Кафедра відновлюваних джерел енергії як структурний підрозділ Національного гірничого університету набула чинності у 1966 році як кафедра електричних машин тоді Дніпропетровського гірничого інституту. З цього ж часу почалася історія наукових досліджень співробітниками кафедри. Науково-дослідна діяльність кафедри була і залишається пов’язаною з організацією та проведенням фундаментальних, пошукових і прикладних досліджень, спрямованих на реалізацію пріоритетних напрямів розвитку науки, техніки, освіти; використанням всіх можливостей для підвищення значущості наукової діяльності, як основи підготовки наукових, інженерних та педагогічних кадрів.
Для досягнення вказаних цілей на кафедрі ставились й успішно вирішувались такі основні завдання:
дослідження, створення та впровадження прогресивних систем та засобів електрифікації у різних галузях господарства і в першу чергу гірничорудної промисловості;
інтеграція навчального процесу, науки та виробництва;
організація науково-дослідної роботи у взаємозв’язку з навчально-виховним процесом;
організація винахідницької та патентно-ліцензійної роботи для захисту пріоритетних результатів наукових досліджень;
підготовка кадрів вищої кваліфікації через аспірантуру і докторантуру;
підготовка фахівців на основі використання наукових розробок кафедри;
залучення студентів до участі в науково-дослідних роботах;
участь в науково-технічних конференціях, семінарах, виставках.
Формування і виконання науково-дослідних робіт здійснювалося при широкому міжнародному співробітництві шляхом:
участі науковців кафедри у виконанні спільних з закордонними фахівцями науково-дослідних робіт та наукових проектів;
підготовки і видання спільних з закордонними фахівцями монографій, підручників та навчальних посібників (наприклад, окремих розділів за результатами наукових досліджень);
участі вчених кафедри в міжнародних конференціях та симпозіумах, публікації доповідей та статей в закордонних наукових виданнях;
підготовка науковців через аспірантуру з числа іноземних громадян.
Науково-дослідна робота кафедри пов’язана із створенням та впровадженням електричних комплексів і систем, приладів, машин та апаратів для забезпечення підвищеної надійності, енергоефективності, економічності й безпеки генерації, передачі, розподілу і перетворення електричної енергії в основному на підприємствах гірничо-металургійного комплексу і мала такі напрями:
розвиток теорії електромагнітних процесів при ненормальних і складних аварійних режимах та розробка засобів, приладів та систем контролю і захисту для забезпечення підвищеної безпеки і надійності систем електропостачання гірничих підприємств;
методи та засоби контролю і керування параметрами ізоляції розподільних мереж напругою 6-10 кВ в системах електропостачання гірничих підприємств;
оптимізація режимів та структури мереж, об’єму і характеристик засобів захисту та керування з урахуванням динаміки зміни з часом цих показників з метою підвищення надійності систем електропостачання;
забезпечення якості напруги в ланкових мережах систем електропостачання шахт на основі розробки трансформаторних пристроїв із внутрішньою ємнісною компенсацією;
енергозбереження та підвищення якості електроенергії засобами промислового електропривода з ємнісними накопичувачами;
дослідження енергетичного потенціалу, обґрунтування способів і технологій використання нетрадиційних і техногенних джерел енергії в промислових регіонах України на основі вивчення технологій споживання і перетворення енергоресурсів на енергоємних виробництвах;
енергозберігаюча технологія доменної плавки на базі запропонованої концепції автоматичного формування рельєфу поверхні шихти на колоснику та стабілізації газового потоку в діючій домні;
підвищення енергетичної ефективності систем житлово-комунального господарства за рахунок створення способів і технології використання, перетворення й акумуляції енергії нетрадиційних джерел та забезпечення зменшення енергетичних втрат.
Основні наукові результати:
1. Набула розвиток теорія процесів при несиметричних пошкодженнях у розподільчих мережах напругою 6-10 кВ: розроблені математичні моделі для дослідження аварійних параметрів (напруг і струмів), які враховують режим роботи нейтралі, комплексні параметри розподільних мереж і характер пошкодження (однофазні замикання на землю, подвійні замикання на землю та замикання на землю з боку електроприймача); встановлені закономірності й характер впливу параметрів ізоляції, режиму нейтралі мережі на діючі значення напруги і струму нульової послідовності у мережах з різними режимами нейтралі при можливих видах несиметричних пошкоджень.
2. На підставі досліджень аварійних процесів розроблено пристрій спрямованого фазо-імпульсного захисту від несиметричних пошкоджень для кар'єрних розподільних мереж, які реагують на всі види несиметричних пошкоджень у мережах з ізольованою та компенсованою нейтраллю, і спрямованого захисту від витоків струму для шахтних розподільних мереж. Запропоновано нові системи захисту тягових мереж кар'єрів від усіх видів електричних пошкоджень, в тому числі і від дотику ковшем екскаватора контактного проводу.
3. Досліджено вплив заземлення нейтрали електричних мереж на надійність і умови електробезпеки систем електропостачання в цілому на пошкоджуваність розподільних мереж і електроустаткування, а також на працездатність засобів релейного захисту, що дозволило дати оцінку кожному конкретному режиму роботи нейтралі й розробити рекомендації, спрямовані на посилення позитивних показників відповідних режимів.
4. Запропонований метод безупинного виміру та контролю значень складових опору ізоляції мережі щодо землі під робочою напругою, який грунтується на використанні одночасно накладених на мережу двох оперативних синусоїдальних сигналів непромислової частоти. Метод, за рахунок використання мікро ЕОМ, може бути використаний:
для оперативної оцінки рівня активного опору ізоляції як усієї мережі в цілому, так і кожного з приєднань розподільної мережі;
для оперативної оцінки рівня ємнісного опору ізоляції як усієї мережі в цілому, так і кожного з приєднань розподільної мережі;
для виконання вибіркового захисту від витоків і замикань на землю в системах електропостачання незалежно від конфігурації і режиму роботи нейтралі мережі;
для оперативного виміру значення індуктивності дугогасного реактора;
для автоматичного настроювання компенсуючого пристрою у резонанс із ємністю розподільної мережі.
5. Створене теоретичне забезпечення і розроблено концепцію вибору класу напруги для живильних і розподільних мереж підземного електропостачання глибоких рудних і вугільних шахт з урахуванням технологій видобутку та гірничо-геологічних умов; найбільш перспективним для глибоких рудних шахт при реконструкції системи електропостачання у зв'язку з розробкою глибоких горизонтів є варіант використання глибокого вводу напруги 35 кВ тільки на горизонти глибиною більше 1000 м, з установкою підземної підстанції 35/6 кВ і розподілом електроенергії по робочому горизонті і далі на напрузі 6 кВ; також досліджені можливі варіанти роботи пристроїв релейного захисту та контролю ізоляції в системі електропостачання глибоких шахт при використанні робочої напруги 35 кВ.
6. Виконано наукове обґрунтування більш широкого застосування нетрадиційних та відновлюваних джерел енергії, а саме: обґрунтування та розробка систем і технологічного ряду гідроагрегатів для русел малих річок і стічних промислових систем; принципи оцінки і використання невідновлюваних енергоресурсів – технологічні і попутні газоподібні, рідкі і тверді викиди у вугільній, металургійній та інших галузях промисловості, природний газ малих газових, газоконденсатних і нафтогазоконденсатних родовищ, утилізація теплоти, теплові насоси; способи і технології використання, перетворення та акумуляція енергії нетрадиційних і техногенних джерел в промислових регіонах України, характеристики і перспективи створення комплексу потрібного устаткування; рекомендації з комплексного забезпечення зацікавленості підприємств і організацій у використанні нетрадиційних і невідновлюваних джерел енергії та енергоресурсів – юридичне, економічне, політичне і суспільне забезпечення.
Одним з найважливих й успішних напрямів наукових досліджень кафедри варто вважати роботу по вдосконаленню систем електропостачання гірничих підприємств на основі трансформаторних пристроїв із внутрішньою ємнісною компенсацією. Робота спрямована на підвищення якості електроенергії на затискачах підземних електроприймачів і, в першу чергу, електроприводів гірничих машин великої потужності. Ідея роботи полягає в створенні швидкодіючих автоматичних регуляторів напруги на основі поєднання в одному пристрої силового дільничного трансформатора і установки подовжньої ємнісної компенсації; такий регулятор напруги одержав назву трансформаторно-конденсаторна установка з ємнісним регулюючим ефектом. Конструктивно вона складається з магнітопровода стандартного шахтного трансформатора, обмотки якого виконуються з алюмінієвої або мідної фольги. Первинна обмотка фази виконується з двох ізольованих один від одного шарів фольги, яка намотується на каркас одночасно (за аналогією з намотуванням конденсаторів); а вторинна – з одного шару ізольованої фольги.
На кафедрі також виконуються роботи з питань енергозбереження та забезпечення якості електроенергії засобами промислового електроприводу. Підвищення енергетичної ефективності регульованих електроприводів може бути досягнуто застосуванням групового живлення від загальних шин постійного струму з ємнісними накопичувачами й сучасними замкнутими системами автоматичного регулювання традиційних показників якості електроенергії з використанням теорії миттєвої потужності. Результатом роботи є зменшення втрат електричної енергії як за рахунок акумулювання енергії рекуперативного гальмування й повторного використання її для живлення електродвигунів, так і за рахунок компенсації неактивних складових повної потужності на підставі дослідження енергообмінних процесів у системах групового живлення електроприводів з ємнісними накопичувачами.
Протягом тривалого періоду науковці кафедри вели роботу у напрямі дослідження та створення електротехнічного та електромеханічного обладнання для гірничої промисловості, зокрема, пристроїв та систем електроживлення пересувних споживачів електроенергії. Значною мірою ця робота спрямована на підвищення техніко-економічних показників, надійності та безпеки підземного електричного транспорту. Виходячи з того, що найбільш економічним видом підземного рейкового транспорту є електровози з контактною системою електроживлення, були виконані дослідження і розробки, спрямовані на поширення області застосування рудникових контактних електровозів у вугільних шахтах. Комплекс виконуваних досліджень стосується таких напрямів, як: способи та засоби безпечного струмознімання для підземного електричного транспорту (роботи виконувались спільно з інститутами МакНДІ, ДонВУГІ та ІГД ім. О.О.Скочинського); обмеження блукаючих струмів та потенціалів рейок при транспортуванні контактними електровозами з метою зменшення зносу металевих комунікацій та кріплення й підвищення безпеки застосування електричного транспорту у шахтах (виконувалась спільно з інститутом МакНДІ); дослідження умов та методів забезпечення електромагнітної сумісності при застосуванні електроживлення за наявності переривань струму; іскробезпечні системи електроживлення постійного та змінного струму підвищеної потужності.
Науково-дослідні роботи, пов’язані зі створенням енергозберігаючої технології доменної плавки, виконувались на кафедрі електричних машин в період з 1968 по 1993рр. у співдружності з Центральним науково-дослідним інститутом чорної металургії ім. Бардіна (м. Москва), АК “Тулачермет” і АК “Черме-тавтоматика” (м. Москва). Основна ідея цих робіт полягає в запропонованій концепції автоматичного формування упереджувальних регулюючих дій на радіальний розподіл шихтових матеріалів на колоснику і газового потоку з використанням параметрів рельєфу поверхні матеріалів як важливого проміжного фактору доменного процесу, що одночасно характеризує цей процес і суттєво впливає на нього.
Упродовж існування кафедри за результатами наукових досліджень співробітниками кафедри опубліковано понад 300 наукових робіт (в тому числі 10 монографій), отримано більше 60 авторських свідоцтв і патентів на винаходи. За результатами досліджень захищено одна докторська та більше 20 кандидатських дисертацій, в тому числі дві – іноземцями.
