Вісник Національного технічного університету «ХПІ». Серія: Нові рішення у сучасних технологіях

ХАРАКТЕРИСТИКА СУБСОЛІДУСНОЇ БУДОВИ СИСТЕМИ BaO–ZrO2–TiO2

2026-02-19T19:47:46+02:00

Проведено комплексний геометро-топологічний аналіз субсолідусної області системи BaO–ZrO₂–TiO₂ з метою визначення стабільних фазових співвідношень та оптимальних концентраційних областей для синтезу мікрохвильових діелектричних керамічних матеріалів. За допомогою розрахункових методів визначено довжини коннод, площі елементарних трикутників, ступені їх асиметрії, а також ймовірності існування відповідних фаз. Встановлено, що система містить стабільні подвійні сполуки підсистем BaO–TiO₂, BaO–ZrO₂ та ZrO₂–TiO₂, а потрійні сполуки відсутні. Триангуляція системи BaO–ZrO₂–TiO₂ зазнає змін у трьох температурних інтервалах: І – до температури 1385 К, ІІ – в інтервалі температур 1385 – 1475 К, ІІІ – вище температури 1575 К. Частина елементарних трикутників зберігає свої геометричні характеристики у всьому температурному інтервалі, при цьому найбільші площі існування та високі ймовірності існування мають фази BaTi₂O₂, BaTi₂O₂, BaZrO₃ та ZrTiO₄. Отримані результати дозволяють виділити концентраційні області з великими площами фазових полів та низьким чи середнім ступенем асиметрії, які забезпечують прості технологічні умови синтезу матеріалів, а також зони з малими площами і високою асиметрією, що потребують підвищеної точності дозування та контролю. Робота відкриває перспективи для раціонального вибору складів і технологій синтезу високоефективних мікрохвильових діелектричних керамік для сучасних бездротових і мікрохвильових електронних систем.

ОПТИМІЗАЦІЯ ВЛАСТИВОСТЕЙ БЕЗГАЛОГЕННИХ ПОЖЕЖОБЕЗПЕЧНИХ ПОЛІМЕРНИХ КОМПОЗИЦІЙ, ЩО ВИКОРИСТОВУЮТЬСЯ У КАБЕЛЬНІЙ ПРОДУКЦІЇ

2026-03-13T11:01:54+02:00

Широкий спектр кабельної продукції використовує безгалогенні композиції. З безперервним процесом урбанізації постійно зростають вимоги до безгалогенних полімерних композицій. Дослідження зосереджені на ад’ювантах, які можуть покращити не тільки вогнестійкість, але й реологічні, теплові, механічні та електрофізичні характеристики. Метою є визначення впливу нанорозмірних діоксидів кремнію та їх сумішей з оксидом алюмінію та поліметилсилоксаном на реологічні, теплові, механічні та електрофізичні властивості безгалогенних вогнестійких полімерних композиційних матеріалів. Досліджувані зразки додатково вміщують нанометрові ад’юванти на базі кремнію діоксиду. Теплофізичні властивості вивчено за допомогою термогравіметрії (ТГА) та диференціального скануючого калориметричного аналізу (ДСК) на приладі компанії METTLER TOLEDO (Швейцарія). Реологічні властивості вивчено на вимірювальному екструдері з реометричною капілярною матрицею (Brabender, Німеччина). Визначено вплив нанометрових ад’ювантів на базі кремнію діоксиду на формування надмолекулярної структури наповнених полімерних композицій. Завдяки цьому температури фазових переходів збільшуються на 2–3 °C. Екзопроцеси визначалися в температурному інтервалі 250,0 до 320,0 °C, початкові температури розкладання збільшуються на 3,7–13 °C, а кінця розкладання – на 4–14 °C. Досліджено кінетичні характеристики перетворення полімерних композицій під впливом температур від 20 до 650 °C. Енергія активації збільшується на 6–8 кДж/моль. Виявлено ефект, що показує вплив нанорозмірних ад’ювантів на зниження в’язкості розплаву полімерних композицій. Встановлено залежність між механічними, електрофізичними властивостями та характеристиками, що належать нанорозмірним ад’ювантам. Результати досліджень дозволяють нанорозмірним ад’ювантам на основі діоксиду кремнію оптимізувати реологічні та електрофізичні властивості при використанні пожежобезпечних полімерних композицій, призначених для ізоляції та оболонок силових кабелів.

ФОРМУВАННЯ ПОКАЗНИКІВ ЯКОСТІ ПШЕНИЧНОГО ХЛІБА, ВИГОТОВЛЕНОГО З ВИКОРИСТАННЯМ ВИННИХ ДРІЖДЖІВ

2026-03-03T22:12:55+02:00

Наведено результати дослідження комплексного підходу до формування вимог якості пшеничного хліба, виготовленого шляхом використання спонтанного бродіння з винних дріжджів для розроблення продукції з високими споживчими властивостями.. Аналіз наукових джерел засвідчив актуальність збереження та наукового осмислення регіональних традицій хлібопечення, що передбачають адаптацію технологічних прийомів до місцевої сировини Півдня України. Такі технології ґрунтуються на використанні спонтанного бродіння, для якого характерний глибокий перебіг фізико-хімічних, колоїдних і біохімічних процесів тістоутворення, що істотно впливають на формування структурно-механічних і споживчих властивостей хлібних виробів. У процесі формування вимог до якості готових хлібних виробів визначено фізико-хімічні та біотехнологічні показники сухих винних дріжджів; оцінено їх органолептичні характеристики. Для забезпечення оперативного контролю та перебігу процесів активації рідкого напівфабрикату на основі винних дріжджів, проведено органолептичну оцінку та визначено основні фізико-хімічні показники, що дозволяло об’єктивно оцінити його технологічну зрілість. Вологість рідких напівфабрикатів після замісів становила 85–90 %, дозрівання здійснювали за температури 27–29 °С, при вмісті сухих винних дріжджів у кількості 7 % до маси борошна. На основі досліджень визначено параметри технологічного процесу виготовлення опари, тіста. В результаті експериментального випікання сформовано вимоги якості до тіста та пшеничного хліба, виготовленого шляхом використання спонтанного бродіння винних дріжджів для розроблення хлібної продукції з високими споживчими властивостями. Запропонована система для оцінювання органолептичних та фізико-хімічних показників напівфабрикатів з винних дріжджів, тіста та якості хлібних виробів, сприяє формуванню стабільної якості готових виробів.

ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНЕ ДОСЛІДЖЕННЯ ПРОЦЕСУ ЗНЕЗАРАЖЕННЯ ВОДИ ОЗОНУВАННЯМ ДЛЯ КОМПАКТНИХ СИСТЕМ ОЧИЩЕННЯ

2026-04-09T23:05:42+03:00

У сучасних умовах погіршення якості водних ресурсів та обмеження доступу до централізованих систем водопідготовки актуальним є розроблення ефективних компактних технологій знезараження води. Одним із перспективних методів є озонування, яке забезпечує інтенсивне окиснення органічних речовин та інактивацію мікроорганізмів. Метою роботи є експериментальне дослідження процесу знезараження води під час озонування залежно від режимів подачі озону та тривалості обробки з визначенням раціональних параметрів для використання у компактних пристроях очищення. На підставі проведених експериментальних досліджень встановлено, що процес знезараження має експоненціальний характер, причому найбільш інтенсивне зниження мікробіологічного забруднення відбувається на початкових стадіях обробки. Визначено, що при інтенсивності озонування 0,8 мг/л ефективність процесу є недостатньою для досягнення нормативних показників якості води, тоді як збільшення інтенсивності до 1,6 мг/л забезпечує суттєве прискорення інактивації мікроорганізмів. Найбільш ефективні результати отримано при інтенсивності 2,4 мг/л, за якої досягається максимальне зниження кількості колонієутворюючих одиниць протягом 5 хвилин обробки. Встановлено, що ефективність процесу визначається не лише інтенсивністю подачі озону, але й тривалістю контакту, а також інтегральним показником CT, який характеризує сумарний вплив концентрації озону та часу. Показано, що досягнення рівня КУО <10⁴ КУО/см³ відповідає діапазону CT ≈ 1–3 мг·хв/л. Доведено, що оптимальні результати досягаються при поєднанні високої інтенсивності озонування та достатнього часу обробки, а застосування імпульсного режиму подачі озону дозволяє підвищити ефективність масопереносу та знизити енергоспоживання процесу. Отримані результати підтверджують доцільність використання озонування як ефективного етапу попереднього знезараження у компактних системах очищення води та можуть бути використані для обґрунтування параметрів їх роботи.

ТРАНСЕСТЕРИФІКАЦІЯ ТРИГЛІЦЕРИДІВ СПИРТАМИ С1–С3 У ПРИСУТНОСТІ АНІОНООБМІННОЇ СМОЛИ АВ-17-8

2025-12-08T12:44:59+02:00

Наведено результати дослідження закономірностей трансестерифікації тригліцеридів олій із підвищеним вмістом вільних жирних кислот (зокрема лляної, ріпакової, нерафінованої соняшникової та рицинової) аліфатичними спиртами C₁–С₃ у присутності аніонообмінної смоли АВ-17-8. Встановлено залежність конверсії тригліцеридів за 150 хв. та початкової швидкості трансестерифікації тригліцеридів від довжини ланцюга аліфатичного спирту. Показано, що трансестерифікація тригліцеридів метанолом та етанолом дає змогу досягнути їх конверсії близької або вищої 80 %, а при трансестерифікації нерафінованої соняшникової олії конверсія досягає 92,4–94,6 %. Результати трансестерифікації тригліцеридів аніонообмінною смолою АВ-17-8 свідчать, що присутні в реакційній суміші вільні жирні кислоти в реакцію естерифікації практично не вступають, а їх конверсія не перевищує 3,9 %. Максимальне вилучення жирних кислот із продуктів реакції трансестерифікації тригліцеридів олій із підвищеним вмістом вільних жирних кислот досягається за умови їх обробки у катіонообмінною смолою КУ-2-8 у кількості 20 мас. %. Абсорбція вільних кислот на іонообмінній смолі за її вмісту у продуктах реакції 20 мас. % забезпечує практично повне вилучення вільні жирні кислоти із реакційної суміші за умови, що її кислотне число не перевищує 4,55 мг КОН/г. Встановлено, що загальний ступінь вилучення вільних жирних кислот із продуктів реакції при її обробці катіонообмінною смолою КУ-2-8 досягає 96,8–99,3 %, а залишкове кислотне число продуктів реакції не перевищує 0,13 мг КОН/г. Показано, що обробка реакційної суміші катіонообмінною смолою КУ-2-8 може бути ефективним способом вилучення вільних жирних кислот із продуктів реакції трансестерифікації нерафінованих олій аліфатичними спиртами.

АНАЛІЗ МЕТОДІВ ПЕРЕРОБКИ РІДКИХ ВІДХОДІВ ШЛАМО- ТА МУЛОНАКОПИЧУВАЧЕЙ У ВТОРИННІ РЕСУРСИ: ПРОМИСЛОВИЙ ДОСВІД

2026-04-09T00:36:26+03:00

Представлено аналіз методів переробки рідких відходів шламо- та мулонакопичувачів у вторинні ресурси на основі промислового досвіду. Накопичення полідисперсних суспензій у відкритих накопичувачах призводить до значного екологічного навантаження: інфільтрації токсичних речовин у ґрунтові води, евтрофікації водойм, емісії метану та сірководню, а також вітрового рознесення пилу з важкими металами та канцерогенними сполуками. Об’єми накопичених шламів сягають десятків мільйонів тонн, щорічне поповнення становить 5–10 % від обсягу переробки сировини на підприємствах, де вони утворюються. Запропоновано комплексну схему поводження з рідкими відходами, що включає такі основні етапи: вилучення шламових відходів із шламонакопичувачей, класифікацію на барабанних ситах, механічне зневоднення на осаджувальних центрифугах з дозуванням флокулянтів за потреби, термічне сушіння та переробка. Використання модульних установок ТОВ «НТЦ «Екомаш» дозволяє переробляти відходи безпосередньо на місці накопичення та отримання осаду, готового до переробки у вторинну сировину. Експериментально та промислово підтверджено ефективність модульних установок, які використовуються як у водно-шламових схемах підприємств, так і для зневоднення рідких відходів шламонакопичувачей. Технологія повністю адаптована до умов українських підприємств, характеризується низькими капітальними витратами на модульні комплекси, швидкою окупністю за рахунок реалізації вторинних енергоресурсів та відповідає принципам циркулярної економіки. Впровадження дозволяє припинити вторинне забруднення довкілля, рекультивувати землі накопичувачів, мінімізувати ризики аварійних скидів. Перспективи масштабування пов’язані з розширенням застосування модульних установок на підприємствах вуглезбагачувальної, гірничодобувної, водоочисної, харчової та інших галузей промисловості України.

РОЗПОДІЛЕННЯ ВИСОКОГО ПОТЕНЦІАЛУ В СИСТЕМІ СЕС-ПІДСТАНЦІЯ ПРИ АВАРІЙНОМУ РЕЖИМІ

2026-02-04T14:26:21+02:00

Досліджено особливості виникнення та перенесення електричних потенціалів у системі територіально зближених електроустановок, гальванічно пов’язаних між собою силовими кабельними лініями, на прикладі підстанції класом напруги 150/10 кВ та сонячної електростанції. Актуальність роботи зумовлена широким впровадженням концепції Smart Grid та переходом України до гібридного типу енергосистеми, що поєднує в собі об’єднану енергетичну систему та розподілену генерацію з інтеграцією відновлюваних джерел енергією. Це в свою чергу призводить до утворення складних нееквіпотенційних систем заземлення з можливим впливом аваріних електромагнітнихзавад на роботу чутливого мікропроцесорного обладнання та безпеку персоналу. В роботі виконано аналіз розподілу напруги дотику та потенціалу заземлювального пристрою при однофазному замиканні на землю та прямому ударі блискавки в умовах різної геоелектричної структури ґрунту. Розроблено симуляційну модель реального заземлювального пристрою підстанції з урахуванням його топології, параметрів тришарового ґрунту та гальванічних зв’язків із заземленням сонячної електростанції. Адекватність моделі підтверджено порівнянням результатів чисельного моделювання з експериментальними вимірюваннями. В процесі дослідження проаналізовано чотири типи тришарового ґрунту, що відрізняються співвідношенням питомих опорів шарів, та встановлено кореляцію між геоелектричною структурою ґрунту і рівнями небезпечних потенціалів. Показано, що при однофазному короткому замиканні перевищення допустимих значень напруги дотику на території підстанції можливе для ґрунтів типу H та Q, тоді як на стороні сонячної електростанції ці значення залишаються безпечними. При прямому ударі блискавки встановлено різку локалізацію екстремальних потенціалів у зоні безпосереднього протікання імпульсного струму та істотне зменшення їх рівнів на віддаленому об’єкті. Отримані результати мають практичне значення для оцінювання електромагнітної стійкості сучасних енергооб’єктів, вибору технічних рішень із заземлення та блискавкозахисту, а також для підвищення надійності вторинних і вимірювальних кіл у складних системах електропостачання.

ПІДСИСТЕМА ПРИЙНЯТТЯ РІШЕНЬ СИСТЕМИ КЕРУВАННЯ АБСОРБЦІЙНО-ХОЛОДИЛЬНИХ УСТАНОВОК ВИРОБНИЦТВА АМІАКУ

2026-01-22T23:13:44+02:00

Показано, що в технологічному комплексі вторинної конденсації виробництва аміаку сезонні та добові коливання температури атмосферного повітря змінюють умови тепловідведення у конденсаторах повітряного охолодження, що спричиняє відхилення тиску конденсації аміачної пари та порушує стабільність режимів генерації, ректифікації й конденсації. Проаналізовано наслідки таких збурень для роботи струминних компресорів, зокрема зміну коефіцієнта інжекції та потребу в оперативному узгодженні витрати робочої пари з поточними параметрами конденсації. Розглянуто підхід до супервізорного керування, у межах якого підсистема прийняття рішень формує рекомендації оператору щодо ввімкнення або вимкнення окремих струминних компресорів і встановлення витрати робочої пари на підставі розрахункової оцінки коефіцієнта інжекції. Акцентовано увагу на алгоритмічному забезпеченні, побудованому на математичному описі однофазного струминного компресора з циліндричною камерою змішування та використанні газодинамічних функцій для визначення граничних режимів і збіжних розрахункових процедур. Підтверджено, що запропонована послідовність обчислень дає змогу узгоджувати витрату робочої пари зі зміною температури і тиску конденсації в апаратах повітряного охолодження та забезпечує формалізований вибір кількості діючих струминних компресорів у позарозрахункових умовах. Реалізацію алгоритму виконано в програмному середовищі MATLAB, апробацію проведено на експериментальних даних промислової експлуатації. Отримані результати свідчать про можливість оперативного перемикання конфігурації струминних компресорів залежно від умов конденсації та розрахованого коефіцієнта інжекції, що сприяє зниженню витрат електроенергії і природного газу та підвищенню відтворюваності керувальних рішень у супервізорному контурі.

СИСТЕМА АВТОМАТИЧНОГО РЕГУЛЮВАННЯ ТЕМПЕРАТУРИ ПЕРЕГРІТОЇ ПАРИ

2026-03-05T11:24:38+02:00

Розроблено та досліджено системи автоматичного регулювання температури перегрітої пари для барабанного котлоагрегату. Розглянуто ключові фактори необхідності підтримання температури перегрітої пари в допустимих межах для безпечної, надійної та економічної роботи котлоагрегату й турбіни. Проаналізовано статичні та динамічні властивості пароперегрівача, зокрема наявність значних запізнень, що ускладнюють керування. Розглянуто методи регулювання температури, серед яких найбільш поширеним є впорскування живильної води. Синтезовано двохімпульсну систему автоматичного регулювання, структурні особливості якої дають змогу компенсувати збурення по каналах витрати та теплового впливу. На основі експериментальних даних побудовано математичну модель і виконано моделювання в Simulink. У результаті проведених досліджень було отримано показники, що демонструють високу точність: перерегулювання 1,57%, відхилення під час збурень — 4–5 ºС. Запропонована система забезпечує необхідну швидкодію та стабільність і може бути основою для подальшого розвитку, включно з інтеграцією методів машинного навчання. Результати моделювання підтвердили ефективність двохімпульсної структури, що дозволяє мінімізувати вплив запізнень і забезпечити стійкість системи в широкому діапазоні режимів роботи. Запропонований підхід може бути адаптований для інших типів котлоагрегатів, а також інтегрований у сучасні системи керування енергоблоками для підвищення їхньої надійності та економічності.

МОДЕЛЮВАННЯ РОБОТИ АКТИВНОГО ВИПРЯМЛЯЧА З ПАРАМЕТРИЧНОЮ СИСТЕМОЮ УПРАВЛІННЯ І ФІКСОВАНОЮ ЧАСТОТОЮ МОДУЛЯЦІЇ

2026-02-06T13:42:31+02:00

Сучасна промисловість вимагає ефективних і недорогих рішень у сфері вентильного електроприводу, де використання асинхронних двигунів займає провідне місце. Спрощення структури систем управління перетворювачами частотного електроприводу без погіршення його експлуатаційних характеристик є одним із засобів зменшення вартості кінцевого виробу. Замість векторних алгоритмів, що потребують значної обчислювальної потужності, можна застосувати параметричні і для їхньої реалізації поставити дешевші елементи. Використання активного випрямляча з такою системою управління задовольняє сучасним вимогам енергозбереження. Проте особливості роботи його схеми та системи управління на конкретну структуру частотного електроприводу потребують додаткових досліджень. Розглянуто вдосконалений алгоритм корекції кута зсуву першої гармоніки струму мережі відносно напруги джерела живлення в параметричній системі управління з фіксованою частотою модуляції та промодельовано такий перетворювач у складі частотно-регульованого асинхронного електроприводу в руховому та генераторному режимах роботи асинхронного двигуна. Запропоновано оновлену структуру системи управляння активного випрямляча, яка не потребує тригонометричних обчислень й використовує виключно струми і напруги мережі та навантаження при формуванні сигналу завдання на вході широтно-імпульсного модулятора. Представлено основні принципи його роботи, отримані співвідношення для побудови та розроблена структурна схема. Результати моделювання показали, що активний випрямляч з такою системою управляння забезпечує стійку роботу перетворювача в режимі двонаправленого обміну енергією між мережею та асинхронним двигуном в будь-якому режимі його роботи. Він автоматично підтримує завдану напругу на виході та синусоїдальний струм на вході при нульовому споживанні реактивної потужності.

МОДЕЛЮВАННЯ ЗА ДОПОМОГОЮ СУЧАСНИХ ПРОГРАМНИХ СЕРЕДОВИЩ ПРОЦЕСУ ГАЗИФІКАЦІЇ В РОЗРОБЛЕНОМУ ГАЗОГЕНЕРАТОРІ ДЛЯ ВОЛОГОГО ПАЛИВА

2026-01-21T15:51:14+02:00

Застосування сучасних програмних середовищ значно спрощує процес дослідження газифікації в розроблених газогенераторах, особливо для вологих видів палива. Завдяки комплексним можливостям моделювання, стає можливим врахування різних факторів (температури, складу палива, вологості тощо) для досягнення високої ефективності і екологічної безпеки процесу. Розглянуто особливості моделювання з використанням сучасних програмних середовищ процесу газифікації в розробленому газогенераторі для вологого палива. Проаналізовано результати моделювання, визначено ключові фактори, що впливають на продуктивність та ефективність процесу. Модель можна використовувати для прогнозування складу та властивостей синтез-газу, оптимізації параметрів процесу, розрахунку енергетичної ефективності, проектування газифікаторів. Розроблено конструкцію газогенератора, яка вигідна з експлуатаційної точки зору, оскільки газ з камери піролізу поступає через заслонки в камеру і через трубу, яка розміщена в середині корпуса газогенератора, всмоктується інжектором і подається через зону високих температур над колосниковою решіткою, через яку проходять смоли (розпадаючись на прості сполуки) та пари води, збільшуючи процентний вміст горючих газів СО та Н₂ в синтез-газі. Використання газогенераторів для вологого палива запропонованої конструкції дозволить підвищити ефективність роботи шляхом збільшення швидкості та інтенсивності газифікації відходів деревини та вирішити проблеми промислових та побутових відходів, отримання дешевої енергії та екологічного стану довкілля. Розроблена фізико-хімічна модель дозволяє створити досить точне уявлення про процес газифікації деревини в умовах змінної вологості та різних температурних режимів. Врахування хімічних реакцій, матеріального і теплового балансів, а також кінетики реакцій дає змогу оптимізувати процес для досягнення високої енергоефективності та отримання бажаного складу газу. Така модель є ефективним інструментом для вдосконалення газогенераторів і підвищення ефективності використання вологих видів палива.

ОБҐРУНТУВАННЯ ВИБОРУ МОДИ УЛЬТРАЗВУКОВИХ ХВИЛЬ ТА ПАРАМЕТРІВ ЕЛЕКТРОМАГНІТНО – АКУСТИЧНИХ ПЕРЕТВОРЮВАЧІВ ДЛЯ РАЦІОНАЛЬНОГО ВИЯВЛЕННЯ ДЕФЕКТІВ У ТРУБАХ ІЗ ТОВСТОЮ СТІНКОЮ

2025-12-26T13:33:48+02:00

The most widespread method of quality control of pipes is ultrasonic testing. Unlike traditional ultrasonic inspection, in recent years the electromagnetic–acoustic method of excitation and reception of ultrasonic pulses has been used, which has significant advantages, including when using normal-type waves: Rayleigh, Lamb, etc. However, such waves possess dispersive properties, since their propagation velocities depend on the pipe wall thickness as well as the ultrasonic frequency, which requires a rational approach to determining their parameters. It is shown that to use Lamb waves of modes SV₁ or SV₂, which exhibit increased sensitivity to detecting pipe defects, it is necessary for the given pipe material to construct dispersion curves of the ultrasonic wave propagation speed as a function of the product of pipe wall thickness and ultrasonic frequency. Based on these dispersion curves, the ultrasonic wave frequency must be determined, from which the wavelength used for testing is established. The defined Lamb wavelength is the basis for creating a meander-type high-frequency inductive coil with a pitch equal to the wavelength of the corresponding mode. In addition to Lamb waves, it is advisable to use Rayleigh waves with a wavelength close to the wall thickness of the inspected object. Such waves are called quasi-Rayleigh waves and are not subject to dispersion. They offer advantages when inspecting pipes in operation, since wall thickness wear occurs and the previously calculated Lamb wave ultrasonic frequency will no longer correspond to the rational inspection conditions. The theoretical prerequisites make it possible to calculate the pitch of a high-frequency inductive coil of the electromagnetic–acoustic transducer. Examples of calculations were performed for pipe wall thicknesses in the range 8…16 mm, which are most used in industry. The results of theoretical and practical studies were verified and confirmed by experiments on a developed stand using pipe samples with defect models in the form of through-holes and slots. Thus, it is shown that under specific conditions of ultrasonic inspection using a contactless electromagnetic-acoustic method of excitation and reception of pulse packets, it is necessary to determine which wave type is advisable to use and, based on this, develop the defectoscopy technology.

ВПЛИВ НАВКОЛИЩНЬОГО СЕРЕДОВИЩА НА МАГНІТНЕ ПОЛЕ ЛІНІЙ ЕЛЕКТРОПЕРЕДАЧІ, РОЗМІЩЕНИХ У ПІДЗЕМНИХ КОЛЕКТОРАХ

2026-04-09T23:18:29+03:00

Pозглянуто задачу оцінювання магнітного поля трифазних ліній електропередачі, розміщених у підземних бетонних колекторах, що є актуальним у зв’язку з поширенням компактних рішень електропостачання в умовах обмеженого простору. У практиці проєктування часто припускається можливість зниження рівня магнітного поля за рахунок властивостей навколишнього середовища, зокрема ґрунту та бетонних конструкцій, однак ефективність такого впливу потребує окремого дослідження. Визначено ступінь впливу параметрів навколишнього середовища на магнітне поле лінії електропередачі, розміщеної у підземному колекторі, та встановлення доцільності їх урахування при інженерному аналізі. Bиконано чисельне моделювання магнітного поля трифазної системи провідників напругою 110 кВ зі струмовим навантаженням 500 А, розміщеної у бетонному тунелі під шаром ґрунту. Дослідження проведено для контрольної точки, розташованої на висоті 1 м над поверхнею землі, а також для ряду характерних шарів розрахункової області. Розглянуто вплив питомого опору ґрунту в діапазоні 50–1000 Ом·м та товщини бетонної стінки в межах 250–500 мм. Встановлено, що в дослідженій конфігурації зміна питомого опору ґрунту та товщини бетонної стінки не призводить до помітних змін магнітної індукції як у контрольній точці, так і в межах розрахункової області. Показано, що магнітне поле визначається насамперед струмовим навантаженням та геометричним розташуванням фазних провідників, тоді як параметри навколишнього середовища в розглянутих межах не забезпечують ефективного екранування. Додатково встановлено суттєву залежність рівня магнітної індукції від положення області спостереження відносно струмопровідної системи, що проявляється у зростанні індукції при наближенні до фазних провідників та підвищенні просторової неоднорідності поля. Отримані результати можуть бути використані при попередньому проєктуванні підземних колекторів для оцінювання рівнів магнітного поля без детального врахування параметрів навколишнього середовища.

НЕЛІНІЙНІ СТАЦІОНАРНІ ЗБУДЖЕННЯ ФЕРОМАГНЕТИКУ КІНЦЕВОГО РОЗМІРУ ПІД ВПЛИВОМ ВЧ-ПОЛЯ

2026-04-09T23:27:34+03:00

Проаналізовано нелінійні стаціонарні збудження легковісного феромагнетика кінцевого розміру за наявності зовнішнього локалізованого високочастотного поля, що прикладено на границі системи. Теоретичний розгляд проводився на прикладі одновимірної системи, динаміка якої описується нелінійним рівнянням Шредінгера. Знайдено залежності динамічних параметрів збуджень системи від параметрів зовнішнього поля: його амплітуди і частоти. Проведено класифікацію всіх стаціонарних (одночастотних) станів, які можуть збуджуватися в розглянутій системі. Зокрема проаналізована залежність енергії, амплітуди та норми стаціонарних станів від амплітуди зовнішнього поля при різних значеннях частоти поля та довжини ланцюжка. Показано, що наявність прямого резонансного впливу на систему призводить при низьких рівнях збудження до виникнення локалізованих стаціонарних станів які можуть існувати тільки при частотах, які лежать нижче частоти однорідного феромагнітного резонансу. Так, станам із найменшими значеннями енергії будуть відповідати локальні квазілінійні моди, що локалізовані в області прикладення зовнішнього поля. Крім цього, виникатимуть квазісолітонні стани, які можуть бути локалізовані як в області прикладення поля, так і у вузький області поблизу вільної межи системи. При вищих рівнях збудження системи виникають просторово періодичні стани, які мають вигляд нелінійних стоячих хвиль. Були розглянуті два граничні випадки. Для випадку «великої» довжини системи показано, що залежність норми розв’язків від амплітуди зовнішнього поля при низьких рівнях збудження системи якісно збігається з аналогічною залежністю для розв’язків, які відповідають стаціонарним солітоноподібним станам, що виникають в системі необмеженої довжини. У випадку «малої» довжини система при низьких рівнях збудження якісно близька до осцилятора в умовах нелінійного резонансу. Отримані результати вказують на те, що при заданому значенні частоти зовнішнього поля стаціонарні стани, що належать різним типом збуджень, існують лише в певних інтервалах значень амплітуди поля, ширина яких залежить від довжини ланцюжка.

ПРИНЦИПИ МУЛЬТИПАРАМЕТРИЧНОГО ПРОЕКТУВАННЯ ЕНЕРГЕТИЧНОГО УСТАТКУВАННЯ

2026-02-02T17:14:23+02:00

Показано актуальність розробки методів проектування та моделювання структурних елементів енергетичних установок та механізмів. Акцентовано увагу, що електромеханічні перетворювачі енергії є невід’ємною складовою енергетичного устаткування яке повинно розглядатися системно, як один енергетичний комплекс у складі газотурбінної та паротурбінної установки. Електромеханічні перетворювачі енергії різних типів (трансформатори, електродвигуни, турбогенератори) є основним технологічним устаткуванням енергетичної промисловості та складають основу ланку устаткування для теплових та атомних електростанцій. Розглянуто принципи системного проектування енергетичних установок серед яких виокремлено принцип цілісності, принцип ієрархічності, принцип взаємозв’язку, принцип адаптивності, принцип оптимізації. Ці принципи запропоновано покласти в основу мультипараметричного проектування електромеханічних перетворювачів енергії. Зазначено що, мультипараметричне проектування ґрунтується на математичному апаратні параметричного проектування. Більш детально розглянуто сутність принципів цілісності та ієрархічності. Інші принципи мультипараметричного проектування викладено в окремих роботах. Сформульовано ознаки цих принципів проектування, розроблено функціональні блоки виконання проектних робіт, наведено послідовність їх реалізації та результати які повинні бути отримані при їх застосуванні. Виконано адаптацію розглянутих принципів проектування до особливостей розробки трансформатора, електродвигуна та турбогенератора. Зазначено що особливістю мультипараметричного проектування електромеханічних перетворювачів енергії різних типів та конструкцій – є врахування багатофізичних процесів, що відбуваються під час роботи цих енергетичних машин. Головним чином це електродинамічні, механічні та тепло-вентиляційні процес. Виконання розрахунків та моделювання деталей та вузлів енергетичних машин з урахуванням саме цих процесів є складною та вкрай важливою задачею, тому що майже всі вузли енергетичної установки перебувають під впливом електричних, механічних та теплових навантажень.

УДОСКОНАЛЕННЯ МЕТОДИЧНИХ ПІДХОДІВ ДО ТЕХНІЧНОЇ ЕКСПЕРТИЗИ ТУРБОГЕНЕРАТОРІВ ДЛЯ ПІДВИЩЕННЯ БЕЗПЕКИ ЇХ ДОВГОСТРОКОВОЇ ЕКСПЛУАТАЦІЇ

2026-03-03T20:28:27+02:00

Розглянуто удосконалення методичних підходів до технічної експертизи турбогенераторів у сучасних умовах підвищених вимог до надійності та безпеки їх довгострокової експлуатації. Проаналізовано існуючі підходи до діагностики технічного стану енергетичного обладнання та акцентовано увагу на їх обмеженнях, зокрема недостатній чутливості до ранніх стадій розвитку дефектів і відсутності комплексного врахування взаємопов’язаних фізичних процесів. Розглянуто вплив теплових, механічних і електричних навантажень на стан стрижнів обмотки статора, що є критичними елементами турбогенераторів, та обґрунтовано необхідність інтеграції різнорідних діагностичних параметрів у єдину систему оцінювання. Показано доцільність використання інтегрального показника технічного стану, який поєднує гідравлічні, вібраційні та температурні характеристики, включаючи втрати напору в системі охолодження, середньоквадратичні значення вібраційного прискорення, спектральні параметри, температуру, температурні градієнти та швидкість її зміни. Акцентовано увагу на врахуванні синергетичного ефекту взаємодії температурних і вібраційних процесів, що дозволяє підвищити достовірність діагностики та виявляти передаварійні стани на ранніх етапах. Запропоновано алгоритм оцінювання технічного стану, який включає формування системи параметрів, їх нормалізацію відносно допустимих значень, розрахунок безрозмірних показників та інтегрування з урахуванням вагових коефіцієнтів. Підтверджено ефективність запропонованого підходу на прикладі турбогенератора типу ТВВ-1000, для якого проведено розрахунок інтегрального показника з використанням експлуатаційних даних. Показано, що отриманий результат дозволяє ідентифікувати передаварійний стан обладнання, що обумовлений одночасним впливом підвищених вібрацій, погіршення умов охолодження та інтенсивних термомеханічних процесів. Проаналізовано переваги запропонованого підходу, серед яких підвищення точності оцінювання, можливість раннього виявлення дефектів, адаптивність до умов довгострокової експлуатації та придатність до інтеграції в системи діагностичного моніторингу.

СИСТЕМА КЕРУВАННЯ СИНХРОННИМ ДВИГУНОМ З ПОСТІЙНИМИ МАГНІТАМИ

2026-02-23T13:37:54+02:00

З початком масового використання електродвигунів, колекторні та асинхронні двигуни чітко закріпились у якості найпоширеніших. Колекторні двигуни є зручними для використання у малих та компактних пристроях, тоді як асинхронні двигуни є потужними, надійними та легкими для впровадження, зберігаючи досить просту конструкцію. Разом з тим розвиток матеріалознавства призвів до створення потужних та стійких до зовнішніх умов неодимових магнітів, що докорінно змінюють ситуацію. Вони дозволяють застосувати іншу будову ротора, ніж у асинхронних двигунів, формуючи синхронний двигун та відкриваючи шлях до його застосування у нових сферах. Незмінною перевагою синхронних двигунів є можливість точного та передбачуваного керування їх характеристиками – такими як положення ротора та/або частота обертання. Враховуючи це вони завжди мали і наразі займають досить широку нішу у сфері створення високоточного спеціалізованого обладнання. Особливу роль ця точність відіграє у медичному обладнанні, наприклад у системах МРТ, системах вентиляції легень, маніпуляторах, перистальтичних насосах, хімічних центрифугах. У зв’язку з цим, метою цієї розробки є створення системи керування режимами та частотами роботи синхронного двигуна з постійними магнітами та проведення прикладних випробувань. Це потрібно для виявлення та дослідження особливостей роботи такої системи, щоб мати необхідні дані для покращення та вдосконалення подібних систем. Особливу увагу було приділено способам реалізації методу широтно-імпульсної модуляції (ШІМ) сигналів у програмній частині пристрою, а саме способу визначення та встановленню тривалості поточного імпульсу. Запропоновано систему керування двофазним синхронним двигуном з постійними магнітами на базі мікроконтролера STM32 та повномостових інверторів, що забезпечує високу точність позиціювання. За результатами експериментальних досліджень зроблено аналіз причин спотворення вихідного сигналу та обґрунтовано концепцію активного розряджання котушок статора під час пауз ШІМ для підвищення стабільності роботи приводу.