Дисертації з теми "Струм імпульсний"

Пояснювальна записка містить: 70 сторінок тексту, 35 малюнків, 9 таблиць, вступ і 5 розділів тексту. Графічна частина роботи містить алгоритм, структурну і принципову схеми. У першому розділі проведений огляд літературних джерел по обраному напрямку проектування. Другий розділ містить науково-дослідницьку частину роботи. Третій розділ містить розробку алгоритму функціонування і структурної схеми пристрою. Четвертий розділ присвячений розробці та розрахунку принципової схеми пристрою. П’ятий розділ містить розрахунок собівартості виготовлення пристрою. По результатам проектування, зроблені висновки. Наведено 15 літературних джерел. У додатку наведена програма для мікроконтролера та перелік елементів принципової схеми. Ключові словосполучення: компаратор; стабілізатор; ключ; індикатор; лінійний перетворювач.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.03 – технічна електрохімія. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2016. У дисертації наведено результати досліджень, які спрямовані на розроблення теоретичних основ та технологічних засад одержання каталітично активних наночастинок Pd-Au на склографітовій основі за імпульсного режиму електролізу в середовищі органічних апротонних розчинників. Встановлено вплив умов електролізу в середовищі апротонних розчинників на вміст компонентів та морфологію наноструктурованого осаду, геометрію і розмір частинок Pd-Au. Показана ефективність імпульсного струму під час формування наноструктурованого Pd-Au. Показана можливість одержання Pd-Au гальванічним заміщенням. З'ясовано залежність геометрії та розміру частинок Pd-Au, вмісту компонентів і морфології Pd-Au осаду, одержаного гальванічним заміщенням на поверхню маґнію, від складу DMF розчину та температури. Досліджено каталітичну активність наноструктурованих Pd-Au/GC електродів, одержаних електрохімічним методом за імпульсного режиму електролізу в DMSO розчинах, у реакції анодного окиснення метанолу. Визначена залежність каталітичної активності Pd-Au/GC від вмісту компонентів у Pd-Au осаді та концентрації метанолу в розчині. Показана висока ефективність наноструктурованого Pd-Au/GC каталізатора і можливість його використання в прямих метанольних паливних елементах.
Dissertation for the Degree of Candidate of Technical sciences in specialty 05.17.03 – Technical Electrochemistry. – National Technical University "Kharkiv Polytechnical Institute", Kharkiv, 2016. In the dissertation the results of research aimed at developing the theoretical foundations and technological foundations of obtaining catalytically active nanoparticles Pd-Au on glassy carbon basis by pulsed electrolysis in the environment of aprotic organic solvents are presented. The influence of electrolysis conditions in the environment of aprotic solvents on the content of components and morphology of nanostructured sediment, size of the particles and geometry of the Pd-Au was established. The efficiency of current pulse during the formation of nanostructured Pd-Au was shown. The possibility of obtaining Pd-Au by galvanic replacement was shown. The dependence of geometry and size of the particles of Pd-Au, content components and morphology of Pd-Au deposit obtained by galvanic replacement in the magnesium surface from the composition of the DMF solution and temperature was found out. The catalytic activity of nanostructured Pd-Au/GC electrode obtained by electrochemical method in pulse mode of electrolysis in DMSO solutions, the reaction of anodic oxidation of methanol was researched. The dependence of the catalytic activity of Pd-Au/GC content from the components in the Pd-Au deposit and the concentration of methanol in the solution was defined. The high efficiency of nanostructured Pd-Au/GC catalyst and the possibility of its use in direct methanol fuel cells was shown.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.03 – технічна електрохімія. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Міністерство освіти і науки України, Харків, 2019. У роботі розвинуто науковий напрям керованого електрохімічного осадження наноструктурованих осадів металів (Ag, Au, Pd) на поверхню кремнію електролізом та методом гальванічного заміщення у середовищі органічних апротонних розчинників. Встановлено, що поєднання імпульсного режиму електролізу та неводного середовища сприяє формуванню наночастинок металів. Досліджено вплив концентрації іонів відновлювальних металів на геометрію наночастинок та їх розподіл по поверхні підкладки. Вивчено залежність розмірів наночастинок металів від тривалості процесу гальванічного заміщення. Вияснено закономірності впливу температури процесу, типу поверхні кремнію, природи органічних розчинників на формування наноструктурованих осадів металів (Ag, Au, Pd) та їх морфологію. Обґрунтовано доцільність осадження наночастинок металів (Ag, Au, Pd) на поверхні кремнію, що базується на високому значенні їх стандартних електродних потенціалів й ефективності систем Si/МNPs у формуванні функціональних наноструктур і плазмонно-активних поверхонь. Експериментально встановлено такі раціональні умови електроосадження наноструктурованих металів (Ag, Au, Pd): склад електроліту, параметри імпульсного електролізу (значення катодного потенціалу, тривалість імпульсу та паузи) та тривалість процесу (кількість циклів). За Е = -1,6...-2,2 В з розчинів (0,002…0,008)М H[AuCl₄] + 0,05М Bu₄NClO₄ у DMSO; (0,001…0,006)М Pd(NO₃)₂ + 0.05M Bu₄NClO₄ у DMSO та PC; (0,025…0,1)М (NH₄)[Ag(CN)₂] у DMF, τім.:τп. = 6:300 мс, 25…800 циклів, за температури 25 °С срібло, золото та паладій осаджуються на поверхню кремнію з утворенням наночастинок та їх агломератів. Досліджено залежність геометрії наночастинок металів (Ag, Au, Pd) і морфології осадів від умов електроосадження (значення катодного потенціалу, концентрації іонів металів і тривалості процесу). Встановлено, що зі збільшенням значень цих величин спостерігається тенденція до формування осадів від дискретних частинок (від 30 нм до 70 нм) до агломератів (від 120 нм до 200 нм) і нанопоруватих плівок. Запропоновано умови контрольованого осадження наночастинок металів на кремнієву поверхню за їх геометрією. Показано, що у межах катодних потенціалів -0,2…-2,5 В із розчинів відновлювальних іонів широкого діапазону концентрацій срібло, золото та паладій осаджуються на поверхню кремнію у вигляді дискретних наночастинок, які рівномірно розподілені по поверхні підкладки. Отже, зважаючи на природу напівпровідникової підкладки, 3D ріст відновлюваного металу відбувається за механізмом Вольмера-Вебера. Показано, що у неводних розчинах сольватованих і комплексних іонів в широкому діапазоні концентрацій і температур на поверхні кремнію відбуваються процеси нанорозмірного гальванічного заміщення. Формування осаду здійснюється за механізмом Вольмера-Вебера з утворенням дискретних (острівкових) наночастинок на напівпровідниковій підкладці аналогічно до їх осадження електролізом. Високодонорні молекули органічного апротонного розчинника (L) за рахунок донорно-акцепторної взаємодії L:→M утворюють поверхневі комплекси з фіксованими MNPs. Останні зазнають своєрідного "блокування", ускладнюючи їх ріст. Це сприяє формуванню сфероподібних MNPs за рахунок "згладжуючого" ефекту. Встановлено, що природа іона металу, його концентрація, температура та тривалість процесу гальванічного заміщення є основними факторами впливу на розміри осаджених наночастинок і параметрами керованого формування наноструктур Si/МNPs. Нанорозмірне гальванічне заміщення срібла, паладію та золота у середовищі органічних апротонних розчинників забезпечує формування на кремнієвій поверхні наноструктурованих осадів металів без перебігу побічних процесів. Це дає змогу отримувати системи Si/МNPs з розмірами наночастинок до 100 нм з відносно невеликим діапазоном їх розмірів. Запропоновано принципову технологічну схему осадження наночастинок металів (Ag, Au, Pd) на кремній гальванічним заміщенням у середовищі органічних апротонних розчинників, що дало змогу одержати наноматеріали кремній/нанометал з функціональними властивостями. Наведено результати дослідженнь, використання електрохімічно осаджених наночастинок металів (Ag, Au, Pd) на поверхню кремнію для створення плазмонно-активних поверхонь і наноструктур кремнію. Встановлено залежність морфології останніх від геометрії нанесених наночастинок, як активаторів метал-активного хімічного травлення. Показано, що природа металу є головним фактором формування наноструктур кремнію – поруватої поверхні чи кремнієвих нанодротів (SiNWs). Тенденція до утворення останніх проявляється в міру збільшення значення стандартного електродного потенціалу металу. Тому, в результаті МАХТ системи Si/Au з наночастинками найбільш електрододатного металу ( 0 / 3 Au Au E  = 1,49 В) характерно утворення SiNWs, тоді як для системи Si/Ag ( 0 Ag / Ag E  = 0,78 В) – нанопоруватого кремнію. Це пояснюється електрохімічним механізмом травлення кремнію в контакті з фіксованими на його поверхні наночастинками металу. Швидкість процесів, що спричиняють травлення кремнію тим більша, чим більша різниця потенціалів між катодними та анодними ділянками. В такому ж напрямі локалізується травлення, що є однією з умов формування нанодротів і нанопор з великим відношенням довжина/діаметр. Встановлено, що на морфологію утворених під час метал активованого травлення наноструктур кремнію суттєво впливають розміри осаджених MNPs. Зокрема, форма пори, переважно, відтворює форму наночастинки металу- активатора. Так, нанопори, одержані МАХТ поверхні Si/AgNPs і Si/PdNPs за діаметром близькі до діаметру осаджених відповідно AgNPs і PdNPs та рівномірно розподілені по поверхні підкладки. Вияснено, що наночастинки паладію та золота є ефективними для одержання масивів нанодротів кремнію методом МАХТ. При тому SiNWs вертикально напрямлені до площини підкладки та характеризуються надвеликим відношенням довжини до діаметра. Таке зумовлено острівковою природою осадів PdNPs і AuNPs та рівномірним їх розподілом на поверхні підкладки. Нанорозмірний ефект металевих наночастинок на процес МАХТ проявляється у формуванні структур кремнію. Встановлено, що наночастинки паладію з розмірами менше ніж 50 нм сприяють утворенню цілісних нанодротів кремнію, а більші ніж 50 нм, що переважно є агломератами – наноструктур неправильної форми. Водночас AuNPs широкого діапазону розмірів золота й осади з різною морфологією сприяють утворенню нанодротів кремнію, які зберігають вертикальну орієнтацію відносно площини підкладки. Отже, високі значення ΔЕ0 систем Si/МNPs, дають змогу отримувати методом МАХТ нанопоруватий кремній (із Si/AgNPs, Si/PdNPs) і масив нанодротів (із Si/PdNPs, Si/AuNPs). Ширші можливості наночастинок паладію та золота порівняно з наночастинками срібла у формуванні наноструктур кремнію можна пояснити природою металу та нанорозмірним ефектом. Встановлено, що одержані на поверхні кремнію дендритні наночастинки золота підсилюють раманівський сигнал. Результати МАХТ і лабораторного випробування показали, що нанопоруваті структури кремнію, одержані на поверхні кремнію з осадженими наночастинками срібла та паладію, можна використовувати як чутливі елементи газових сенсорів (CO, NH3, CO2 та ін.); нанодроти, одержані на поверхні кремнію з осадженими наночастинками золота та паладію – як датчики у фотоелектроніці та як аноди літій-іонних акумуляторів; підкладки кремнію з дендритними наночастинки золота на поверхні – як маркери та сенсори у біомедицині. Комплекс отриманих експериментальних даних дав змогу модифікувати поверхню кремнію наночастинками металів для одержання наноструктур кремнію та плазмонно-активних поверхонь на їх основі. Реалізовані в роботі методи імпульсного електролізу дають можливість одержати фіксовані на поверхні підкладки наноструктуровані осади металів заданої форми та розмірів для виготовлення високочутливих сенсорів та сонячних елементів. Встановлено, що системи Si/PdNPs, Si/AuNPs ефективніші у формуванні кремнієвих наноструктур порівняно з системою Si/AgNPs. Це зумовлено відмінністю металів за значеннями стандартних електродних потенціалів. Результати науково-дослідних випробувань у “Науково-дослідному центрі комітету судових експертиз Республіки Білорусь” показали ефективність одержаних матеріалів для високочутливих сенсорів. Впроваджено результати роботи у навчальний процес кафедри хімії і технології неорганічних речовин НУ "Львівська політехніка" для підготовки студентів за спеціальністю 161 "Хімічні технології та інженерія" спеціалізація "Технічна електрохімія" в теоретичних та лабораторних заняттях з дисципліни "Електрохімія наноматеріалів".
Thesis for the degree of candidate of chemical sciences (PhD) in speciality 05.17.03 – Technical Electrochemistry. – Lviv Polytechnic National University, Lviv. – Kharkiv Polytechnic Institute National Technical University, Ministry of education and science of Ukraine, Kharkiv, 2019. The scientific direction of the controlled electrochemical deposition of nanostructured metals (Ag, Au, Pd) on the silicon surface by electrolysis and the method of galvanic substitution in the medium of organic aprotic solvents is developed. It is established that the combination of the pulsed mode of electrolysis and non-aqueous medium promotes the formation of metal nanoparticles. The effect of the concentration of reducing metal ions on the geometry of the nanoparticles and their distribution on the surface of the substrate were investigated. The dependence of the size of metal nanoparticles on the duration of the process of galvanic substitution was studied. The regularities of the influence of the process temperature, the type of silicon surface, the nature of organic solvents on the formation of nanostructured metal sediments (Ag, Au, Pd) and their morphology are revealed. Herefore, the value of cathode potentials, the duration of electrodeposition and the concentration of metal ions are the main factors influencing the morphology of the metal precipitate and the geometry of its structural particles, which is crucial for the controlled formation of nanostructures based on them. The complex of experimental data allowed to modify the silicon surface with metal nanoparticles to produce silicon nanostructures and plasmonically active surfaces based on them. The methods of pulsed electrolysis implemented in the work allow to obtain nanostructured sediments of metals of a given shape and size fixed on the substrate surface for the production of highly sensitive sensors with the subsequent conversion of sunlight into electrical energy. The dependence of geometry of nanoparticles of metals (Ag, Au, Pd) and sediment morphology on electrodeposition conditions (values of cathode potential, concentration of metal ions and process duration) are investigated. It is established that with increasing values of these values there is a tendency to form sediments from discrete particles (from 30 nm to 70 nm) to agglomerates (from 120 nm to 200 nm) and nanoporous films. It is established that the nature of the metal ion, its concentration, temperature and duration of the process of galvanic substitution are the main factors influencing the size of the deposited nanoparticles and the parameters of the controlled formation of Si/MNPs nanostructures. Nanoscale galvanic substitution of silver, palladium, and gold in organic aprotic solvents ensures the formation of nanostructured metal deposits on the silicon surface without the occurrence of side processes. This makes it possible to obtain Si/MNPs systems with nanoparticle sizes up to 100 nm with a relatively small size range. A schematic technological scheme of deposition of metal nanoparticles (Ag, Au, Pd) on silicon electroplating substitution in the environment of organic aprotic solvents was proposed, which allowed to obtain silicon/nanomaterial nanomaterials with functional properties. It has been found that Si/PdNPs, Si/AuNPs systems are more effective in forming silicon nanostructures than Si/AgNPs, due to the difference in metals by the values of standard electrode potentials. The scientific direction of the controlled electrochemical deposition of nanostructured metals (Ag, Au, Pd) on the silicon surface by electrolysis and the method of galvanic substitution in the medium of organic aprotic solvents is developed. It is established that the combination of the pulsed mode of electrolysis and non-aqueous medium promotes the formation of metal nanoparticles. The effect of the concentration of reducing metal ions on the geometry of nanoparticles and their distribution on the surface of the substrate were investigated. The dependence of the size of metal nanoparticles on the duration of the process of galvanic substitution was studied. The regularities of the influence of the process temperature, the type of silicon surface, the nature of organic solvents on the formation of nanostructured metals (Ag, Au, Pd) and their morphology are revealed. The feasibility of deposition of metal nanoparticles (Ag, Au, Pd) on the silicon surface is grounded, based on the high value of their standard electrode potentials and the efficiency of Si/MNPs systems in the formation of functional nanostructures and plasmonically active surfaces. The efficiency of combining the pulsed electrolysis regime and the environment of organic aprotic solvents for the controlled deposition of MNPs of a given geometry on a semiconductor surface is proved. The rational conditions for electrodeposition of nanostructured metals (Ag, Au, Pd) were experimentally established: the composition of the electrolyte, the pulse electrolysis parameters (cathode potential value, pulse duration and pauses) and the process duration (number of cycles). For E = -1,6 ...- 2,2 V from solutions (0,002 ... 0,008)M H[AuCl₄] + 0,05M Bu₄NClO₄ in DMSO; (0,001… 0,006)M Pd(NO₃)₂ + 0,05M Bu₄NClO₄ in DMSO and PC; (0,025… 0,1)M (NH₄)[Ag(CN)₂] in DMF, τon.:τoff. = 6: 300 ms, 25… 800 cycles, at a temperature of 25 °C silver, gold and palladium are deposited on the silicon surface to form nanoparticles. The dependence of geometry of nanoparticles of metals (Ag, Au, Pd) and sediment morphology on electrodeposition conditions (values of cathode potential, concentration of metal ions and process duration) are investigated. It is established that with increasing values of these values, there is a tendency to form sediments from discrete particles (from 30 nm to 70 nm) to agglomerates (from 120 nm to 200 nm) and nanoporous films. The conditions of controlled deposition of metal nanoparticles on a silicon surface according to their geometry are proposed. It is shown that within the cathodic potentials of -0,2 ... -2,5 V, solutions of reducing ions of a wide range of concentrations of silver, gold and palladium are deposited on the silicon surface in the form of discrete nanoparticles, which are uniformly distributed over the surface of the substrate. Therefore, due to the nature of the 3D semiconductor substrate, the growth of the recovered metal occurs by the Volmer-Weber mechanism. It is shown that in non-aqueous solutions of solvated and complex ions in the wide range of concentrations and temperatures on the silicon surface processes of nanosized galvanic substitution occur. The formation of the precipitate is carried out by the Volmer-Weber mechanism with the formation of discrete (islet) nanoparticles on a semiconductor substrate similarly to their deposition by electrolysis. High-donor molecules of organic aprotic solvent (L) due to donor-acceptor interaction L:→form surface complexes with fixed MNPs. The latter undergo a kind of "blocking", complicating their growth. This contributes to the formation of spherical MNPs due to the "smoothing" effect. It is established that the nature of the metal ion, its concentration, temperature and duration of the process of galvanic substitution are the main factors influencing the size of deposited nanoparticles and the parameters of the controlled formation of Si/MNPs nanostructures. Nanoscale galvanic substitution of silver, palladium, and gold in organic aprotic solvents ensures the formation of nanostructured metal deposits on the silicon surface without the occurrence of side processes. This makes it possible to obtain Si/MNPs systems with nanoparticle sizes up to 100 nm with a relatively small size range. The results of investigations, the use of electrochemically deposited metal nanoparticles (Ag, Au, Pd) on the silicon surface to create plasmonically active surfaces and silicon nanostructures are presented. The dependence of the morphology of the latter on the geometry of the nanoparticles deposited as activators of metal-active chemical etching. Si/PdNPs, Si/AuNPs systems have been found to be more effective in the formation of silicon nanostructures than Si/AgNPs. This is due to the difference of metals in the values of standard electrode potentials. The results of the research trials at the Research Center of the Committee of Forensic Expertise of the Republic of Belarus have shown the effectiveness of the materials obtained for highly sensitive sensors. Results of work in the educational process of the Department of Chemistry and Technology of Inorganic Substances of Lviv Polytechnic National University were introduced for specialized work 161 "Chemical technologies and engineering" specialization "Technical electrochemistry" in theoretical and laboratory classes in the discipline "Electrochemistry of nanomaterials".

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.03 – технічна електрохімія. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2016. У дисертації наведено результати досліджень, які спрямовані на розроблення теоретичних основ та технологічних засад одержання каталітично активних наночастинок Pd-Au на склографітовій основі за імпульсного режиму електролізу в середовищі органічних апротонних розчинників. Встановлено вплив умов електролізу в середовищі апротонних розчинників на вміст компонентів та морфологію наноструктурованого осаду, геометрію і розмір частинок Pd-Au. Показана ефективність імпульсного струму під час формування наноструктурованого Pd-Au. Показана можливість одержання Pd-Au гальванічним заміщенням. З'ясовано залежність геометрії та розміру частинок Pd-Au, вмісту компонентів і морфології Pd-Au осаду, одержаного гальванічним заміщенням на поверхню маґнію, від складу DMF розчину та температури. Досліджено каталітичну активність наноструктурованих Pd-Au/GC електродів, одержаних електрохімічним методом за імпульсного режиму електролізу в DMSO розчинах, у реакції анодного окиснення метанолу. Визначена залежність каталітичної активності Pd-Au/GC від вмісту компонентів у Pd-Au осаді та концентрації метанолу в розчині. Показана висока ефективність наноструктурованого Pd-Au/GC каталізатора і можливість його використання в прямих метанольних паливних елементах.
Dissertation for the Degree of Candidate of Technical sciences in specialty 05.17.03 – Technical Electrochemistry. – National Technical University "Kharkiv Polytechnical Institute", Kharkiv, 2016. In the dissertation the results of research aimed at developing the theoretical foundations and technological foundations of obtaining catalytically active nanoparticles Pd-Au on glassy carbon basis by pulsed electrolysis in the environment of aprotic organic solvents are presented. The influence of electrolysis conditions in the environment of aprotic solvents on the content of components and morphology of nanostructured sediment, size of the particles and geometry of the Pd-Au was established. The efficiency of current pulse during the formation of nanostructured Pd-Au was shown. The possibility of obtaining Pd-Au by galvanic replacement was shown. The dependence of geometry and size of the particles of Pd-Au, content components and morphology of Pd-Au deposit obtained by galvanic replacement in the magnesium surface from the composition of the DMF solution and temperature was found out. The catalytic activity of nanostructured Pd-Au/GC electrode obtained by electrochemical method in pulse mode of electrolysis in DMSO solutions, the reaction of anodic oxidation of methanol was researched. The dependence of the catalytic activity of Pd-Au/GC content from the components in the Pd-Au deposit and the concentration of methanol in the solution was defined. The high efficiency of nanostructured Pd-Au/GC catalyst and the possibility of its use in direct methanol fuel cells was shown.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.03 – технічна електрохімія. – Національний технічний університет “Харківський політехнічний інститут”, Міністерство освіти і науки України, Харків, 2019. У роботі розвинуто науковий напрям керованого електрохімічного осадження наноструктурованих осадів металів (Ag, Au, Pd) на поверхню кремнію електролізом та методом гальванічного заміщення у середовищі органічних апротонних розчинників. Встановлено, що поєднання імпульсного режиму електролізу та неводного середовища сприяє формуванню наночастинок металів. Досліджено вплив концентрації іонів відновлювальних металів на геометрію наночастинок та їх розподіл по поверхні підкладки. Вивчено залежність розмірів наночастинок металів від тривалості процесу гальванічного заміщення. Вияснено закономірності впливу температури процесу, типу поверхні кремнію, природи органічних розчинників на формування наноструктурованих осадів металів (Ag, Au, Pd) та їх морфологію. Комплекс отриманих експериментальних даних дозволив модифікувати поверхню кремнію наночастинками металів для одержання наноструктур кремнію та плазмонно-активних поверхонь на їх основі. Реалізований у роботі методи імпульсного електролізу дозволяє одержати фіксовані на поверхні підкладки наноструктуровані осади металів заданої форми та розмірів для виготовлення високочутливих сенсорів з подальшим перетворенням сонячного світла в електричну енергію.
Thesis for the degree of candidate of chemical sciences (PhD) in speciality 05.17.03 – Technical Electrochemistry. – Lviv Polytechnic National University, Lviv. – Kharkiv Polytechnic Institute National Technical University, Ministry of education and science of Ukraine, Kharkiv, 2019. The scientific direction of the controlled electrochemical deposition of nanostructured metals (Ag, Au, Pd) on the silicon surface by electrolysis and the method of galvanic replacement in the medium of organic aprotic solvents is developed. It is established that the combination of the pulsed mode of electrolysis and non-aqueous medium promotes the formation of metal nanoparticles. The effect of the concentration of reducing metal ions on the geometry of the nanoparticles and their distribution on the surface of the substrate were investigated. The dependence of the size of metal nanoparticles on the duration of the process of galvanic replacement was studied. The regularities of the influence of the process temperature, the type of silicon surface, the nature of organic solvents on the formation of nanostructured metal sediments (Ag, Au, Pd) and their morphology are revealed. Herefore, the value of cathode potentials, the duration of electrodeposition and the concentration of metal ions are the main factors influencing the morphology of the metal precipitate and the geometry of its structural particles, which is crucial for the controlled formation of nanostructures based on them. The dependence of geometry of nanoparticles of metals (Ag, Au, Pd) and sediment morphology on electrodeposition conditions (values of cathode potential, concentration of metal ions and process duration) are investigated. It is established that with increasing values of these values there is a tendency to form sediments from discrete particles (from 30 nm to 70 nm) to agglomerates (from 120 nm to 200 nm) and nanoporous films. It is established that the nature of the metal ion, its concentration, temperature and duration of the process of galvanic replacement are the main factors influencing the size of the deposited nanoparticles and the parameters of the controlled formation of Si/MNPs nanostructures. Nanoscale galvanic replacement of silver, palladium, and gold in organic aprotic solvents ensures the formation of nanostructured metal deposits on the silicon surface without the occurrence of side processes. This makes it possible to obtain Si/MNPs systems with nanoparticle sizes up to 100 nm with a relatively small size range. A schematic technological scheme of deposition of metal nanoparticles (Ag, Au, Pd) on silicon electroplating substitution in the environment of organic aprotic solvents was proposed, which allowed to obtain silicon/nanomaterial nanomaterials with functional properties. It has been found that Si/PdNPs, Si/AuNPs systems are more effective in forming silicon nanostructures than Si/AgNPs, due to the difference in metals by the values of standard electrode potentials. The results of the research trials at the “Research Center of the Committee of Forensic Expertise of the Republic of Belarus” proved the effectiveness of the materials obtained for the highly sensitive sensors. The results of work in the educational process of the Department of Chemistry and Technology of Inorganic Substances of NU “Lviv Polytechnic” in teaching the disciplines on the specialty 05.17.03 – “Technical Electrochemistry” were introduced.

Дисертація присвячена розробці теоретичних і практичних засад побудови системи гарантованого електроживлення на базі фільтро-компенсуючого перетворювача. В роботі розроблено математичні моделі та виведено аналітичні вирази, які дозволяють визначити основні параметри силової частини фільтро-компенсуючого перетворювача, а також законів його керування, при функціонуванні з системою заряду акумулятора. Запропонована система електроживлення на базі фільтро-компенсуючого перетворювача здатна виконувати як функцію джерела безперебійного живлення, так і компенсатора реактивної потужності. З використанням методу розрахунку системи за середніми значеннями струмів та напруг при врахуванні відношення між енергіями навантаження та заряду акумулятора розраховані параметри реактивних елементів та величини задавальних струмів та напруг, необхідних для забезпечення ефективної роботи системи. Спрощені методи розрахунку напруги конденсатора фільтро-компенсуючого перетворювача з використанням регулювальних характеристик та балансу енергій, а також амплітуди вхідного струму дозволяють значно знизити затримку мікропроцесорної системи керування при обчисленні керуючих впливів. Використовуючи метод заряду акумулятора імпульсним асиметричним струмом, забезпечується подовження терміну служби батарей. В системі гарантованого електроживлення на базі фільтро-компенсуючого перетворювача необхідно враховувати збільшення ємності накопичувального конденсатора. Основні теоретичні викладки роботи підтверджуються результатами комп’ютерного моделювання.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.03 – технічна електрохімія. – Національний технічний університет “Харківський політехнічний інститут”, Харків, 2015 р. Дисертацію присвячено розробці технології електрохімічного формування функціональних покриттів сплавами заліза з молібденом і вольфрамом із цитратних електролітів для одержання матеріалів з високою корозійною стійкістю, фізико-механічними та трибологічними характеристиками. На підставі аналізу кінетичних закономірностей встановлено механізм електрохімічного одержання сплавів Fe-Mo і Fe-Mo-W, за яким співосадження заліза з молібденом і вольфрамом із цитратного електроліту в інтервалі pH 3,0–4,0 відбувається за двома маршрутами: перший – стадійне відновлення металів із гетероядерних комплексів складу [FeHCitMO₄]⁻, (М = Mo, W), розряд яких супроводжується хімічною реакцією вивільнення ліганду, а другий – стадійне відновлення феруму (ІІІ) із цитратних електролітів переважно з адсорбованих комплексів складу [FeHCit]⁺, й частково – з FeOH²⁺, та супроводжується хімічною стадією вивільнення ліганду. Експериментальні дослідження функціональних властивостей електролітичних сплавів довели, що покриття Fe-Mo і Fe-Mo-W володіють підвищеною корозійною стійкістю у кислому середовищі, що зумовлене кислотним характером оксидів тугоплавких компонентів, у нейтральному – опором пітинговій корозії, що загалом перевищує хімічний опір сталі та чавуна. Запропоновані електролітичні сплави переважають за мікротвердістю основу зі сталі у 2–3 рази, а чавуну – у 4–5 рази, причому вміст вольфраму забезпечує зростання механічних та триботехнічних характеристик. Мікротвердість, антифрикційні властивості та зносостійкість електролітичних сплавів Fe-Mo і Fe-Mo-W зростають за рахунок утворення аморфної структури. Запропоновано технологічну схему електрохімічного формування функціональних покриттів сплавами заліза з молібденом і вольфрамом та розроблено технологічні інструкції для процесів їх осадження.
Thesis for granting the Degree of Candidate of Technical sciences in speciality 05.17.03 – Technical Electrochemistry. – National Technical University “Kharkiv Politechnical Institute”, 2015. The thesis is devoted to the development of technology for iron alloys electrochemical functional coatings with molybdenum and tungsten electrodeposition from citrate electrolyte to produce materials with high corrosion resistance, physical, mechanical and tribological properties. On the basis of kinetic regularities the mechanism of Fe-Mo, Fe-Mo-W alloys’ formation was established as co-precipitation of iron with molybdenum and tungsten in the range pH 3,0–4,0 happening on two routes, one-alloying metals reduction from heteronuclear complexes [FeHCitMO₄]⁻ is accompanied by chemical reaction of ligand releasing, and the second-reduction of iron (III) from the adsorbed complexes [FeHCit]⁺ and in part – from FeOH²⁺ accompanied by the chemical stage of ligand release. Experimental study of the electrolytic alloys functional properties have shown the high corrosion resistance of FeMo and Fe-Mo-W coatings in acidic and neutral media stimulated by acidic nature of refractory oxide components which exceeds the resistance of steel and cast iron. Proposed electrolytic alloys dominated by microhardness steel substrates in 2–3 times, and cast iron – in 4–5 times, the increasing tungsten content provides increasing in physical, mechanical and tribological properties of electrolytic alloys due to the formation of amorphous structure. A technological scheme for electrochemical synthesis of iron alloys functional coatings with molybdenum and tungsten was designed and technological instructions were prepared for implementation.

Роботу виконано на кафедрі ком’пютерно-інтегрованих технологій Тернопільського національного технічного університету імені Івана Пулюя Міністерства освіти і науки України Захист відбудеться 26 грудня 2019 р. о 12 .30 годині на засіданні екзаменаційної комісії № 45 у Тернопільському національному технічному університеті імені Івана Пулюя за адресою: 46001, м. Тернопіль, вул.Руська, 56, навчальний корпус №1, ауд. 401
Мокрійчук С.Ю. Розробка та дослідження автоматизованої системи управління контактором для мереж постійного та змінного струму. 151 – автоматизація та комп’ютерно-інтегровані технології. – Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя. – Тернопіль, 2019. У магістерській роботі була розроблена структурна схема блоку управління контактором. Розроблено й налагоджено програмне забезпечення для мікроконтролера та проведений розрахунок основних його параметрів. Наведено розрахунок необхідних параметрів елементів силової й низьковольтної частини й зроблений їхній вибір. Наведено результати моделювання перетворювача напруги. Представлено результати експериментів - осцилограми роботи перетворювача напруги, осцилограми напруг у котушках. Mokriychuk S.Y. Development and research of an automated contactor control system for DC and AC networks. 151 - Automation and computer integrated technologies. - Ternopil Ivan Pulyuy National Technical University. - Ternopil, 2019. In the master's work the block diagram of the contactor control unit was developed. The software for the microcontroller is developed and adjusted and the basic parameters are calculated. The necessary parameters of the elements of the power and low-voltage parts are given and their choice is made. The results of the simulation of the voltage converter are given. The results of the experiments are presented - waveforms of operation of the voltage converter, waveforms of voltages in the coils.
Вступ 7 1. Аналітична частина 8 1.1. Характеристики електромагнітних контакторів 8 1.2. Опис способів управління контактором 12 2. Технологічна частина 15 2.1. Технічне завдання 15 2.2. Функціональна схема блоку управління контактором 18 2.3. Електрична схема блоку управління контактором 19 2.4. Вибір варистора 20 2.5. Вибір діодного мосту 21 2.6. Вибір фільтрових конденсаторів 21 2.7. Розрахунок параметрів силового транзистора 22 2.8. Вибір і розрахунок елементів блоку драйвера 23 3. Конструкторська частина 26 3.1. Розрахунок теплової завантаження силового транзистора 26 3.2. Розрахунок параметрів силового діода і розрахунок теплової завантаження 29 3.3. Джерело живлення системи управління 31 3.4. Розрахунок елементів перетворювача 38 3.5. Вибір лінійного стабілізатора 47 4. Спеціальна частина 49 4.1. Розробка системи управління 49 4.2. Розрахунок елементів системи управління 53 4.3. Розробка програмного забезпечення 55 5. Науково – дослідна частина 63 5.1. Моделювання роботи перетворювача напруги 63 5.2. Дослідження перетворювача напруги 65 5.3. Дослідження силової частини блоку 67 6. Обгрунтування економчіної ефективності 69 6.1. Техніко-економічне обґрунтування проектованого варіанту 69 6.2. Розрахунок капітальних вкладень на реалізацію проекту автоматизації 69 6.3. Розрахунок витрат на оплату праці за проектом автоматизації 71 6.4. Розрахунок виробничої собівартості за проектом автоматизації 76 6.5. Розрахунок основних техніко – економічних показників проекту автоматизації 79 7. Охорона праці та безпека в надзвичайних ситуаціях 82 7.1. Організаційні заходи та інженерні рішення, спрямовані на покращення умов і безпеки праці 82 7.2. Організаційні заходи та інженерні рішення, спрямовані на захист навколишнього середовища від забруднення 87 7.3. Розрахунок заземлюючого пристрою з використанням природного заземлення 88 7.4. Безпека життєдіяльності у надзвичайних ситуаціях 91 8. Екологія 93 8.1. Загальні відомості про екологію та захист навколишнього середовища 93 8.2. Основні приорітети охорони навколишнього середовища і раціонального використання природних ресурсів 95 8.3. Засоби захисту, що використовуються в електроустановках 97 Висновки 101 Перелік посилань ……………………………………………………………….103

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.22.09 – електротранспорт. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2016 р. Дисертація присвячена покращенню показників якості електричної енергії в контактній мережі постійного струму шляхом застосування випрямляючої установки з вольтододавальним перетворювачем з двохсторонньою широтно-імпульсною моуляцією. Це стосується аналізу електромагнітної сумісності випрямляючої установки з контактною мережею та пошуку оптимального технічного засобу її покращення. Для обраної структури випрямляючої установки з вольтододавальним перетворювачем були ідентифіковані її статичні і динамічні характеристики. Вперше була отримана імпульсна модель випрямляючої установки з двохсторонньою широтно-імпульсною модуляцією, визначені величини факторів пульсацій. Для вирішення проблеми негативного впливу вищих гармонік випрямленої напруги на суміжні електроустановки, запропонована випрямляюча установка була включена до складу замкнутої системи автоматичного регулювання. Вперше був виконаний синтез передавальної функції регулятора напруги системи автоматичного регулювання випрямляючої установки з вольтододавальним перетворювача з двохсторонньою ШІМ. Отримані теоретичні положення були підтверджені експериментально на імітаційних моделях. Усі запропоновані підходи і рішення підпорядковані основній меті роботи і сприяють покращенню електромагнітної сумісності пристроїв електропостачання та електротранспорту.
Thesis for a candidate degree by specialty 05.22.09 – Electric Transport. – National Technical University "Kharkiv Polytechnical Institute", Kharkiv, 2016. The thesis is devoted to the improvement of electric energy quality indexes in direct current contact wire using a rectifier unit with a voltage booster converter with pulse-width modulation. It concerns the analysis of a rectifier unit electromagnetic compatibility with contact wire and the search of optimal technical facilities for its improvement. The author identifies the static and dynamic characteristics of a rectifier unit with a voltage booster converter of the chosen structure. The pulse model of a rectifier unit with double-side pulse-width modulation and pulsation factors values were obtained and defined for the first time. To solve the problem of the negative influence of rectified voltage upper harmonics on adjacent electrical units the proposed rectifier unit was included to the composition of automatic regulation closed-loop system. The author for the first time performs the synthesis of the transfer function of automatic regulation system voltage adjuster of a rectifier unit with a voltage booster converter with double-side pulse-width modulation. The obtained theoretical statements were confirmed experimentally with the help of simulation models. All the proposed approaches and solutions serve the main purpose of the work and contribute to the improvement of electromagnetic compatibility of power supply units and electric transport.

Розглянуто особливості роботи апаратів для електросну, які можна знайти на ринку медтехніки. Розглянуто їх структуру та функціональні можливості. Запропоновано способи їх удосконалення, зокрема реалізації генератора прямокутних імпульсів змінної щілинності на основі використання мікросхеми NE555 або аналога КР1006ВИ1. Застосування цієї мікросхеми дало можливість значного зменшення маси та розмірів друкованого вузла апарату в порівнянні із аналогами. Проведено розрахунки елементів модернізованих вузлів апарату, вибір елементної бази та розроблено топологію друкованої плати та друкованого вузла апарату
Features of work of devices for electrosun which can be found in the market of medical equipment are considered. Their structure and functionality are considered. Methods for their improvement are proposed, in particular the implementation of a generator of rectangular pulses of variable slit based on the use of the NE555 chip or КР1006ВИ1 analog. The use of this chip made it possible to significantly reduce the weight and size of the printed circuit board compared to analogues. The calculations of the elements of the modernized units of the device, the choice of the element base and the topology of the printed circuit board and the printed unit of the device are carried out

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.22.09 "Електротранспорт". — АТ "Українська залізниця", філія "Проектно-вишукувальний інститут залізничного транспорту", Харківське відділення, Міністерство інфраструктури України, Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", МОН України. Харків, 2020. Дисертація присвячена актуальній науково-технічній проблемі підвищення енергетичної ефективності електрорухомого складу змінного струму з колекторними тяговими двигунами за рахунок вдосконалення тягових перетворювачів. Основу парку вантажних та пасажирських електровозів змінного струму "Укрзалізниці" складають електровози з колекторними тяговими двигунами. Такі електровози мають порівняно низький коефіцієнт потужності. Для електровозів з діодними випрямлячами (ВЛ80К, ВЛ80Т) його величина становить 0,65…0,85, а для електровозів з тиристорними перетворювачами (2ЭС5К, 2ЕЛ5) — 0,3…0,84. Сукупність енергетичних недоліків електрорухомого складу і тягового електропостачання обумовлює порівняно низький коефіцієнт потужності електрифікованих залізниць змінного струму — приблизно 0,7, при цьому за сучасними світовими нормами високим вважається коефіцієнт потужності не нижче 0,95. Тому підвищення енергетичної ефективності тягового навантаження є актуальною задачею. На сьогодні вітчизняними та зарубіжними спеціалістами розроблено ряд технічних рішень, які забезпечують підвищення енергетичних характеристик електровозів змінного струму. Ці рішення можна умовно об’єднати в три групи: 1) удосконалені схеми тягових перетворювачів та алгоритми їх управління; 2) пасивні і активні компенсатори реактивної потужності, встановлені на елкетрорухомому складі; 3) перетворювачі на повністю керованих напівпровідникових приладах (активні перетворювачі). Незважаючи на високі енергетичні характеристики активних перетворювачів, робіт, присвячених дослідженню режимів роботи таких перетворювачів при живленні тягових двигунів постійного струму, на сьогодні недостатньо. Отже, подальший розвиток цього напрямку досліджень можна вважати актуальним. Базовою ланкою перетворювача для живлення двигуна постійного струму є однофазний активний випрямляч струму. У роботі отримано математичний опис роботи активного випрямляча струму в режимах випрямлення та інвертування. На основі математичного апарату алгебри логіки розроблено уніфікований опис алгоритмів широтно-імпульсної модуляції з синусоїдальним, трапецеїдальним та прямокутно-ступінчатим модуляційним сигналом. Дослідження електромагнітних процесів і порівняння енергетичних характеристик активного випрямляча струму при обраних алгоритмах ШІМ і частоті модуляції 900 Гц, 1200 Гц і 1800 Гц проведено шляхом імітаційного моделювання в MATLAB. Дослідження показали, що при всіх трьох алгоритмах при коефіцієнті модуляції 0,2…1,0 коефіцієнт потужності на вході активного випрямляча струму складає 0,6…0,99 незалежно від частоти модуляції. Запропоновано силову схему з двозонним регулюванням випрямленої напруги і алгоритм управління активного тягового перетворювача електровоза. Обґрунтовано використання прямокутно-ступінчатої ШІМ з чаостою модуляції 1200 Гц. Регулювання випрямленої напруги з коефіцієнтом модуляції менше 0,5 використовується лише в короткочасних режимах роботи. Розроблено математичну модель системи електричної тяги змінного струму напруги 25 кВ, 50 Гц з урахуванням двох варіантів тягового перетворювача — тиристорного та активного перетворювача з широтно-імпульсною модуляцією. З точки зору моделювання систем управління перетворювачами розроблена модель є універсальною, оскільки на основі логічних функцій формування та розподілу імпульсів розроблено уніфікований математичний опис алгоритмів управління тиристорним та активним тяговим перетворювачем. Ця модель реалізована в програмному пакеті MATLAB. Комп’ютерне моделювання електромагнітних процесів в системі "тягова мережа — електровоз" дозволило дослідити енергетичну ефективність електровоза з активним тяговим перетворювачем. Так, коефіцієнт потужності електровоза становить 0,839…0,991, а його значення більше 0,9 забезпечується при коефіцієнті модуляції більше 0,5. У номінальному режимі коефіцієнт потужності електровоза з активним тяговим перетворювачем на 19,4 % вище, ніж у електровоза з тиристорним перетворювачем. Коефіцієнт спотворення синусоїдальності кривої напруги на струмоприймач і електровоза з активним тяговим перетворювачем KU в усьому діапазоні регулювання змінюється в межах 3…11 %, а коефіцієнт спотворення синусоїдальності кривої струму KI — в межах 9…17 %. При зміні відстані від електровоза до тягової підстанції в діапазоні 0…10 км коефіцієнт спотворення синусоїдальності кривої напруги електровоза в номінальному режимі складає 5…9 %. Проведені експерименти показали, що активний тяговий перетворювач є джерелом широкого спектру гармонік напруги та струму. Найменш вигідним при цьому є режим з коефіцієнтом модуляції 0,5…0,6. Результати гармонічного аналізу дозволили встановити характерні групи гармонік, які в основному визначають несинусоїдальність форми відповідних кривих напруги та струму. Тому подальші дослідження активного тягового перетворювача електровоза повинні враховувати необхідність корекції форми напруги та струму. У цілому, результати проведених досліджень показали, що активний тяговий перетворювач забезпечує більш високі енергетичні характеристики, ніж традиційні випрямлячі на основі діодних і тиристорних схем.
Thesis for candidate degree of technical sciences of speсialty 05.22.09 — Electric transport. Joint-Stock Company “Ukrainian zaliznytsia”, Branch “Design and survey institute of railway transport”, Ministry of Infrastructure of Ukraine, National Technical University “Kharkiv Polytechnic Institute”, MES of Ukraine. Kharkiv, 2020. The dissertation is devoted to the actual scientific and technical problem of increasing the energy efficiency of the AC electric locomotives with DC traction motors due to the improvement of traction converters. The basis of the park of freight and passenger AC electric locomotives of “Ukrzaliznytsya” are electric locomotives with DC traction motors. Such electric locomotives have a relatively low power factor. For electric locomotives with diode rectifiers (VL80K, VL80T) its value is 0.65...0.85, and for electric locomotives with thyristor converters (2ES5K, 2EL5) — 0.3...0.84. The aggregate of the energy defects of the electromotive force and traction power causes a relatively low power factor of the AC electrified railways — about 0.7, while according to modern world standards the power factor is not lower than 0.95. Therefore, increasing the energy efficiency of the traction load is an urgent task. Today, Ukrainian, Russian and foreign specialists have developed a number of technical solutions that provide an increase in the power characteristics of electric locomotives. These solutions can be conventionally grouped into three groups: 1) improved schemes of traction converters and control algorithms; 2) passive and active reactive power compensators installed on the electric locomotives; 3) converters on fully controlled semiconductor devices (active converters). Despite the high energy characteristics of the active converters, investigations of the operation modes of such converters with DC traction motors, today is not enough. Consequently, further development of this research direction can be considered relevant. The base element of the converter for DC motor is a single-phase active current source rectifier. In the paper a mathematical description of the active current source rectifier in the rectifier and inverter modes is obtained. On the basis of the mathematical apparatus of logic algebra, a unified description of pulse-width modulation algorithms with sinusoidal, trapezoidal, and rectangular-step modulation signals is obtained. Investigation of electromagnetic processes and the comparison of the energy characteristics of the active current source rectifier with selected PWM algorithms and modulation frequencies of 900 Hz, 1,200 Hz and 1,800 Hz is carried out by simulation in MATLAB. Studies have shown that for all three algorithms, at a modulation index of 0.2...1.0, the input power factor of the active current source rectifier is 0.6...0.99 regardless of the modulation frequency. The power circuit with two-zone regulation of DC voltage and the control algorithm of the active traction converter of the electric locomotive are proposed. The use of rectangular-stepped PWM with a modulation frequency of 1,200 Hz has been substantiated. The regulation of the DC voltage with a modulation index of less than 0.5 is used only in short-term operating modes. A mathematical model of the AC electric traction system (25 kV, 50 Hz) was developed, taking into account two variants of the traction converter — a thyristor and active converter with pulse-width modulation. From the point of view of modeling of converters control systems, the developed model is universal because on the basis of logic functions of pulse formation and distribution a unified mathematical description of algorithms of thyristor control and active traction converter is developed. This model is implemented in MATLAB. Computer simulation of electromagnetic processes in the “traction network — electric locomotive” system has allowed to investigate the energy efficiency of an electric locomotive with an active traction converter. So, the power factor is 0.839...0.991, and its value is more than 0.9 provided with a modulation index of more than 0.5. In nominal mode, the power factor of an electric locomotive with an active traction converter is 19.4 % higher than that of an electric locomotive with a thyristor converter. The THD of the contact wire voltage of the electric locomotive with the active traction converter in the whole range of regulation varies within the range of 3...11 %, and the THD of the contact wire current is within the range of 9...17 %. When changing the distance from the electric locomotive to the traction substation in the range 0...10 km, the THD of contact wire voltage in nominal mode is 5...9 %. The virtual experiments showed that the active traction converter is the source of a wide spectrum of voltage and current harmonics. The least advantageous is the mode with a modulation index of 0.5...0.6. The results of harmonic analysis allowed to establish characteristic groups of harmonics, which basically determine the nonsinusoidal form of the of voltage and current waveforms. Therefore, in further research works of the active traction converter we must focus on correction of the voltage and current waveforms. In general, the results of the research showed that the active traction converter have higher energy characteristics than traditional rectifiers based on diode and thyristor schemes.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.22.09 — електротранспорт. — АТ "Укрзалізниця", філія "Проектно-вишукувальний інститут залізничного транспорту", Харківське відділення, Міністерство інфраструктури України, Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», МОН України. Харків, 2020. Одним з ефективних засобів підвищення коефіцієнта потужності електрорухомого складу змінного струму з колекторними тяговими двигунами є акитвні випрямлячі. У дисертації розроблено математичний опис активного випрямляча струму з тяговим двигуном постійного струму, проведено аналіз енергетичної ефективності випрямляча при широтно-імпульсній модуляції з синсуоїдальним, трапецеїдальним та прямокутно-ступінчатим модуляційним сигналом. Запропоновано силову схему активного тягового перетворювача з двозонним регулюванням напруги і алгоритм управління транзисторами в режимах тяги і рекуперації. Результати комп’ютерного моделювання показали, що активний тяговий перетворювач забезпечує високий коефіцієнт потужності електровоза (0,83…0,99) і більш низький рівень несинусоїдальності струму первинної обмотки тягового трансформатора (THDi до 17 %) у порівнянні з тиристорним перетворювачем, що дає змогу скоротити витрати електроенергії на тягу поїздів.
Thesis for candidate degree of technical sciences of specialty 05.22.09 — electric transport. — Joint-Stock Company “Ukrainian zaliznytsia”, Branch “Design and survey institute of railway transport”, Ministry of Infrastructure of Ukraine, National Technical University “Kharkiv Polytechnic Institute”, MES of Ukraine. Kharkiv, 2020. Active rectifiers are one of the effective ways to increase the power factor on AC electric locomotives with DC traction motors. In this thesis, the mathematical description of the active current source rectifier with DC motor is improved. The analysis of the active rectifier energy efficiency with a sinusoidal, trapezoidal and rectangular-stepped pulsewidth modulation (modulation frequency 900 Hz, 1,200 Hz and 1,800 Hz) is performed. The power circuit of the active traction converter with two-zone DC voltage regulation and the algorithm for controlling transistors in traction and recuperation modes has been developed. The results of computer simulation showed that the active traction converter can provide a high power factor of electric locomotive (0.83...0.99). The trolley wire current THD is 9...17%, which is less than with a thyristor converter. This reduces the consumption of electricity for traction.

Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук за фахом 05.09.12 – напівпровідникові перетворювачі електроенергії. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут" – Харків - 2016. Дисертація присвячена дослідженню електромагнітних процесів в активних трифазних випрямлячах напруги з корекцією коефіцієнта потужності з системами автоматичного управління побудованих на базі гістерезисної на широтно-імпульсної модуляції, які забезпечують високі показники електромагнітної сумісності з живлячою та контактною мережами. Отримані регулювальні характеристики АВН з гістерезисною системою управління на основі яких розроблена система автоматичного управління з реалізацією двонаправленої передачею енергії. Дослідження активних випрямлячів з гістерезисною системою управління показали реалізацію високих показників електромагнітної сумісності, проте і виявили її принципові недоліки, а саме високу і змінну частоту комутації, що значно ускладнює її фізичну реалізацію на існуючий базі IGBT транзисторів та зумовлює значні втрати в перетворювачі. Визначені аналітичні співвідношення максимальної частоти комутації ключів АВН з гістерезисною системою управління від параметрів живлячої мережі, схеми заміщення АВН, навантаження та величини уставки гістерезиса. Розроблена система управління компенсаційного активного випрямляча напруги, який складається із декількох паралельних або послідовних мостів, які заживлені від однієї мережі живлення і працюють на одне навантаження. Синхронізація каналів управління окремих мостів з реалізацією зсуву опорного сигналу ШІМ на кут зсуву ψ дозволяє реалізувати взаємну компенсацію вищих гармонік вхідного струму та вихідної напруги, чим досягається покращення показників електромагнітної сумісності: коефіцієнт потужності 99,83%; коефіцієнт гармонійних спотворень 1,82%; коефіцієнт пульсацій вихідної напруги 0,1824%; заважаючи напруга у контактній мережі 1,123В.
Thesis for candidate degree of technical sciences of speсiality 05.09.12 – Semiconductor converters of electric energy – National Technical University "Kharkov Politechnical Institute" – Kharkov - 2016. The thesis is dedicated to investigation of electromagnetic processes and EMC parameters of the two-level, three-level and parallel three-phase four quadrant active rectifiers with power factor correction with novel automated control systems based on hysteresis modulation and PWM. Control characteristics and automated control system of active four quadrant active rectifiers with hysteresis modulation and PWM was designed. Studies have shown principle weaknesses of the hysteresis modulation. It’s high and variable switching frequency and high losses in IGBT. Automated control system based on PWM has strong advantage – constant switching frequency, that improves efficiency of convertor and EMC parameters.

Дипломний проект містить: сторінок – 72, рисунків – 18, таблиць – 5 В даному дипломному проекті було досліджено тяговий асинхронний електропривід садового міні-трактора. Був проведений аналітичний огляд. Здійснено вибір двигуна. Розроблена функціональна схема системи а також виконано синтез регуляторів для векторного керування. Результати моделювання підтвердили працездатність і ефективність спроектованої системи. Виконання даного дипломного проекту забезпечувались за допомогою використання наступних програм: Microsoft Office Word, Microsoft Office Visio, Matlab.
The diploma project contains: pages – 72, figures - 18, tables - 5 In this diploma project the traction asynchronous electric drive of a garden mini-tractor was investigated. An analytical review was conducted. The engine is selected. The functional scheme of the system is developed and the synthesis of regulators for vector control is performed. The simulation results confirmed the efficiency and effectiveness of the designed system. Execution of this diploma project was provided by using the following programs: Microsoft Office Word, Microsoft Office Visio, Matlab.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата історичних наук за спеціальністю 07.00.07 – історія науки і техніки. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут". – Харків, 2015. У дисертації комплексно досліджується створення та розвиток харківських наукових шкіл у галузі техніки та електрофізики високих напруг у 1930–2010 рр. В роботі визначені харківські наукові школи в цій галузі, а саме: наукова школа високовольтних прискорювачів в УФТІ, яку очолив академік АН УРСР А. К. Вальтер; наукова школа техніки високих напруг ХПІ, засновником якої став академік АН УРСР В. М. Хрущов; наукова школа магнітно-імпульсної обробки металів ХПІ, що була заснована проф. І. В. Білим. Проведено цілісний науково-історичний аналіз процесу виникнення технічних рішень в електрофізиці і створення установок високої напруги в провідних харківських наукових центрах. Розкрито процес формування складу наукових установ і лабораторій, внесок окремих вчених у розвиток техніки і електрофізики високих напруг в м. Харкові. Показана важливість та унікальність створених високовольтних установок, визначено передумови їх створення та досліджено застосування цих пристроїв у вітчизняній науці та промисловості.
The thesis for the competition of the academic degree of the candidate of the historical sciences, the speciality 07.00.07 – The history of science and technique. – National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute". – Kharkiv, 2015. The thesis is devoted to the complex research of the establishment and the development of Kharkiv scientific schools in the field of the technique and the electrophysics of the high-voltages in 1930's – 2010's. In this work the Kharkiv scientific schools in this field were identified for the first time. They are: the scientific school of the high-voltage accelerators in the UFTI headed by academician of USSR A.K. Walter; the scientific school of the technique of high-voltages in the KhPI, the founder of which was the acacademician of the Academy of Sciences of USSR V. M. Khrushchev; the scientific school of magnetic-pulse treatment of metals in KhPI which was founded by professor I. V. Belii. A holistic scientific-historical analysis of the process of technical solutions in electrophysics and the creation of high-voltage installations in leading scientific centers of Kharkiv is carried out in this work. The importance and uniqueness of the high-voltage installations is shown here. The importance and the uniqueness of the high-voltage structures, the conditions of their creation usage in home industry and science are shown here.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата історичних наук за спеціальністю 07.00.07 – історія науки і техніки. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут". – Харків, 2015. У дисертації комплексно досліджується створення та розвиток харківських наукових шкіл у галузі техніки та електрофізики високих напруг у 1930–2010 рр. В роботі визначені харківські наукові школи в цій галузі, а саме: наукова школа високовольтних прискорювачів в УФТІ, яку очолив академік АН УРСР А. К. Вальтер; наукова школа техніки високих напруг ХПІ, засновником якої став академік АН УРСР В. М. Хрущов; наукова школа магнітно-імпульсної обробки металів ХПІ, що була заснована проф. І. В. Білим. Проведено цілісний науково-історичний аналіз процесу виникнення технічних рішень в електрофізиці і створення установок високої напруги в провідних харківських наукових центрах. Розкрито процес формування складу наукових установ і лабораторій, внесок окремих вчених у розвиток техніки і електрофізики високих напруг в м. Харкові. Показана важливість та унікальність створених високовольтних установок, визначено передумови їх створення та досліджено застосування цих пристроїв у вітчизняній науці та промисловості.
The thesis for the competition of the academic degree of the candidate of the historical sciences, the speciality 07.00.07 – The history of science and technique. – National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute". – Kharkiv, 2015. The thesis is devoted to the complex research of the establishment and the development of Kharkiv scientific schools in the field of the technique and the electrophysics of the high-voltages in 1930's – 2010's. In this work the Kharkiv scientific schools in this field were identified for the first time. They are: the scientific school of the high-voltage accelerators in the UFTI headed by academician of USSR A.K. Walter; the scientific school of the technique of high-voltages in the KhPI, the founder of which was the acacademician of the Academy of Sciences of USSR V. M. Khrushchev; the scientific school of magnetic-pulse treatment of metals in KhPI which was founded by professor I. V. Belii. A holistic scientific-historical analysis of the process of technical solutions in electrophysics and the creation of high-voltage installations in leading scientific centers of Kharkiv is carried out in this work. The importance and uniqueness of the high-voltage installations is shown here. The importance and the uniqueness of the high-voltage structures, the conditions of their creation usage in home industry and science are shown here.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.09.12 "Напівпровідникові перетворювачі електроенергії" – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2019. Дисертацію присвячено вирішенню важливої наукової задачі – створенню трифазних напівпровідникових перетворювачів з покращеними енергетичними та масовими характеристиками. Проведено аналіз характеристик існуючих типів трифазних випрямлячів з електронним зсувом фаз та показано, що трифазний випрямляч з електронним зсувом фаз пульсністю більш ніж 12 має містити узгоджувальний пристрій для балансування рівня вихідних напруг. Запропоновано використання низькочастотної широтно-імпульсної модуляції для балансування вихідної напруги модулів трифазного випрямляча, що дає можливість відмовитися від застосування автотрансформаторів на вході перетворювача. Проаналізовано електромагнітні процеси в перетворювачі на основі багатопульсних випрямлячів з електронним зсувом фаз та показано, що для розглянутого класу перетворювачів доцільно використовувати випрямлячі з пульсністю від 18 до 24 для мереж малої потужності. Запропоновані схемотехнічні рішення багатопульсних випрямлячів з електронним зсувом фаз, можуть бути використані в розробці та проектуванні перспективних джерел постійного струму, що вимагають покращених масових показників, відповідності вимогам по електромагнітній сумісності. Наприклад:– при розробці та проектуванні перспективних джерел постійного струму електрифікованих залізниць. – в наземному електрообладнанні аеропортів, як складова частина комплексу наземного живлення 3х115 В 400 Гц 30-90 кВт та ін.
thesis is devoted to the solution of an important scientific problem - the creation of three-phase semiconductor converters of alternating current to constant current with improved energy and mass characteristics. The characteristics of existing types of three-phase rectifiers with electronic phase shift are analyzed and it is shown that a three-phase rectifier with electronic phase shift with a pulse frequency of more than 12 should contain a matching device for balancing the output voltage level. The use of low-frequency pulse-width modulation for balancing the output voltage of three-phase rectifier modules is proposed, which eliminates the use of autotransformers at the input of the converter. Electromagnetic processes in the converter based on multipulse rectifiers with electronic phase shift are analyzed and it is shown that for the considered class of converters it is advisable to use rectifiers with a pulse range from 18 to 24. The proposed circuit solutions of multi-pulse rectifiers with electronic phase shift can be used in the development and design of promising sources of direct current, requiring improved mass performance and compliance with the requirements for electromagnetic compatibility. For example: - In the development and design of promising sources of direct current electrified railways. - In the ground electrical equipment of airports, as an integral part of the ground supply complex 3x115 V 400 Hz 30-90 kW, etc.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.09.12 "Напівпровідникові перетворювачі електроенергії" – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2019. Дисертацію присвячено вирішенню важливої наукової задачі – створенню трифазних напівпровідникових перетворювачів з покращеними енергетичними та масовими характеристиками. У багатьох електричних мережах і системах напівпровідникові перетворювачі є одним з основних видів навантаження. Напівпровідникові перетворювачі є для мережі живлення нелінійним навантаженням, і його робота впливає на режими роботи мережі, особливо якщо потужність перетворювача і мережі співрозмірні. Тому при проектуванні як електричних мереж, так і напівпровідникових перетворювачів необхідно враховувати вплив роботи перетворювачів на мережу живлення. В силовій електроніці одним з найпоширеніших перетворювачів є трифазний випрямляч. Схеми випрямлячів трифазного живлення застосовуються в основному для живлення споживачів середньої й великої потужності. Покращення електромагнітної сумісності в цих системах можливе з використанням схем трифазних випрямлячів зі збільшеною пульсністю. Для роботи таких випрямлячів необхідним є використання фазозсувних трансформаторів або автотрансформаторів. Використання фазозсувних магнітних елементів погіршує масові характеристики перетворювача, а при збільшенні пульсності випрямляча ускладняється їх конструкція. Покращення масових характеристик та електромагнітної сумісності можливе з використанням електронного зсуву фаз в трифазних випрямлячах зі збільшеною пульсністю. В дисертаційній роботі запропоновано структуру багатопульсних випрямлячів з електронним зсувом фаз пульсністю більше 12-ти, що дозволяє поліпшити гармонійний склад споживаного струму за рахунок підвищення пульсності випрямляча, отримання високого коефіцієнту потужності за рахунок використання «відстаючих» і «випереджаючих» кутів керування. Обґрунтовано доцільність використання повністю керованих напівпровідникових ключів з зворотною блокуючою здібністю в трифазних випрямлячах з електронним зсувом фаз, що дозволяє отримати високий коефіцієнт зсуву між вживаним струмом і напругою джерела живлення за рахунок уніфікації використовуваних напівпровідникових ключів. Запропоновано використання низькочастотної широтно-імпульсної модуляції для балансування вихідних напруг модулів трифазного випрямляча, що дозволяє реалізувати схему перетворювача без використання вхідних узгоджувальних електромагнітних елементів. Досліджені електромагнітні процеси в трифазних багатопульсних випрямлячах з електронним зсувом фаз при використанні повністю керованих напівпровідникових ключів зі зворотною блокуючою здатністю, що дозволило отримати основні вирази для оцінки комутаційних втрат. Запропоновані схемотехнічні рішення багатопульсних випрямлячів з електронним зсувом фаз, можуть бути використані в розробці та проектуванні перспективних джерел постійного струму, що вимагають покращених масових показників, відповідності вимогам по електромагнітній сумісності. Наприклад: – в наземному електрообладнанні аеропортів, як складова частина комплексу наземного живлення літаків 3х115 В 400 Гц 30-90 кВт; – в перетворювачах частоти з ланкою постійного струму при підключенні AC/AC перетворювача безпосередньо до мережі живлення, тобто без використання масштабуючих трансформаторів.
Thesis for the degree of candidate of technical sciences in the specialty 05.09.12 "Semiconductor power converters" – National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute", Kharkov, 2019. The thesis is devoted to the solution of an important scientific problem - the creation of three-phase semiconductor converters of alternating current to constant current with improved energy and mass characteristics. In many electrical networks and systems, semiconductor transducers are one of the main types of load. Semiconductor transducers are nonlinear for the power supply, and its operation affects the network operating modes, especially if the power of the converter and the network are dimensional. Therefore, when designing both electrical networks and semiconductor converters, it is necessary to take into account the effect of converters on the power supply. In power electronics, one of the most common converters is a three-phase rectifier. Schemes of three-phase power rectifiers mainly used for power supply to consumers of medium and high power. Improvement of electromagnetic compatibility in these systems is possible using schemes of three-phase rectifiers with increased pulsativeness. The use of phase-shift transformers or autotransformers is necessary for such rectifiers. The use of phase-shift magnetic elements, worsens the mass characteristics of the converter, and when the rectifier pulsity increases, their design becomes more complicated. Improvement of mass characteristics and electromagnetic compatibility is possible with the use of electronic phase shift in three-phase rectifiers with increased pulsatility. In the dissertation work the structure of multipulse rectifiers with electron phase shift of pulses more than 12 is proposed, which allows to improve the harmonic composition of consumed current by increasing the rectifier pulsity, obtaining a high power factor by using the "lagging" and "outgoing" angles of control. The expediency of using fully controlled semiconductor keys with reverse blocking capability in three phase rectifiers with electron phase shift is substantiated. The use of low-frequency pulse-width modulation for balancing the output voltages of three-phase rectifier modules is proposed. The proposed circuitry solutions of multi-pulse rectifiers with electron phase shift can be used in the design of advanced DC sources requiring improved mass performance, compliance with electromagnetic compatibility requirements.

В роботі проаналізовано проблему дезінфекції та консервації питної води та встановлено, що застосування методу іонізації води сріблом є оптимальним способом вирішення цієї проблеми. Проаналізовано принцип роботи та основні параметри промислових іонізаторів, які є присутні на ринку медичної техніки та розроблено структуру іонізатора, запропоновано шляхи його модернізації та розроблено конструкцію модернізованого іонізатора води сріблом, який є значно меншим за аналоги і володіє більшою кількістю функцій із можливістю налаштування нових шляхом перепрограмування використаного в основі іонізатора мікроконтролера. Розроблено конструкцію модернізованого іонізатора води сріблом
The paper analyzes the problem of disinfection and conservation of drinking water and found that the use of the method of ionization of water with silver is the best way to solve this problem. The principle of operation and basic parameters of industrial ionizers present in the market of medical equipment are analyzed and the structure of the ionizer is developed, the ways of its modernization are offered and the design of the modernized water ionizer with silver is developed, which is much smaller than analogues and has more functions with the ability to configure new ones by reprogramming the microcontroller used in the ionizer. The design of an modernized silver ionizer of water has been developed

Кваліфікаційну роботу магістра присвячено обґрунтуванню методів підвищення ефективності імпульсних перетворювачів постійного струму. Проаналізовано типи та принцип роботи імпульсних перетворювачів постійного струму, обґрунтовано заходи щодо підвищення їх ефективності. Зокрема пропонується використання коректорів коефіцієнта потужності, вхідних фільтрів та сучасної елементної бази драйверів силових ключів.
The master's qualification work is devoted to the substantiation of methods of increase of efficiency of impulse converters of direct current. The types and the principle of operation of impulse converters of direct current are analyzed, and the measures for increasing their efficiency are substantiated. In particular, it is suggested to use power factor correctors, input filters, and a modern elemental base of power key drivers.
ВСТУП 9 РОЗДІЛ 1. СТАН ПРОБЛЕМИ ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ ІМПУЛЬСНИХ ПЕРЕТВОРЮВАЧІВ ПОСТІЙНОГО СТРУМУ 11 1.1 Імпульсні перетворювачі постійного струму, як складні системи 11 1.2 Джерело живлення, як складна система 13 1.3 Поняття ефективності складних систем та способи її оцінювання 16 1.4 Оцінювання складності систем 16 1.5 Поняття якості системи 17 1.6 Задача підвищення ефективності вторинних джерел електроживлення, як складних радіоелектронних пристроїв 18 1.7 Висновки до розділу 1 22 РОЗДІЛ 2. ІМПУЛЬСНІ ПЕРЕТВОРЮВАЧІ ПОСТІЙНОГО СТРУМУ, ЯК СКЛАДНІ РАДІОЕЛЕКТРОННІ ПРИСТРОЇ 24 2.1 Дослідження структури та принципу роботи імпульсних перетворювачів постійного струму 24 2.2 Ключові стабілізатори постійного струму 25 2.3 Дослідження принципу роботи однотактних імпульсних БЖ 27 2.4 Дослідження принципу роботи двотактних перетворювачів постійного струму 29 2.5 Топологія резонансних імпульсних перетворювачів 32 2.6 Висновки до розділу 2 33 РОЗДІЛ 3. ЗАГАЛЬНІ ПРИНЦИПИ ВИБОРУ ОПТИМАЛЬНОЇ ТОПОЛОГІЇ ІМПУЛЬСНОГО ПЕРЕТВОРЮВАЧА ПОСТІЙНОГО СТРУМУ 34 3.1 Особливості вибору топології імпульсного перетворювача постійного струму 34 3.2 Методики формування сигналів для збільшення ККД імпульсного джерела живлення 35 3.3 Основні втрати всередині імпульсного джерела живлення з ШІМ 39 8 3.4 Шляхи зниження рівня втрат 45 3.5 Боротьба з шумом і електромагнітними перешкодами 47 3.6 Висновки до розділу 3 48 РОЗДІЛ 4. ПРАКТИЧНЕ ПРОЕКТУВАННЯ ПОТУЖНИХ ІМПУЛЬСНИХ ПЕРЕТВОРЮВАЧІВ ПОСТІЙНОГО СТРУМУ 50 4.1 Імпульсний перетворювач постійного струму потужністю 1000 Вт 50 4.2 Схемо-технічні рішення побудови імпульсного блока живлення 51 4.3 Висновки до розділу 4 58 РОЗДІЛ 5. СПЕЦІАЛЬНА ЧАСТИНА 59 5.1 Метрологічне забезпечення наукового дослідженя 59 5.2 Програмне забезпечення для розв’язування наукової задачі 60 5.3 Висновки до розділу 5 65 РОЗДІЛ 6. ОБҐРУНТУВАННЯ ЕКОНОМІЧНОЇ ЕФЕКТИВНОСТІ 66 6.1 Науково-технічна актуальність науково-дослідної роботи 66 6.2 Розрахунок витрат на проведення науково-дослідної роботи 67 6.3. Науково-технічна ефективність науково-дослідної роботи 73 6.4 Висновки до розділу 6 77 РОЗДІЛ 7. ОХОРОНА ПРАЦІ ТА БЕЗПЕКА В НАДЗВИЧАЙНИХ СИТУАЦІЯХ 78 7.1 Охорона праці 78 7.2 Безпека в надзвичайних ситуаціях 80 РОЗДІЛ 8. ЕКОЛОГІЯ 88 8.1 Актуальність екологічних проблем 88 8.2 Шкідливий вплив на довкілля при виготовленні блоку живлення 89 8.3 Заходи охорони довкілля при промислових процессах 90 ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ 93 Бібліографія 94 ДОДАТКИ