Реєстраційний номер
0823U101997, Дисертація доктора філософії
На здобуття
Доктор філософії
Дата захисту
21-02-2024
Статус
Наказ про видачу диплома
Назва роботи
Удосконалення методики оцінки втрат в дроселях з одношаровою обмоткою
Здобувач
Середін Андрій Павлович,
Керівник Мовчанюк Андрій Валерійович
Опонент Гусев Олександр Олександрович
Опонент Лишук Віктор Васильович
Рецензент Бондаренко Олександр Федорович
Рецензент Шульга Аліна Вікторівна
Установа, організація, у вченій раді якої відбудеться/відбувся захист
Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського"
Опис
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.
Дата реєстрації
2023-12-26
Додано/оновлено в НРАТ
2024-02-23 / 2026-07-01
