Registration Number
0823U101997, PhD dissertation
Status
Доктор філософії
Date
21-02-2024
popup.evolution
o
Title
Improvement of the methodology for estimating losses in chokes with a single-layer winding
Author
Andrii Seredin,
popup.head Movchanuk Andrey V.
popup.opponent Oleksandr O. Husev
popup.opponent Viktor V. Lyshuk
popup.review Oleksandr F. Bondarenko
popup.review Alina V. Shulha
popup.rada
National Technscal University of Ukraine "Kiev Polytechnic Institute".
Description
Середін А.П. Удосконалення методики оцінки втрат в дроселях з одношаровою обмоткою. Дисертація складається зі вступу, чотирьох розділів, висновків, списку використаних джерел, 10 додатків, містить 244 сторінки, 37 рисунків, 147 таблиць. Список використаної літератури – 38 найменувань. Додатки розміщено на 93 сторінках.
Актуальність теми. Дисертація присвячена розв’язанню актуальної науково-практичної задачі підвищення ККД силових індуктивних елементів з одношаровими обмотками без осердя в ультразвуковому діапазоні частот шляхом підвищення точності та коректності розрахунків величини втрат в обмотках за відомими методиками (Dowell, Ferreira) шляхом емпіричного уточнення виразів методик введенням геометричних параметрів, знехтуваних у початкових виразах. Наявні праці базуються на основних результатах цих методик, однак, теоретичного характеру без експериментальної перевірки, що і створило передумови для початку досліджень.
Дисертація виконана за тематичними планами НДР КПІ ім. Ігоря Сікорського, кафедри ПРЕ РТФ в межах Договору № ДНДЧ/0201.01/2100.02/47/2023ТОВ «ТІНСТРУМ» від 30.03.2023 р.
Мета – поглиблення теоретичних положень та розроблення практичних рекомендацій щодо коректного розрахунку втрат в одношарових обмотках в ультразвуковому діапазоні частот, шляхом модифікації існуючих розрахункових виразів.
Завдання:
1. Критичний аналіз існуючих методик розрахунку величини втрат в обмотках;
2. Визначення ступеня впливу геометричних параметрів одношарової обмотки на розподіл струму у її витках (величину втрат).
3. Аналіз шляхів уточнення розрахункових виразів.
4. Уточнення наявних розрахункових виразів.
Об’єкт дослідження – розподіл струму у багатовитковій одношаровій обмотці в ультразвуковому діапазоні частот.
Предмет дослідження – методики розрахунку величини втрат обмоток в ультразвуковому діапазоні частот.
Методи дослідження: універсальні: аналіз (розподілу струму шляхом розбиття багатовиткової обмотки на окремі витки), синтез (поширення результатів дослідження розподілу струму з одного витка на багатовиткову обмотку), імітаційне моделювання (машинне моделювання обмотки у FEM середовищі); емпіричного дослідження: - порівняння (результатів теоретичного, експериментального вимірювання з результатами машинного моделювання), експеримент (натурне вимірювання параметрів обмоток), графічний опис (побудова графіків), статистичний опис (таблиці із даними), словесний опис (пояснення отриманих даних).
Наукова новизна:
1) Запропоновано метод оцінки величини втрат багатовиткової одношарової обмотки поєднанням машинного моделювання та експериментальних вимірювань, що дозволяє оцінити вплив геометрії обмотки на розподіл струму у поперечному перерізі провідника;
2) Удосконалено методику розрахунку величини втрат одношарових обмоток доповненням початкового виразу уточнюючими множниками, в яку, на відміну від існуючих методик, включено знехтувані геометричні параметри.
Практичне значення:
1) Наявні методики розрахунку потребують дослідження впливу знехтуваних геометричних параметрів на розподіл струму у провідниках обмотки (величину втрат) для подальшого удосконалення;
2) Похибка в розрахунках (відносно експериментальних досліджень) в межах від 20.6% до 39.6% (знехтувано впливом діаметра витка) та від 17.8% до 65.99% (знехтувано нерівномірністю розподілу струму у витках);
3) Форма поперечного перерізу провідника (кругла, квадратна) мало впливає на розподіл струму – нею нехтуємо;
4) Методику Ferreira можливо використовувати для розрахунку величини втрат одношарових обмоток без осердя з кількістю витків N ≥ 30, а кінцевий результат скориговано на величину відносного відхилення теоретичних та експериментальних даних (до 20.5% залежно від діаметра провідника та частоти);
5) Розрахунок величини втрат одношарових обмоток з феромагнітним осердям за методикою Ferreira проводити не можна – розходження теоретичних обчислень за методикою та експериментальними даними – 1000% (11 разів) – вплив осердя на величину втрат у методиці не враховано;
6) Причина розходження – зміна конфігурації силових ліній магнітного поля на розподіл струму при введенні осердя. Втрати в осерді не впливають на величину втрат обмотки;
7) Уточнено вираз Ferreira, що дозволило врахувати вплив знехтуваних геометричних параметрів – зменшено розбіжність між експериментальними та теоретичними результатами з 59.5% до 11% (Kf = f(N)) та з 63% до 4% (Kf = f(d/Dcoil)).
Опубліковано 5 наукових праць – 2 статті у фаховому виданні України та у виданні Scopus (А, Q3), 3 тези доповідей на науково-технічних конференціях.
Ключові слова: електромагнітне поле, телекомунікації, телекомунікаційна мережа, імітаційне моделювання, ультразвукова резонансна система, ультразвукові коливання, імпульсні перетворювачі електроенергії, потужність втрат, SEPIC перетворювач, DC-DC перетворювач, AC-DC перетворювач, FEA аналіз, перетворювач, мостовий інвертор, система імпульсно-фазового керування, експеримент.
Registration Date
2023-12-26
popup.nrat_date
2024-02-23 / 2026-07-01
