Academic literature on the topic 'Електричні характеристики'

Досліджено інжекційні механізми перенос носіїв заряду в гетероструктурах Tі–TіО2–(n, p)Sі. Розглянуто вплив структури пористого шару TіО2 і типу кремнієвої підкладки на електричні характеристики структур. Перенос носіїв заряду відбувається за умов існування компенсуючого поляризаційного заряду на поверхні TіО2 наночастинок. Встановлено кореляції між типом адсорбованих молекул і умовами проходження струму. У структурах Ті–ТіО2–p-Sі зміна співвідношення інжектованих електронів та дірок може приводити до ефекту негативної провідності.

Авторами на основі теоретичного узагальнення і робіт, пов'язаних з компонуванням типових елементів, розглянуті задачі покриття і типізації комутаційних схем. Серед методів компонування виділяють два характерних класи. До першого класу відносяться такі, в яких здійснюється розбиття комутаційної схеми на блоки з урахуванням таких обмежень, як число елементів в блоках, число зовнішніх вихідних роз'ємів блоків, сумарна площа. Другий клас утворює методи, в яких крім конструктивних характеристик утворюються і їх функціональні характеристики. Вони виникають на етапі переходу від функціональних і логічних схем до комутаційних схем орієнтованих на задану систему елементів, складаються в призначенні елементів логічної схеми в типові модулі із заданого набору. Даний клас називають методом покриття або задачами компонування типових блоків. У статті розглянута задача покриття, приведені набори класів осередків і розглянутий варіант різнотипних елементів, які пов'язані між собою. У задачі типізації розглянуто розбиття комутаційної схеми на частини за критерієм оптимальності – мінімуму номенклатури частин розбиття і за критерієм оптимальності – максимуму однотипності використовуваних осередків. В якості математичної моделі використовували теорію графів, зіставивши конструктивні елементи комутаційної схеми вершинам графа, а електричні з'єднання ребрам графа.

Мета. Метою дослідження режимів лабораторної електротермічної печі киплячого шару продуктивністю 10 кг/год було отримання нових науково-практичних даних про вольт-амперні характеристики подібних агрегатів для подальшого вибору відповідних електричних джерел живлення.Методика. Дослідження роботи печі виконувалось шляхом математичного моделювання її теплового балансу та електричного опору у відповідних режимах. Для побудови вольт-амперних характеристик були використані залежності для електричної потужності та питомого електричного опору шару, а також рівняння загальної, корисної потужності і потужності холостого ходу за різних значень робочої температури і продуктивності.Результати. Побудовані і досліджені воль-амперні характеристики печі киплячого шару продуктивністю 10 кг/год, які включають: характеристики електротермічного киплячого шару для певних значень температури в діапазоні від 0 до 2700 °С; характеристики електротермічного киплячого шару для продуктивності печі G = 0 – 10 кг/год; криві щільності струму на поверхні центрального електроду, на поверхні футеровки і середньої за радіусом печі i(I); криві постійної потужності N = const в діапазоні 5 – 40 кВт. На основі аналізу результатів визначена область сталої роботи електротермічної печі, яка виключає ймовірність короткого замикання. Розроблені режими розігріву, зміни температури і продуктивності, а також алгоритми забезпечення заданих продуктивності й температури.Наукова новизна. Вперше науково обґрунтовано вибір режимів управління електричною потужністю електротермічної печі киплячого шару на основі її вольт-амперних характеристик та визначено область сталої роботи.Практична значущість. За результатами досліджень визначені вимоги та відповідно розроблене технічне завдання на виготовлення електричного джерела живлення лабораторної електротермічної печі киплячого шару продуктивністю 10 кг/год для умов ТОВ "Центр Матеріалознавства" (Київ, Україна).

Експериментально досліджено здатність монокристалів селеніду цинку забезпечити роботу напівпровідникового детектора в режимі прямого перетворення енергії йонізуючого випромінювання на електричний сигнал. Встановлено, що для зразка ZnSe n-типу (Ed = 0,26 еВ) з питомим опором ρ ~ 109 Ом · см за кімнатної температури спостерігається зменшення провідності під дією рентґенівського опромінення, на відміну від високоомних монокристалів з ρ > 1012 Ом · см. Виявлено, що вольт-амперна характеристика (ВАХ) таких зразків для темнової провідності вища за ВАХ рентґенопровідності, при цьому форми цих кривих помітно відрізняються. Очевидно, що характер рентґенопровідності ZnSe, за якої генеруються вільні носії обох знаків, суттєво відрізняється від характеру темнової провідності, коли в зразку є лише вільні електрони. Відповідно, для струму рентґенопровідності одержано спадаючу люкс-амперну характеристику (ЛАХ). Досі згадок про таку нетипову поведінку зазначених вище фізичних величин і характеристик у науково-технічній літературі не було. Це аномальне явище може бути зумовлене неоднорідноюперезарядкою глибоких центрів біля електричних контактів і, відповідно, появою об’ємних зарядів, які зменшують рентґенопровідність монокристалічного ZnSe.

Існує ряд установок і технологічних процесів, рух в яких здійснюється за рахунок зовнішнього джерела енергії, а електрична машина, не будучи основним джерелом руху, постійно або періодично перебуває в режимі генераторного електричного гальмування для забезпечення потрібних характеристики робочого процесу. Завдання даного дослідження полягає в розширенні функціональних можливостей генератора і двигуна в режимі електричного гальмування. Поставлена задача вирішується за рахунок регулювання координат електричної машини в генераторному режимі. Особливістю запропонованого способу управління є те, що одна або кілька координат генератора або двигуна в режимі електричного гальмування примусово задаються зовнішнім джерелом енергії, а метою узгодженого регулювання інших координат електричної машини є забезпечення заданого закону перетворення механічної енергії в електричну або алгоритму руху виконавчого органу робочої машини. У статті наведено приклад синтезу алгоритму управління регульованим електроприводом на основі принципу узгодженого регулювання координат. У прикладі розглядається обернений режим роботи насосної установки гідроакумулюючої електростанції. За критерієм незмінності потужності генерації в умовах зміни рівня рідини синтезований алгоритм частотного управління асинхронної машиною, який реалізується шляхом регулювання розрахункової швидкості холостого ходу двигуна, ротор якого обертається зовнішнім джерелом руху зі швидкістю, яка в загальному випадку може змінюватися за довільним законом. Завданням алгоритму управління є підтримка постійної потужності генерації енергії, незалежно від фактичної швидкості обертання ротора. Поєднання функцій генератора і електродвигуна в єдиному функціональному комплексі забезпечує енергозбереження та поліпшення якісних характеристики технологічних процесів і установок з регульованими електромеханічними системами. Бібл. 9, рис. 6.

Проаналізовано вплив рівня напруги у бортовій мережі автотранспортних засобів на ефективність системи електрообладнання, зокрема на енергетичні витрати і безпеку експлуатації та технічного обслуговування. Доведено, що підвищення напруги у бортовій мережі автотранспортних засобів є вигідним в аспекті покращення енергетичних характеристик електричних машин, однак у класичних системах електрообладнання цього досягнути практично неможливо через необхідність збільшення ваги акумуляторних батарей. Однією із важливих проблем, яка пов'язана із підвищенням напруги у системах електрообладнання автотранспортних засобів, є безпека через ймовірність ураження водіїв і обслуговуючого персоналу електричним струмом високої напруги. Встановлено, що допустиме, за умовою безпеки, значення номінальної напруги у бортовій мережі системи електрообладнання автотранспортних засобів практично не повинна перевищувати 60 В. Підвищення рівня напруги у бортовій мережі сучасних автотранспортних засобів із традиційними системами електростартерного пуску двигунів зі свинцево-кислотними акумуляторними батареями практично вичерпується значенням 24 В, оскільки надалі вага акумуляторних батарей стає неприпустимо великою. Проблема збільшення величини бортової напруги автотранспортних засобів можна радикально вирішити лише під час переходу на електричні джерела стартерного пуску двигунів інших типів, наприклад ємнісні нагромаджувачі.

Розглянуті питання передпосівної стимуляції на-сіння високочастотним електромагнітним полем.Запропоновано спосіб опромінення насіння і визна-чення його електричних характеристик. На основібудови клітин визначені електричні властивості біо-логічної тканини, з якої складається насіння. Пока-зана зміна складових активного опору в залежностівід частоти струму. Експериментально доведено,що еквівалентну електричну схему неможливо звес-ти до простих випадків з’єднання опорів і ємностей,а саме насіння не можна вважати нейтральнимдіелектриком. Розроблена методика оцінки інтенси-вності обмінних процесів залежно від електричногоопору насіння. The questions of stimulation of seed before sowing are considered by the high-frequency electromagnetic field considered. The method of irradiation of seed and determination of him is offered electric descriptions. On the basis of structure of cages electric properties of biological fabric which seed consist of are certain. The change of constituents of active resistance is shown depending on frequency of current. It is experimentally proved that it is impossible to erect an equivalent electric chart to the simple cases of connection of resistances and capacities, namely seed can not be considered a neutral dielectric. The method of estimation of intensity of exchange processes is developed depending on electric resistance of seed.

З огляду на екологічні проблеми, проблеми балансування енергосистеми, а також концепцію «Зеленого» переходу України, постає актуальним розробка автономної енергоефективної сонячно-водневої системи, яка матиме змогу безперервно забезпечувати потреби споживача. Мета роботи полягає у обґрунтуванні параметрів роботи системи «фотобатарея – протонообмінний електролізер» при перетворенні сонячної енергії у «зелений» водень. Задачі дослідження наступні: аналіз підходів реалізації сонячно-водневих систем; розробка математичної моделі комплексної сонячно-водневої системи та її реалізація у програмному середовищі MATLAB; проведення експериментального дослідження для перевірки математичної моделі сонячно-водневої комплексної системи; аналіз та порівняння отриманих результатів та розробити рекомендації по підвищенню ефективності роботи системи «фотобатарея – протонообмінний електролізер». Наукові положення, висновки та рекомендації, що сформульовані в роботі, базуються на результатах експериментальних досліджень, теоретичних і практичних положеннях про перетворення енергії Сонця в енергію водня, положеннях системного аналізу, статистичного аналізу в середовищі Microsoft Office Excel, математичних методів моделювання енергетичних процесів в програмному середовищі MATLAB. Отримано математичну модель роботи системи «фотобатарея – протонообмінний електролізер», яка дозволяє аналізувати вплив інтенсивності сонячного випромінювання на показники виходу у реальних умовах. Розроблено структурну блок-схему застосування автономної системи «фотобатарея – протонообмінний електролізер», яка складається з 4 можливих варіантів реалізації. Розроблені принципові електричні схеми фотобатареї, протонообмінного електролізера, комплексної системи «полікремнієва фотобатарея – протонообмінний електролізер», протонообмінного електролізера для зняття характеристики його коефіцієнта корисної дії. Розроблено методику постановки експерименту та виконання досліджень системи «полікремнієва фотобатарея – протонообмінний електролізер». Бібл. 5, табл. 2, рис. 9.

У статті представлено аналіз моделі управління термоелектричним пристроєм забезпечення теплових режимів радіоелектронної апаратури, показники надійності якої суттєво визначаються температурою елементів. Модельні дослідження проведено для умов неоднорідного температурного поля в діапазонах типових перепадів температур, струмових режимів роботи та потужності розсіяння. Аналіз проведено для різних відношень висоти до площі перетину гілок термоелектричних елементів. Розкрито перевагу розподіленого активного термоелектричного охолодження радіоелектронних систем із просторово рознесеними теплонавантаженими елементами порівняно із загальним охолодженням. Розглянуто можливість оптимального управління тепловим режимом комплексу термоелектричних охолоджувачів із послідовним електричним з’єднанням за різного рівня охолодження й теплового навантаження. Визначено основні параметри, показники надійності та динамічні характеристики охолоджувачів. Проаналізовано струмові режими у процесі побудови комплексу з урахуванням енергетичних, масогабаритних характеристик і характеристик надійності. Проведено порівняльний аналіз основних параметрів, показників надійності та динамічних характеристик комплексу термоелектричних охолоджувачів за різного рівня охолодження, заданої уніфікації геометрії гілок термоелементів і струмових режимів роботи. Результати досліджень показали можливість управління тепловим режимом комплексу термоелектричних охолоджувачів за рахунок вибору теплового режиму роботи з урахуванням значущості кожного з обмежувальних факторів за масогабаритними, енергетичними й динамічними характеристиками. У процесі вибору струмових режимів ураховано взаємний вплив кожного з обмежувальних факторів, за допомогою зміни яких під час проєктування системи забезпечення теплових режимів можна вибрати компромісні режими роботи.

В роботі представлено реалізацію вимірювально-обчислювальної системи для визначення в реальних умовах електричних характеристик фотоелектричних модулів методом змінного активного навантаження. Теоретичний метод обробки експериментальних даних, розвинутий в роботі, дозволяє на основі отриманих експериментальних вольт-амперних характеристик фотомодулів визначати параметри електричної схеми заміщення фотомодулів: фотострум, зворотний струм насичення p-n-переходу, коефіцієнт неідеальності p-n-переходу, послідовний та паралельний опори електричних втрат. Використання даної системи актуально для тестування та діагностики поточного стану фотомодулів в польових умовах, визначення фактичних електричних параметрів фотомодулів. Слід визначити, що ці параметри не надаються в повному обсязі виробниками, але вони суттєві для задач діагностики фотомодулів в складі фотоелектричних станцій. Знання параметрів фотомодулів необхідно також для коректного вирішення задач оптимізації при проектуванні фотоелектричних станцій, прогнозування роботи фотомодулів в різних зовнішніх умовах. Вимірювальна схема вольт-амперних характеристик фотомодулів реалізована на базі мікроконтролерної плати Arduino Mega 2560, яка здійснює комутацію резисторів навантаження електронними реле, збір та передачу експериментальних даних на ПК через послідовний порт. Елементи схеми заміщення фотоелектричних модулів розраховуються за допомогою оригінального методу рішення системи нелінійних рівнянь за стійким ітераційним алгоритмом, який заснований на розкладанні нелінійних рівнянь за малими параметрами. Виконано ряд вимірювань в різних умовах сонячної радіації і температури, визначено залежності основних параметрів від зовнішніх факторів. Бібл. 14, рис. 6.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук (доктора філософії) за спеціальністю 141 "Електроенергетика, електротехніка та електромеханіка" (14 – Електрична інженерія) – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", м. Харків, 2020 р. Дисертаційна робота присвячена підвищенню експлуатаційних характеристик суднових кабелів за рахунок технологічних режимів охолодження та радіаційного опромінення ізоляції і оболонки на основі сучасних, які не поширюють полум'я, безгалогенних полімерних композицій, що забезпечують необхідний комплекс електричних, фізико-механічних параметрів при відповідному контролі технологічних процесів. Для досягнення цієї мети були поставлені задачі: – довести доцільність поступового охолодження поліетиленової ізоляції високовольтних силових кабелів для забезпечення як експлуатаційних параметрів, так і стабільності характеристик в процесі експлуатації; – обґрунтувати застосування методу електротеплової аналогії для побудови математичної моделі охолодження ізольованої струмопровідної жили з урахуванням розподілу температури по товщині ізоляції в несталому тепловому режимі; – розробити методику розрахунку технологічних параметрів режиму охолодження силових кабелів, що ґрунтується на розрахунку нелінійної теплової схеми заміщення ізольованої струмопровідної жили в несталому тепловому режимі з урахуванням залежності від температури теплового опору і теплоємності ізоляції методами дискретних резистивних схем заміщення і вузлових потенціалів; – визначити вплив технологічних режимів охолодження на розподіл температури по товщині екструдованої ізоляції та обґрунтувати тривалість перехідного процесу, що відповідає досягненню однакової температури по всій товщині ізоляції силових кабелів різного конструктивного виконання в різні моменти часу в залежності від температури води, що охолоджує; – експериментально перевірити ефективність виявлення технологічних дефектів в конструкції силового суднового кабелю за характеристиками часткових розрядів; – створити методику оптимізації силового суднового кабелю коаксіальної конструкції для забезпечення максимального розсіювання потужності теплового потоку в навколишнє середовище, що обумовлює збільшення струмового навантаження, за умови теплової стійкості ізоляції; – довести ефективність застосування захисної полімерної оболонки з високими теплопровідними властивостями для підвищення струмового навантаження силових суднових кабелів; – визначити вплив енергії прискорених електронів на механічні та електричні характеристики суднових кабелів та встановити діапазон коефіцієнта опромінення ізоляції, що забезпечує підвищення експлуатаційних характеристик, на підставі кореляційного зв'язку між електричними та механічними характеристиками радіаційно-модифікованої високонаповненої антипіренами безгалогенної композиції на основі співполімеру етилен-вінілацетату; – перевірити ефективність розподілу поглиненої дози по периметру й довжині при радіаційному опроміненні суднових кабелів за результатами фізико-механічних та теплових випробувань безгалогенної, яка не поширює полум'я, полімерної захисної оболонки кабелю; – визначити на підставі прискореного теплового старіння теплову стійкість радіаційно-модифікованої безгалогенної, яка не поширює полум'я, полімерної захисної оболонки, для прогнозування строку служби суднових кабелів та обґрунтувати можливість роботи в умовах підвищеної вологості і високих робочих температур неекранованого кабелю на основі неекранованих кручених пар з термопластичними ізоляцією і захисною оболонкою. Об'єкт дослідження – технологічні режими охолодження та радіаційного опромінення електричної ізоляції суднових кабелів, виготовленої з наповненої антипіренами безгалогенної композиції на основі поліолефінів. Предмет дослідження – експлуатаційні електричні, фізико-механічні та теплові характеристики полімерної ізоляції і оболонки, на основі наповненої антипіренами безгалогенної композиції, суднових кабелів. Методи дослідження. Теоретичні та експериментальні дослідження базуються на використанні методів чисельного та фізичного моделювання технологічних режимів охолодження та радіаційного опромінення прискореними електронами електричної полімерної ізоляції та захисної оболонки суднових кабелів. Методи теорії нестаціонарної теплопровідності для розрахунку режиму охолодження полімерної ізоляції кабелю. Диференційні рівняння теплопровідності та електропровідності. Метод електротеплових аналогій для визначення розподілу температури по товщині ізоляції в різні моменти часу, в залежності від температури води, що охолоджує судновий силовий кабель. Нелінійні теплова та електрична схеми заміщення ізольованої струмопровідної жили в перехідному тепловому режимі. Неявний метод Ейлера та метод вузлових потенціалів для отримання розподілу температури по товщині ізоляції кабелю. Метод оптимізації конструкції силового кабелю за умови забезпечення охолодження в експлуатації для підвищення струмового навантаження. Рівняння теплового балансу для визначення теплової стійкості ізоляції в експлуатації. Теорія радіаційного зшивання для визначення оптимальної дози опромінення полімерної ізоляції. Теорія теплового старіння ізоляції для прогнозування строку служби суднових кабелів в експлуатації. Апроксимація експериментальних електричних, фізико-механічних й теплових характеристик радіаційно-модифікованої ізоляції суднових кабелів. Кореляційний та регресійний аналіз електричних, механічних й теплових характеристик в процесі радіаційного модифікування полімерної ізоляції та захисної оболонки суднових кабелів. Техніка реєстрації часткових розрядів у високовольтній твердій полімерній ізоляції для виявлення дефектів на технологічній стадії виготовлення силових суднових кабелів. В роботі отримані такі наукові результати. У дисертаційній роботі вирішено науково-практичну задачу з підвищення експлуатаційних характеристик суднових кабелів за рахунок технологічних режимів охолодження та опромінення електричної ізоляції на основі сучасних безгалогенних полімерних композицій, які не поширюють полум'я. Удосконалено математичну модель технологічного процесу охолодження ізольованої струмопровідної жили в несталому тепловому режимі шляхом урахування температурної залежності теплофізичних характеристик полімерної ізоляції підчас розрахунку розподілу температури по товщині поліетиленової ізоляції в різні моменти часу в залежності від температури води при поступовому охолодженні, що дозволило визначити умови для забезпечення стабільних характеристик суднового силового кабелю в експлуатації. Запропоновано критерій для визначення технологічних параметрів режиму охолодження силових суднових кабелів, який являє собою час перехідного процесу охолодження ізольованої струмопровідної жили для досягнення однакової температури по всій товщині полімерної ізоляції. Встановлено оптимальну товщину полімерної захисної оболонки за умови довготривалої теплової стійкості радіаційно-зшитої ізоляції на основі поліолефінів, що забезпечує підвищення на 30 % струмове навантаження силового суднового кабелю коаксіальної конструкції. Визначено діапазон коефіцієнта опромінення прискореними електронами безгалогенної, що не поширює полум'я ізоляції суднових кабелів, що гарантує підвищення електричного опору радіаційно-модифікованої полімерної ізоляції більш ніж в два рази, пробивної напруги на постійному струмі в 1,3 рази відносно неопроміненого стану. Встановлено кореляцію між механічними і електричними характеристиками радіаційно-модифікованої ізоляції з безгалогенної композиції на основі поліолефінів, в залежності від лінійної швидкості проходження кабелю під пучком електронів при незмінному струмі пучка електронів. Встановлено, в залежності від технологічних параметрів режиму опромінення суднових кабелів, розподіл поглиненої дози по периметру і довжині полімерної захисної оболонки з безгалогенної композиції, яка не поширює полум'я, що дозволяє визначити дозу опромінення кабелів, яка забезпечує підвищення стійкості захисної оболонки до дії агресивних хімічних речовин при збереженні високих фізико-механічних характеристик Експериментально, на підставі прискореного старіння неекранованого кабелю на основі неекранованих кручених пар, з термопластичної поліетиленової ізоляції в захисній оболонці на основі полівінілхлоридного пластикату за умови адекватного старіння в експлуатації, доведено стійкість конструкції до підвищеної температури та вологості, що дозволяє прогнозувати строк служби суднових кабелів в залежності від робочої температури. Розроблено методику розрахунку технологічних параметрів режиму охолодження силових кабелів, що ґрунтується на розрахунку нелінійної теплової схеми заміщення ізольованої поліетиленом струмопровідної жили в несталому тепловому режимі, з урахуванням залежності від температури теплового опору і теплоємності, методами дискретних резистивних схем заміщення і вузлових потенціалів. Запропонована методика та алгоритми можуть бути застосовані для визначення технологічних режимів охолодження полімерної ізоляції кабелів без застосування дороговартісних натурних експериментів, що особливо важливо при освоєнні нових матеріалів та конструкцій, а також при модернізації існуючого на кабельних підприємствах обладнання, для охолодження силових, симетричних, радіочастотних та оптичних кабелів. Доведено ефективність реєстрації часткових розрядів у високовольтній твердій ізоляції для виявлення дефектів на технологічній стадії виготовлення силових суднових кабелів, а також для налаштування технологічного процесу охолодження. Розроблено методику розрахунку теплопередачі в одножильному силовому кабелі коаксіальної конструкції на підставі критеріальних рівнянь природної конвекції, для оптимізації конструкції силового суднового кабелю, для забезпечення максимальної лінійної щільності теплового потоку, що розсіюється з поверхні кабелю. Показано ефективність застосування полімерних матеріалів на основі мікро- і нанокомпозитів з високими теплопровідними властивостями для захисної оболонки силових високовольтних суднових кабелів, що забезпечують збільшення розсіювання кабелем теплової потужності на 30 %. Встановлено, що енергія прискорених електронів на рівні 0,5 МеВ забезпечує більш високий ступінь зшивання полімерної безгалогенної ізоляції на основі високонаповненої антипіренами композиції в порівнянні з енергією 0,4 МеВ при однаковому коефіцієнті опромінення, струмі пучка і кількості проходів ізольованої жили під пучком електронів. Доведено підвищення механічної міцності при розтягуванні, електричного опору ізоляції та пробивної напруги на постійному струмі радіаційно-модифікованої полімерної безгалогенної ізоляції з коефіцієнтом опромінення 5–7 м/(мА∙хв) при сталому значенні відносного подовження при розриві ізоляції на рівні не менше 120 %, що забезпечує компроміс між еластичністю і жорсткістю суднового кабелю. Встановлено зростання в 1,5–2 рази часу досягнення критичного параметра – відносного подовження при розриві радіаційно-модифікованої полімерної захисної оболонки на основі безгалогенної композиції, в порівнянні з не модифікованою термопластичною оболонкою, що еквівалентно збільшенню строку експлуатації в 1,5–2 рази суднового контрольного кабелю в області максимальних робочих температур. Матеріали дисертаційної роботи використовуються в навчальному процесі на кафедрі електроізоляційної та кабельної техніки Національного технічного університету "Харківський політехнічний інститут" при підготовці бакалаврів та магістрів за спеціальністю "141 – електроенергетика, електротехніка та електромеханіка" спеціалізації "141.04 Електроізоляційна, кабельна та оптоволоконна техніка"; у ТОВ "Азовська кабельна компанія" (м. Бердянськ) при розробці і визначенні оптимальних технологічних параметрів режимів виготовлення безгалогенних суднових кабелів, що не розповсюджують горіння, асоціації "Укрелектрокабель", в ПАТ "Завод "Південкабель". Дисертаційна робота виконана в ПрАТ "Український науково-дослідний інститут кабельної промисловості" (м. Бердянськ) та на кафедрі електроізоляційної та кабельної техніки Національного технічного університету "Харківський політехнічний інститут" (м. Харків), згідно програм наукових досліджень ПрАТ "Український науково-дослідний інститут кабельної промисловості" (ПМ ЕИЮВ.505.564–2018 "Вивчення термічної стійкості оболонки кабелю марки СПОВЕнг-FRHF 12x2,5 до та після опромінення швидкими електронами", ПМ ЕИЮВ.505.584–2019 "Визначення величини та розподілу поглиненої дози при радіаційному модифікуванні оболонки суднових кабелів, що не розповсюджують полум'я"), де здобувач був одним з розробників і виконавців програм.
Ph.D. thesis undertaken in research specialization 141 "Electric Power Engineering, Electrical Engineering and Electric Mechanics" (14 – Electrical Engineering). – National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute", Ministry of Education and Science of Ukraine, Kharkiv, 2020. The dissertation is devoted to increasing of the operational properties of shipboard cables due to the technological modes of cooling and electron beam irradiation of insulation and sheath based on modern flame retardant halogen-free polymeric compounds, which provide the necessary complex of electrical, physical and mechanical properties with appropriate control of technological processes. To achieve this, the following tasks were set: – to prove the expediency of gradual cooling of polyethylene insulation of high-voltage power cables to ensure both operational parameters and stability of properties during operation; – to substantiate the application of the method of electro-thermal analogy for the construction of a mathematical model of cooling of insulated conductor taking into account the temperature distribution over the thickness of insulation in a non-constant thermal mode; – to develop a method of calculating the technological parameters of the cooling mode of power cable, based on the calculation of a nonlinear thermal equivalent circuit of insulated conductor in a non-constant thermal mode, taking into account dependence the thermal resistance and heat capacity of the insulation from the temperature by methods of discrete resistive equivalent circuits; – to determine the influence of technological cooling modes on the temperature distribution in the thickness of extruded in sulation and to justify the duration of the transition process, which corresponds to achievement of the same temperature over the entire thickness of power cables insulation various design at different time points, depending on the cooling water temperature; – to verify experimentally the efficiency of detecting technological defects in the design of the power shipboard cable by partial discharges values; – to create a methodology for optimizing the power shipboard cable with coaxial construction to ensure maximum heat flow power dissipation into the environment, which causes an increase in current load, if insulation thermal resistance provided; – to prove the efficiency of the use a protective polymer sheath with high thermal conductive properties to increase the current load of power shipboard cables; – to determine the effect of accelerated electron beam energy on the mechanical and electrical properties of shipboard cables and determine the irradiation coefficient range for insulation which provides an increase of operational characteristics, on the basis of correlation between the electrical and mechanical properties of filled with flame retardants halogen-free compound based on ethylene-vinyl acetate modified by electron beam; – to verify the efficiency of absorbed dose distribution along the perimeter and length of shipboard cables after irradiation according to obtained results of mechanical and thermal tests of polymeric halogen-free flame retardant protective sheath of cable; – to determine the thermal stability of the halogen-free flame-retardant polymeric protective sheath modified by irradiating, on basis of accelerated thermal aging, to predict the service life of shipboard cables and to substantiate the possibility of operation in conditions with high humidity and high operating temperatures for unscreened cable with unscreened twisted pairs and thermoplastic insulation and protective sheath. Object of research – technological modes of cooling and irradiation of electrical insulation of shipboard cables, based on halogen-free filled with flame retardants polyolefin compound. Subject of research – electrical, mechanical and thermal operational properties of the shipboard cables polymer insulation and sheath based on filled with flame retardants halogen-free compounds. Research methods. Theoretical and experimental studies are based on the use of methods of numerical and physical modeling of technological modes of cooling and electron beam irradiation of polymeric electrical insulation and protective sheath of shipboard cables. Methods of theory of non-stationary thermal conductivity to calculation of cooling mode of polymeric cable insulation. Differential equations of thermal conductivity and electrical conductivity. The method of electro-thermal analogies to determine the temperature distribution in the thickness of insulation at different time points, depending on the temperature of cooling water for shipboard power cable. Nonlinear thermal and electrical equivalent circuits of insulated conductor in transient thermal mode. Implicit Euler method and nodal potentials method for obtaining temperature distribution in thickness of cable insulation. A method of optimizing the design of the power cable provided cooling during operation to increase the current load. Thermal balance equation to determining the thermal resistance of insulation during operation. Irradiation crosslinking theory to determine the optimal irradiation dose of polymeric insulation. The theory of thermal aging of insulation to predict the service life of shipboard cables. Approximation of experimental electrical, mechanical and thermal properties of modified by irradiation insulation of shipboard cables. Correlation and regression analysis of electrical, mechanical and thermal properties after modification by irradiation of polymeric insulation and protective sheath of shipboard cables. Partial discharge detection technique in high voltage solid polymeric insulation for defect detection on technological stage of production power shipboard cable. The following scientific results are obtained in the work. The dissertation solves the scientific and practical problem of increasing the operational properties of shipboard cables due to the technological modes of cooling and irradiation of electrical insulation based on modern halogen-free flame retardant polymeric compounds. The mathematical model of technological process of cooling insulated conductor in unsteady thermal mode, by taking into account dependence of thermal and physical characteristics of polymeric insulation from the temperature, for determine the temperature distribution throughout the thickness of polyethylene insulation at different time points depending on water temperature under gradual cooling, has been improved. Mathematical model allows to determine the conditions for ensuring stable characteristics of the shipboard power cable during operation. The criterion for determination of technological parameters of the cooling mode of power shipboard cables, which is the time of the transitional process of cooling the insulated conductor to achieve an equal temperature throughout the thickness of the polymeric insulation, is proposed. The optimum thickness of the polymeric protective sheath on condition of long-term thermal stability of irradiated cross-linked based on polyolefin insulation has been established. It provides a 30 % increase current load of the coaxial design shipboard power cable. The range of irradiation coefficient for halogen free flame retardant insulation of shipboard cables when guarantees increasing electrical resistance of polymeric insulation modified by electron beam more than twice, the breakdown direct current voltage 1,3 times relative to the non-irradiated condition, is determined. The correlation between mechanical and electrical properties of halogen-free based on polyolefin insulation modified by electron beam, depending on the linear velocity of the cable under the electron beam and constant value of electron beam current. The distribution of the absorbed dose along the perimeter and length of the halogen-free flame retardant polymeric protective sheath depending on the technological parameters of the irradiation modes of shipboard cables, is established and allows to determine the irradiation dose for cables, when protective sheath provides increasing the resistance to aggressive chemicals while high physical and mechanical properties is still available. The stability of the cables structure to high temperature and humidity is experimentally proved on the basis of accelerated aging of unscreened cable with unscreened twisted pairs, with thermoplastic polyethylene insulation and protective polyvinylchloride sheath with adequate aging during operation. It allows predicting the service life of shipboard cables depending on the operating temperature. A technique for calculating the technological parameters of the power cable cooling mode by the methods of discrete resistive equivalent circuits has been developed. A technique based on the calculation of a nonlinear thermal scheme of substitution of conductor with polyethylene insulation in a non-constant thermal mode, taking into account the dependence of thermal resistance and heat capacity from the temperature. The proposed methodology and algorithms can be applied to determine the technological modes of cooling cable polymeric insulation without using expensive full-scale experiments, especially important for the new compounds development and cable constructions, as well as modernization available at cable factories equipment for cooling power cable, data cable with twisted pairs, radio frequency and optical cables. The efficiency of determining partial discharges in high-voltage solid insulation has been proved to detect defects at the technological stage of the producing of power shipboard cables, as well as to adjust the technological process of cooling. The methodology for heat transfer in a coaxial design single-core power cable based on criterial equations of natural convection has been developed to optimize the design of the power shipboard cable to ensure the maximum linear density of heat flow dissipated from the cable surface. The efficiency of application of polymeric materials based on micro- and nanocomposites with high thermal conductivity for sheath of high-voltage shipboard cables, providing a 30 % increase in thermal dissipating of power cable, is shown. It is established the energy of accelerated electrons 0.5 MeV provides a higher degree of crosslinking of polymeric halogen-free insulation based on filled with flame retardants compound compared to the energy of 0.4 MeV at the same irradiation coefficient, electron beam current and the number of wire passages under electron beam. It is established an increase of tensile strength, electrical insulation resistance and breakdown DC voltage of crosslinked polymeric halogen-free insulation with irradiation coefficient 5-7 m/(mА∙min) with constant value of elongation at break not less than 120 % which ensure a compromise between rigidity and flexibility of the shipboard cable. It is established an increase in 1,5–2 times the time of reaching the critical parameter – elongation at break of the modified by electron beam polymeric sheath based on a halogen-free compound compared to the same thermop lastic non-modifying sheath. It is an increase service life of the shipboard control cable at maximum operational temperatures in 1,5–2 times. The materials of the dissertation are used at the educational process Department of Electrical Insulating and Cable Technique of National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute" at education bachelors and masters in disciplines of specialty "141 – Electric Power Engineering, Electrical Engineering and Electric Mechanics" (specialization "141.04 Electrical Isolating, Cable and Fiber-Optic Technique"), at "Azov Cable Company" (Berdians'k) at development and determination of optimal technological parameters of production modes of halogen-free, flame retardant shipboard cables, Association "Ukrelectrocable", in PJSC "Yuzhkable Works". Dissertation work was performed at the PJSC "Ukrainian Scientific and Research Institute of Cable Industry" (Berdians'k) and Department of Electrical Insulating and Cable Technique of National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute" (Kharkiv) according to research programs of PJSC "Ukrainian Scientific and Research Institute of Cable Industry" (PM EIUV.505.564–2018 "The research of thermal stability of the sheath cable SPOVEng-FRHF 12x2,5 before and after exposure under electron beam", PM EIUV.505.584–2019 "Determination of the quantity and distribution of the absorbed dose after irradiation of the sheath of shipboard flame retardant cables") wherein the applicant was one of the program developers and executor of individual sections.

Дисертаційна робота присвячена визначенню ефективності та основних фотоелектричних характеристик (зовнішнього і внутрішнього квантових виходів, напруги холостого ходу, густини струму короткого замикання, фактора заповнення ВАХ) сонячних елементів (СЕ) на основі гетеропереходу (ГП) n-Zn1-xMgxO / p-CuxO з фронтальними струмознімальними прозорими шарами n-ITO, ZnO:Al залежно від конструктивних особливостей приладів за допомогою моделювання фізичних процесів у ФЕП; оптимізації конструкції таких приладів шляхом мінімізації оптичних і рекомбінаційних втрат у СЕ; дослідженню впливу фізико-технологічних умов нанесення функціональних шарів MgO, ZnO, Zn1-xMgxO, CuO методом пульсуючого спрей-піролізу на їх структурні, субструктурні, оптичні та електрофізичні властивості для оптимізації характеристик із метою подальшого використання як базових шарів ФЕП; створенню прототипу приладу на основі ГП n-Zn1-xMgxO / p-CuO та визначенню його електричних властивостей. Встановлені взаємозв’язки між фізико- і хіміко-технологічними умовами нанесення плівок оксидів металів та їх структурними, субструктурними, оптичними властивостями, елементним складом можуть бути використані для подальшого створення приладів опто- та мікроелектроніки, геліоенергетики і сенсорики з покращеними характеристиками.
Диссертационная работа посвящена определению эффективности и основных фотоэлектрических характеристик (внешнего и внутреннего квантовых выходов, напряжения холостого хода, плотности тока короткого замыкания, фактора заполнения ВАХ) солнечных елементов (СЭ) на основе гетероперехода (ГП) n-Zn1-xMgxO / p-CuxO с фронтальными токосъемными прозрачными слоями n-ITO, ZnO:Al в зависимости от конструктивных особенностей приборов с помощью моделирования физических процессов в ФЭП; оптимизации их конструкции путем минимизации оптических и рекомбинационных потерь в СЭ; исследованию влияния физико-технологических условий нанесения функциональных слоев MgO, ZnO, Zn1-xMgxO , CuO методом пульсирующего спрей-пиролиза на их структурные, субструктурные, оптические и электрофизические свойства для оптимизации их характеристик с целью дальнейшего использования в качестве базовых слоев ФЭП; созданию прототипа прибора на основе ГП n-Zn1-xMgxO / p-CuO и определению его электрических свойств. Установленные взаимосвязи между физико- и химико-технологическими условиями нанесения пленок оксидов металов и их структурными, субструктурными, оптическими свойствами, элементным составом могут быть использованы для дальнейшего создания приборов опто- и микроэлектроники, гелиоэнергетики и сенсорики с улучшенными характеристиками.
PhD thesis is devoted to determining the efficiency η and the main photoelectric characteristics (external and internal quantum yield, open circuit voltage, short-circuit current density, fill factor) of solar cells based on n-Zn1-xMgxO / p-CuxO heterojunctions with frontal transparent contacts n-ITO, ZnO:Al, depending on the design features of the devices by modelling the physical processes in the solar cells; to optimization of the design of such solar cells by minimizing optical and recombination losses in such devices; to the study of influence of the physical conditions of deposition of functional layers of MgO, ZnO, Zn1-xMgxO, CuO by the spray pyrolysis method on their structural, substructural, optical, and electrical properties in order to optimize their characteristics with a view to further its usage as the base layers of solar cells; to creating a prototype device based on n-Zn1-xMgxO / p-CuO heterojunction and determining its electrical properties. The established relationships between the MgO, ZnO, CuO films growth conditions and Zn1-xMgxO nanocrystals synthesis conditions and structural, substructural, optical properties, chemical composition could be used to further development of photovoltaic devices with the enhanced characteristics. The prototype of the solar cell with the ITO / n- Zn1-xMgxO / p-CuO / Cu structure was created.

Світловипромінювальні діоди набувають стрімкого поширення через їх економічність та тривалий час світіння. Матеріали для світлодіодів повинні мати ширину забороненої зони більше 1,7 еВ. Для сучасних світлодіодів застосовують головним чином GaP, SіC, а також тверді розчини - GaAlAs, GaAsP. Внесення в напівпровідник фосфору дозволяє одержувати світіння різних кольорів.

В роботі розроблено лабораторний стенд для вимірювання вольт- амперних характеристик, сили світла і температури світлодіодів. Його програмування здійснено за допомогою модуля Arduino Nano з мікросхемою ATmega328P, що через USB порт з’єднується з комп’ютером та програмується. Люксметр зібраний на основі датчика світла BH1750, калібрування якого проводилося із використанням промислового люксметру Ю116, контроль температури здійснюється термодатчиком DS18B20, струм і напруга фіксуються мультиметрами. Живлення стенду відбувається на базі мікросхем LM317 з напругою 4В та 6В.