Clean Power

Ukrainian (UA)English (United Kingdom)

НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ


ІНСТИТУТ ЕЛЕКТРОДИНАМІКИ

Про інститут

DOI: https://doi.org/10.15407/publishing2020.56.011

УДК 621.3.011

ВИКОРИСТАННЯ МЕТОДУ БАГАТОПАРАМЕТРИЧНИХ ФУНКЦІЙ ДЛЯ АНАЛІЗУ ПЕРЕХІДНИХ ПРОЦЕСІВ У ЕЛЕКТРИЧНИХ КОЛАХ ЗМІННОЇ СТРУКТУРИ

А.А. Щерба1*, чл.-кор. НАН України, Н.І. Супруновська1**, докт. техн. наук, М.А. Щерба2***, докт. техн. наук, В.В. Михайленко2****, канд. техн. наук
1- Інститут електродинаміки НАН України,
пр. Перемоги, 56, Київ, 03057, Україна,
е-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів, Вам потрібно включити JavaScript для перегляду
2- Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут ім. Ігоря Сікорського",
пр. Перемоги, 37, Київ, 03056, Україна,
е-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів, Вам потрібно включити JavaScript для перегляду
* ORCID ID : http://orcid.org/0000-0002-0200-369X
** ORCID ID : http://orcid.org/0000-0001-7499-9142
*** ORCID ID : http://orcid.org/0000-0001-6616-4567
**** ORCID ID : http://orcid.org/0000-0001-6667-2457

Для спрощення аналізу перехідних процесів у електричних колах змінної структури, що виникають за регулювання тривалості розряду ємнісних накопичувачів енергії в електророзрядних установках з напівпровідниковими (тиристорними) ключами, використано метод багатопараметричних функцій. Це дало змогу отримати аналітичні вирази для розрахунку струмів розряду накопичувального лінійного конденсатора в колах з трьома незалежними реактивними елементами (однією ємністю та двома індуктивностями). Розрахунок перехідних процесів у таких колах ускладнюється необхідністю розв'язку диференційних рівнянь третього порядку, що описують ці процеси за зміни конфігурації кіл з метою регулювання тривалості розрядних струмів у навантаженні. У статті показано, що використання методів багатопараметричних функцій та Рунге-Кутта спрощує отримання точних аналітичних виразів для розрядних струмів у конденсаторі та навантаженні за змінення структури електричного кола, включаючи проміжки часу, в яких струми протікають одночасно в трьох незалежних реактивних елементах. Незважаючи на різні тривалості струмів у реактивних елементах, отримано точні вирази для струмів у всіх елементах розрядного кола. Бібл. 9, рис. 1.
Ключові слова: перехідний процес, метод багатопараметричних функцій, розряд конденсатора, електроіскрове навантаження, тривалість розряду.



ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕТОДА МНОГОПАРАМЕТРИЧЕСКИХ ФУНКЦИЙ ДЛЯ АНАЛИЗА ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ В ЦЕПИ С ИЗМЕНЯЮЩЕЙСЯ КОНФИГУРАЦИЕЙ

А.А. Щерба1, чл.-корр. НАН Украины, Н.И. Супруновская1, докт. техн. наук, М.А. Щерба2, докт. техн. наук, В.В. Михайленко2, канд. техн. наук
1- Институт электродинамики НАН Украины,
пр. Победы, 56, Киев, 03057, Украина,
е-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів, Вам потрібно включити JavaScript для перегляду
2- Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт им. И. Сикорского",
пр. Победы, 37, Киев, 03056, Украина,
е-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів, Вам потрібно включити JavaScript для перегляду

Для упрощения анализа переходных процессов в электрических цепях с изменяющейся структурой, возникающих при регулировании длительности разряда емкостных накопителей энергии в электроразрядных установках с полупроводниковыми (тиристорными) ключами, использован метод многопараметрических функций. Это позволило получить аналитические выражения для расчета токов разряда накопительного линейного конденсатора в цепях с тремя независимыми реактивными элементами (одной емкостью и двумя индуктивностями). Расчет переходных процессов в таких цепях усложняется необходимостью решения дифференциальных уравнений третьего порядка, которые описывают эти процессы при изменении конфигурации цепей с целью регулирования длительности разрядных токов в нагрузке. В статье показано, что использование методов многопараметрических функций и Рунге-Кутта упрощает получение точных аналитических выражений для разрядных токов в конденсаторе и нагрузке при изменении структуры электрической цепи, включая промежутки времени, в которых токи протекают одновременно в трех независимых реактивных элементах. Несмотря на разные длительности токов в реактивных элементах, получены точные выражения для токов во всех элементах разрядной цепи. Библ. 9, рис. 1.
Ключевые слова: переходный процесс, метод многопараметрических функций, разряд конденсатора, электроискровая нагрузка, длительность разряда.

Робота виконана за рахунок коштів наукової роботи "Створення науково-технічних основ інтелектуалізації технологічних процесів та засобів вимірювання, керування, моніторингу і діагностування в електроенергетичних та електротехнічних системах (шифр: ІНТЕХЕН) " в рамках цільової програми наукових досліджень Відділення фізико-технічних проблем енергетики НАН України «Фундаментальні дослідження процесів перетворення та використання енергії» згідно бюджетної програми “Підтримка розвитку пріоритетних напрямів наукових досліджень”. Код програмної класифікації видатків 6541230 .



Література
1. Nguyen P.K., Lee K.H., Kim S.I., Ahn K.A., Chen L.H., Lee S.M., Chen R.K., Jin S., Berkowitz A.E. Spark Erosion: a High Production Rate Method for Producing Bi0.5Sb1.5Te3 Nanoparticles With Enhanced Thermoelectric Performance. Nanotechnology. 2012. Vol.23. Pp.415604-1–415604-7. DOI: https://doi.org/10.1088/09574484/23/41/415604
2. Nguyen, P.K., Sungho J., Berkowitz A.E. MnBi particles with high energy density made by spark erosion. J. Appl. Phys. 2014. Vol. 115. Iss. 17. Pp. 17A756-1. DOI: https://doi.org/10.1063/1.4868330
3. Liu Y., Li X., Li Y., Zhao Zh., Bai F. The lattice distortion of nickel particles generated by spark discharge in hydrocarbon dielectric mediums. Applied Physics A. 2016. Vol.122. Pp.174-1–174-9. DOI: https://doi.org/10.1007/s00339-016-9698-2
4. Carrey J., Radousky H.B., Berkowitz A.E. Spark-eroded particles: Influence of processing parameters // Journal of Applied Physics, Vol. 95. No 3. 1 February 2004. Pp. 823–829. DOI: https://doi.org/10.1063/1.1635973
5. Casanueva R., Azcondo F.J, Branas C., Bracho S. Analysis, design and experimental results of a high-frequ-ency power supply for spark erosion. IEEE Transactions on Power Electronics. 2005. Vol. 20. Pp. 361–369. DOI: https://doi.org/10.1109/TPEL.2004.842992
6. Kornev Ia., Saprykin F., Lobanova G., Ushakov V., Preis S. Spark erosion in a metal spheres bed: Experimental study of the discharge stability and energy efficiency. Journal of Electrostatics. 2018. Vol. 96. Pp. 111–118. DOI: https://doi.org/10.1016/j.elstat.2018.10.008
7. Ivashchenko D.S., Shcherba A.A., Suprunovska N.I. Analyzing Probabilistic Properties of Electrical Characteristics in the Circuits Containing Stochastic Load. Proc. IEEE International Conference on Intelligent Energy and Power Systems IEPS-2016. Kyiv, Ukraine, June 7–11, 2016. Pp. 45–48. DOI: https://doi.org/10.1109/IEPS.2016.7521887.
8. Shcherba A.A., Suprunovska N.I. Electric Energy Loss at Energy Exchange Between Capacitors as Function of Their Initial Voltages and Capacitances Ratio. Tekhnichna Elektrodynamika. 2016. No 3. Pp. 9–11. DOI: https://doi.org/10.15404/techned2016.03.009
9. Mykhailenko V.V.; Buryan S.O.; Maslova T.B.; Mikhnenko G.E.; J.M Chunyk ; Tcharniak O.S. Study of Electromagnetic Processes in the Twelve-Pulse Converter with Eight-Zone Regulation of Output Voltage and Electromechanical Load. Proc. 6th IEEE International Conference on. on Energy Smart Systems ESS-2019. Kyiv, Ukraine, April 17–19, 2019. Pp. 43–46. DOI: https://doi.org/10.1109/ESS.2019.8764227

Надійшла 28.02.2020

PDF