До найбільш важливих результатів фундаментальних досліджень, одержаних у звітному році, відносяться такі.
1.2 11.09 ЕЛЕКТРОТЕХНІКА
Вперше проведено комплексні дослідження електромагнітних та гідродинамічних процесів у системах безперервного електромагнітного рафінування металевих розплавів. Це дозволило розробити ефективну технологію електромагнітного рафінування в процесі безперервного лиття алюмінієвих сплавів, яка спроможна забезпечити високу якість металу за рахунок значного зменшення в ньому (в декілька разів) неметалевих домішок. Результати проведених досліджень передані Донецькому інституту кольорових металів для проектування та виготовлення дослідно-промислового взірця електромагнітної установки нового покоління для безперервного рафінування алюмінієвих сплавів відповідального призначення (академік НАН України Шидловський А.К., Гориславець Ю.М.)
Вперше виявлено та обґрунтовано нове явище додаткового синергетичного збурення електричного поля у твердій полімерній ізоляції сукупністю дефектів і впливів. Визначено і обґрунтовано експоненційну залежність ресурсу її напружених об’ємів від локальної напруженості поля. Доведено, що при зближенні двох мікровключень на відстані менші за їхні розміри, загальний напружений об’єм є функцією трьох екстремумів – двох максимумів і одного мінімуму. Отримані результати склали наукові основи для розробки систем діагностики вітчизняних високонадійних кабелів надвисоких напруг та підвищення надійності силових пожежобезпечних кабелів середніх та високих напруг (академік НАН України Шидловський А.К., член-кор. НАН України Щерба А.А.).
Вперше виявлено умови виникнення лавиноподібних швидкоплинних електрофізичних ефектів в процесі розвитку тріщини в струмонесучих елементах, що завершуються електричною дугою з утворенням газоплазмової суміші. Отримані фундаментальні результати розкривають фізичні процеси, які призвели до аварії турбогенератора потужністю 1000 МВт на Хмельницькій АЄС в результаті руйнації на протязі десятка секунд обмотки, клинів, бандажних кілець, масиву ротора (академік НАН України Счастлівий Г.Г., член-кор. НАН України Титко О.І.).
Розроблені математичні та фізичні моделі основних складових частин і загальної структури систем з адаптивним керуванням на базі регуляторів напруги та струму з навантаженнями, що мають великі індуктивні опори та нелінійні вихідні характеристики. Виготовлено експериментальні і діючі зразки найкращих згаданих регуляторів. Розроблені системи забезпечують зменшені показники абсолютного та відносного енергоспоживання та підвищують його технологічну ефективність, що дозволило застосувати їх в нових електротехнологічних процесах електромагнітної сепарації, плавлення та термічної обробки на цілому ряді діючих підприємств України ( член-кор. НАН України Волков І.В.).
Розроблено новий аналітичний метод дослідження нелінійних коливальних кіл. З допомогою цього методу проведено аналіз процесів у нелінійному розрядному колі з нелінійними елементами та вперше виявлено особливості поведінки слабко нелінійних коливальних кіл в режимах роботи, близьких до резонансних (член-кор. НАН України Шидловська Н.А.).
Проведено дослідження електромагнітних і електротермічних процесів у системі «напівпровідниковий перетворювач - індуктор», що дало змогу виконати розрахунки ланцюгів перетворювача і геометрії індуктора з метою досягнення максимальних електричного і теплового ККД. Розроблено нові способи адаптивного керування напівпровідниковими перетворювачами, що дало можливість без зміни частоти системи керування використовувати широку номенклатуру індукторів для нагріву деталей і вузлів, що відрізняються за масою, габаритами та конфігурацією, в умовах оптимальних режимів роботи перетворювача. Результати проведених досліджень можуть бути використані при проектуванні та розробці серійних електротехнологічних установок індукційного нагріву, що дозволить скоротити витрати електроенергії у 2÷3 рази в порівнянні з індукційними установками з нагрівом на промисловій частоті, підвищити продуктивність технологічного процесу за рахунок збільшення швидкості нагріву в середньому в 3 рази і покращити санітарно - гігієнічні та екологічні умови виробництва (Павлов В.Б.).
Вперше розроблено стратегію удосконалення методів широтно-імпульсної модуляції в автономних інверторах напруги та матричних перетворювачах, яка дозволяє за рахунок вибору стаціонарних станів ключів на циклі модуляції, їхнього взаємного розташування та відносних тривалостей застосування покращити якість вихідної енергії перетворювачів при забезпеченні максимального теоретично можливого коефіцієнту використання вхідної напруги. (Михальський В.М.)
Вперше розроблено моделі та досліджено магнітні поля в активних зонах магнітоелектричних систем радіальної конфігурації. Розроблено та досліджено алгоритми інформаційного забезпечення електроприводу. (Антонов О.Є.)
Науково обгрунтовано способи підвищення магнітної індукції в зазорі електромеханотронних перетворювачів енергії з постійними магнітами шляхом формування комбінованих магнітних систем на основі плоских сегментів постійних магнітів і трикутних феромагнітних концентраторів магнітних потоків. Одержано залежності їх моменту, магнітної індукції від геометричних параметрів, що забезпечило подальший розвиток теоретичних засад проектування та покращення техніко-економічних характеристик перетворювачів енергії цього типу (Мазуренко Л.І., Гребенніков В.В.).
Вперше науково обгрунтовано принципи керування автономним машино-вентильним комплексом на основі асинхронного генератора. Створено нові математичні моделі асинхронних машино-вентильних генеруючих комплексів з використанням методу припасування, що забезпечило на порядок менший час розрахунку електромагнітних і електромеханічних процесів без втрати точності (Мазуренко Л.І.).
Розроблено новий метод аналізу електромагнітних процесів у електромагнітному перемішувачі рідкого металу з комбінацією біжучих магнітних полів. Встановлено зв'язок характеру руху рідкого металу зі струмовим навантаженням багатообмоткового перемішувача та запропоновано нове виконання обмотки перемішувача, в якому реалізується полівихоровий рух рідкого металу в кристалізаторі ( Кондратенко І.П., Ращепкін А.П.).
Вперше встановлено взаємозв’язки параметрів джерела живлення з конструкцією розрядної камери генератора озону на імпульсному бар’єрному розряді, що дозволило досягти надзвичайно високої концентрації озону (до 37 г/м3) при його виробництві з повітря (Кондратенко І.П.).
Досліджено електромагнітні процеси у вихідних колах високовольтного трансформаторно-випрямляючого модулю багатофазного потужного джерела живлення електронно-променевої установки. Це дозволило отримати аналітичні співвідношення для вибору елементів високовольтного випрямляча з урахуванням впливу паразитних параметрів високовольтного трансформатору (Мартинов В.В.).
Проведено дослідження виконавчих структур, що мають у своєму складі два трансформатори з винесенням ключів з кола силового струму, які використовуються у складі дискретних стабілізаторів змінного струму (Липківський К.О.).
Розроблена математична модель, яка реалізує чисельно-аналітичний метод розрахунку електромагнітного поля, вектора Пойнтінга, комплексного еквівалентного опору індукційної системи для нагріву рухомих металевих смуг (Васецький Ю.М.).
Розроблено статистичні методи, алгоритми та програмне забезпечення, що їх реалізує, для роботи у складі інформаційно-вимірювальної системи (ІВС) статистичної діагностики рухомих частин електроенергетичних машин. Проведені експериментальні дослідження підтвердили можливість використання створених засобів для вібродіагностики (у складі ІВС) рухомих вузлів електроенергетичних машин (Мислович М.В.).
Вперше розроблено математичну модель резонансного інвертора напруги з системою керування на основі низькочастотної імпульсної модуляції, використання якої дозволило оптимізувати режими роботи установок високочастотного індукційного нагріву при широкому діапазоні зміни параметрів навантаження (Юрченко О. М., Юрченко М.М.).
1.2 12.11 ПРИЛАДИ
Вперше обґрунтовано принципи побудови ємнісного сенсора повітряного зазору з лінійною функцією перетворення та підвищеною чутливістю для потужних електромашин. Розроблено виготовлено, налагоджено та впроваджено на Київській ГЕС ємнісні вимірювачі повітряного зазору між статором і ротором в капсульних гідрогенераторах типу СГК 538/160-70м. (академік НАН України Гриневич Ф.Б., Монастирський З.Я.).
Вперше запропоновано метод перенесення точності від джерела каліброваної постійної напруги до джерела змінної напруги, оснований на властивості інерційності реактивних елементів коливального контуру та експериментально досліджено характеристики відтворюваних сигналів. Завдяки розробці цих методів калібрування змінної напруги і струму, вперше в Україні створено робочу міру електричної потужності і енергії класу точності 0,02 (член-кор. НАН України Таранов С.Г. , Тесик Ю.Ф.).
Створено принципи побудови уніфікованих прецизійних базових вимірювальних модулів нового покоління для реалізації високоточних приладів та інформаційно-вимірювальних систем разом із структурою базового програмного забезпечення. На основі базового апаратно-програмного комплексу реалізовано та впроваджено експериментальні зразки біосенсорних систем на принципах реєстрації електрохімічних, адсорбційних та люмінесцентних ефектів. Розроблені методики калібрування приладів (Монастирський З.Я., Мельник В.Г.).
Обгрунтовано методи побудови світловолоконних лазерних вимірювачів вібрацій та фазо-частотних лазерних вимірювачів відстані з трикутним законом частотної модуляції. Розроблено експериментальний зразок приладу (діапазон частот 15 - 1500 Гц, чутливість 0,06 мм) (Ніженський А.Д.).
1.2 13.14 ЕНЕРГЕТИКА
Розроблено науково-технічні основи побудови регіональної системи моніторингу перехідних режимів, яка забезпечує розвиток системи керування режимами з якісно новими функціональними можливостями, що відповідають вимогам ENTSO-E. Це дозволило створити структуру та алгоритми функціонування регіональної системи моніторингу перехідних режимів на базі Кримської електроенергетичної системи НЕК «Укренерго» (академік НАН України Стогній Б.С.).
Вперше створено програмно-апаратний комплекс визначення плинного технічного стану високовольтних вводів силових трансформаторів, автотрансформаторів, реакторів та трансформаторів струму за параметрами контролю їх основної ізоляції. Даний комплекс забезпечує визначення в реальному часі ємності, провідності та тангенса кута діелектричних втрат основної ізоляції, проведення порівняльного контролю про вихід зазначених параметрів за межі встановлених норм у відповідності з нормативною документацією, виведення інформації у вигляді текстових повідомлень, графіків і таблиць на екран дисплею та на друк, а також передачу зареєстрованої та обробленої інформації на вищі рівні управління. Цей комплекс вперше в Україні впроваджено на ПС 750 кВ «Київська» (академік НАН України Стогній Б.С.).
Вперше визначені основні структурні елементи інформаційно-технологічного забезпечення, яке дозволить удосконалити систему керування режимами ОЕС України у відповідності до умов функціонування конкурентного оптового ринку електричної енергії із врахуванням вимог енергооб'єднань країн Європи стосовно такого ринку, та шляхи організації їх взаємодії. Результати дослідження дали можливість запропонувати нову структуру організації систем підтримки системного оператора, оператора ринку та адміністратора розрахунків (академік НАН України Кириленко О.В.).
Виконані комплексні дослідження та опрацьовані сценарії зміни базового режиму ОЕС України при відключенні найбільш напружених перетоків Західної ЕС. Дослідження базуються на нових розрахункових моделях, що побудовані з використанням значень синхронних вимірів векторів напруги. Це дозволило принципово по-новому підійти до вирішення питання забезпечення контролю допустимості завантаження контрольованих перетинів та їх ефективного використання (академік НАН України Кириленко О.В.,
Буткевич О.Ф.).
Розроблено нові методи аналізу мереж низької напруги з нелінійними навантаженнями з використанням математичних моделей. Визначено нові кількісні і якісні характеристики впливу параметрів навантаження і мережі на рівні вищих гармонік у низьковольтних електричних мережах. Вперше отримано відповідні залежності, які дозволяють застосувати розроблені моделі навантажувальних вузлів з нелінійними споживачами для визначення у відповідності з європейськими вимогами правил підключення зазначених споживачів до мережі з урахуванням їх відповідальності за порушення якості електроенергії (чл.-кор. НАН України Жаркін А.Ф.).
Вперше розроблено динамічні моделі та проведено дослідження режимів роботи систем електропостачання та аналіз гармонічного складу збурень за наявності в цих системах несинусоїдальних джерел спотворень, що змінюються в часі. Досліджено складові повної потужності в електричних колах з несинусоїдальними режимами, що дозволило значно збільшити достовірність оцінки впливу несинусоїдальних збурень на енергетичні параметри електротехнічного обладнання (член-кор. НАН України
Кузнєцов В.Г., Тугай Ю.І.).
Запропоновано новий підхід до розрахунку складових реактивної потужності статичних компенсаторів з керуючим реактором, який дозволяє отримати уточнені значення реактивних потужностей основної та вищих гармонійних складових. Реалізація цього підходу дає можливість підвищити ефективність систем керування статичними компенсаторами( член-кор. НАН України Кузнєцов В.Г., Тугай Ю.І.).
Про інститут
