Анотація до роботи:

Дубійчук О.Ю. Вибір раціональної конструкції високовольтних імпульсних конденсаторів з послідовним з'єднанням груп секцій. – 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, 2008р.

Дисертація присвячена вибору раціональної конструкції ВІК з послідовним з'єднанням груп секцій. В роботі досліджено ресурсні характеристики секцій конденсаторів з різною товщиною паперового або паперово-лавсанового діелектрика просоченого касторовим маслом і розроблено методику вибору раціональної конструкції конденсаторів з послідовним з'єднанням груп секцій.

Проведено ресурсні випробування секцій ВІК. Визначені експериментальні залежності ресурсу від товщини ізоляції в діапазоні від 40мкм до 120мкм. Проведено аналіз отриманих результатів для негерметичних секцій у порівнянні з результатами для герметичних секцій. Розроблено методику вибору раціональної конструкції конденсатора з послідовним з'єднанням груп секцій на підставі проведених ресурсних випробувань та з урахуванням розбіжностей значень ємності і показників надійності.

Отримано експериментальну залежність ресурсу секцій з паперово-лавсановою ізоляцією, просоченою касторовим маслом, від товщини діелектрика і відсоткового змісту плівки, а також від напруженості електричного поля для секцій з однаковою площею обкладок. Розраховано граничні питомі характеристики ВІК.

Розроблено рекомендації щодо раціонального вибору конструкції конденсаторів та апробовано на реальних конструкціях конденсаторів. Результати роботи використано при створенні нових типів ВІК КИМ-120, КИМ-125, КИМ-131, КИМ-136 з підвищеною товщиною діелектрика від 120мкм до 160мкм.

За результатами проведених досліджень вирішена науково-практична задача підвищення ресурсу ВІК при варіації товщини діелектрика між обкладками та кількості послідовно з'єднаних груп секцій конструкцій конденсатора з урахуванням розбіжностей значень ємностей. У процесі досліджень зроблені наступні висновки:

визначені основні чинники, що впливають на вибір конструкції - це напруженість електричного поля, товщина діелектрика між обкладками конденсатора, число шарів діелектрика між обкладками, відношення товщини обкладки до товщини діелектрика, показники надійності (середній ресурс і середньоквадратичне відхилення з ресурсу нормального логарифмічного закону розподілу безвідмовної роботи);

розроблено уточнену математичну модель порівняльного аналізу різних конструкцій конденсаторів з послідовним з'єднанням груп секцій у вигляді формули степеневої залежності порівнюваних ресурсів конденсаторів від визначених чинників;

визначено ступінь перенапруження на послідовно з'єднаних групах секцій залежно від розбіжностей значень ємностей секцій і вперше показано їх істотний вплив на вибір товщини діелектрика та кількість послідовно з'єднаних груп секцій;

експериментально досліджено залежність ресурсу та показників надійності секцій силових імпульсних конденсаторів від товщини діелектрика:

уточнено експериментальну залежність ресурсу від товщини паперово-касторового діелектрика, яка складається з двох ділянок з різними показниками степеня залежності ресурсу від товщини діелектрика: при товщині діелектрика менш 80мкм показник степеня m=2,14; при товщині діелектрика не менш 80мкм - m=1,72 (за умови рівності числа шарів діелектрика);

середньоквадратичне відхилення при нормально-логарифмічному законі розподілу відмов має мінімум при товщині діелектрику 6080мкм, який дорівнює 0,1. При зменшенні товщини діелектрика середньоквадратичне відхилення росте пропорційно (60/d)^1,5, а при збільшенні товщини діелектрика може залишатися постійним або збільшуватися при збільшенні напруженості електричного поля;

отримано експериментальну залежність ресурсу секцій з паперово-лавсановою ізоляцією, яка просочена касторовим маслом, від товщини діелектрика, відсоткового змісту плівки і від напруженості електричного поля для секцій з однаковою площею обкладок. Найбільш істотний вплив на ресурс має напруженість поля, менш істотний - товщина діелектрика і відсотковий зміст плівки;

запропоновано методику порівняльного аналізу ресурсу конструкцій конденсаторів, що мають секції з різною товщиною діелектрика і різною кількістю послідовно з'єднаних груп секцій, яка враховує одночасно вплив напруженості електричного поля з урахуванням розбіжності значень ємності, число шарів діелектрика між обкладками, товщину та об'ємний вміст діелектрика;

розроблені рекомендації щодо раціонального вибору конструкції конденсатора, які використані при створенні нових типів ВІК КИМ з послідовно з'єднаними групами секцій;

уточнено ресурсні залежності граничної питомої енергії конденсаторів з урахуванням надійності (за умови, що відхилення з ємності С=0), ресурсу і загальної енергії в конденсаторах;

результати роботи використані при створенні нових типів ВІК КИМ-120 (ТОВ «Протон-21», м. Київ); КИМ-125 (ХНУ ім. Каразіна, м. Харків); КИМ-131 (ННЦ «ХФТІ» НАН України, м. Харків); КИМ-136 (ІЕД, м. Харків). Конденсатори виготовлені, пройшли приймально-здавальні випробування та успішно експлуатуються на відповідних підприємствах.

Публікації автора:

1. Рудаков В.В., Беспалов В.Д., Золотухин А.Н., Дубийчук О.Ю. Надёжность и удельные характеристики высоковольтных импульсных конденсаторов // Технічна електродинаміка. - Київ: ІЕ НАН України, 2002. - Частина 6. - С.89-93. Здобувач брав участь в складанні плану повного чинникового експерименту, провів ресурсні випробування та визначив формулу регресії.

2. Рудаков В.В., Беспалов В.Д., Бойко Н.И., Кравченко В.П., Золотухин А.Н., Дубийчук О.Ю. Высоковольтные импульсные конденсаторы разработки НИПКИ «Молния» НТУ «ХПИ» // Вісник Національного технічного університету «Харківський політехнічний інститут». - Харків: НТУ «ХПІ», 2002. - Т.1, №7. - С.47-58. Здобувачем визначено конструктивні і технологічні особливості низки конденсаторів типу КИМ із збільшеною товщиною діелектрика, а також прийнята участь у їх виготовленні.

3. Беспалов В.Д., Рудаков В.В., Дубийчук О.Ю. Срок службы бумажно-касторовых конденсаторов в переходной области изменения рабочей напряжённости поля // Вісник Національного технічного університету «Харківський політехнічний інститут». - Харків: НТУ «ХПІ», 2003. - Т.1, №1. - С.96-101. Здобувач досліджував ресурсні залежності паперово-касторової ізоляції для малої товщини діелектрика.

4. Рудаков С.В., Дубийчук О.Ю. Методика идентификации закона распределения случайной величины графоаналитическим методом // Системи обробки інформації.- Харків: ХВУ, 2003. - № 6.- С.79-85. Здобувач брав участь в створенні уточненої методики ідентифікації закону розподілу випадкової величини та розробив програму реалізації її на ЕОМ.

5. Рудаков В.В., Дубийчук О.Ю., Кравченко В.П. Предельные удельные характеристики высоковольтных импульсных конденсаторов // Вісник Національного технічного університету «Харківський політехнічний інститут». - Харків: НТУ «ХПІ», 2004. - Т.1, №7. - С.142-147. Здобувач провів розрахунки показників надійності конденсаторів.

6. Рудаков В.В., Дубийчук О.Ю., Рудаков С.В. Влияние технологического допуска по ёмкости на схему соединения секций высоковольтных импульсных конденсаторов // Вісник Національного технічного університету «Харківський політехнічний інститут». - Харків: НТУ «ХПІ», 2004. - Т.1, №35. - С.136-143. Здобувач зробив порівняльний аналіз ресурсів різних конструкцій конденсаторів і обгрунтував необхідність збільшення товщини діелектрика в них.

7. Рудаков В.В., Дубийчук О.Ю. Сравнительный анализ показателей надёжности высоковольтных конденсаторов // Вісник Національного технічного університету «Харківський політехнічний інститут». - Харків: НТУ «ХПІ», 2005. - Т.1, №42. - С.104-109. Здобувач провів розрахунки з виявлення впливу товщини діелектрика на ресурс і на показники надійності.

8. Дубийчук О.Ю., Рудаков В.В. Экспериментальное определение показателей надёжности секций конденсаторов с бумажно-касторовой изоляцией // Електротехніка і електромеханіка. – Харків, 2006. - №1. - С.71-75. Здобувачем проведені ресурсні випробування секцій високовольтних конденсаторів, зроблений аналіз результатів і визначені показники надійності в залежності від товщини діелектрика.

9. Рудаков В.В., Дубийчук О.Ю., Крамчанин Е.Г. Выбор конструктивного исполнения секций высоковольтных импульсных конденсаторов // Вісник Національного технічного університету «Харківський політехнічний інститут». - Харків: НТУ «ХПІ», 2006. - №17. - С.120-126. Здобувачем запропоновано методику електричного розрахунку імпульсного конденсатора з урахуванням залежності ресурсу від товщини діелектрика і з урахуванням розбіжності значень ємності, заснованій на використанні логарифмічного нормального закону розподілу відмов.

10. Рудаков В.В., Дубийчук О.Ю., Кравченко Ю.В., Еремеева Е.П., Кравченко В.П., Крамчанин Е.Г., Лысенко В.О. Особенности конструирования высоковольтных импульсных конденсаторов с последовательным соединением секций // Вісник Національного технічного університету «Харківський політехнічний інститут». - Харків: НТУ «ХПІ», 2006. - №37. - С.119-128. Здобувач запропонував та обгрунтував вибір товщини діелектрика конденсаторів КИМ-120, КИМ-125, КИМ-131, КИМ-136 в діапазоні 120160мкм.

11. Рудаков В.В., Кравченко В.П., Золотухин А.Н., Дубийчук О.Ю. Опыт создания высоковольтных импульсных конденсаторов в НИПКИ «Молния» НТУ «ХПИ» // Материалы 11-й Международной школы-семинара «Физика импульсных разрядов в конденсированных средах». - Николаев: Атолл, 2003. - С.132-133. Здобувачем визначено конструктивні і технологічні особливості низки конденсаторів типу КИМ із збільшеною товщиною діелектрика, а також прийнята участь у їх виготовленні.

12. Рудаков В.В., Дубийчук О.Ю. Надёжность высоковольтных конденсаторов с увеличенной толщиной диэлектрика // Материалы 12-й Международной школы-семинара «Физика импульсных разрядов в конденсированных средах». - Николаев: КП «Николаевская областная типография», 2005. - С.121-123. Здобувач провів розрахунки з виведення корегуючого коефіцієнту при порівняльному аналізі ресурсів з урахуванням показників надійності.