменшити витрати. EN: Purpose: The purpose of the work is to research the dynamics of DC motor of series excitation with pulse speed control and determine the possibility of the drive circuit simplification. Research methods: With the help of simulation and analytical methods of calculation techniques developed a simulation model, identified the advantages of using a modernized impulse control scheme. The obtained results: The modernized scheme of series excitation DC current motor pulse control is designed. For the proposed and existing pulse regulation schemes the models are developed; they help to investigate the electromechanical processes of electric drive in these schemes and to perform the comparative analysis. The results of the modernized DC motor speed impulse control scheme investigation in the acceleration mode, overrun and electro-dynamic braking are given. Scientific novelty: Developed advanced pulse regulating sequential excitation DC motor scheme. For existing and proposed schemes impulse regulation developed models that allow study of electromechanical processes in electric drive for existing and proposed impulse control schemes. The practical significance: It is shown that the addition of a shunt field winding diode to pulsed regulator scheme reducing the rate of current decay in the winding. It is determined that the proposed upgrade allows to use electro-dynamic braking mode at the motor self-excitation. The proposed scheme design avoids the use of additional independent power sources and simplify the technical implementation and reduce costs.Item Особенности трехмерного моделирования электромагнитных полей асинхронного двигателя(Національний університет "Запорізька політехніка", 2016) Ярымбаш, Дмитрий Сергеевич; Коцур, Михаил Игоревич; Ярымбаш, Сергей Тимофеевич; Коцур, Игорь Михайлович; Яримбаш, Дмитро Сергійович; Коцур, Михайло Ігоревич; Яримбаш, Сергій Тимофійович; Коцур, Ігор Михайлович; Yarymbash, D. S.; Kotsur, М. I.; Yarymbash, S. Т.; Kotsur, I. М.RU: Цель. Разработка нового эффективного подхода для реализации трехмерной математической модели нестационарных электрических и магнитных полей в асинхронных двигателях с учетом их конструктивных особенностей, нелинейности электрофизических и магнитных свойств активных и конструкционных материалов, обеспечивающего достоверность и высокую точность моделирования. Методика. Численное моделирование сопряженных пространственных нестационарных электрических и магнитных полей асинхронного двигателя в режиме короткого замыкания методами теории электромагнитных полей, конечных элементов, теории электрических машин и электрических цепей. Результаты. Представлены теоретические исследования и данные моделирования на основе численной реализации методом конечных элементов трехмерной математической модели асинхронного двигателя, отображающей особенности электрических и магнитных процессов преобразования энергии переменного тока в режиме короткого замыкания. Исследованиями установлено, что в зоне лобовых частей асинхронного двигателя малой мощности выделяется до 12,5% энергии его магнитного поля, которая, в основном, локализуется в активной части статора, ротора и воздушном зазоре. В центральной зоне активной части асинхронного двигателя, протяженностью до 60% ее длины, магнитное поле имеет плоскопараллельный характер, но трансформируется в зонах лобовых частей обмоток статора и возле его торцов. Установлены особенности распределения магнитного поля и его энергии, которые оказывают существенное влияние на параметры короткого замыкания асинхронного двигателя малой мощности и режимы его работы. Научная новизна. Определены закономерности распределения индукции и энергии магнитного поля в режиме короткого замыкания и установлены их количественные соотношения для активной зоны и области лобовых частей обмоток статора асинхронных двигателей малой мощности. Практическая значимость. На базе метода конечных элементов реализован новый подход для трехмерного моделирования электромагнитных процессов в асинхронном двигателе, который заключается в дифференциации размеров конечных элементов и использовании аппроксимирующих функций в виде полиномов Лагранжа. Это обеспечивает высокую сходимость численной реализации для переходных процессов режима короткого замыкания, сокращение времени расчетов, требований к вычислительным ресурсам и высокую точность моделирования. Сравнение значений энергии магнитного поля асинхронного двигателя в режиме короткого замыкания показывает, что для аппроксимирующих полиномов Лагранжа первой степени относительная невязка не превышает 3,8% по сравнению с аппроксимирующими полиномами третьей степени, при сокращении времени расчетов в 389 раз и требований к вычислительным ресурсам – до 10 раз. UK: Мета. Розробка нового ефективного підходу для реалізації тривимірної математичної моделі нестаціонарних електричних і магнітних полів в асинхронних двигунах з урахуванням їх конструктивних особливостей, нелінійності, електрофізичних і магнітних властивостей, активних та конструкційних матеріалів, що забезпечує достовірність і високу точність моделювання. Методика. Чисельне моделювання сполучених просторових нестаціонарних електричних і магнітних полів асинхронного двигуна в режимі короткого замикання, методами теорії електромагнітних полів, кінцевих елементів, теорії електричних машин і електричних кіл. Результати. Представлені теоретичні дослідження і дані моделювання на основі чисельної реалізації методом кінцевих елементів тривимірної математичної моделі асинхронного двигуна, що відображає особливості електричних і магнітних процесів перетворення енергії змінного струму в режимі короткого замикання. Дослідженнями встановлено, що в зоні лобових частин асинхронного двигуна малої потужності виділяється до 12,5% енергії його магнітного поля, яка, в основному, локалізується в активної частини статора, ротора і повітряному зазорі. У центральній зоні активної частини асинхронного двигуна, протяжністю до 60% її довжини, магнітне поле має плоскопараллельний характер, але трансформується в зонах лобових частин обмоток статора, а також поблизу його торців. Встановлено особливості розподілу магнітного поля і його енергії, які мають істотній вплив на параметри короткого замикання асинхронного двигуна малої потужності і режими його роботи. Наукова новизна. Визначено закономірності розподілу індукції і енергії магнітного поля в режимі короткого замикання, встановлені їх кількісні співвідношення для активної зони і області лобових частин обмоток статора асинхронних двигунів малої потужності. Практична значимість. На базі методу скінченних елементів реалізований новий підхід для тривимірного моделювання електромагнітних процесів в асинхронному двигуні, який полягає в диференціації розмірів кінцевих елементів та використанні апроксимуючих функцій у вигляді поліномів Лагранжа. Це забезпечує високу збіжність чисельної реалізації для перехідних процесів режиму короткого замикання, скорочення часу розрахунків, вимог до обчислювальних ресурсів і високу точність моделювання. Порівняння значень енергії магнітного поля асинхронного двигуна в режимі короткого замикання показує, що для апроксимуючих поліномів Лагранжа першого порядку відносна нев’язка не перевищує 3,8% в порівнянні з апроксимуючими поліномами третього порядку, при скороченні часу розрахунків в 389 разів і вимог до обчислювальних ресурсів – до 10 раз. EN: Purpose. Development of new effective approach for the realization of three-dimensional mathematical model of transient electrical and magnetic fields in induction motors, which based on their design features, the nonlinearity of the electrical and magnetic properties of the active and structural materials, which provides adequacy or high simulation accuracy. Research methods. Numerical simulation of the conjugate spatial transient electrical and magnetic fields of the induction motor in the mode of short-circuit, with the help of methods of the theory of electromagnetic fields, finite element, theory of electrical machines and electrical circuits. The obtained results. Theoretical researches and simulation results, which based on numerical realization of the finite element method of three-dimensional mathematical model of the induction motor are obtained. Theoretical researches indicate the features of electrical and magnetic processes of AC power conversion in a short circuit mode. In the area of the coil ends of the low power asynchronous motor it is allocated to 12,5% of the total energy of its magnetic field, which is mainly localized in the active part of the stator, the rotor and the air gap. In the central area of the active part of the induction motor, the length is up to 60% of the total length of the stator and rotor core, the magnetic field has plane-parallel form, but is transformed into zones of coil ends of the stator windings, and near of its core end. The features of the magnetic field and energy distribution, which have a significant effect on the parameters of a short-circuit of small power induction motor and its operating modes are defined. Scientific novelty. The regularities of the distribution of the induction and magnetic field energy in the short-circuit mode and their quantitative relation for active zone and the area of the coil ends of the stator windings of the low-power asynchronous motors are defined. Practical significance. A new approach for three-dimensional simulation of the electromagnetic process in the induction motor, which consists in differentiating the size of the finite elements and use of approximation functions of Lagrange polynomials based on finite element method are realized. It provides high convergence of numerical realization of short-circuit mode transient processes, reducing the computation time, the requirements for computing resources and high simulation accuracy. Comparison of the energy values of the induction motor magnetic field in short-circuit mode shows, that for Lagrange polynomials approximating the first degree, the relative error do not exceed 3,8% as compared with approximating polynomials of the third degree, while reducing the calculation time in 389 times and requirements for the computational resources – up to 10 times.Item Расчет потерь в элементах конструкции силовых трансформаторов и реакторов методом конечных элементов с граничными условиями импедансного типа(Національний університет "Запорізька політехніка", 2016) Остренко, М. В.; Тиховод, Сергей Михайлович; Остренко, М. В.; Тиховод, Сергій Михайлович; Ostrenko, M. V.; Tykhovod, S. М.RU: Цель работы. Данная статья предлагает обоснованную математическую модель, основанную на приложении метода конечных элементов (МКЭ), которое позволяет более эффективно моделировать вихревые токи и потери, вызванные полями рассеяния, в баке силовых трансформаторов и реакторов и элементах их конструкций. Методы исследований. Основываясь на допущениях равенства нулю нормальных составляющих напряженностей магнитного и электрического полей в ферромагнитном полупространстве, данная математическая модель вводит поверхностную плотность вихревого тока в уравнения МКЭ. Основные результаты. Сделан вывод, что предложенная математическая модель позволяет более эффективно рассчитывать вихревые токи и потери, вызванные полями рассеяния, в баке силовых трансформаторов и реакторов и элементах их конструкций. При этом достигается существенное уменьшение результирующей системы уравнений (в десятки раз), что приводит к значительному сокращению времени расчета и компьютерных ресурсов без потери в точности. Научная новизна. Новизной предложенной математической модели является форма, удобная для программной реализации известных граничных условий импедансного типа, описывающих распределение электромагнитного поля в баке и элементах конструкции, причем эти элементы представляются как ферромагнитное проводящее полупространство. Практическая значимость. Примеры расчета однофазного автотрансформатора 167МВА 345кВ 161кВ в программном комплексе ELMAG-3D, созданном на основе описанного метода и в программном комплексе ANSYS с использованием классического подхода solid моделирования трансформатора, показывают применимость и достаточную точность описанного метода в контексте задач расчета потерь в баке и элементах конструкции силовых трансформаторов. UK: Мета роботи. Дана стаття пропонує обґрунтовану математичну модель, засновану на застосуванні методу скінченних елементів, яке дозволяє більш ефективно моделювати вихрові струми і втрати, викликані полями розсіювання, у баку силових трансформаторів і реакторів та елементах їх конструкцій. Методи досліджень. Ґрунтуючись на припущеннях рівності нулю нормальних складових напруженостей магнітного і електричного полів у феромагнітному півпросторі дана математична модель вводить поверхневу щільність вихрового струму в рівняння МКЕ. Основні результати. Зроблено висновок, що запропонована математична модель дозволяє більш ефективно розраховувати вихрові струми і втрати у баку силових трансформаторів і реакторів та елементах їх конструкцій. При цьому досягається істотне зменшення результуючої системи рівнянь (в десятки разів), що приводить до значного скорочення часу розрахунку і комп’ютерних ресурсів без втрати точності. Наукова новизна. Новизною запропонованої математичної моделі є форма, зручна для програмної реалізації відомих граничних умов імпедансного типу, що описують розподіл електромагнітного поля в баку і елементах конструкції, причому ці елементи подаються як феромагнітний електропровідний півпростір. Практична значимість. Приклади розрахунку однофазного автотрансформатора 167МВА 345кВ 161кВ в програмному комплексі ELMAG-3D, створеному на основі описаного методу і в програмному комплексі ANSYS, з використанням класичного підходу solid моделювання трансформатора показують застосовність і необхідну точність описаного методу в контексті завдань розрахунку втрат в баку і елементах конструкції силових трансформаторів і реакторів. EN: The purpose of the work. This paper offers the well founded mathematical model based on the applying of the finite element method, which allows more effective modeling of the eddy currents and losses in the tank of power transformers, reactors and elements of their constructions, caused by the dispersion fields. Research methods. Based on assumptions of equality to the zero of normal components of the magnetic and electric fields’ intensities in ferromagnetic half-space, this mathematical model enters the surface eddy current density in FEM equations. The obtained results. Conclusion that the offered mathematical model allows to calculate eddy currents and losses in the power transformers tank, reactors and elements of their constructions more effectively is done. Reduction in tens of times of the resulting system of equations is also arrived, that results to considerable decreasing of calculation time and computer resources without accuracy losses. Scientific novelty. The novelty of the offered mathematical model is the form that is comfortable for programmatic realization of the known surface impedance boundary condition describing the electromagnetic field distribution in a tank and construction elements and in addition these elements are represented as ferromagnetic conducting half-space. Practical importance. Examples of single-phase autotransformer 167MVA 345kV 161kV calculation in a program complex ELMAG - 3d software, created on the basis of the described method and in the program complex ANSYS software with the use of classic approach of solid modeling of transformer, demonstrate applicability and required accuracy of the described method in the context of problems of losses calculation in the tank and construction elements of power transformers.Item Calculation of CFD-thermal models of oil-cooled transformer equipment(Національний університет "Запорізька політехніка", 2016) Ivankov, V. F.; Basova, A. V.; Іванков, В. Ф.; Басова, А. В.EN: The purpose of the study is to ensure designing of full-function and stable CFD-simulation procedure for integrated thermal models of the transformers and the reactors, as well as to receive the approval of method of quality and abilities using the calculation examples of full-scale models of the equipment, along with autonomous models of coil-type windings having various design versions of heat-transfer intensification. Research Methods. Computational Fluid Dynamics (CFD) method of mathematical simulation of nonlinear processes as concerns hydrodynamics and heat transfer in the transformer equipment using finite-element analysis is employed. The results obtained. The paper presents the main elements of technique for creation of mathematical models; it also contains the examples of CFD-calculations as referred to axisymmetrical integrated models of furnace transformer and gapped-core shunt reactor, as well as the models of windings having design approaches of heat exchange intensification owing to «labyrinth» (partitions) and «alternation» (of number and locations) of axial cooling ducts. Scientific novelty. Scientific value of applied methodological approach lies in the fact that the developed models are the integrated ones, i.e., they consider geometry, loss, thermal parameters not only of the windings, but also of the main structural elements and cooling system. This ensures the quality and the accuracy of simulation of heat-and-mass transfer processes in complex structure of oil ducts and coils in the windings, enables to avoid erroneous «zigzag» oil flow movement through the groups of coil regular structures (without labyrinth and «alternation» of number and locations of axial ducts under conditions of transformer oil natural cooling as was deduced in the certain studies. Practical significance. Integrated models ensure calculation of oil temperature distribution within active part, including winding fields, oil temperature field between the tank and the windings, temperatures at oil outlet from the tank (top) and oil inlet into the tank (bottom). Calculations allow estimation of mean temperature distribution over the cross-section of winding coils, mean winding temperatures by means of averaging of the temperatures within the coils, detection of location and maximum temperature on the surface of conductors relevant to the most heated coil. The latter is treated as winding hot spot temperature (HST) and used to evaluate the aging of the contacting insulation. Determination of winding hot spot locations and temperatures (HST) is used as support data for installation areas of fiber optic probes for measurement during type testing, as well as in operational monitoring systems of the equipment. The results presented above are practically applied for industrial designing and testing of transformers and reactors. UK: Мета роботи полягає в забезпеченні розрахункового проектування повнофункціональною і стійкою в обчислювальному процесі CFD-методикою моделювання комплексних теплових моделей трансформаторів і реакторів, а також в апробації її якості і можливостей на прикладах розрахунків натурних зразків устаткування, а також автономних моделей котушкових обмоток з різними конструктивними способами інтенсифікації теплообміну. Методи досліджень. Використаний CFD-метод (Computational Fluid Dynamics) математичного моделювання нелінійних процесів гідродинаміки і теплообміну в трансформаторному обладнанні з застосуванням систем скінчено-елементного аналізу. Отримані результати. Представлені основні елементи методики формування математичних моделей і приклади CFD-розрахунків осесиметричних комплексних моделей перетворювального трансформатора і шунтувального реактора з проміжками в стрижні магнітної системи, а також моделей обмоток з конструктивними способами інтенсифікації теплообміну за рахунок «лабіринту» (перегородок) та «почережності» (числа та місць) осьових охолодних каналів. Наукова новизна. Наукова цінність використаного методологічного підходу полягає в тому, що розроблені моделі є комплексними, тобто враховують геометрію, втрати, теплові параметри не тільки обмоток, а й основних елементів конструкції і системи охолодження. Науковою новизною роботи є досягнення авторами певним якісним налаштування обчислювального процесу сталого рішення засобами інваріантної системи чисельного моделювання нелінійних рівнянь Нав’є-Стокса. Це забезпечило якість і точність моделювання процесів тепломасопереносу в складній структурі масляних каналів і котушок в обмотках, дозволило уникнути отриманого в деяких дослідженнях помилкового «зиґзаґоподібного» руху масла по групах регулярних структур котушок (без лабіринту і без «почережності» числа та місць осьових каналів) за умов природного охолодження трансформаторним маслом. Практична значимість. Комплексні моделі забезпечують розрахунок розподілу температур масла в активній частини, включаючи області обмоток, поле температур масла між баком і обмотками, температури в місцях виходу масла з бака (верх) і входу в бак (низ). Розрахунки дозволяють визначити розподіл середніх температур по перетину котушок обмоток, середні температури обмоток шляхом усереднення температур в котушках, визначення місця і максимальну температуру на поверхні провідників найбільш нагрітої котушки. Останні, які тлумачаться як температури найбільш нагрітої точки (ННТ) обмоток, використовуються при оцінці старіння доторкної ізоляції. Визначення місць і температур ННТ обмоток використовуються для обґрунтування місця установки оптоволоконних датчиків для вимірів при типових випробуваннях і в експлуатаційних системах моніторингу обладнання. Представлені результати застосовані в практиці промислового проектування і випробування трансформаторів і реакторів.Item Вплив морфологічних особливостей конденсаторних полімерних плівок на їх деформаційні властивості(Національний університет "Запорізька політехніка", 2016) Малюшевська, А. П.; Ющишина, Г. М.; Malyushevska, A. P.; Yushchishina, A. N.UK: Мета роботи – вивчення деформаційних властивостей полімерних плівок в умовах, що моделюють експлуатацію електротехнічних пристроїв. Методи досліджень – експериментальні з обробкою результатів засобами математичної статистики. Отримані результати свідчать про особливості структури полімерних плівок і дозволяють прогнозувати більш високу термостабільність механічних і електрофізичних характеристик плівкової просоченої діелектричної системи на основі гладкої поліпропіленової плівки у порівнянні з іншими вивченими. Наукова новизна. Встановлене принципове розходження гістограм частот реалізації відносного подовження при розриві досліджених плівок дозволяє використати зазначену характеристику як параметр, що ідентифікує наявність або відсутність щільного кристалічного шару в діелектричній плівці в її первинному стані. Практична значимість. Спосіб діагностики структури полімерних плівок у первісному стані, заснований на вивченні відносного подовження плівки при розриві, відрізняється від традиційних простотою застосування при високій відтворюваності результатів і є перспективним для здійснення вхідного контролю якості полімерних плівок при виробництві силових конденсаторів. EN: The purpose of thе work is the research of deformation properties of polymeric films under the conditions that simulate the operation of electrical devices. Research methods are the experimental ones with processing of results by means of mathematical statistics. The obtained results display the peculiarities of the polymer films’ structure and allow us to predict the higher stability of the mechanical and electrical characteristics of the film impregnated dielectric systems based on smooth polypropylene film compared with other studied ones. Scientific novelty. Fundamental difference of histograms of the implementation frequencies of the investigated films’ elongation at break is given. It allows to use the specified characteristic as the parameter that determines the presence or absence of the dense crystalline layer in the dielectric film in its initial state. Practical significance. Method for the polymer films structure diagnosis in original state, based on the study of the film elongation at break, differs from the traditional one by simplicity of use along with high reproducibility of results and is promising for the incoming quality control implementation of polymer films during the manufacture of power capacitors.Item Особливості розподілення магнітних потоків у режимі неробочого ходу силових трансформаторів(Національний університет "Запорізька політехніка", 2016) Яримбаш, Дмитро Сергійович; Яримбаш, Сергій Тимофійович; Дівчук, Тетяна Євгеніївна; Килимник, Ірина Михайлівна; Yarymbash, D. S.; Yarymbash, S. T.; Divchuk, T. E.; Kylymnyk, I. M.UK: Мета роботи. Розробка нового підходу до математичного моделювання у структурі засобів FEMM змінних у часі процесів електромагнітного перетворення енергії в силових розподільчих трансформаторах і визначення параметрів неробочого ходу з урахуванням нелінійних магнітних властивостей електротехнічних сталей і особливостей конструкції трифазних шихтованих магнітних систем, що забезпечує підвищення точності визначення розподілення магнітних потоків і параметрів неробочого ходу. Методи досліджень. Чисельне моделювання зв’язаних електричних та магнітних полів в силових розподільчих трансформаторах методами скінчених елементів та теорії електромагнітного поля. Отримані результати. Представлено теоретичні дослідження моделювання зв’язаних електричних та магнітних полів на основі чисельної реалізації методом скінчених елементів узагальненої 2D моделі силового розподільчого трансформатору, яка дозволяє врахувати нелінійність магнітних властивостей електротехнічної сталі та зміни кутових зсувів струмів фазних обмоток у режимі неробочого ходу. Проаналізовано розподілення і форми часових кривих магнітних потоків у магнітній системі трифазного розподільчого трансформатора. Визначено гармонійний склад часових кривих магнітних потоків у стрижнях, ярмах, кутах магнітної системи і відповідні коефіцієнти несинусоїдальності. Виконано корегування для розподілу діючих значень магнітних потоків у кутах для визначення активної та реактивної потужності в трифазних магнітних системах, що забезпечує підвищення точності розрахунку параметрів неробочого ходу трифазного розподільчого трансформатора. Наукова новизна. Запропоновано методику для аналізу розподілення і форми часових кривих магнітних потоків у магнітній системі трифазного розподільчого трансформатора, яка дозволяє врахувати нелінійність магнітних властивостей електротехнічної сталі та зміни кутових зсувів струмів фазних обмоток у режимі неробочого ходу. Визначено гармонійний склад часових кривих магнітних потоків в магнітній системі трифазного розподільчого трансформатора і відповідні коефіцієнти несинусоїдальності, а також встановлено їх кількісні відмінності у стрижнях, ярмах, кутах магнітної системи. Практична значимість. Запропоновано методику корегування для розподілу діючих значень магнітних потоків у кутах для визначення активної та реактивної потужності в трифазних магнітних системах, яка забезпечує підвищення точності розрахунку параметрів неробочого ходу трифазного розподільчого трансформатора (відносна похибка до 5%) на етапі конструкторської підготовки виробництва. EN: Purpose. The development of a new implementation of mathematical modeling in the FEMM tools structure to time variable processes of electromagnetic energy transformation in power distribution transformers and determination of idle parameters in view of nonlinear magnetic properties of electrical steels and features design of three phase magnetic systems to provide the accuracy increase of the magnetic flux distribution and idle parameters. Research methods. Numerical modeling of the conjugate electric and magnetic fields in the three-phase power transformer by finite element method and theory of electromagnetic field. The obtained results. The theoretical research and modeling of the conjugate electric and magnetic processes on the basis of realization by numerical finite element method of the generalized two-dimensional models of the three-phase power transformer are proposed. The nonlinearity of the magnetic properties of electrical steel and the change of the phase angles of the currents in the phase windings at idle are taken into account. The distribution and form of the time dependences of the magnetic fluxes in the magnetic system of the three-phase power transformer are analyzed. The harmonic components of the time dependences of the magnetic fluxes in the cores, the yokes, the magnetic system corners and related non-sinusoidal coefficients are defined. The correction of the distribution of the magnetic flux values in the corners and calculations of the three-phase systems active and reactive power are made. The calculation accuracy of parameters of three-phase distribution transformer idling is increased. Scientific novelty. The technique for the analysis of distribution and form of the time dependences of the magnetic fluxes in the magnetic system of the three-phase power transformer are presented, the non-linear magnetic properties of electrical steel and the change of the phase angles of the currents in the phase windings at idle are taken into account. The harmonic components of the time dependences of the magnetic fluxes and related non-sinusoidal coefficients are defined, their differences in the cores, the yokes, the magnetic system corners are set. Practical significance. The method of correction for the distribution of the magnetic flux value in the corners and calculations of the three-phase systems active and reactive power are proposed. The calculation accuracy of parameters of three-phase distribution transformer idling (relative error is to 5%) at the design stage is increased.