Науковий вісник НГУ

Порівняння імпульсних процесів у просторово зміщених кільцеподібних осердях із фериту й тонколистової сталі

• 
• 

Рейтинг користувача:  / 0

ГіршийКращий 

Деталі

Батьківська категорія: 2026

Категорія: Зміст №4 2026

Створено: 24 серпня 2026

Останнє оновлення: 24 серпня 2026

Опубліковано: 30 листопада -0001

Автор: М. А. Коваленко, В. В. Чумак, Д. В. Ципленков, Р. П. Духно, Д. Д. Горбатко

Перегляди: 564

Authors:

М. А. Коваленко, orcid.org/0000-0002-5602-2001, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», м. Київ, Україна,  e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

В. В. Чумак, orcid.org/0000-0001-8401-7931, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», м. Київ, Україна,  e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Д. В. Ципленков*, orcid.org/0000-0002-0378-5400, Національний технічний університет “Дніпровська політехніка”, м. Дніпро, Україна; Дніпропетровський науково-дослідний інститут судової експертизи, м. Дніпро, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Р. П. Духно, orcid.org/0009-0008-9506-2234, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», м. Київ, Україна

Д. Д. Горбатко, orcid.org/0009-0007-6376-2829, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», м. Київ, Україна

* Автор-кореспондент e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

повний текст / full article

Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu. 2026, (4): 089 - 097

https://doi.org/10.33271/nvngu/2026-4/089

Abstract:

Мета. Розробка чисельної імітаційної моделі імпульсних процесів магнітних осердь із фериту й тонколистової електротехнічної сталі з метою оцінки величини імпульсних перенапруг.

Методика. Розподіл електромагнітного поля й вихрових струмів розраховувався із використанням методу скінченних елементів. Засоби автоматизованого проєктування використовувалися для розробки геометричних моделей розрахункової області досліджуваних процесів у кільцеподібних осердях. Для збудження імпульсних процесів у досліджуваній системі використовувалась теорія перехідних процесів і закони електричних кіл.

Результати. Розроблена тривимірна чисельна коло-польова математична модель імпульсного збудження кільцеподібних осердь із різних матеріалів електротехнічної сталі давача й індуктора, що використовується для діагностування міжвиткових замикань всипних обмоток. Модель дозволяє визначати часові залежності струму, напруги й характер зміни магнітного потоку при проходженні імпульсного фронту збудження. Отримані розподіли електромагнітного поля, вихрових струмів і динаміку їхнього затухання для різних значень магнітної проникності й електропровідності матеріалів. Отримані результати дозволяють кількісно оцінити вплив параметрів матеріалів на імпульсні процеси, визначити межі ефективності застосування феритових осердь з різних типів електротехнічної сталі у високочастотних системах діагностування, сенсорах і перетворювачах енергії.

Наукова новизна. Результати аналізу чисельного імітаційного моделювання досліджуваної системи показали, що в залежності від типу матеріалу осердя процеси хвильового проникнення з мінімальними втратами притаманні для феритового матеріалу. У тонколистовій сталі вихрові струми в кожному окремому листі здійснюють значний вплив на екранування імпульсу, що суттєво впливає на вихідний сигнал.

Практична значимість. Отримані результати можливо використовувати для побудови систем діагностування міжвиткової ізоляції обмоток електричних машин, зокрема, як методологічну основу для пристроїв діагностування, що базуються на використанні запропонованого підходу.

Ключові слова: імпульсні процеси, діагностування ізоляції, всипні обмотки, імітаційне моделювання

References.

1. Kumar, L., Nadarajan, S., Vaiyapuri, V., Gupta, A. K., Soong, B. H., & Nguyen, H. D. (2020). Life estimation of electrical machine using aging model. IECON 2020 – 46^th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society, 1034-1039. https://doi.org/10.1109/IECON43393.2020.9254606

2. Eckert, M., Mraz, P., Ballweg, C., & Pihera, J. (2025). Partial discharge behavior and insulation failures detection in electrical devices subjected to impulse voltage excitation. International Journal of Electrical Power & Energy Systems, 111078. https://doi.org/10.1016/j.ijepes.2025.111078

3. European Central Bank (2024). Navigating a fragmenting global trading system: Insights for central banks (Occasional Paper Series No. 365). https://doi.org/10.2866/9822653

4. International Energy Agency (2025). Critical minerals. https://www.iea.org/topics/critical-minerals

5. Psarommatis, F., May, G., Dreyfus, P. A., & Kiritsis, D. (2019). Zero defect manufacturing: State-of-the-art review, shortcomings and future directions in research. International Journal of Production Research, 58(1), 1-17. https://doi.org/10.1080/00207543.2019.1605228

6. Decner, A., Baranski, M., Jarek, T., & Berhausen, S. (2022). Methods of Diagnosing the Insulation of Electric Machines Windings. Energies, 15(22), 8465. https://doi.org/10.3390/en15228465

7. Li, J., Yang, Q., Wang, S., & Li, Y. (2018). Skin effect and eddy current loss in electrical steel sheets under applied excitation fields. 2018 IEEE International Magnetics Conference (INTERMAG), 1. https://doi.org/10.1109/INTMAG.2018.8508090

8. Hofman, A., Bird, J. Z., & Kadel, K. (2023). A Multi-Stage Magnetic Gear. IEEE Transactions on Magnetics, 59(11), 1-5. https://doi.org/10.1109/TMAG.2023.3284421

9. Payne, A. (2024). Skin effect in ferromagnetic materials (Issue 2) and the averaging of magnetic permeability. https://www.researchgate.net/publication/377703071_SKIN_EFFECT_IN_FERROMAGNETIC_MATERIALS_ISSUE_2_AND_THE_AVERAGING_OF_MAGNETIC_PERMEABILITY

10.      Petrun, M., & Steentjes, S. (2020). Iron-loss and magnetization dynamics in non-oriented electrical steel: 1-D excitations up to high frequencies. IEEE Access, 8, 4568-4593. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2019.2963482

11.      Ibrahim, M., & Pillay, P. (2012). Core loss prediction in electrical machine laminations considering skin effect and minor hysteresis loops. 2012 IEEE Energy Conversion Congress and Exposition (ECCE), 2681-2687. https://doi.org/10.1109/ECCE.2012.6342536

12.      Bereźnicki, M. (2015). The influence of skin effect on the accuracy of eddy current energy loss calculation in electrical steel sheets. 2015 Selected Problems of Electrical Engineering and Electronics (WZEE), 1-4. https://doi.org/10.1109/WZEE.2015.7394046

13.      Hamzehbahmani, H., Anderson, P., & Preece, S. (2015). Application of an advanced eddy-current loss modelling to magnetic properties of electrical steel laminations in a wide range of measurements. IET Science, Measurement & Technology, 9, 807-816. https://doi.org/10.1049/iet-smt.2014.0276

14.      Rens, J., Vandenbossche, L., & Dorez, O. (2020). Iron loss modelling of electrical traction motors for improved prediction of higher harmonic losses. World Electric Vehicle Journal, 11(1), 24. https://doi.org/10.3390/wevj11010024

15.      Sirizzotti, B., Addae, D., Agamloh, E., von Jouanne, A., & Yokochi, A. (2025). A Review of Stator Insulation State-of-Health Monitoring Methods. Energies, 18(14), 3758. https://doi.org/10.3390/en18143758

16.      Chumak, V. V., Kovalenko, М. А., Trotsenko, Y. O., Stulishenko, A. S., & Tymoshchuk, O. L. (2022). High-frequency methods for detecting insulation defects in mesh winding generators of power plants based on renewable energy sources. Vidnovluvana Energetika, 4(71), 56-63. https://doi.org/10.36296/1819-8058.2022.4(71).56-63

17.      Chumack, V., Kovalenko, M., Tymoshchuk, O., Stulishenko, A., & Ihnatiuk, Y. (2023). Design of a multilink system for calculating high-frequency processes in electric machines with mesh windings. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3(8(123)), 54-63. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.282375

18.      Chumack, V., Tymoshchuk, O., Kovalenko, M., Bazenov, V., Ihna­tiuk, Y., & Stulishenko, A. (2023). Research of high-frequency remagnetization model in laminated magnetic cores of electromechanical and electromagnetic energy converters. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4(5(124)), 6-15. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.286002

19.      Wang, J., Kong, Y., Cai, Y., & Wang, Y. (2024). Effect of the repetition frequency and polarity of square wave voltage on the partial discharge of electric machine insulation for more electrical aircraft. Journal of Physics: Conference Series, 2820(1), 012110. https://doi.org/10.1088/1742-6596/2820/1/012110

20.      Chumack, V., Kovalenko, M., Tymoshchuk, O., & Dukhno, R. (2025). Detecting insulation defects in electrical machines’ multi-turn windings based on analysis of transient electromagnetic processes. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5(5(137)), 19-30. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2025.342301

• < Попередня
• Наступна >