Дисертації з теми "Електромагнітні параметри"

Бондаренко, Б. М. Удосконалення технічної експлуатації електромагнітних реле залізничної автоматики шляхом автоматизації процесів їх діагностування: авт. дис. к. т. н.: 05.22.20 / Б. М. Бондаренко. - Д. : Дніпропетр. нац. ун-т залізничного транспорту ім. акад. В. Лазаряна, 2011. - 20 с.
UK: АНОТАЦІЯ Дисертація присвячена удосконаленню технічної експлуатації електромагнітних реле залізничної автоматики першого класу надійності шляхом автоматизації процесів визначення їх параметрів та діагностування. У роботі розроблена математична модель об’єкта діагностування, математична модель контактної системи реле, а також моделі комплексного використання методів не контактного контролю основних механічних характеристик реле за допомогою електричного, електромагнітного, оптичного і акустичного каналів вимірювання. Розроблені алгоритми автоматизованого вимірювання параметрів реле одночасно декількома різними неконтактними способами. У дисертації розроблені методи: автоматизованого визначення координати якоря реле за допомогою оптичних і електромагнітних датчиків. Розроблений автоматизований метод контролю повітряного зазору за допомогою акустичного каналу вимірювання в поєднанні з електричною, електромагнітною і оптичною характеристикою роботи реле. Удосконалений метод автоматизованого визначення контактного тиску. Дані методи надають можливість діагностувати стан реле без його практичного розбирання. Основні наукові результати дисертації набули практичного використання під час випробування експериментального зразка вимірювального діагностичного комплексу для контролю параметрів електромагнітних реле залізничної автоматики в лабораторних умовах дистанції сигналізації та зв’язку. RU: АННОТАЦИЯ Диссертация посвящена усовершенствованию технической эксплуатации электромагнитных реле железнодорожной автоматики первого класса надежности путем автоматизации процессов определения их параметров. В диссертации разработаны математические модели объекта диагностики, 21 контактной системы реле и системы комплексного использования методов неразрушающего контроля электрических, временных и механических характеристик реле с помощью электрического, электромагнитного, оптического и акустического каналов измерения, а также методы автоматизированного определения положения якоря реле с помощью оптических и электромагнитных датчиков; автоматизированный метод контроля величины воздушного зазора с помощью акустического канала измерения в сочетании с электрической, электромагнитной и оптической характеристикой работы реле. По полученным рабочим характеристикам разработан метод определения контактного давления. Данные методы предоставляют возможность диагностировать состояние реле без снятия его защитного кожуха. Разработаны алгоритмы автоматизированного измерения параметров реле одновременно несколькими разными неконтактными способами в целях уменьшения погрешности измерений и повышения достоверности диагностики. После проведенного анализа и вычислений предложены оптимальные геометрические формы коллиматоров излучателя для оптического метода измерений, получены формулы для расчета переменного воздушного зазора.Установлено, что случайная величина шумового акустического сигнала реле подчиняется нормальному закону распределения в пределах заданного промежутка времени; с использованием полученного закона определяются дефектные реле. Отбракование ненадежных реле осуществляют с помощью программного комплекса путем сравнения средних значений амплитуд шумовых сигналов эталонного и проверяемого реле. С помощью индукционного датчика получают динамическую характеристику изменения электромагнитного поля вокруг реле, индукцию в сердечнике, тяговое усилие, вибрацию подвижной системы реле и др. Совместный ход определяется путем сопоставления зависимости движения якоря и соответствующих моментов коммутации контактов. Решением полученных систем уравнений определяют скрытые ходы, предварительное нажатие и контактное давление. Предложен метод диагностики расчетов поверхности контактов в режиме раскачивания подвижной системы реле импульсами тока с частотой ее собственных колебаний. Установлено, что изменение сил трения в подвижной системе в большей степени связано с изменением качества поверхности контактных групп. При использовании автоматизированного измерительного диагностического комплекса улучшаются комплексные показатели надежности и уменьшается среднее время восстановления. Кроме этого автоматизация процесса диагностики реле с помощью такого комплекса повышает достоверность контроля и создает значительный экономический эффект. На основе научных результатов работы изготовлен и испытан в лаборатории дистанции сигнализации и связи экспериментальный образец комплекса для контроля параметров реле железнодорожной автоматики.EN: The dissertation is devoted to the improvement of technical operation of the electromagnetic relays for railway automatics of the first class reliability by automating the processes of determining their parameters. In this work the mathematical models of an object of diagnostics, a relay contact system and a system of integrated methods of non-contact checking the electrical, temporal and mechanical characteristics of the relays through the electrical, electromagnetic, optical and acoustic measurement channels are developed. The following methods are developed in the dissertation: the automated determination of the relay armature coordinate by means of optical sensors and electromagnetic transducers; the automated method for checking the air gap through an acoustic measurement channel in combination with electrical, electromagnetic and optical characteristics of the relay operation. The method for determining the contact pressure is also developed based on the performance characteristics obtained. The given methods provide the ability to monitor the condition of a relay without removal of its protective casing.The algorithms of the simultaneous automated measurement of the relay parameters in several different non-contact ways for reducing the measurement error and improving the reliability of diagnostics are developed as well. The basic scientific results of the dissertation found the practical use in manufacturing and testing an experimental prototype of the measuring diagnostic complex for controlling the parameters of electromagnetic relays for railway automatics.

Метою роботи є створення методу розрахунку параметрів електромагнітного поля повітряних ліній електропередач в залежності від її геометричних величин, що дозволяє зменшити величину електромагнітного поля на поверхні землі безпосередньо під ПЛЕП шляхом більш точного розрахунку стріли провису.

Павлушко, А. О. Математичне моделювання параметрів електромагнітного поля діючої ПЛ 330 кВ : магістерська робота : 141 Електроенергетика, електротехніка та електрмеханіка / А. О. Павлушко ; керівник роботи Красножон А. В. ; Національний університет «Чернігівська політехніка», кафедра електричних систем і мереж. – Чернігів, 2019. – 73 с.
Мета дипломного проекту розрахувати напруженість електричного та індукцію магнітного поля ПЛ 33 кВ "Чернігівська-Ніжинська" в межах її охоронної зонии, провести експертне оцінювання результатів моделювання на достовірність, оцінити відповідність параметрів діючого елетромагнітного поля нормам безпеки життєдіяльності

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 141 – Електроенергетика, електротехніка та електромеханіка. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2020. Об'єктом дослідження є індуктори обертового магнітного поля для технологічної обробки різних речовин. Предметом дослідження є електромагнітні параметри та характеристики індукторів обертового магнітного поля. Дисертація присвячена вирішенню актуального наукового завдання з удосконалення проєктного аналізу електромагнітних параметрів в режимі неробочого ходу і характеристик індукторів обертового магнітного поля для технологічної обробки різних речовин в режимі навантаження за наявністю феромагнітних елементів, що обертаються в його робочій камері, на основі чисельно-польових розрахунків. У вступі обґрунтовано актуальність задач дослідження, показано зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами, наведена наукова новизна та сформульоване практичне значення отриманих результатів. В першому розділі установлено, що існуючі методи проєктування індукторів обертового магнітного поля на базі статора трифазного асинхронного двигуна базуються на розрахунках магнітного поля в режимі ідеального неробочого хода і не використовують чисельних методів, які, як представлено в дисертації, дозволяють розраховувати характеристики індуктора в режимі навантаження за наявності феромагнітних елементів в його робочій камері, і дають істотний прогрес в можливостях проєктування та вдосконаленні їхньої конструкції. У другому розділі показано, що застосування квазі-тривимірної математичної моделі індуктора, заснованої на методі плоско-ортогональних розрахункових моделей, що поєднують магнітні поля поперечного та поздовжнього перерізів індуктора, дозволяє проаналізувати розподіли магнітної індукції у його поперечному і поздовжньому перерізах та проявити у достатньо повній мірі його тривимірний характер. Представлена методика на основі чисельно-польових розрахунків магнітного поля для проведення аналізу впливу скорочення обмотки статора індуктора на його електромагнітні параметри. Запропонована методика розрахунку потужності магнітних втрат на основі середньоквадратичного значення максимумів модуля магнітної індукції, яка виявилась універсальною з точки зору різних геометричних форм зубцево-пазової структури і ярма осердя статора, оскільки не вимагає спрощень геометрії розрахункових моделей цих частин конструкції. В третьому розділі вперше визначено, що кут навантаження індуктора відповідає куту повороту магнітного поля, але виявляється в два рази меншим, ніж кут фази струмів обмотки індуктора. Період моментної кутової характеристики виявляється в два рази меншим періоду струмів обмотки індуктора, що відповідає класичним уявленням про кутові функції реактивного моменту електричних машин. Це дозволяє віднести розглянутий індуктор, разом з анізотропним магнітним середовищем в робочій камері, до класу реактивних синхронних машин, а конкретно – двигунів. Запропоновано метод врахування магнітної анізотропії робочої камери індуктора залежно від концентрації феромагнітних елементів в ній. Це дозволило отримати математичну модель для визначення кількісних і фазових співвідношень його електромагнітних величин в режимі навантаження: магнітної індукції, магнітного потокозчеплення, ЕРС, струму, напруги обмотки статора, а також електромагнітний момент в його робочій камері. Представлена методика на основі чисельних розрахунків магнітних полів, яка дозволяє організувати ітераційний процес для розрахункового аналізу характеристик індуктора, що працює зі змінною навантаження при стабільному струмі або напрузі живлення його обмотки. Тестовими розрахунками виявлено, що на ділянці сталої роботи в енергетичному відношенні індуктор характеризується досить високим ККД і вельми низьким значенням коефіцієнта потужності. При порівнянні кутових характеристик індуктора виявлено, що більш раціональним для експлуатації індуктора є режим при стабілізації напруги, який в бажаному робочому діапазоні кута навантаження до 25° забезпечує кращі його електричні, магнітні, силові і енергетичні параметри. Запропонований струмовий метод контролю концентрації феромагнітних елементів у робочій камері індуктора в процесі його експлуатації. Практичні розрахунки показали, що такий метод є більш чутливим і не вимагає ускладнення конструкції індуктора у порівнянні з альтернативним методом контролю за допомогою вимірювальних витків. Спостереження за струмом обмотки індуктора дозволяє контролювати заповнення його робочої камери феромагнітними елементами, не перериваючи процесу експлуатації. Це дає можливість своєчасно поповнювати камеру такими елементами і, тим самим, підтримувати на заданому рівні технологічну обробку різних речовин, що пропускаються через цю камеру. У четвертому розділі представлені експериментальні дослідження фізичної моделі індуктора, які підтвердили результати математичного моделювання електромагнітних процесів індуктора в режимі неробочого ходу і в його робочому режимі.
The thesis is submitted to obtain a scientific degree of Doctor of Philosophy, specialty 141 – Electricity, electronics and electrical engineering – National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute", Kharkiv, 2020. The object of research are inductors of rotating magnetic field for technological operation of various substances. The subject of research are electromagnetic parameters and characteristics of inductors of rotating magnetic field. The dissertation is dedicated to solve actual scientific task of the design analysis development of electromagnetic parameters and characteristics of rotating magnetic field inductors for various substances technological operation. The introduction substantiates the relevance of the research tasks, shows the relationship of the work with scientific programs, plans, themes, provides scientific novelty and the practical significance of the results was formulated. In the first section, it is established that the existing methods for designing rotating magnetic field inductors based on the stator of a three-phase asynchronous motor are based on calculations of the magnetic field in the ideal idle mode and do not use numerical methods, which, as presented in the thesis, allow calculating the characteristics of the inductor in the load mode at the presence of ferromagnetic elements in its working chamber and give significant progress in the possibilities of designing and improving their design. The second chapter shows that the application of the quasi-three-dimensional mathematical model of the inductor, that was based on the method of plane-orthogonal calculated models, that combines the magnetic fields of the transverse and longitudinal sections of the inductor, allows us to analyze the distributions of magnetic induction in the transverse and longitudinal sections and to show fully its three-dimensional character. Based on the numerical-field calculations of rotating magnetic field the calculation methodology was presented in order to analyze the effect of shortening the stator winding of the inductor on its electromagnetic parameters. The proposed calculation methodology of the magnetic loss power based on the RMS maximums value of the magnetic induction module, that turned out to be universal from the point of view various geometric shapes of the toothed-groove structure and the stator yoke, because it doesn't need require simplifications of the design models geometry of these parts of the construction design. The third chapter deals with the inductor load angle that corresponds to the angle of rotation of the magnetic field and it was defined for the first time, but turns out that the inductor load angle two times less than the phase angle of the inductor winding currents. It turns out that the period of the angular torque characteristic two times less than the period of the inductor winding currents, which corresponds to the classical ideas about the angular functions of the reactive torque of electrical machines. Eventually, it allows to classify the considered inductor, together with the anisotropic magnetic environment in the working chamber, to the class of reluctance synchronous machines, and specifically, motors. The accounting method of the magnetic anisotropy of the inductor working chamber in dependence to concentration of ferromagnetic elements in it was proposed. It allows to obtain a mathematical model for determining the quantitative and phase correlations of its electromagnetic values in the load mode: magnetic induction, magnetic flux linkage, EMF, current voltage of the stator winding, and the electromagnetic torque in the working chamber. The presented methodology which is based on numerical calculations of magnetic fields, allows organizing an iterative process for the computational analysis of the characteristics of the inductor, that operates with a variable load at a stable current or supply voltage of its winding. By the test calculations it was found, that in the area of constant operation in terms of energy, the inductor is characterized by a sufficiently high efficiency and a very low power factor. During the comparison of the inductor angular characteristics, it was found that the more rational for the inductor working is the voltage stabilization mode, which in the desired working range of the load angle up to 25° provides the best electrical, magnetic, power and energy parameters. The current method for monitoring the concentration of ferromagnetic elements in the working chamber of the inductor during its operation was proposed. The practical calculations have shown that this method is more sensitive and doesn't require a complication of the inductor design in comparison with the alternative monitoring method using measuring coils. Observing the winding current of the inductor allows us to control the filling with ferromagnetic elements of its working chamber without interrupting the working process. It allows to replenish the working chamber in time with such elements and thereby maintain the technological operation of various substances on a given level, which are passed through this chamber. In the fourth chapter experimental studies of the inductor physical model are presented and it confirmed the results of mathematical modeling of the electromagnetic processes of the inductor in the no-load mode and in the operate mode.

В статті досліджено роботу тягового електроприводу з синхронними двигунами зі збудженням від постійних магнітів для пригороднього електрорухомого складу залізниць. Звернено увагу на особливості роботи тягових перетворювачів, та методи керування ними

Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.14.02 – електричні станції, мережі і системи. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2016. Дисертаційна робота присвячена вирішенню актуальної наукової задачі визначення співвідношень між висотою та радіусами округлень кромок елементів конструкцій об'єктів електричних систем для зниження на них процесів коронування. У дисертаційній роботі описано вдосконалений метод оцінки величини струму корони по розрахованому електричному полі і знайденому об'єму зон, в яких рівні напруженості електричного поля перевищують або дорівнюють пробивній напруженості. У роботі запропонований метод врахування криволінійної границі розділу провідного та непровідного середовищ при накладенні прямокутної розрахункової сітки, заснований на знаходженні площин криволінійних поверхонь, які знаходяться всередині комірок розрахункової сітки, а також відстаней між криволінійною поверхнею і вузлами сітки. Отримано вираз, що дозволяє розрахувати величини критичної напруженості електричного поля, при прикладенні якого на стрижнях певної висоти і радіусу округлення вершин виникають коронні розряди. Визначені співвідношення між радіусами округлення вершин стрижневих електродів і їх висотою, при яких коронні розряди відсутні або їх інтенсивність суттєво знижується (на порядок і більше).
Thesis for scientific degree of candidate of technical sciences, specialty 05.14.02 – Еlectrical power stations, nets and systems. – National Technical University "Kharkov Polytechnic Institute", Kharkov, 2016. Dissertation work is devoted to the solution of an actual scientific and applied research problem of development of methods of mathematical and physical model operation of the electromagnetic processes accompanying formation of a crown on sharp edges of elements of electrical power systems, and a choice with their help of geometrical parameters of the objects providing suppression or decrease in intensity of a corona process. In dissertation work the advanced method of an assessment of size of current of a crown on the calculated electric field and the found volume of zones in which levels of an electric intensity exceed is described or are equal to penetrative strength. In work the method of the accounting of a curvilinear demarcation of conductive and nonconducting environments when imposing a rectangular calculated grid based on finding of lengths of the curvilinear surfaces concluded in cells of a calculated grid, and also distances between a curvilinear surface and clusters of a grid is offered. The expression allowing to calculate sizes of a critical electric intensity at which appendix on rod stock of a particular height and radius of a rounding off of tops there are corona discharges is received. Ratios between diameters of a rounding off of tops of rod electrodes and their height with which corona discharges do not arise are defined.

Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.14.02 – електричні станції, мережі і системи. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2016. Дисертаційна робота присвячена вирішенню актуальної наукової задачі визначення співвідношень між висотою та радіусами округлень кромок елементів конструкцій об'єктів електричних систем для зниження на них процесів коронування. У дисертаційній роботі описано вдосконалений метод оцінки величини струму корони по розрахованому електричному полі і знайденому об'єму зон, в яких рівні напруженості електричного поля перевищують або дорівнюють пробивній напруженості. У роботі запропонований метод врахування криволінійної границі розділу провідного та непровідного середовищ при накладенні прямокутної розрахункової сітки, заснований на знаходженні площин криволінійних поверхонь, які знаходяться всередині комірок розрахункової сітки, а також відстаней між криволінійною поверхнею і вузлами сітки. Отримано вираз, що дозволяє розрахувати величини критичної напруженості електричного поля, при прикладенні якого на стрижнях певної висоти і радіусу округлення вершин виникають коронні розряди. Визначені співвідношення між радіусами округлення вершин стрижневих електродів і їх висотою, при яких коронні розряди відсутні або їх інтенсивність суттєво знижується (на порядок і більше).
Thesis for scientific degree of candidate of technical sciences, specialty 05.14.02 – Еlectrical power stations, nets and systems. – National Technical University "Kharkov Polytechnic Institute", Kharkov, 2016. Dissertation work is devoted to the solution of an actual scientific and applied research problem of development of methods of mathematical and physical model operation of the electromagnetic processes accompanying formation of a crown on sharp edges of elements of electrical power systems, and a choice with their help of geometrical parameters of the objects providing suppression or decrease in intensity of a corona process. In dissertation work the advanced method of an assessment of size of current of a crown on the calculated electric field and the found volume of zones in which levels of an electric intensity exceed is described or are equal to penetrative strength. In work the method of the accounting of a curvilinear demarcation of conductive and nonconducting environments when imposing a rectangular calculated grid based on finding of lengths of the curvilinear surfaces concluded in cells of a calculated grid, and also distances between a curvilinear surface and clusters of a grid is offered. The expression allowing to calculate sizes of a critical electric intensity at which appendix on rod stock of a particular height and radius of a rounding off of tops there are corona discharges is received. Ratios between diameters of a rounding off of tops of rod electrodes and their height with which corona discharges do not arise are defined.

Роботу виконано на кафедрі інжинірингу машинобудівних технологій Тернопільського національного технічного університету імені Івана Пулюя Міністерства освіти і науки України. Захист відбудеться на засіданні екзаменаційної комісії № 8 у Тернопільському національному технічному університеті імені Івана Пулюя за адресою: 46001, м. Тернопіль, вул. Федьковича, 9, навчальний корпус № 3, ауд. 12.
Кваліфікаційна робота магістра присвячена питанням обґрунтування параметрів технологічного процесу наплавлення тонких плоских деталей в тому числі відрізного дискового ножа з використанням енергоощадних джерел і режимів нагрівання. Запропоновано та обґрунтовано застосування теплового та електромагнітного екранів для одночасного наплавлення по всій робочій поверхні, що дозволить досягти економії електроенергії на 0,047 кВт при наплавленні однієї деталі, скорочує час наплавлення на 10 с та підвищує стабільність товщини шару наплавленого металу на 12% в порівнянні із традиційною технологією індукційного наплавлення. Крім того для реалізації технологічного процесу вдосконалено конструкцію автоматичної лінії з врахуванням теплового та електромагнітного екранів. В роботі розглянуті питання з охорони праці та безпеки в надзвичайних ситуаціях. Обгрунтовано техніко-економічну ефективність від застосування запропонованих нововедень.
The master's qualification work is devoted to the optimization of parameters of the technological process of surfacing thin flat parts including the disk knife with the use of energy-saving sources and heating modes. The use of thermal and electromagnetic shields for one-step deposition over the entire working surface was suggested and grounded. This enables to save energy on 0.047 kW per a part, to short the surfacing time on 10 seconds and to increase the stability of the weld metal layer thickness on 12% compared to the traditional induction surfacing technology. In addition, to implement the technological process, the design of the automated line with thermal and electromagnetic screens was improved. The work considers the issues of occupational safety and security in emergency situations. The technical and economic efficiency of the suggested innovations is substantiated.
ВСТУП ...6 1 АНАЛІТИЧНА ЧАСТИНА ...7 1.1 Опис конструкції виробу та умов його роботи ...7 1.2 Аналіз технологій виготовлення відрізних дискових ножів ...9 2 ТЕХНОЛОГІЧНА ЧАСТИНА ...13 2.1 Технічне обґрунтування способу наплавлення ...13 2.2 Опис технологічного процесу виготовлення відрізного дискового ножа...18 3 ДОСЛІДНИЦЬКА ЧАСТИНА ...22 3.1 Дослідження процесу індукційного наплавлення із застосуванням теплового та електромагнітного екранів при форсуючому режимі наплавлення ...22 3.2. Металографічні дослідження наплавленого металу ...25 3.3. Дослідження відносної зносостійкості та товщини наплавлюваного металу ...28 4 КОНСТРУКТОРСЬКА ЧАСТИНА ...32 4.1 Механізована лінія для індукційного наплавлення із застосуванням теплового та електромагнітного екранів ...32 4.2 Принцип роботи автоматичної лінії ...38 4.3 Розрахунок прямозубої передачі обертання поворотних планшайб ...40 4.4 Економічна ефективність індукційного наплавлення ...46 5 ОХОРОНА ПРАЦІ ТА БЕЗПЕКА В НАДЗВИЧАЙНИХ СИТУАЦІЯХ ...50 5.1 Розрахунок захисного заземлюючого пристрою для спроектованого цеху (дільниці) ...50 5.2 Заходи для захисту від ураження електричним струмом ...52 5.3 Вимоги до стійкості функціонування промислового підприємства ...55 ВИСНОВКИ ...57 ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ ...58 ДОДАТКИ ...61

Дана дисертація присвячена теоретичному й експериментальному дослідженню ефективних електродинамічних властивостей двокомпонентних метало-діелектрич-них метаматеріалів у надвисокочастотному (НВЧ) діапазоні, а також створенню кон-цепції мініатюризації мікросмужкових прямокутних антен НВЧ-діапазону з підклад-ками на основі зазначених метаматеріалів із поліпшеними характеристиками ближ-нього і далекого полів. Розглянуті в дисертації метаматеріали являють собою ізотропні діелектрики (матриці) з періодично вбудованими в них металевими включеннями циліндричної або сферичної форми. У дисертації були окремо розглянуті випадки немагнітних (мідних) металевих включень і феромагнітних (залізовмісних) металевих включень. У другому випадку розглядалися режими повного та часткового намагнічування фе-ромагнітних включень під дією зовнішнього постійного магнітного поля з позицій розповсюдження електромагнітних хвиль як у напрямку зовнішнього магнітного поля, так й перендикулярно до цього напрямку. Дисертація складається з шести розділів. Перший розділ присвячений огляду літератури за темою дисертації та обґрунту-ванню вибору напрямку дослідження, його мети, а також завдань, які необхідно розв’язати для досягнення мети. Другий розділ дисертації присвячений створенню теорії ефективного середо-вища для безмежного ізотропного діелектрика з періодично вбудованими в нього не-магнітними металевими включеннями циліндричної і сферичної форми. Уперше отримані мікрохвильові наближення для ефективних електромагнітних відгуків для таких композитних середовищ. Уперше показано, що в НВЧ-діапазоні ці композитні середовища мають приріст ефективної відносної діелектричної проник-ності і діамагнітну ефективну відносну магнітну проникність, а також володіють ни-зькими як діелектричними, так і магнітними втратами. Уперше дано фізичне пояснення явища приросту ефективної відносної діелект-ричної проникності та явища діамагнітної ефективної відносної магнітної проникно-сті для розглянутих в даному розділі безмежних немагнітних мета матеріалів. Третій розділ дисертації присвячений експериментальному підтвердженню тео-рії, створеної у другому розділі. З цією метою було виготовлено композитні матеріали у вигляді діелектричних матриць паралелепіпедної форми з періодично вбудованими в них металевими включеннями циліндричної форми. Також даний розділ присвячений вимірюванням ефективних проникностей та-ких метаматеріалів. У розділі розроблений і практично апробований новий та недо-рогий метод вимірювання ефективних проникностей метаматеріалів. Уперше експе-риментально показано, що метаматеріали у вигляді діелектричних матриць правиль-ної форми з періодично вбудованими в них металевими включеннями циліндричної форми мають такі властивості:– приріст дійсної частини ефективної відносної діелектричної проникності і діамагнітний характер дійсної частини ефективної відносної магнітної проникності; – приріст дійсної частини ефективної відносної діелектричної і магнітної проникностей у випадку феромагнітних металевих включень; – такі метаматеріали можуть бути використані для поліпшення характеристик дале-кого поля мікросмужкової антени при повному покритті її випромінювального еле-менту (патча) цими матеріалами; – S-параметри даних метаматеріалів містять аномальні піки, що є обумовлені розмірним резонансом. Четвертий розділ дисертації присвячено аналітичному дослідженню в НВЧ-діапазоні ефективних електродинамічних параметрів шаруватих метал-діелектрич-них композитів та розробці чисельно-аналітичного алгорітму пошарової декомпо-зиції плоских композитних/метаматеріальних середовищ. Показано, що плоскі метало-діелектричні композитні середовища характеризу-ються приростом дійсної частини ефективної відносної діелектричної проникності і діамагнітною дійсною частиною ефективної відносної магнітної проникності, при-чому дані ефекти виявляються сильнішими, якщо в композиті можна виділити елеме-нтарну комірку, тобто якщо композит є метаматеріалом. П'ятий розділ присвячено створенню теорії ефективного середовища для безмежного ізотропного діелектрика з періодично вбудованими в нього феромагнітними металевими включеннями циліндричної і сферичної форм, намагнічений повністю або частково під дією зовнішнього постійного магнітного поля. Уперше отримані тензори ефективної магнітної проникності для таких магнітних метаматеріалів. Уперше показано, що метаматеріали в НВЧ-діапазоні мають такі властивості: – при повній магнетизації включень розповсюдження електромагнітної (ЕМ) хвилі в напрямку зовнішнього намагнічування або в напрямку, що є перпендикулярним до зовнішнього намагнічування, характеризується тим, що тангенс кута магнітних втрат поза резонансів коливається в межах 3 1 10 10  для циліндричних включень і є на два порядки вищим для сферичних включень; – при частковому намагнічуванні включень елементи тензора ефективної магнітної проникності мають малі магнітні втрати, причому в разі циліндричних включень такі втрати на два порядки вище, ніж в разі сферичних втрат; – при частковому намагнічуванні включень розповсюдження ЕМ-хвилі в напрямку зовнішнього намагнічування або в напрямку, шо є перпендикулярним до зовнішнього намагнічування, характеризується тим, що тангенс кута магнітних втрат поза резонансів коливається в межах 8 1 10 10  ; – як при частковому, так і при повному намагнічуванні включень, в залежності від напрямку розповсюдження ЕМ-хвилі, у розглянутих метаматеріальних середовищах виявляються ефекти, що супроводжуються: а) приростом дійсної частини ефективної відносної магнітної проникності; б) ультранизькими значеннями дійсної частини ефективного коефіцієнта заломлення; в) негативними значеннями дійсної частини ефективної відносної магнітної проникності. Теоретичні результати якісно підтверджуються експериментальними резуль- татами, які було отримано для феромагнітних включень і відображено в третьому розділі. У даному розділі також уперше отримано умова відсутності втрат у слабкому полі для композитних магнітних середовищ у вигляді безмежного ізотропного діеле- ктрика з періодично вбудованими у нього частково намагнічених металевих ферома- гнітних включень циліндричної і сферичної форми. Уперше показано, що при різних значеннях зовнішнього постійного магнітного поля дані магнітні метаматеріали можуть замикати проходження монохроматичних компонентів НВЧ-хвилі, забезпечувати її повне проходження в заданому діапазоні частот або інвертувати її фазу. Отримані вище результати дозволяють використовувати досліджувані магнітні метаматеріали для синтезу штучних феритів НВЧ-діапазону, які можуть бути вико- ристані для: – створення метаферитних ізоляторів, метаферитних фазообертачів і метаферитних циркуляторів НВЧ-діапазону; – створення керованих метаповерхонь НВЧ діпазону; – створення альтернативних до вже існуючих НВЧ-фільтрів, конверторів і ретрансляторів/транспондерів ЕМ-хвиль; – створення компактних бездротових систем передачі електромагнітної енергії в НВЧ-діапазоні з високими значеннями коефіцієнта корисної дії. Шостий розділ дисертації присвячено розробці принципів мініатюризації мікросмужкових прямокутних антен НВЧ-діапазону з подальшим поліпшенням ха- рактеристик ближнього та далекого полів таких антен. Уперше показано, що можна домогтися суттєвої мініатюризації профілю пря-мокутної мікросмужкової антени і поліпшення її коефіцієнта посилення за потуж-ністю і коефіцієнта корисної дії при використанні в якості підкладки метаматеріалів або композитів з приростом ефективної відносної діелектричної проникності і/або ефективної відносної магнітної проникності. Причому, поліпшення даних параметрів антен також відбувається при збільшенні кількості метаматеріальних шарів у випадку композитних підкладок, при збереженні об'ємного профілю антени. У даному розділі вперше отримані основні співвідношення між резонансною ча-стотою хвилі і бажаною товщиною метаматеріальної підкладки антени або резонанс-ною довжиною хвилі і бажаним значенням ефективної відносної діелектричної про-никності метаматеріальної підкладкою в припущенні мінімально можливого об'ємного профілю антени з немагнітною підкладкою з приростом ефективної віднос-ної діелектричної проникності. Також у даному розділі вперше показано, що при заміні діелектричної підкладки на метаматеріальну підкладку з приростом ефективної відносної діелек-тричної проникності або ефективної відносної магнітної проникності інтенсивність полів у ближній зоні істотно зменшується, що відкриває широкі перспективи для використання таких метаматеріальних антен у мобільному зв'язку, а також при ви-робництві гаджетів. При цьому, найбільш корисним виявляється використання ба-гатошарових немагнітних композитних підкладок, що містять один магнітний мета-матеріальний шар.