Анотація до роботи:

Ігнатенко М. М. Підвищення енергетичної ефективності розрядних кіл генераторів великих імпульсних струмів блискавки. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.09.13 - техніка сильних електричних та магнітних полів. - Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», Харків, 2008.

Дисертація присвячена розробці і аналізу роботи нових високоефективних генераторів великих імпульсних струмів блискавки (ГВІСБ) з застосуванням керованих та некерованих повітряних стержньових розрядників замикачів навантаження.

У роботі наведено теоретичний аналіз перехідних процесів в розрядних колах високовольтних генераторів ГВІСБ з застосуванням корректуючих ємностей та керованих і некерованих повітряних стержньових розрядників замикачів RL-навантаження. Аналіз проведено методом теорії кіл з використанням схем заміщення запропонованих ГВІСБ. Теоретично і експериментально показано, що застосування в ГВІСБ раціонально вибраних корректуючих ємностей дозволяє підвищити (до 20%) в активно-індуктивному навантаженні такого генератора амплітудне значення імпульсного струму блискавки. Приведено методику розрахунку довжини робочих проміжків повітряних стержньових розрядників замикачів RL-навантаження в розроблених генераторах ГВІСБ.

Для підвищення стабільності роботи некерованих стержньових повітряних розрядників замикачів RL-навантаження в генераторі струмів блискавки був використаний електрично вибухаючий провідник. Проведено теоретичне і експериментальне дослідження режимів роботи даного генератора ГВІСБ. Отримане наближене співвідношення для знаходження моменту часу, при якому наступає електричний вибух тонкого мідного провідника.

Для досягнення стабільної роботи в генераторі ГВІСБ керованих стержньових повітряних розрядників замикачів RL-навантаження були використані L_пС_п, – кола керування. Проаналізовано режими роботи даного генератора ГВІСБ. Проведений аналіз підтверджено експериментально. На базі існуючого високовольтного обладнання (генераторів ГІН-3 і ГІН-4) було створено новий високоефективний ГВІСБ з керованими повітряними розрядниками замикачів активно-індуктивного навантаження. Даний високовольтний генератор ГВІСБ дозволяє в RL-навантаженні (R_н=0,1Ом, L_н=14мкГн) формувати аперіодичні імпульсні струми блискавки амплітудою до 100кА часової форми 2/50мкс.

Дисертаційна робота присвячена вирішенню науково-практичної задачі, що полягає в обґрунтованому підвищенні енергетичної ефективності розрядних кіл генераторів ГВІСБ. В дисертації досліджена робота перспективних схем генераторів ГВІСБ, які захищені патентами України і мають високий ККД розрядного кола.

1. Проведено аналіз перехідних процесів в генераторах ГВІСБ з застосуванням одного (двох) повітряних розрядників замикачів RL-навантаження та корректуючих ємностей. Приведені співвідношення, що дозволяють проводити раціональній вибір електричних параметрів корректуючих ємностей в розроблених генераторах ГВІСБ.

2. Показано, що введення в розрядне коло ГВІСБ раціонально вибраних корректуючих ємностей дозволяє збільшити амплітуду струму в RL-навантаженні (до 20%), ККД розрядного кола (до 1,5 раз) і створює умови для спрацювання повітряних стержньових розрядників замикачів навантаження при досягненні струмом в RL-навантаженні свого максимального значення. Приведена розрахункова методика, яка дозволяє знаходити довжини робочих проміжків некерованих повітряних стержньових розрядників замикачів RL-навантаження в високовольтних генераторах ГВІСБ.

3. Проведені дослідження дозволили створити в НДПКІ «Молнія» НТУ «ХПІ» дослідний зразок ГВІСБ, що має робочу напругу до 1,9МВ. В складі даного ГВІСБ була використана паралельна робота генераторів ГІН-3 та ГІН-4. Експериментально показано, що створений ГВІСБ з некерованими повітряними стержньовими розрядниками замикачів навантаження здатний формувати у RL-навантаженні (R_н=0,1Ом, L_н=14мкГн) аперіодичні імпульси струми блискавки амплітудою 30 і 100кА з часовими параметрами 2/50мкс та має високий коефіцієнт _р (не менше 0,44).

4. Для підвищення стабільності роботи та ініціювання моменту спрацювання некерованих повітряних стержньових розрядників замикачів RL-навантаження в ГВІСБ (рис.6) було застосовано електричний вибух провідника. Для цього генератора ГВІСБ, в розрядному колі якого застосовується ЕВП, було проведено обґрунтований вибір площі поперечного перерізу і довжини тонкого мідного провідника, а також знайдені раціональні значення електричних параметрів активного опору R_т. Запропоноване співвідношення (9) для знаходження часу електричного вибуху мідного ЕВП.

5. Проведено дослідження роботи генератора ГВІСБ (рис.7), до складу розрядного кола якого входять керовані повітряні стержньові розрядники замикачів RL-навантаження. В даному генераторі ГВІСБ для ініціювання моменту спрацювання керованих стержньових розрядників замикачів RL-навантаження були застосовані L_пC_п – кола керування. Отримані співвідношення, які дозволяють проводити в ГВІСБ обгрунтований вибір електричних параметрів L_пC_п - кіл керування і знаходити довжини робочих проміжків керованих повітряних стержньових розрядників замикачів навантаження. Експериментально показано, що ГВІСБ з застосуванням керованих повітряних стержньових розрядників замикачів навантаження і L_пC_п - кіл керування має високу ефективність та надійність роботи.

6. Для вимірювання АЧП великих імпульсних струмів були розроблені та створені вимірювачі типу ИИТ-200 та ИИТ-200М. При вимірюванні імпульсної напруги в ГВІСБ були застосовані розроблені високовольтні омічні дільники напруги типу ОДН-2,5 та ОДН-1. Ці засоби вимірювання (з похибкою до 10%) дозволи провести експериментальну перевірку роботи досліджуємих генераторів ГВІСБ.

7. Для грозозахисту вимірювальної апаратури і засобів зв’язку в були створені пристрої типу ФГЗ-1, ФС-2 та БПГЗ. Ці пристрої можуть бути використані для грозозахисту електроенергетичного обладнання та об’єктів аерокосмічної техніки.

8. Результати дисертаційної роботи були впроваджені в НДПКІ “Молнія” НТУ “ХПІ” при створенні дослідного зразка потужного генератора ГВІСБ. Проведені високовольтні випробування роботи створеного ГВІСБ показали, що даний генератор працює стабільно без застосування ГВПІ і здатний формувати в RL-навантаженні з параметрами L_н=14мкГн і R_н=0,1Ом імпульси струму блискавки часової форми 2/50мкс з нормованою амплітудою 30 і 100кА. На цьому ГВІСБ були проведені високовольтні випробування потужної радіотехнічної системи зв’язку (замовник – ВАТ “ХК Укрспецтехніка”) та експериментальне дослідження імпульсних характеристик пристроїв заземлення об’єктів електроенергетики (замовник – НПФ “ЭЛНАП”, м. Москва). Грозозахисні фільтри типу ФГЗ-1 та були впроваджені при проведенні модернізації системи телемеханіки газоросподільчих станцій (замовник - ВАТ “УКРГАЗТЕХ”, м. Київ). Блоки грозозахисту типу БПГЗ були впроваджені для захисту апаратури зв’язку (замовник – ВАТ “ХК Укрспецтехніка”, м. Київ).