Вісник НТУ «ХПІ». Серія: Проблеми удосконалювання електричних машин i апаратiв. Теорiя i практика

Оптимізація параметрів електроприводу нахилу кузова швидкісного електропоїзду

Іван Колодій — 2026-04-30

Вступ. Підвищення швидкості руху рейкового транспорту обмежується впливом поперечних прискорень у кривих ділянках колії, що знижує комфорт і безпеку перевезень. Одним із ефективних технічних рішень є застосування систем нахилу кузова, для реалізації яких доцільно використовувати електромагнітні приводи на базі лінійних електродвигунів, що потребує обґрунтування їх параметрів. Мета і задачі. Метою дослідження є підвищення ефективності електромагнітного приводу системи нахилу кузова шляхом визначення раціональних параметрів лінійного електродвигуна. Для досягнення мети поставлено задачі побудови математичної моделі магнітного поля, визначення електромагнітних сил у робочому діапазоні переміщень та розв’язання задачі оптимізації параметрів двигуна. Методи. Розрахунок магнітного поля виконано методом скінченних елементів в аксіально-симетричній постановці з урахуванням геометрії та властивостей матеріалів. Для підвищення точності застосовано згущення сітки у повітряному зазорі. Електромагнітні сили визначено з використанням тензора напружень Максвела шляхом інтегрування по замкненій поверхні. Оптимізацію параметрів реалізовано комбінованим методом, що поєднує генетичний алгоритм із локальним уточненням методом Нелдера–Міда. Результати. Отримано залежності електромагнітної сили від переміщення якоря в робочому діапазоні. Встановлено багатоекстремальний характер цільової функції та можливість досягнення необхідних силових характеристик при різних поєднаннях геометричних параметрів. Реалізовано комбінований алгоритм оптимізації, який забезпечує ефективний глобальний пошук та точне уточнення результатів. Визначено раціональні співвідношення параметрів лінійного електродвигуна, що забезпечують необхідний рівень електромагнітної сили при заданих обмеженнях. Висновки. Запропонований підхід дозволяє підвищити ефективність проєктування електромагнітних приводів систем нахилу кузова та забезпечує отримання стабільних результатів при розв’язанні багатоекстремальних задач оптимізації. Результати можуть бути використані при створенні перспективного швидкісного рейкового електрорухомого складу.

Дросель снабберу для транзисторного обмежувача напруги тягової підстанції міського електротранспорту

Гліб Стрункін — 2026-04-30

Вступ. Вирішення задачі обмеження напруги на тяговій підстанції при рекуперації рухомого складу міського електротранспорту потребує конструювання потужних перетворювачів типу чоппер. Розробка дроселів для снабберів силових перетворювачів завжди стискається з необхідністю врахування специфічних вимог, які потребують врахування електромагнітних процесів в них. Для потужного чоппера на тяговій підстанції серед таких вимог є потреба працювати в умовах великих постійних значень струмів та наявності вищіх гармонік пульсацій струму, які вносять вклад при урахуванні скін-ефекту в провіднику. Мета. Мета статі – показати на прикладі практичного розрахунку снабберного дроселя силового перетворювача практичні підходи до розв’язання вищеозначеної проблеми. Методи. Методи, що використовувались даній статі: гармонійний аналіз пульсацій струму дроселя, моделювання в програмі PSIM, метод фізичного експеримента в лабораторії, прямі вимірювання індуктивності L-метром. Результати. Розроблений дросель використано в серійній продукції ТОВ «Плутон ІС». Експлуатація дроселей виявила добру повторювальність конструкції та його функціональну закінченість. Виводи. При розрахунку дроселя снаббера потужного чоппера розрахунки його перетину потрібно проводити з урахуванням вкладу вищіх гармонік пульсацій.

Аналіз магнітних втрат вібраційного лінійного двигуна з рухомими магнітами

Роман Бондар — 2026-04-30

У будівельній галузі є потреба в створенні надійних, безпечних та ефективних вібраційних машин із частотою коливань 100 Гц і більше, та незначним рівнем шуму. Таким вимогам цілком можуть відповідати приводи з лінійними двигунами вібраційної дії за умови збільшення їх ефективності на високій робочій частоті. Потужність втрат у вібраційних лінійних двигунах суттєво залежить від режиму роботи, зокрема частоти, амплітуди коливань та струму в обмотці. Представлена стаття присвячена дослідженню магнітних втрат двигуна в робочому режимі. Розрахунок втрат виконується за допомогою мультифізичної моделі, що суміщає вирішення рівнянь електричного й магнітного кіл, та рівняння механічного руху. Еквівалентна механічна схема представлена зосередженою масою, яка здійснює коливання під дією електромагнітної сили двигуна. Силова характеристика навантаження подана сумою пружної компоненти, пропорційної до переміщення бігуна, та сили в’язкого тертя, пропорційної його швидкості. Чисельний розрахунок польової задачі виконується методом скінченних елементів в осесиметричній постановці на підставі рівнянь квазістаціонарного магнітного поля в часовій області із застосуванням рухомого типу розрахункової сітки. За результатами розрахунку розподілу поля та його характеру зміни в часі, досліджено магнітні втрати машини за допомогою моделі, що розділяє сукупні магнітні втрати на три складники – втрати на гістерезис, вихрові струми, та додаткові або аномальні втрати. Показано, що основна частка втрат концентрується в кутових зонах магнітопроводів та постійних магнітів. Інтенсивність втрат зменшується зі збільшенням механічного навантаження через зменшення амплітуди коливань та швидкості бігуна. В режимі невеликого навантаження, через зростання швидкості, відбувається суттєве збільшення магнітних втрат як у сталі, так і в постійних магнітах. Тому такий режим не може бути рекомендований як тривалий через ризик перегріву машини та постійних магнітів, властивості яких істотно залежать від температури. Потужність втрат зі зростанням навантаження наближається до втрат короткого замикання, що спричинені зміною МРС обмотки статора.

Вплив параметрів системи охолодження на характеристики тягових синхронних магнітоелектричних двигунів

Юрій Васьковський — 2026-04-30

Досліджується вплив геометричних параметрів аксіальної системи охолодження на характеристики тягового синхронного двигуна з постійними магнітами (СДПМ) потужністю 140 кВт, призначеного для використання в залізничному локомотиві потягу. Нагрів постійних магнітів (ПМ) під час роботи СДПМ призводить до зниження їх магнітних характеристик, що в свою чергу веде до зниження потужності двигуна. За результатами математичного моделювання отримана інформація щодо залежності вихідної потужності тягового СДПМ від геометрії його системи охолодження. Встановлено, що оптимальний вибір діаметра вентиляційних каналів та їх оптимальне розташування відносно ПМ сприяє температурній стабілізації ПМ та збільшує вихідну потужність СДПМ. Однак надмірна зміна цих параметрів призводить до її зменшення. З’ясовано, що використання “підпазових” каналів для безпосереднього охолодження ПМ є доцільним лише в разі ризику значного нагріву ПМ. Показано, що неправильний підбір геометричних параметрів системи охолодження досліджуваного двигуна, при умові однакового нагріву його обмотки статора, може знизити вихідну потужність в номінальному режимі роботи на 5%. При перевантаженні за струмом 50% зменшення потужності двигуна може досягати 10%

Аналіз температурного поля високоефективного асинхронного двигуна

Сергій Дзеніс — 2026-04-30

Вступ. В асинхронних двигунах високої потужності виникає проблема відведення тепла через підвищену густину втрат в активних елементах. Переважним методом охолодження асинхронних двигунів є повітряне охолодження. Ефективним способом дослідження теплового стану асинхронного двигуна є теоретичний розрахунок взаємозалежних електромагнітних та температурних полів із експериментальною верифікацією результатів розрахунку. Мета та завдання. Визначення та аналіз тривимірного температурного поля високоефективного асинхронного двигуна за допомогою двовимірних математичних моделей та експериментальний вимір зовнішньої поверхні за допомогою тепловізійної камери. Методи. За допомогою взаємопов'язаних двовимірних моделей електромагнітного поля та трьох моделей температурного поля у сегменті паза статора, у центральних радіальному та аксіальному перерізі визначено тривимірне магнітне поле високоефективного асинхронного двигуна з експериментальним підтвердженням достовірності. Результати. Виконано розрахунок електромагнітного поля, що визначає розподіл джерел тепла у двигуні. Температурне поле знаходиться ітераційним способом шляхом узгодження температурних полів у сегменті паза статора, в центральних радіальному та аксіальному перерізах двигуна при коригуванні теплофізичних параметрів. Виводи. Вимірювання температури корпусу електродвигуна за допомогою тепловізійної камери підтвердили достовірність теоретичних розрахунків. Відносна похибка між розрахованими та виміряними значеннями температур на зовнішній поверхні корпусу асинхронного двигуна становить 2-6 %.

Оцінка питомих показників високошвидкісного двигуна з аксіальним магнітним потоком

Михайло Коваленко — 2026-04-30

У роботі проведено оцінку питомих показників високошвидкісного двигуна з аксіальним магнітним потоком та збудженням від постійних магнітів, що використовуються як основний привід електромеханічних енергоефективних систем для літальних апаратів. До двигунів для літальних апаратів висовуються високі вимоги до питомих ваго-габаритних характеристик, питомої потужності та коефіцієнта корисної дії. В даному дослідженні проведено аналіз конструктивних особливостей двигуна з аксіальним магнітним потоком класичним методами розрахунку. Основну увагу приділено визначенню взаємозв’язку між геометричними розмірами активної зони, параметрами магнітної системи та електромагнітними навантаженнями, що безпосередньо впливають на питомі показники двигуна. У роботі використано аналітичні співвідношення для визначення основних геометричних розмірів, ваги та питомих показників активних матеріалів та проведено оцінку частки питомої ваги конструктивних елементів такого двигуна. В роботі враховано вплив конструкції та основних технічних показників постійних магнітів, величини повітряного зазору та топології обмотки на енергетичні та масогабаритні показники двигуна з аксіальним потоком. Отримані результати свідчать, що застосування двигуна аксіальної конструкції з аксіальним характером замикання основного магнітного потоку дозволяє досягти підвищених значень питомої потужності та зменшення маси двигуна порівняно з класичними конструкціями, особливо в діапазоні потужності 7,0-9,0 кВт що є критично важливим для високошвидкісних двигунів та літальних апаратів. Разом з тим, визначено обмежувальні фактори, пов’язані з тепловими режимами, механічною міцністю та втратами при високих частотах обертання та перемагнічування. Результати дослідження можуть бути використані при проєктуванні компактних високоефективних електромеханічних перетворювачів для транспортних, авіаційних та енергетичних систем.

Дослідження перетворювача з шестизонним регулюванням напруги і електромеханічним навантаженням

Владислав Михайленко — 2026-04-30

У даній роботі виконано моделювання електричних процесів у електричних схемах з напівпровідниковими елементами. Отримано нові моделі математичні для різних випадків в трифазних колах у напівпровідникових комутаторах при багатоланковим зонним управлінням напруг фаз приймаючи втрат енергії відсутніми у напівпровідникових пристроях для оцінювання нашвидкуруч впливу характеристик навантаження на значення і вид напруги на виході. Виконано побудову комп’ютерної моделі для дослідження процесів електромагнітних у напівпровідникових комутаторах для широтно-імпульсним управління напруги на виході. Показано діаграми, які ілюструють процеси електромагнітні в колах електричного виду. Робота дає змогу розвинення метода багатопараметричних функцій використовуючи створення різних математичних об’єктів і знаходження характеристик та виразів для дослідження за різними компонентами електромагнітних явищ у різноманітних схемах електричних при наявності напівпровідниковими компонентів та ділянками з напругами синусоїдального, постійного та імпульсного виду. Напівпровідникові компоненти зазвичай виконують високочастотне імпульсне перетворення структур електричних схем та широтно-імпульсне моделювання як фазних так і лінійних напруг мережі електроживлення трифазного виду, проводячи змінення напруг вихідних напівпровідникових пристроїв різних параметрів енергії електричної.

Аналіз впливу мікротріщин на мультипольову модель старіння целюлозної ізоляції силового трансформатора

Михайло Поляков — 2026-04-30

В сучасному світі силові трансформатори займають важливе місце тому що вони використовуються в розподілі, перетворені та передачі електричної енергії та використовуються в усіх напрямах електропостачання, тому дослідження процесу старіння целюлозної ізоляції силового трансформатора є актуальним та досліджується багатьма вченими, але ще є питання які досі не вирішенні та полягають подальшого дослідження. У роботі описано модель впливу мікротріщин та метод побудови двовимірної моделі для дослідження процесу старіння целюлозної ізоляції силового трансформатору з використанням пакета програм FEMM (Finite Element Method Magnetics). Показано, як мікротріщини впливають на целюлозну ізоляцію та допомагають оцінити вібраційні впливи на обмотки і пов'язати рівні динамічних напружень з імовірністю формування мікротріщин в паперовій ізоляції. Наведено методику кількісного моделювання процесу старіння з урахуванням механічного поля (циклічна втома), термохімічного впливу та перевірочних випробувань (DP, фенольні, фуранові маркери в олії, вимірювання вібрації). Ключові висновки ґрунтуються на аналізі сучасної літератури зі старіння целюлозної ізоляції силового трансформатора та дослідженнях вібраційного впливу на целюлозну ізоляцію в пакета програм FEMM. Також слід зазначити, що більш детальне дослідження полів які впливають на старіння ізоляції силового трансформатора дозволяє подовжити термін експлуатації та знизити витрати на обслуговування трансформатора, тому можна сказати що дослідження вважається актуальним та доцільним.

Розрахунок статичних характеристик явнополюсних синхронних генераторів газових чи дизельних електростанцій

Василь Хай — 2026-04-30

Впровадження розподіленої генерації приносить ряд переваг такі як підвищення стійкості мережі, енергонезалежність, використання відновлювальних джерел енергії, розвиток локальної економіки регіону, створення нових робочих місць та стимули для розвитку інновацій. У цьому контексті перспективним рішенням для систем розподіленої генерації є використання добре відомих та відносно конструктивно простих синхронних генераторів. Для дослідження роботи явнополюсних синхронних генераторів газової чи дизельної електростанції у статті створені алгоритми розрахунку статичних характеристик (неробочого ходу, кутової, V-подібної, регулювальної та зовнішньої) та здійснена реалізація їх у вигляді комп'ютерних програм. Вхідними даними для комп’ютерного моделювання статичних характеристик явнополюсних синхронних генераторів газової чи дизельної електростанції використали технічні показники синхронного безщіткового трифазного генератора Stamford PI734B (Великобританія) з дизельним двигуном YANMAR AY40L-ET (Японія), який в умовах війни часто використовується у розподіленій генерації. У статті є наведені результати розрахунку статичних характеристик вище наведеного явнополюсного генератора за допомогою математичної моделі та комп'ютерного моделювання. Отримані результати комп’ютерного моделювання доцільно використовувати як науковцями, які займаються дослідженням електричних машин так і спеціалістами, які займаються експлуатацією та проєктуванням електричних машин.

Особливості сучасних методів прогнозування технічного стану кабельних ліній за параметрами часткових розрядів та тенденції їх розвитку

Ігор Бойко — 2026-04-30

Вступ. Надійність кабельних мереж значною мірою визначається своєчасним виявленням дефектів ізоляції та прогнозуванням технічного стану кабельних ліній. Одним із найбільш інформативних показників деградації ізоляції є параметри часткових розрядів, аналіз яких дає змогу оцінити рівень старіння та ризик аварійних відмов. Постановка проблеми. Існуючі методи контролю кабельних ліній потребують підвищення точності, автоматизації та адаптації до умов експлуатаційних завад. Особливо актуальним є вибір ефективної стратегії діагностики, що поєднує достовірність результатів, економічну доцільність і можливість прогнозування залишкового ресурсу обладнання. Мета. Проаналізувати сучасні методи прогнозування технічного стану кабельних ліній за параметрами часткових розрядів, визначити основні тенденції їх розвитку та оцінити перспективи практичного застосування. Методологія. Використано аналітичний огляд сучасних наукових джерел, порівняльний аналіз офлайн- і онлайн-методів діагностики, дослідження способів обробки сигналів часткових розрядів, а також оцінювання ефективності алгоритмів автоматизованого розпізнавання дефектів ізоляції. Наукова новизна роботи полягає в узагальненні сучасних підходів до діагностики кабельних ліній за параметрами часткових розрядів, систематизації офлайн-випробувань (згасаючої коливальної напруги, високочастотних і резонансних технологій) та онлайн-моніторингу із застосуванням високочастотних датчиків, багатопараметричних і волоконно-оптичних систем. Також обґрунтовано перспективність використання часово-частотних перетворень, алгоритмів глибокого навчання та методики «відлуння» часткових розрядів як джерела додаткових інформативних ознак старіння ізоляції. Практична значимість. Отримані результати можуть бути використані для вибору раціональної стратегії контролю технічного стану кабельних ліній, планування ремонтних заходів, підвищення надійності електричних мереж і впровадження інтелектуальних систем моніторингу в енергетичній галузі.

Електротехнічні матеріали в контексті Індустрії 4.0: тенденції, виклики та перспективи

Юлія Гонтар — 2026-04-30

Вступ. Енергетичний сектор України та світу переживає виклики сталого розвитку, ресурсний дефіцит, зростання екологічних вимог і цифровізацію. Це зумовлює потребу в новому поколінні електротехнічних матеріалів, що забезпечують енергоефективність, надійність та екологічну безпеку. Постановка проблеми. Традиційні матеріали не відповідають сучасним вимогам через токсичність, складність утилізації, дефіцит ресурсів та несумісність із цифровими технологіями. Необхідно оцінити потенціал інноваційних матеріалів і визначити напрями їх упровадження. Мета. Проаналізувати тенденції та виклики у сфері електротехнічних матеріалів і визначити перспективи їх використання в умовах Industry 4.0. Розробити модель модернізації курсу «Електротехнічні матеріали». Методологія. Застосовано аналітичний огляд літератури й стандартів, порівняльний аналіз матеріалів, оцінку цифрових технологій (AI, цифрові двійники, Smart-системи) та аналіз освітніх підходів. Наукова новизна роботи полягає в запропонованні класифікації інноваційних матеріалів у контексті Індустрії 4.0, обґрунтуванні ролі штучного інтелекту та цифрових двійників у прискоренні досліджень матеріалів, розробці моделі для оновлення курсу розумними, нано- та IoT-сумісними матеріалами, а також демонстрації важливості цифрово активних матеріалів для майбутніх енергетичних систем. Практична значимість. Результати можуть бути використані в проєктуванні кабельних і ізоляційних систем, сенсорних технологій та при модернізації освітніх програм. Це сприятиме створенню енергоефективних і екологічно безпечних електротехнічних рішень.

Обґрунтування конструкції та особливості застосування сигнально-блокувальних кабелів

Данило Мукосєєв — 2026-04-30

У роботі розглянуто та узагальнено конструктивні особливості сигнально-блокувальних кабелів, що застосовуються в системах управління, сигналізації та автоматизації об’єктів критичної інфраструктури. Проаналізовано основні варіанти конструктивного виконання таких кабелів, матеріали ізоляції та оболонок, а також сучасні підходи до забезпечення їх пожежної безпеки відповідно до чинних європейських норм і стандартів. Окрему увагу приділено використанню безгалогенних полімерних компаундів та антипіренових домішок, їх впливу на вогнестійкі та електричні характеристики кабельної продукції. Розглянуто методи пожежних і електричних випробувань сигнально-блокувальних кабелів, зокрема випробування на поширення полум’я, димоутворення та корозійність продуктів згоряння. Показано, що застосування сучасних матеріалів і технологій дозволяє підвищити рівень пожежної безпеки кабелів без зниження їх експлуатаційної надійності. Отримані узагальнення можуть бути використані при проєктуванні, виборі та експлуатації сигнально-блокувальних кабелів для підвищення надійності та живучості інфраструктурних систем, зокрема в умовах підвищених ризиків.

Розрахунок невизначеностей оцінювання ємностей ізоляції трижильних силових кабелів із застосуванням сукупних вимірювань

Євгеній Сизов — 2026-04-30

У роботі розглянуто метод визначення індивідуальних ємнісних параметрів ізоляції трижильних силових кабелів з металевою оболонкою на основі результатів сукупних вимірювань. Наведено приклади обстеження ізоляції трижильного силового кабелю та результати розрахунку його часткових ємностей за двох різних частот прикладеної напруги. Для обробки результатів застосовано метод найменших квадратів, який дозволяє отримати оцінки параметрів за надлишкової кількості вимірювань. Описано підхід до оцінювання невизначеностей результатів на основі аналізу нев’язок, визначення стандартного відхилення та використання коефіцієнта Стьюдента для формування розширених невизначеностей.

Обґрунтування комплексного підходу до проведення моніторингу фізичних факторів виробничого середовища

Олена Бориченко — 2026-04-30

В статті обґрунтовано використання комплексного підходу при виборі структури системи моніторингу небезпечних та шкідливих факторів виробничого середовища повинно забезпечувати найбільш достовірну, оперативну і повну інформацію про перебіг процесів, пов'язаних зі станом умов і безпеки праці, здійснення постійного спостереження за станом охорони праці для своєчасного виявлення і аналізу змін, що сталися, попередження небажаних відхилень від установлених вимог скорочувати/запобігати можливі втрати за рахунок врахування ризиків. Розроблено структурну схему системи моніторингу фізичних факторів виробничого середовища, що включає виконання комплексу завдань, спрямованих на виявлення випадків перевищення рівнів контрольованих факторів над граничнодопустимими рівнями, а також формування даних, необхідних для вироблення обґрунтованого управлінського рішення.

Протоколи паралельного PRP та безперервного HSR резервування локальних мереж автоматизованих систем керування технологічними процесами електричних підстанцій

Олександр Дмитренко — 2026-04-30

В електричних мережах України функціонують автоматизовані системи керування технологічними процесами різних поколінь. Однією із вимог є забезпечення надійності, яка, значною мірою, забезпечується резервуванням обладнання, у тому числі і обладнання локальної мережі. Всі існуючі та перспективні покоління автоматизованих систем керування використовують та будуть використовувати в якості елементів нижнього (польового) рівня мікропроцесорні пристрої релейного захисту та автоматики, реєстратори аварійних процесів, синхронізатори часу, цифрові блоки входів-виходів, RTU. Інформаційні зв’язки між ними та обладнанням вищого рівня системи забезпечується обладнанням локальної мережі. Перші покоління таких систем керування, аналогові, існують вже більше 30 років. Такі системи не мали протоколу обміну інформацією IEC 61850, відповідно використовували існуючі в той час протоколи резервування STP, RSTP, MRP, G.8032, ERPS, Turbo Ring з ненульовим часом переконфігурування або могли працювати без жодного протоколу резервування. Вимоги щодо надійності з сучасної точки зору таких локальних мереж вже недостатні. З появою протоколу обміну інформацією IEC 61850 впроваджено автоматизовані системи керування другого покоління, до локальних мереж яких висуваються підвищені вимоги щодо надійності роботи локальних мереж, у тому числі і до резервування. Для таких систем керування будь-які затримки часу при переконфігуруванні мережі у випадку її несправності недопустимі. Тобто, недопустимо використовувати протоколи резервування STP, RSTP, MRP, G.8032, ERPS, Turbo Ring як в станційній шині, так і в шині процесу. Протокол IEC 61850 рекомендує використовувати протоколи з нульовим часом відновлення мережі – HSR або PRP. Завдання статті - провести порівняльний аналіз обох протоколів з нульовим часом відновлення мережі, визначити їх переваги та недоліки на сучасному етапі і на перспективу. Результати аналізу показали, що протокол резервування PRP однозначно рекомендується для використання в мережах автоматизованих систем керування електричних підстанцій 220-750 кВ. Може використовуватись в АСК ТП розподільних мереж до 110 кВ включно. А от для невеликих розподільних підстанцій до 110 кВ включно локальна мережа HSR може бути значно дешевша при достатній надійності, причому за рахунок невеликої кількості кінцевих пристроїв більшість недоліків HSR нівелюються.

Оцінка ризиків природних та техногенних загроз стійкості енергетичних систем на основі інтелектуальних інформаційних технологій

Ірина Пантєлєєва — 2026-04-30

У статті розглянуто підходи до оцінки ризиків природних і техногенних загроз стійкості енергетичних систем в умовах зростання складності режимів роботи електричних мереж, підвищення вимог до надійності електропостачання та впливу зовнішніх дестабілізуючих факторів. Актуальність дослідження зумовлена зростанням частоти екстремальних природних явищ, зношеністю енергетичного обладнання, інтенсифікацією технологічних процесів, а також переходом до інтелектуальних і цифровізованих енергетичних систем. У межах дослідження проаналізовано основні види природних загроз (екстремальні метеорологічні явища, грозові перенапруги, обледеніння, повені, температурні аномалії) та техногенних загроз (відмови обладнання, короткі замикання, помилки персоналу, порушення алгоритмів керування, збої в системах релейного захисту та автоматики). Показано, що сукупний вплив зазначених факторів може призводити до каскадних відмов, зниження надійності електропостачання та значних економічних збитків. Особливу увагу приділено застосуванню сучасних методів оцінки ризиків, які базуються на використанні інтелектуальних інформаційних технологій, зокрема методів аналізу великих даних, імовірнісного моделювання, нечіткої логіки та елементів машинного навчання. Обґрунтовано доцільність інтеграції даних моніторингу стану обладнання, параметрів режимів роботи мережі та статистики аварійності для формування узагальнених показників ризику. У результаті дослідження сформульовано підходи до класифікації ризиків та визначення пріоритетних напрямів підвищення стійкості енергетичних систем, зокрема за рахунок впровадження адаптивних систем керування, удосконалення схемних рішень. Отримані результати можуть бути використані при проєктуванні, модернізації та експлуатації енергетичних об’єктів з метою підвищення їхньої надійності та стійкості до дії природних і техногенних загроз

Оптимальне керування гібридною системою електрозабезпечення з резервним забезпеченням

Іван Притискач — 2026-04-30

У статті розроблено модель оптимального керування гібридною системою електрозабезпечення, призначену для добового планування режимів роботи за умов тарифної диференціації та стохастичної невизначеності генерації та навантаження. Запропоновано узгоджений опис потоків активної потужності, енергетичного балансу та динаміки стану заряду установки зберігання електроенергії з урахуванням коефіцієнтів корисної дії, технологічних обмежень і вимог до резервування енергії для критичного навантаження. Особливу увагу приділено інтеграції моделі деградації установки зберігання електроенергії, яка враховує циклічне та календарне старіння і дає можливість оцінювати вартість втрати ресурсу без істотного ускладнення оптимізаційної задачі. Сформульовано цільову функцію, що поєднує витрати на купівлю електроенергії, доходи від продажу, штрафи за недовідпуск електроенергії й обмеження генерації, а також витрати, пов’язані з деградацією накопичувача. На основі чисельного моделювання для характерних сезонних режимів показано, що базова стратегія керування є ефективною за умов точного прогнозування, проте демонструє високу чутливість до похибок прогнозу генерації сонячної електростанції. Запропонована у роботі стратегія керування забезпечує зменшення обсягів недовідпуску електроенергії, формування енергетичного резерву та зниження сумарних і питомих витрат на електропостачання, особливо в зимовий період і за несприятливих погодних умов. Отримані результати підтверджують доцільність урахування деградації та ризиків невизначеності під час оптимального керування гібридними системами електрозабезпечення.

Огляд підходів до класифікації, викликів та інтеграції енергетичних островів у сучасних електроенергетичних системах

Юлія Чернецька — 2026-04-30

У статті наведено огляд концепції енергетичних островів як підходу до підвищення стійкості та надійності сучасних електроенергетичних систем в умовах аварійних порушень, каскадних відключень і загрози масштабних знеструмлень. Розглянуто основні визначення, що застосовуються в дослідженнях острівної роботи, зокрема поняття енергетичного острова, острівного режиму та навмисного керованого островування. Запропоновано класифікацію енергетичних островів за масштабом мережі, що охоплює макро-, мезо-, мікро- та наноострови, наведено їх характерні особливості та області застосування. Наведено історичні та сучасні приклади функціонування макроостровів, зокрема енергетичний острів Західного Берліна, Бурштинський енергетичний острів та енергосистема ERCOT, з урахуванням умов їх ізоляції або обмеженої інтеграції з суміжними енергосистемами. Значну увагу приділено концепції навмисного керованого островування як інструменту поділу електроенергетичної системи на самодостатні підсистеми з метою підвищення керованості та зменшення ризику розвитку каскадних аварій. Розглянуто особливості реалізації навмисного керованого островування (ICI) в розподільчих мережах та визначено основні технічні виклики, пов’язані з вибором місць ізоляції, забезпеченням автономної роботи ізольованих сегментів та підтриманням частоти, напруги і балансу потужності. За результатами огляду літератури видно, що з урахуванням технічних обмежень мікро- та мезомережі є найбільш придатними для впровадження острівних режимів у сучасних електроенергетичних системах

Система керування бістабільним поляризованим електромагнітом для вакуумного контактора середніх напруг

Микола Лелюк — 2026-04-30

Керування електромагнітними приводами вакуумних контакторів середніх напруг здійснюється електромеханічними або мікропроцесорними системами. Особливість використання вище згаданих систем керування залежить від конструктивних особливостей електромагніта, що входить до складу привода, а саме наявності в його конструкції висококоерцитивних постійних магнітів NdFeB. У статті розглянуто особливості роботи електромеханічної форсованої системи керування моностабільним неполяризованим електромагнітом та мікропроцесорної системи керування моно або бістабільним поляризованим електромагнітом. Розглянуті їх переваги та недоліки під час виконання операції включення та відключення контактора. На основі проведеного аналізу були визначені напрямки удосконалення мікропроцесорних систем керування бістабільними поляризованими електромагнітами шляхом заміні силових IGBT транзисторів малогабаритними інтерфейсними реле з однією перемикальною контактною групою та одним силовим IGBT транзистором. Розроблено мікропроцесорну гібриду систему керування бістабільним поляризованим електромагнітом та алгоритм її роботи при виконанні операції включення та відключення.

Проблеми сучасних акумуляторів та їхні перспективні розробки

Владислав Марков — 2026-04-30

Суттєво важливими пристроями для зберігання та видачі електричної енергії в різних сферах життєдіяльності людини є акумулятори. Вони широко застосовуються, насамперед у побутових пристроях, таких як мобільні телефони, у автономних приладах освітлення та в різноманітних ручних електроінструментах, транспортних засобах та електронних пристроях. З розвитком техніки акумулятори безперервно вдосконалюються, чого вимагають зростаючі потреби та вимоги до ефективності, ємності, швидкості зарядки, щільності енергії, безпеки, довговічності та екологічності. У даний час найбільш поширеним типом акумуляторів є літій-іонні акумулятори, які мають високу щільність енергії, тривалий термін служби та відносно низьку вартість, але мають ряд недоліків, насамперед, вибухонебезпечність. Деякі з найбільш перспективних напрямків у розробці нових типів акумуляторів включають фторид-іонні, твердотільні, акумулятори на основі водню, які використовують водень як паливо та кисень як окислювач, а також акумулятори на основі алюмінію, які, відповідно, використовують алюміній як анодний матеріал і різні оксиди або гідроксиди як катодний матеріал, виділяючи електричну енергію та алюмінієвий гідроксид як продукт реакції. Однак ці акумулятори також мають недоліки, такі як низька швидкість зарядки, низька стабільність та низька енергетична ефективність. Серед перспективних розробок можна згадати акумулятори на основі органічних матеріалів, на основі наноматеріалів та на основі цементу. Найперспективніші напрями у виробництві акумуляторів, на нашу думку, це твердотільні акумулятори, кремнієві аноди та використання чистого металевого літію. Огляд різних методів зберігання енергії призводить до висновку, що будь-яка з розробок навряд чи буде універсальним рішенням. Може виявитися, що в майбутньому ми будемо використовувати різні типи акумуляторів накопичення та зберігання енергії для різних пристроїв та ситуацій.