Национальный горный университет — соответствие Времени

Направления научных исследований кафедры

Кафедра возобновляемых источников энергии, как структурное подразделение Национального горного университета, была основана в 1966 году как кафедра электрических машин НГУ (в то время Днепропетровского горного института). В это же время началась история научных исследований сотрудниками кафедры. Научно-исследовательская деятельность кафедры была и остается связанной с организацией и проведением фундаментальных, поисковых и прикладных исследований, направленных на реализацию приоритетных направлений развития науки, техники, образования; использованием всех возможностей для повышения значимости научной деятельности, как основы подготовки научных, инженерных и педагогических кадров.

Для достижения указанных целей на кафедре ставились и успешно решались такие основные задачи:

  • исследование, создание и внедрение прогрессивных систем и способов электрификации в разных отраслях хозяйства и в первую очередь горнорудной промышленности;
  • интеграция учебного процесса, науки и производства;
  • организация научно-исследовательской работы совместно с учебно-воспитательным процессом;
  • организация изобретательской и патентно-лицензионной работы для защиты приоритетных результатов научных исследований;
  • подготовка кадров высшей квалификации через аспирантуру и докторантуру;
  • подготовка специалистов на основе использования научных разработок кафедры;
  • привлечение студентов к участию в научно-исследовательских работах;
  • участие в научно-технических конференциях, семинарах, выставках.
  • Формирование и выполнение научно-исследовательских работ осуществлялось при международном сотрудничестве путем:

  • участия ученых кафедры в выполнении совместных с иностранными специалистами научно-исследовательских работ и научных проектов;
  • подготовки и издании общих с иностранными специалистами монографий, учебников и учебных пособий (например, отдельных разделов по результатам научных исследований);
  • участия ученых кафедры в международных конференциях и симпозиумах, публикации докладов и статей в иностранных научных изданиях;
  • подготовки ученых через аспирантуру из числа иностранных граждан.
  • Научно-исследовательская работа кафедры связана с созданием и внедрением электрических комплексов и систем, приборов, машин и аппаратов для обеспечения повышенной надежности, энергоэффективности, экономичности и безопасности генерации, передачи, распределения и превращения электрической энергии в основном на предприятиях горно-металлургического комплекса и имела такие направления:

  • развитие теории электромагнитных процессов при ненормальных и сложных аварийных режимах и разработка средств, приборов и систем контроля и защиты для обеспечения повышенной безопасности и надежности систем электроснабжения горных предприятий;
  • методы и средства контроля и управления параметрами изоляции распределительных сетей напряжением 6-10 кВ в системах электроснабжения горных предприятий;
  • оптимизация режимов и структуры сетей, объема и характеристик способов защиты и управления с учетом динамики изменения со временем этих показателей с целью повышения надежности систем электроснабжения;
  • обеспечение качества напряжения в сетях систем электроснабжения участков шахт на основе разработки трансформаторных устройств с внутренней емкостной компенсацией;
  • энергосбережение и повышение качества электроэнергии средствами промышленного электропривода с емкостными накопителями;
  • исследование энергетического потенциала, обоснование способов и технологий использования нетрадиционных и техногенных источников энергии в промышленных регионах Украины на основе изучения технологий потребления и превращения энергоресурсов на энергоемких производствах;
  • энергосберегающая технология доменной плавки на базе предложенной концепции автоматического формирования рельефа поверхности шахты на колоснике и стабилизации газового потока в действующей домне;
  • повышение энергетической эффективности систем жилищно-коммунального хозяйства за счет создания способов и технологии использования, преобразования и аккумуляции энергии нетрадиционных источников и обеспечения уменьшения энергетических потерь.
  • Основные научные результаты:

    1. Получила развитие теория процессов при несимметричных повреждениях в распределительных сетях напряжением 6-10 кВ: разработаны математические модели для исследования аварийных параметров (напряжений и токов), которые учитывают режим работы нейтрали, комплексные параметры распределительных сетей и характер повреждения (однофазные замыкания на землю, двойные замыкания на землю и замыкание на землю со стороны электроприемопередатчика); установлены закономерности и характер влияния параметров изоляции, режима нейтрали сети на действующие значения напряжения и тока нулевой последовательности в сетях с различными режимами нейтрали при возможных видах несимметричных повреждений.

    2. На основании исследований аварийных процессов разработано устройство направленной фазоимпульсной защиты от несимметричных повреждений для карьерных распределительных сетей, которые реагируют на все виды несимметричных повреждений в сетях с изолированной и компенсированной нейтралью, и направленной защиты от утечек тока для шахтных распределительных сетей. Предложены новые системы защиты тяговых сетей карьеров от всех видов электрических повреждений, в том числе и от прикосновения ковшом экскаватора контактного провода.

    3. Исследовано влияние заземления нейтрали электрических сетей на надежность и условия электробезопасности систем электроснабжения в целом на повреждаемость распределительных сетей и электрооборудования, а также на работоспособность средств релейной защиты, что позволило дать оценку каждому конкретному режиму работы нейтрали и разработать рекомендации, направленные на усиление позитивных показателей соответствующих режимов.

    4. Предложен метод непрерывного измерения и контроля значений составных сопротивления изоляции сети относительно земли под рабочим напряжением, который основывается на использовании одновременно наложенных на сеть двух оперативных синусоидальных сигналов непромышленной частоты. Метод, за счет использования микро ЭВМ, может быть использован:

  • для оперативной оценки уровня активного сопротивления изоляции как всей сети в целом, так и каждого из присоединений распределительной сети;
  • для выполнения избирательной защиты от утечек и замыканий на землю в системах электроснабжения независимо от конфигурации и режима работы нейтрали сети;
  • для оперативного измерения значения индуктивности дугогасительного реактора;
  • для автоматической настройки компенсирующего устройства в резонанс с емкостью распределительной сети.
  • 5. Создано теоретическое обеспечение и разработана концепция выбора класса напряжения для питающих и распределительных сетей подземного электроснабжения глубоких рудных и угольных шахт с учетом технологий добычи и горно-геологических условий; наиболее перспективным для глубоких рудных шахт при реконструкции системы электроснабжения, в связи с разработкой глубоких горизонтов, есть вариант использования глубокого ввода напряжения 35 кВ только на горизонты глубиной больше 1000 м, с установкой подземной подстанции 35/6 кВ и распределением электроэнергии по рабочему горизонту и дальше на напряжении 6 кВ; также исследованы возможные варианты работы устройств релейной защиты и контроля изоляции в системе электроснабжения глубоких шахт при использовании рабочего напряжения 35 кВ.

    6. Выполнено научное обоснование более широкого применения нетрадиционных и возобновляемых источников энергии, а именно: обоснование и разработка систем и технологического ряда гидроагрегатов для русел малых рек и сточных промышленных систем; принципы оценки и использования невозобновляемых энергоресурсов - технологические и попутные газообразные, жидкие и твердые выбросы в угольной, металлургической и других отраслях промышленности, природный газ малых газовых, газоконденсатных и нефтегазоконденсатных месторождений, утилизация теплоты, тепловые насосы; способы и технологии использования, превращения и аккумуляция энергии нетрадиционных и техногенных источников в промышленных регионах Украины, характеристики и перспективы создания комплекса нужного оборудования; рекомендации из комплексного обеспечения заинтересованности предприятий и организаций в использовании нетрадиционных и невозобновляемых источников энергии и энергоресурсов - юридическое, экономическое, политическое и общественное обеспечение.

    Одним из важнейших и успешных направлений научных исследований кафедры следует считать работу по усовершенствованию систем электроснабжения горных предприятий на основе трансформаторных устройств с внутренней емкостной компенсацией. Работа направлена на повышение качества электроэнергии на зажимах подземных электроприемопередатчиков и, в первую очередь, электроприводов горных машин большой мощности. Идея работы заключается в создании быстродействующих автоматических регуляторов напряжения на основе сочетания в одном устройстве силового участкового трансформатора и установки продольной емкостной компенсации; такой регулятор напряжения получил название трансформаторно-конденсаторная установка с емкостным регулирующим эффектом. Конструктивно она состоит из магнитопровода стандартного шахтного трансформатора, обмотки которого выполняются из алюминиевой или медной фольги. Первичная обмотка фазы выполняется из двух изолированных один от другого слоев фольги, которая наматывается на каркас одновременно (по аналогии с наматыванием конденсаторов); а вторичная - из одного слоя изолированной фольги.

    На кафедре также выполняются работы по вопросам энергосбережения и обеспечения качества электроэнергии средствами промышленного электропривода. Повышение энергетической эффективности регулируемых электроприводов может быть достигнуто применением группового питания от общих шин постоянного тока с емкостными накопителями и современными замкнутыми системами автоматического регулирования традиционных показателей качества электроэнергии с использованием теории мгновенной мощности. Результатом работы является уменьшение потерь электрической энергии как за счет аккумулирования энергии рекуперативного торможения и повторного использования ее для питания электродвигателей, так и за счет компенсации неактивных составляющих полной мощности на основании исследования энергообменных процессов в системах группового питания электроприводов с емкостными накопителями.

    На протяжении длительного периода ученые кафедры вели работу в на-правлении исследования и создания электротехнического и электромеханического оборудования для горной промышленности, в частности, устройств и систем электропитания передвижных потребителей электроэнергии. В значительной степени эта работа направлена на повышение технико-экономических показателей, надежности и безопасности подземного электрического транспорта. Исходя из того, что наиболее экономическим видом подземного рельсового транспорта являются электровозы с контактной системой электропитания, были выполнены исследования и разработки, направленные на распространение области применения рудниковых контактных электровозов в угольных шахтах. Комплекс выполняемых исследований касается таких направлений, как: способы и средства безопасного токосьема для подземного электрического транспорта (работы выполнялись сообща с институтами МакНИИ, Дон-ВУГИ и ИГД им. О.О.Скочинского); ограничение блуждающих токов и потенциалов рельсов при транспортировке контактными электровозами с целью уменьшения износа металлических коммуникаций и крепления и повышения безопасности применения электрического транспорта в шахтах (выполнялась сообща с институтом МакНИИ); исследование условий и методов обеспечения электромагнитной совместимости при применении электропитания при наличии прерываний тока; искробезопасные системы электропитания постоянного и переменного тока повышенной мощности.

    Научно-исследовательские работы, связанные с созданием энергосберегающих технологий доменной плавки, выполнялись на кафедре электрических машин в период с 1968 по 1993 гг. в сотрудничестве с Центральным научно-исследовательским институтом черной металлургии им. Бардина (г. Москва), АК "Тулачермет" и АК "Черметавтоматика" (г. Москва). Основная идея этих работ заключается в предложенной концепции автоматического формирования относящихся предубежденно регулирующих действий на радиальное распределение материалов шихты на колоснике и газового потока с использованием параметров рельефа поверхности материалов как важного промежуточного фактора доменного процесса, который одновременно характеризует этот процесс и существенно влияет на него.

    На протяжении существования кафедры по результатам научных исследований сотрудниками кафедры опубликовано свыше 300 научных работ (в том числе 10 монографий), получено более 60 авторских свидетельств и патентов на изобретения. По результатам исследований защищена одна докторская и больше 20 кандидатских диссертаций, в том числе две - иностранцами.

    © 2006-2017 НГУ Інформація про сайт