Анотація до роботи:

Супруновська Н.І. Енергетичні процеси в колах заряду і розряду конденсаторів електроімпульсних установок. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.09.05 – теоретична електротехніка. – Інститут електродинаміки НАН України, Київ, 2009.

Дисертація присвячена подальшому розвитку теорії перехідних процесів у колах заряду та розряду конденсаторів електроімпульсних установок у частині використання цілеспрямованої зміни умов заряду і розряду, а також аналізу методів підвищення енергетичних характеристик таких кіл та зменшення тривалості перехідних процесів у розрядному колі і в навантаженні.

В роботі розроблено нові критерії оцінки енергетичних характеристик аперіодичного та коливального зарядів конденсатора від формувача постійної напруги при зміні напруги на конденсаторі на початку та наприкінці перехідного процесу та вперше встановлено закономірності зміни ККД і дози енергії в елементах зарядного кола конденсатора при зміні умов перехідного процесу.

Обґрунтовано новий метод стабілізації струмів в електроіскровому навантаженні його шунтуванням тиристорним комутатором і визначено енергетично доцільний часовий інтервал для такого шунтування.

У дисертаційній роботі вирішено актуальну наукову задачу подальшого розвитку теорії перехідних процесів у колах заряду та розряду конденсаторів електроімпульсних установок у частині використання цілеспрямованої зміни умов таких процесів та розробки рекомендацій щодо підвищення енергетичних характеристик таких кіл та зменшення тривалості імпульсних струмів в навантаженні і перехідних процесів у розрядному колі. Отримані наукові і практичні результати у сукупності мають істотне значення для теоретичної електротехніки, зокрема для оптимізації режимів у електричних колах електророзрядних установок.

При цьому отримані такі основні наукові та практичні результати:

1. Обґрунтовано доцільність використання змінюваних умов заряду та розряду конденсаторів в електроімпульсних установках, що зумовило підвищення їх енергетичних характеристик та зменшення тривалості імпульсних струмів у технологічному навантаженні.

2. Розвинуто теорію перехідних процесів у колах заряду та розряду конденсаторів електроімпульсних установок при змінюваних умовах таких процесів, що забезпечило розробку енергоефективних критеріїв оцінки характеристик аперіодичного і коливального зарядів конденсатора від формувача постійної напруги при зміні початкових умов зарядних процесів.

3. Встановлено закономірності зміни ККД і дози енергії в елементах зарядного контуру конденсатора при зміні початкових умов перехідного процесу, які дають змогу здійснити вибір інтервалу зміни початкових напруг на конденсаторі з метою підвищення ККД аперіодичного процесу заряду на 20–30 %, а напруги коливального заряду – в 1,6 раз.

4. Визначено умови енергоефективного застосування зворотних зв'язків між напругою заряду конденсатора і характером його розряду в попередньому циклі, що дало змогу реалізувати в електроімпульсних установках регульовані параметричні залежності, які забезпечують швидкодіючу стабілізацію параметрів розрядних імпульсів.

5. Обґрунтовано критерій вибору параметрів додаткового RL-ланцюга та моменту його підключення до конденсатора для підвищення добротності кола його розряду, що дає змогу зменшити тривалість імпульсних струмів у навантаженні при виникненні аперіодичних розрядів конденсатора.

6. Виявлено, що стрибкоподібне зростання опору електроіскрового навантаження значно збільшує тривалість як аперіодичного, так і коливального розрядів конденсатора. Так при зростанні опору навантаження в 5-20 разів тривалість аперіодичного розряду збільшується в 4-12 разів, а коливального - в 7-23 рази.

7. Обґрунтовано, що зміна моменту включення тиристора, який шунтує електроіскрове навантаження, може бути покладена в основу методу енергоефективного регулювання тривалості імпульсних струмів у навантаженні незалежно від зміни його опору.

Встановлено, що часовий інтервал, за який в електроіскровому навантаженні поглинається 90% енергії накопичувального конденсатора, майже в 9 разів менший тривалості аперіодичного розряду конденсатора. Включення після закінчення зазначеного часу тиристора, що шунтує навантаження, дає змогу в 2-4 рази зменшувати тривалість аперіодичних розрядів і тим самим збільшити частоту зарядно-розрядних циклів.

8. Розроблено методику розрахунку енергетичних і часових характеристик перехідних процесів у колах заряду, розряду, перезаряду конденсатора та колі шунтування електроіскрового навантаження, яка дає змогу за заданими вихідними даними визначити необхідну частоту розрядних імпульсів, потужність формувача розрядних імпульсів і розробити рекомендації щодо підвищення енергоефективності зарядного та розрядного кіл конденсатора.

9. Обґрунтованість і вірогідність наукових положень, висновків та рекомендацій підтверджено узгодженням результатів теоретичних досліджень з експериментальними даними та відомими раніше даними з літературних джерел.

10. Результати роботи з підвищення енергетичних параметрів зарядних і розрядних кіл ємнісних накопичувачів енергії були використані при виконанні міжнародних науково-технічних проектів STCU #2346, INTAS #493 та в інститутах НАН України (електродинаміки, металофізики, імпульсних процесів та технологій) – при розробках електроімпульсних установок електроіскрового диспергування металів у рідинах.

Подальше використання результатів роботи пропонується в інститутах НАН України (електродинаміки, електрозварювання, імпульсних процесів та технологій, металофізики і проблем металознавства) для підвищення енергетичних характеристик і зменшення тривалості перехідних процесів у розрядно-імпульсних установках. Результати пропонується також використати в навчальних процесах кафедр теоретичної електротехніки, електрофізики та техніки високих напруг НТУУ "Київський політехнічний інститут", НТУ "Харківський політехнічний інститут", кафедри електротехнології та електропостачання Миколаївського державного аграрного університету для розширення курсу теорії лінійних та нелінійних електричних кіл з урахуванням використання змінюваних умов перехідних процесів.

Публікації автора:

1. Cупруновская Н.И. Энергетические характеристики при изменении начальных условий колебательного заряда конденсатора от источника постоянного напряжения / Н.И. Cупруновская // Техн. електродинаміка. – 2008. – № 4. – С. 27–33.

2. Подольцев А.Д. Моделирование и анализ электроразрядных процессов в нелинейной RLC цепи / А.Д. Подольцев, Н.И. Cупруновская // Техн. електродинаміка. – Тем. вип. "Проблеми сучасної електротехніки". – 2006. – Ч.4. – С. 3–8.

3. Cупруновская Н.И. Переходные процессы при разряде конденсатора на электроискровую нагрузку и ограничении длительности протекающих в ней импульсных токов / Н.И. Cупруновская // Техн. електродинаміка. – 2008. – № 5. – С. 20–26.

4. Cупруновская Н.И. Энергетические параметры цепи при уменьшении длительности переходных процессов разряда накопительного конденсатора на электроискровую нагрузку / Н.И. Cупруновская // Техн. електродинаміка. – Тем. вип. "Проблеми сучасної електротехніки". – 2008. – Ч. 2 – С.27 – 30.

5. Математическое моделирование динамических параметров при электроразрядном взрыве проводников / А.А. Щерба, Д.Е. Куприн, Н.И. Кускова, С.В. Петриченко, Н.И. Супруновская // Техн. електродинаміка. –Тем. вип. "Проблеми сучасної електротехніки". – 2006. – Ч.5. – С.94–97.

6. Cупруновская Н.И. Моделирование и анализ импульсных процессов в электроискровой нагрузке и разрядном контуре конденсатора / Н.И. Cупруновская, А.Д. Подольцев, Н.И. Шевченко // Техн. електродинаміка. Тем. вип. “Силовая электроника и энергоэффективность”. – 2008. – Т. 3. – С. 109–114.

7. Анализ уравнений преобразования трехфазных напряжений при каскадном соединении фильтров симметричных составляющих / [Щерба А.А., Маков Д.К., Захарченко С.М., Супруновская Н.И.] // Пр. Ін-ту електродинаміки НАН України: зб. наук. пр. – К.: ІЕД НАНУ, 2005. – Вип.3(12). – С.8–15.

8. Cупруновская Н.И. Анализ нестабильности переходных процессов при разряде конденсатора на электроискровую нагрузку / Н.И. Cупруновская // Техн. електродинаміка. –Тем. вип. "Проблеми сучасної електротехніки". – 2008. – Ч. 3. – С. 29–32.

9. Щерба А.А. Повышение энергетических характеристик при апериодической зарядке конденсатора от источника постоянного напряжения за счет изменения начальных напряжений на конденсаторе / А.А. Щерба, Н.И. Cупруновская // Пр. Ін-ту електродинаміки НАН України: зб. наук. пр. – К.: ІЕД НАНУ, 2008. – Вип. 19. – С. 113–119.