Ключові слова
inductive-capacitive circuit
series resonance
high frequency
Q factor
light center
charge
voltage
discharge
electrical system змінний струм
індуктивно-ємнісний контур
послідовний резонанс
висока частота
добротність
літцендрат
заряд
напруга
розряд
електротехнічна система
Як цитувати
Анотація
Розроблено наукову концепцію створення мобільних високовольтних безтрансформаторних електротехнічних систем (ЕТС) резонансного типу на основі реалізації в них послідовного високодобротного індуктивно-ємнісного контуру (ІЄК) та високочастотного (ВЧ) синусоїдного струму, цілеспрямованим регулюванням частоти якого забезпечується максимальне підвищення величини змінної напруги на навантаженні ЕТС. Значне збільшення частоти струму в ІЄК забезпечує відповідне зменшення імпульсної електроенергії в навантаженні ЕТС та підвищення швидкодії керування і стабілізації його режимів навіть у разі зменшення його електричного опору до нуля, характерному для пробою ізоляції. В ІЄК використовували котушки індуктивності добротністю QL ~270 (виготовлені авторами з багатожильних ізольованих скручених мідних проводів типу "літцендрат") та керамічні конденсатори ємністю ~ 3,5 нФ і добротністю QС >1000. Під час формування резонансних струмів частотою ~ 40 кГц в цих ІЄК реалізовували максимальну добротність QІЄК ~ 260 і відповідне відношення вихідної напруги ЕТС до вхідної без використання підвищувальних трансформаторів. Зокрема, у разі підключення ЕТС до джерела напруги 220 В на виході ЕТС можливо отримувати напругу з амплітудним значенням до 78 кВ. Використання даної концепції значно зменшує масо-габаритні характеристики ЕТС, що дає підстави для створення мобільних, а за необхідності і автономних ЕТС – з електроживленням від акумуляторів. Дана концепція спрямована саме на створення мобільних ЕТС для моніторингу та діагностики високовольтної ізоляції силових кабелів і потужних електричних машин типу турбогенераторів атомних електростанцій (АЕС) та інших високовольтних енергооб’єктів критичної інфраструктури України в місцях їхнього розташування, що є важливим у даний воєнний період. ЕТС такого типу може використовуватися і для заряду до високих напруг ємнісних накопичувачів енергії (ЄНЕ) електророзрядних установок (ЕРУ) для виробництва електроіскрових мікро- і нанопорошків з унікальними властивостями та для високовольтної електрогідроімпульсної обробки різних матеріалів і середовищ. Бібл. 40, рис. 4.
Посилання
Zolotarev V.M., Shcherba М.А., Gurin А.G., Suprunovska N.I., Chopov Ye.Yu., Obozny А.L. Electrotechnologi-cal complex for the production of cable systems for voltages up to 400 kV. Kyiv: Pro format, 2017. 594 p. (Rus)
Design of cable lines with a voltage of up to 330 kV. Standard (with changes). SOU-N MEV 40. 1-37471933-49:2011. Kyiv: SE NEC Ukrenergo, 2017. 139 p. (Ukr)
Kubyshyn B.Ye., Milyah А.N. Inductive-capacitive devices for current stabilization. Avtomatyka i telemekhanika. 1959. Vol. XX. No 5. Pp. 663-668. (Rus)
Milyah А.N., Kubyshyn B.Ye., Volkov I.V. Inductive-capacitive converters of voltage sources to current sources. Kyiv: Naukova dumka, 1964. 304 p. (Rus)
Milyah А.N., Volkov I.V. Unchangeable current systems based on inductive-capacitive converters. Kyiv: Naukova dumka, 1974. 216 p. (Rus)
Milyah А.N., Kubyshyn B.Ye., Hrenov K.K., Esibian E.М., Volkov I.V. A device for feeding a welding arc with current. USSR Author's Certificate No 146421. Bulletin. 1962. No. 8. (Rus)
Milyah А.N., Volkov I.V. Slobodian L.R. DC Drive Speed Control Using Inductive-Capacitive Converters. DAN USSR. 1967. No 7. Pp. 23–28. (Rus)
Milyah А.N., Kubyshyn B.Ye., Volkov I.V. Battery charging device. USSR Author's Certificate No 156986. Bul-letin. 1963. No 17. (Rus)
Milyah А.N., Kubyshyn B.Ye., Volkov I.V. Device for charging the storage capacitor of a high-power pulse gen-erator. USSR Author's Certificate No. 169564. Bulletin. 1965. No 7. (Rus)
Volkov I.V., Lipkovsky K.А., Zakrevsky S.I. Inductive-capacitive converters when powered by non-sinusoidal voltage. Converter technology devices. Kyiv: Naukova dumka, 1969. (Rus)
Zakrevskii S.I. Development and research of autonomous sources of stabilized current based on inductive-capacitive converters. Ph.D. tech. sci. diss. Kiev. 1971. 244 p. (Rus)
Volkov I.V., Gubarevich V.N., Isakov V.N., Kaban V.P. Principles of construction and optimization of induc-tive-capacitive converter circuits. Kyiv: Naukova dumka, 1981. 176 р. (Rus)
Livshits A.L., Otto M.S. Pulse electrical engineering. Moskva: Energoatomizdat, 1983. 352 p. (Rus)
Popilov L.Ya. Electrophysical and electrochemical processing of materials. Moskva: Mashinostroenie, 1982. 400 p. (Rus)
Pentegov I.V. Fundamentals of the theory of charging circuits of capacitive energy storage devices. Kyiv: Naukova Dumka, 1982. 422 p. (Rus)
Bluhm H. Pulsed power systems: principles and applications. Berlin: Springer-Verlag, 2006. Pp. 288–305.
Shcherba А.А., Ivashchenko D. S., Suprunovska N.I. Development of difference equations method for analysis of transient processes in the circuits of electro-discharge systems at stochastic changing of load resistance. Tekhnichna Elektrodynamika. 2013. No 3. Pp. 3–11. (Rus)
Ochin P., Gilchuk A.V., Monastyrsky G.E., Koval Y., Shcherba A.A., Zaharchenko S.N. Martensitic Transfor-mation in Spark Plasma Sintered Compacts of Ni-Mn-Ga Powders Prepared by Spark Erosion Method in Cryogenic Liquids. Materials Science Forum. 2013. Vol. 738-739. Pp. 451-455. DOI: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.738-739.451 .
Nguyen P.K., Sugho J., Berkowitz A.E. MnBi particles with high energy density made by spark erosion. J. Appl. Phys. 2014. Vol. 115. Iss. 17. Pp. 17A756-1. DOI: https://doi.org/1.4868330 .
Suprunovska N.I., Shcherba А.А. Processes of energy redistribution between parallel connected capacitors. Tekhnichna Elektrodynamika. 2015. No 4. Pp. 3–11. (Rus)
Shcherba A.A., Suprunovska N.I. Electric energy loss at energy exchange between capacitors as function of their ini-tial voltages and capacitances ratio. Tekhnichna Elektrodynamika. 2016. No 3. Pp. 9–11. DOI: https://doi.org/10.15407/techned2016.03.009 .
Vinnychenko D.V. The influence of electrical parameters of high-voltage electric discharge units for the synthesis of nanocarbon on their productivity and specific energy consumption. Tekhnichna Elektrodynamika. 2016. No 4. Pp. 95–97. DOI: https://doi.org/10.15407/techned2016.04.095 . (Ukr)
Vinnychenko D., Nazarova N., Vinnychenko I. Transformerless high-voltage resonant charging systems for ca-pacitive energy storage devices for electro-discharge technologies. 41st International Conference on Electronics and Nanotechnology (ELNANO). Lviv, Ukraine, 10-14 October 2022. Pp. 727-731. DOI: https://doi.org/10.1109/ELNANO54667.2022.9927052 .
Vinnychenko D.V., Nazarova N.S., Vinnychenko I.L. Research of characteristics of high voltage transformerless resonant charger of capacitary storage device. Tekhnichna Elektrodynamika. 2023. No 2. Pp. 17–21. DOI: https://doi.org/10.15407/techned2023.02.021 . (Ukr)
Sizonenko O.N., Grigoryev E.G., Zaichenko A.D., Pristash N.S., Torpakov A.S., Lipyan Y.V., Kovalenko A.A. Plasma methods of obtainment of multifunctional composite materials, dispersion-hardened by nanoparticles. IOP Con-ference Series: Materials Science and Engineering. 2016. Vol. 130(1). DOI: https://doi.org/10.1088/1757-899X/130/1/012048 .
Densley J. Ageing mechanisms and diagnostics for power cables – An overview. IEEE Electrical Insulation Magazine. Jan. 2001. Vol. 17. No 1. Pp. 14–22.
Hartlein R. Diagnostic testing of underground cable systems (cable diagnostic focused initiative). NEETRAC, Atlanta, GA, USA, Tech. Rep. DOE DE-FC02-04CH11237, NEETRAC 04-211/04-212/09-166, 2010.
Shahsavarian T., Shahrtash S.M. Modelling of aged cavities for partial discharge in power cable insulation. IET Sciences, Measurement and Technology. Sep. 2015. Vol. 9. No 6. Pp. 661–670. DOI: https://doi.org/10.1049/iet-smt.2014.0222 .
Eigner A., Rethmeier K. An overview on the current status of partial discharge measurements on AC high volt-age cable accessories. IEEE Electrical Insulation Magazine. Mar. 2016. Vol. 32. No 2. Pp. 48–55. DOI: https://doi.org/10.1109/MEI.2016.7414231.
Tavner P., Ran L., Penman J., Sedding H. Condition monitoring of rotating electrical machines. Institution of Engineering and Technology: 2nd Revised edition, 2008. 304 p. DOI: https://doi.org/10.1049/PBPO056E.
Zozulin Y.V., Antonov O.E., Bychik V.M., Borychevskyi A.M., Kobzar K.O., Livshits O.L., Rakogon V.G., Rogovy I.X., Khaymovich L.L., Cherednyk V.I. Creation of new types and modernization of existing turbine generators for thermal power stations. Kharkiv: PF Kolegium, 2011. 228 p. (Ukr)
Danikas M.G., Sarathi R. Electrical machine insulation: Traditional insulating material, nanocomposite polymers and the question of electrical trees. Funktechnikplus J. 2014. Vol. 1. Pр. 7-32.
Titko A.I., Vaskovsky Yu.N. Scientific foundations, methods and diagnostic tools for asynchronous motors. Kyiv: Institute of Electrodynamics of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2015. 300 p. (Rus)
Kazanivsky M. Lazer power supply based on multiphase resonance converters. International Conference on Modern Problems of Radio Engineering, Telecommunications and Computer Science (TCSET). Lviv, Ukraine, 23-27 February 2010. Pp. 115-115.
Montes O.A., Son S., Kim S., Seok H., Lee J.S., Kim M. Forward-flyback resonant converter for high-efficient medium-power photovoltaic applications. IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition (APEC). Tampa, FL, USA, 26-30 March 2017. Pp. 1223-1228. DOI: https://doi.org/10.1109/APEC.2017.7930851
Vovchenko A.I., Boguslavsky L.Z., Miroshnichenko L.N. Trends in the development of high-power high-voltage pulse current generators at the Institute of IPPT of NAS of Ukraine. Tekhnichna Elektrodynamika. 2010. No 5. Pp. 69-74 (Rus)
Warren V.G. Partial discharge testing: a progress report stator winding insulation thermal class. Iris Power, 2015.
Xu S., Shen W., Qian Q., Zhu J., Sun W., Li H. An efficiency optimization method for a high frequency quasi-ZVS controlled resonant flyback converter. IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition (APEC). Ana-heim, CA, USA, 17-21 March 2019. Pp. 2957-2961. DOI: https://doi.org/10.1109/APEC.2019.8722026
Nakao K., Ishida H., Nakao N., Kimura N. Application and verification of an electromagnetic field resonance type wireless power transfer method to mixing blade heated by induction heating. 19th International Conference on Electrical Drives and Power Electronics (EDPE). Dubrovnik, Croatia, 04-06 October 2017. Pp. 159-164, DOI: https://doiu.org/10.1109/EDPE.2017.8123273.
Kalantarov P.L., Tseytlin L.A. Calculation of inductances. Leningrad: Energoatomizdat, 1986. 488 p. (Rus)
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
Авторське право (c) 2024 Array