Лупіков Валерій Сергійович. Наукові основи технології компенсації магнітного поля поблизу низьковольтних комплектних пристроїв

brief description

Лупіков Валерій Сергійович. Наукові основи технології компенсації магнітного поля поблизу низьковольтних комплектних пристроїв: дисертація д-ра техн. наук: 05.09.01 / Національний технічний ун-т "Харківський політехнічний ін-т". - Х., 2003

Лупіков В.С. Наукові основи технології компенсації магнітного поля поблизу низьковольтних комплектних пристроїв. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.09.01 електричні машини і апарати. Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", м. Харків, 2003.
Дисертація присвячена вдосконаленню конструкції низьковольтних комплектних пристроїв в частині ефективної компенсації зовнішнього магнітного поля, створюваного ними поблизу поверхні, для вирішення проблем електромагнітної сумісності і магнітної екології. Створено наукові основи технології компенсації поля як сукупності процесів визначення часової і просторової структур поля за даними магнітних вимірювань, синтезу засобів компенсації і налагодження електромагнітів систем автоматичної компенсації. Теоретично обґрунтовано модель поля, яка забезпечує визначення структури моделюючих джерел за даними магнітних вимірювань. Визначена часова структура поля у залежності від амплітуд струмів незалежних контурів силового кола. Розроблено метод оптимального синтезу засобів компенсації поля при їх комбінованому застосуванні. Запропоновано структури систем автоматичної компенсації і метод налагодження їх параметрів. Основні результати досліджень використані при виконанні держбюджетних робіт, зменшенні магнітного поля електроустаткування і в навчальному процесі.

У дисертаційній роботі набула подальшого розвитку теорія компенсації зовнішнього магнітного поля, яке створюється низьковольтним комплектним пристроєм поблизу його поверхні, на основі якої створені методи моделювання і проектування нового класу пристроїв з низьким рівнем поля поблизу поверхні. Отримані результати роблять істотний внесок у рішення проблем електромагнітної сумісності і магнітної екології.

В даний час існують тенденції збільшення струмів і рівнів магнітного поля низьковольтних комплектних пристроїв, зростання числа магніточутливих елементів автоматики і наближення місць їх розташування до поверхні пристроїв, зростання впливу цих полів на здоров‘я людини. Традиційна технологія компенсації зовнішнього магнітного поля не забезпечує необхідного зниження його рівня поблизу поверхні низьковольтних комплектних пристроїв. В зв‘язку з цим актуальним є використання наукоємних технологій при створенні нового класу низьковольтних комплектних пристроїв з низьким рівнем зовнішнього магнітного поля поблизу їх поверхні.
Обґрунтовано положення про технологію компенсації зовнішнього магнітного поля, яке створюється низьковольтним комплектним пристроєм поблизу його поверхні, як сукупності процесів визначення параметрів джерел поля в його об‘ємі за даними розподілу напруженості на множині точок поблизу поверхні, синтезу засобів компенсації в об‘ємі пристрою, і їх налагодження. Отримані результати дозволяють в комплексі розв‘язувати питання компенсації зовнішнього магнітного поля поблизу поверхні низьковольтного комплектного пристрою і використовувати технічні рішення, які пройшли практичну апробацію при компенсації магнітного моменту.
Теоретично обґрунтована об‘єднана дипольна модель низьковольтного комплектного пристрою як джерела зовнішнього магнітного поля. Її використання дозволяє моделювати тривимірне магнітне поле обмеженою кількістю моделюючих диполів дипольних структур, мінімізувати їх число в залежності від погрішності представлення поля і відстані до точок його компенсації, і мінімізувати кількість компенсуючих джерел поля, які додатково вводяться в об‘єм низьковольтного комплектного пристрою.
Розроблено метод оптимального синтезу засобів, які застосовуються у комбінації для компенсації зовнішнього магнітного поля низьковольтних комплектних пристроїв. Метод дозволяє визначити оптимальні ефективності кожного із засобів, які в комбінації забезпечують потрібну ефективність компенсації при мінімумі їх вартості з урахуванням умов конкретного виробника.
Отримав подальший розвиток метод М-схем, на базі якого розроблено метод модифікованих схем заміщення (ММ-схем) для аналізу магнітного моменту складних трифазних електричних кіл. Використання методу дозволило встановити залежності магнітного моменту і напруженості поля від амплітуд струмів фідерів при різних варіантах їх сполучень, що істотно спрощує синтез засобів компенсації поля.
Розвинута теорія побудови систем електромагнітів компенсаторів зовнішнього магнітного поля низьковольтного комплектного пристрою і на її основі запропоновані параметричні системи автоматичної компенсації поля, елементи яких розташовуються в об‘ємі пристрою. В цих системах як регулюючі параметри використовуються струми фідерів, а як виконавчі елементи система електромагнітів компенсаторів, кожний з яких розташовується поблизу відповідної дипольної структури комплектного пристрою. Ці системи дозволяють знизити на два порядки рівень магнітного поля поблизу поверхні низьковольтного комплектного пристрою.
Розроблено спосіб налагодження параметрів електромагнітів компенсаторів системи автоматичної компенсації за даними вимірів напруженості магнітного поля. На відміну від відомих способів забезпечує незалежне налагодження кожного електромагніта компенсатора. Спосіб підвищує ефективність компенсації поля за рахунок зменшення методичної погрішності вимірювань в обмеженому числі точок поблизу поверхні низьковольтного комплектного пристрою.
Розроблено й експериментально підтверджено спосіб високоточного виміру магнітного моменту, захищений авторським свідоцтвом на винахід. Відмінною рисою способу є вимірювання спаду рівня напруженості зовнішнього магнітного поля з урахуванням завад у точках, розташованих на відрізку радіусу відповідно до розподілу Чебишева. Спосіб дозволяє знизити відносну погрішність визначення магнітного моменту до 0,01 за даними вимірювання напруженості зовнішнього поля в точках поблизу поверхні низьковольтного комплектного пристрою.
Розроблено і введено вперше в дію три державні стандарти України в галузі електромагнітної сумісності технічних засобів, які визначають стійкість цих засобів до дії зовнішнього магнітного поля і гармонізовані з стандартами Міжнародної електротехнічної комісії, а також стандарт з нормами параметрів цього поля.

10. Основні результати розробок дисертації використані при розробці технології мінімізації зовнішнього магнітного поля промислових зразків комплексу безперебійного живлення спеціального призначення АП-370К у ВАТ "Завод ПЕРЕТВОРЮВАЧ", Запоріжжя; при обгрунтуванні технології зниження магнітного поля розподільчих пристроїв у Відділенні магнетизму Інституту електродинаміки НАН України, Харків; в учбовому процесі за фахом 092206 Електричні машини і апарати” в Національному технічному університеті "Харківський політехнічний інститут", Харків.