Збірник наукових праць Дніпровського державного технічного університету (технічні науки)

ВПЛИВ ВИЗНАЧАЛЬНИХ ФАКТОРІВ НА КОЕФІЦІЄНТ КОМПАКТНОСТІ ПІДІГРІВАЧІВ

2024-12-18T14:29:20+02:00

У роботі описано методику визначення впливу коефіцієнту оребрення, несучого діаметру оребреної трубки та довжини трубки, як основних факторів на коефіцієнт компактності підігрівача. За допомогою розробленої методики можна проаналізувати значення коефіцієнта компактності в достатньо простому формулюванні, використовуючи різні комбінації перерахованих вище факторів, і оптимізувати конструкцію підігрівача.

СПОСТЕРІГАЧ ПОТОКОЗЧЕПЛЕННЯ РОТОРА З КОНТУРОМ ПАРАМЕТРИЧНОГО ЗВОРОТНОГО ЗВ'ЯЗКУ

2024-12-18T12:03:45+02:00

У статті розглядається контур градієнтного самонастроювання значення активного опору ротора асинхронної машини (АМ), синтезований для підвищення точності ідентифікації опорного вектора потокозчеплення ротора у векторних системах керування за статором в складі спостерігача потокозчеплення. Алгоритм самонастроювання реалізує параметричний зворотний зв'язок у спостерігачі для підвищення його координатної точності. Здійснено структурний і параметричний синтез замкнутого спостерігача. Методом математичного моделювання доведене підвищення його точності в порівнянні із спостерігачем без алгоритму параметричної ідентифікації.

ПОЗИЦІЙНИЙ АСИНХРОННИЙ ЕЛЕКТРОПРИВОД ІЗ РЕЛЕЙНИМ КЕРУВАННЯМ І ЗВОРОТНИМ ЗВ'ЯЗКОМ ЗА НЕПОВНИМ ВЕКТОРОМ СТАНУ

2024-12-18T12:21:52+02:00

Актуальність роботи зумовлена необхідністю адаптації прогресивних структурних рішень у сфері систем автоматичного керування до сучасних технічних вимог та можливостей практичної імплементації асинхронних електроприводів з векторним керуванням. Метою дослідження є структурна оптимізація релейно-векторної системи керування положенням, спрямована на компенсацію неповноти інформаційно-датчикової системи електропривода в частині вимірювання механічних координат. Поєднання принципів векторного керування індукційною машиною, ковзних режимів, оптимізації за швидкодією методом N–i перемикань та застосування дворівневої схеми спостерігача для обчислення канонічних координат надають системі керування позиційним асинхронним електроприводом виключно високої функціональності. Запропоновані алгоритми керування є перспективними для програмної реалізації.

ЕЛЕКТРОПРИВОД ОБЕРТАННЯ КОЛІСНОЇ ПАРИ ДЛЯ ІНДУКЦІЙНОГО НАГРІВУ РЕБОРД

2024-12-18T12:36:11+02:00

Розглядається задача стабілізації швидкості обертання колісної пари для рівномірного нагріву реборд. Наведено загальний вигляд пристрою для нагріву реборд колісних пар та принципова схема асинхронно-вентильного каскаду. Виконаний математичний опис. Визначені статичні та динамічні характеристики асинхронного пуску та гальмування.

ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ СТІЙКОСТІ РОБОТИ СИНХРОННИХ ДВИГУНІВ ПРИ ПОСАДЦІ НАПРУГИ В МЕРЕЖІ АБО ПРИКЛАДАННІ ЗНАЧНОГО НАВАНТАЖЕННЯ

2024-12-18T12:59:29+02:00

У статті розглянуті режими сталої роботи синхронних двигунів при короткочасних пониженнях напруги в мережі. Отримані рівняння електричної рівноваги напруги для контурів СД з ємністю в контурі збудження. Наведені розрахункові залежності режиму форсування збудження з електричною ємністю, увімкненої в контур збудження.

ВИПРОБОВУВАННЯ ПУСКОВИХ РЕЖИМІВ СИНХРОННОГО ДВИГУНА З ДОДАТКОВИМИ ЕЛЕМЕНТАМИ В КОЛІ ЗБУДЖЕННЯ

2024-12-18T13:26:04+02:00

Наводяться результати стендових випробувань синхронного двигуна при живленні від повної та пониженої напруг у мережі. Отримані осцилограми режимів пуску синхронного двигуна при вмиканні резисторів та електричної ємності в контур збудження.

ДОСЛІДЖЕННЯ МОДЕЛІ ПІДСИЛЮВАЧА КЛАСУ Е З ВИСОКИМ ККД

2024-12-18T13:37:00+02:00

У статті розглядається процес розробки та реалізації сучасної моделі ключового підсилювача потужності класу Е для діапазону 1,8 МГц з вихідною потужністю 4,3 Вт, який теоретично може забезпечити до 100 % ефективності в ідеальному випадку завдяки мінімізації потужності, що розсіюється під час перехідного процесу транзистору, навіть якщо час перемикання транзистора становить значну частину періоду сигналу. Основними перевагами пристрою є: відносно високий ККД, неускладнена конструкція, досить висока надійність, низька чутливість до характеристик транзистора, здатність транзистора працювати при значно меншій напрузі та перспектива для високоефективного високочастотного функціонування.

Основною метою було розробити, дослідити та побудувати корисну та практичну модель підсилювача класу E з високою енергоефективністю, яка в подальшому буде використовуватися як частина лабораторного стенду для практичних і лабораторних робіт студентів з курсу «Радіопередавальні пристрої».

Аналітичний огляд дав нам точний розрахунок основних компонентів і процесів, що допомогло уникнути використання транзистора в небажаних режимах і мінімізувало тривалість всього процесу переключення транзистора. Залежність була підтверджена практично: нижча навантажена добротність Q_L призвела до більшого виходу гармонік, вищої ефективності, ширшого регулювання частоти в смузі, тим часом як вища Q_L дала менший вихід гармонік, меншу ефективність, більш звужену можливість регулювання частоти в діапазоні. Вихідна потужність також вторинно залежить від Q_L — в разі ігнорування цієї залежності ми можемо отримати від 10 % до 38 % менше вихідної потужності від розрахункової.

Ретельний опис і розрахунки дали результати з точністю 2 %, струм навантаження як в моделі, так і в зразку є синусоїдальним з визначеним рівнем спотворення, як це було передбачено в процесі аналітичного проектування (Q_L = 8). Усі дослідження і моделювання підтверджені практично, транзистор залишається в безпечній робочій зоні, а експериментальний пристрій може використовуватися як частина радіопередавального обладнання низької потужності та як частина лабораторного стенду для здобувачів вищої освіти для дослідження особливостей і властивостей підсилювача класу Е.

ВПЛИВ ЕЛЕКТРОМАГНІТНИХ ПАРАМЕТРІВ АСИНХРОННОГО ДВИГУНА З КОРОТКОЗАМКНУТОЮ КЛІТКОЮ НА ПЕРЕХІДНІ ПРОЦЕСИ

2024-12-18T13:53:51+02:00

У роботі розглянуто електромагнітні параметри асинхронного двигуна (АД) з короткозамкнутою кліткою загальнопромислового застосування 4АА63А4У3 з метою їх використання в математичних моделях при дослідженні перехідних процесів у електроприводі. Метою роботи є дослідження перехідних характеристик АД на основі електромагнітних параметрів схем заміщення. На основі порівняльного аналізу електромагнітних параметрів, наведених у довідковій літературі, та розрахованих у програмі ANSYS Maxwell в пакеті RMxprt, встановлено, що активний опір обмотки статора співпадає з довідковим значенням, індуктивність на 21 % менше, індуктивність взаємоіндукції на 2,6 % більше, приведений активний опір ротора на 48,3 % менше, приведене значення індуктивності розсіювання на 37,8 % менше. Використання отриманих електромагнітних параметрів АД у електросхемній математичній моделі показало, що параметри, визначені у пакеті RMxprt, дають більш точні результати розрахунків перехідних характеристик порівняно з довідковими даними.

РОЗРОБКА ВІДДАЛЕНО-КЕРОВАНИХ ЛАБОРАТОРНИХ РОБІТ НА БАЗІ БАГАТОФУНКЦІАЛЬНОГО ПРИСТРОЮ REDPITAYA

2024-12-18T14:09:58+02:00

У роботі представлено розробку дистанційної лабораторної роботи з аналогової електроніки з використанням програмно-апаратними засобами (ПАЗ) на основі багатофункціонального вимірювального пристрою RedPitaya [1]. Метою даної роботи є створення зразка веб-застосунку для дистанційного керування роботою напівпровідникового світлодіоду на базі RedPitaya із операційною системою (ОС) PetaLinux, яка містить в своєму складі пакет веб-серверу NGINX. Процес створення веб-застосунку для проведення даної дистанційної лабораторної роботи складався з розробки двох функціональних частин: інтерфейсу, який будується на основі технологій HTML, CSS, JavaScript, що забезпечує зручний та зрозумілий інтерфейс, та програмного контролеру, створеного на мові C++ для ефективної обробки даних на сервері. Отримані результати роботи тестового веб-застосунку, який керує режимом роботи світлодіоду на налагоджувальній платі RedPitaya, можуть бути використані для реалізації дистанційного керування над більш складними електронними схемами та пристроями.

НАПРУЖЕНИЙ СТАН ВАНТАЖНИХ ВАГОНІВ ПРИ УДАРНОМУ НАВАНТАЖЕННІ

2024-12-18T10:54:40+02:00

Розроблений аналітичний метод визначення статичного еквівалента динамічного навантаження, що виникає при ударі важкої металевої обрізі або гірских масивних брил з днищем вагону. Запропонована розрахункова схема, яка дозволяє враховувати пружність днища вагону, і його їнерцію, завдяки чому виникає можливість більш точно врахувати зниження динамічного навантаження за рахунок пружних властивостей ресорного комплекту вагону та його днища. Отримано формули для розрахунку еквівалентних напружень при прикладанні навантаження в будь-якій точці днища вагону. Отримані результати дозволяють зробити висновок, що при визначених обмеженнях під час екслуатації вагонів секції днища можно виконувати з листової сталі товщиної 28 мм замість 36 мм, що знижує вагу кузова вагону до 15—20 %.

ВПЛИВ ПОТОКУ ГАЗУ НА ТАРІЛЧАСТИЙ КЛАПАН РЕГУЛЯТОРА ТИСКУ

2024-12-18T11:27:24+02:00

Представлено результати експериментальних та теоретичних досліджень, спрямованих на вивчення впливу газового потоку на клапан регулятора тиску газу. Під час експериментів було отримано залежності сили, з якою потік газу діє на тарілчастий клапан, від його положення відносно сідла, а також від величини вхідного тиску. Додатково було вивчено характеристики пропускної здатності клапана, а саме, залежність коефіцієнта витрати від ходу клапана. Також запропоновано методику розрахунку, яка дозволяє з прийнятною для проектних розрахунків точністю визначити величину аеродинамічної сили для конкретної конфігурації клапана.

ШАБЛОННИЙ МЕТОД ДЛЯ СТВОРЕННЯ КОНСТРУКТОРА РЕЛЯЦІЙНИХ БАЗ ДАНИХ

2024-12-18T14:41:58+02:00

У роботі представлено результати проєктування природномовного інтерфейсу для взаємодії з базою даних, розробленого як конструктор-генератор реляційних баз даних. За рахунок застосування шаблонного методу керований діалог із користувачем організовується у вигляді системи «питання-відповідь», де інформація від користувача вводиться природньою мовою. Вхідною інформацією для проектування архітектури реляційної бази даних є інформація щодо предметної області, для якої вона проєктується. Мета застосування конструктора —трансформувати текстовий опис предметної області до SQL-запитів, які, зрештою, застосовуються для програмного створення реляційної бази даних. У роботі наводяться математичні моделі предметної області та реляційної бази даних, а також визначено алгоритм конвертування знань про предметну область до структурних елементів бази даних. Результатом роботи конструктора є вихідні абстракції предметної області. На вимогу користувача вони можуть бути представлені у вигляді бізнес-правил предметної області, схеми реляційної бази даних, SQL-запитів на основі ключових слів Create і Insert або файлу бази даних MSSQLServer.

ПОРІВНЯЛЬНИЙ АНАЛІЗ РЕАГЕНТІВ ДЛЯ КОМПЛЕКСНОЇ ОБРОБКИ ЧАВУНУ

2024-12-18T08:12:04+02:00

Метою даної роботи є узагальнення результатів застосування різних реагентів для комплексного видалення домішок з рідкого чавуну. Випробувано використання плаву соди як реагенту на промисловому рівні в 140-тонному чавуновозному ковші, а також наведено результати експериментальних обробок. Розглянуто технологію комплексного рафінування чавуну з використанням системи реагентів CaO-FeO-Na₂CO₃, яка базується на взаємодії зазначених компонентів із рідким чавуном. Описано можливі хімічні перетворення, що відбуваються під час введення цих реагентів, зокрема реакції десульфурації, окиснення та видалення шкідливих домішок. За результатами лабораторних досліджень на «гарячій» моделі було проведено аналіз поведінки домішок та побудовано картограми впливу компонентів реагентів на видалення фосфору, сірки та кремнію. Також побудовано потрійні діаграми стану для системи CaO-FeO-Na₂CO₃, що дозволило зробити висновки щодо оптимальних умов для комплексного рафінування чавуну.

КОМПЛЕКСНЕ ДОСЛІДЖЕННЯ ОСОБЛИВОСТЕЙ ПЕРЕБІГУ ОКИСНЕННЯ ВУГЛЕЦЮ В СТАЛЬКОВШІ ПРИ ДОННОМУ БУЛЬБАШКОВОМУ ПРОДУВАННІ СУМІШШЮ ГАЗІВ СИСТЕМИ «КИСЕНЬ — НЕЙТРАЛЬНИЙ ГАЗ»

2024-12-18T08:48:17+02:00

У роботі представлені результати дослідження особливостей окиснювального процесу у сталь-ковші за умов донної подачі суміші газів «кисень — нейтральний газ» через пористий блок. Встановлено, що за показником вільної енергії Гіббса з урахуванням особливостей перебігу процесу найбільшу пріоритетність отримують реакції окиснення вуглецю за участю газоподібного кисню. За результатами низькотемпературного моделювання відмічено, що для проведення ефективного окиснення вуглецю необхідно збільшити частку ванни, що охоплюється бульбашками продувного газу, і час їх перебування у ванні, які відповідають інтенсивності донної продувки фізичної моделі близько 1 м³/т год.

ТЕРМОДИНАМІЧНА ОЦІНКА ЕЛЕКТРИЧНОЇ АКТИВІЗАЦІЇ ПРОДУВКИ КИСНЕМ ЗВЕРХУ

2024-12-18T09:12:52+02:00

У роботі наведено результати термодинамічного аналізу впливу високовольтної активізації кисневого потоку на перебіг реакції окислення вуглецю газоподібною складовою до СО. Розрахунок вільної енергії Гіббса проведено для умов окислювально-відновних реакцій з урахуванням електродних потенціалів складових. Встановлено, що високовольтна активізація кисню на виході з сопла створює таку кількість активних часток — іонів, що на відстані 40 калібрів діаметра сопла їх додаткова кількість сприяє значному підвищенню електродного потенціалу кисню у 1,1 рази.

ХЕМОКАТАЛІТИЧНЕ ПЕРЕТВОРЕННЯ ЛІГНІНОЦЕЛЮЛОЗНОЇ СИРОВИНИ В МОЛОЧНУ КИСЛОТУ

2024-12-20T09:16:20+02:00

Пряме перетворення целюлози, яка є основним компонентом лігноцелюлозної біомаси, на складові хімічні речовини є ключем до створення стійких хімічних процесів, зокрема, синтезу молочної кислоти. Досліджено хемокаталітичне перетворення целюлози у воді в присутності іонів плюмбуму (II) в молочну кислоту, яка є цінною хімічною речовиною, що використовується для виробництва біорозкладних пластмас. Вихід молочної кислоти з мікрокристалічної целюлози та деяких видів лігноцелюлозної біомаси становить понад 60 % при температурі 463 К. Теоретичні та експериментальні дослідження свідчать, що плюмбум (ІІ) у поєднанні з водою каталізує низку каскадних етапів утворення молочної кислоти, включаючи ізомеризацію глюкози, що утворюється при гідролізі целюлози, у фруктозу, селективне розщеплення зв'язку С₃-С₄ фруктози до тріози та селективне перетворення тріози в молочну кислоту.

МЕТОД ВИМІРЮВАННЯ ТЕПЛОФІЗИЧНИХ ПАРАМЕТРІВ МЕТАЛІВ З ТОНКИМИ ПОКРИТТЯМИ, НАНЕСЕНИМИ ГАЛЬВАНІЧНИМ ШЛЯХОМ В МАГНІТНОМУ ПОЛІ НИЗЬКОЇ ІНДУКЦІЇ

2024-12-18T10:27:44+02:00

Робота присвячена розробці методики вимірювання теплофізичних характеристик металів з тонкими покриттями, нанесеними гальванічним шляхом на метал основи, для використання у теплотехнічному обладнанні відновлюваних джерел енергії. Спроектовано та виготовлено лабораторне обладнання для вимірювання теплофізичних характеристик металів з тонкими покриттями та тонких покриттів, нанесених на матеріал основи. Проведено дослідження для визначення теплопровідності та теплоємності на прикладі нікелевого покриття, нанесеного на мідну основу гальванічним шляхом в магнітному полі низької індукції. Запропонована в цій роботі методика дозволяє визначати теплофізичні характеристики металів з тонкими покриттями і тонких покриттів, нанесених електрохімічним шляхом на теплопровідну основу, для з’ясування доцільності їх використання в теплопровідному обладнанні.

СУЧАСНІ ТЕХНОЛОГІЇ ПОЛІРУВАННЯ КРИХКИХ ТА ПЛАСТИЧНИХ МАТЕРІАЛІВ (ОГЛЯД)

2024-12-18T09:28:26+02:00

У статті проаналізовано сучасні розробки в технологіях полірування широкої гами сучасних крихких та пластичних матеріалів. Хіміко-механічне полірування (Chemical-mechanical polishing — CMP) є методом вирівнювання, який враховує як локальні, так і глобальні аспекти матеріалів, що забезпечує мікромасштабне видалення матеріалів за рахунок синергії поверхневих хімічних речовин, хімічної реакції і механічного впливу. Аналіз даних за методом CMP виробів з різних матеріалів дозволив встановити, що він базується на синергетичній дії зміненого абразиву, переважно на основі CeO₂, та додання хімічних реакцій використанням рідких суспензій або твердофазних хімічних реакцій, а також на розробці нових мікрошліфувальних інструментів. Показано, що в цілому метод CMP з різними модифікаціями дозволяє отримати для матеріалів різної твердості майже однакові, фактично граничні за нижнім рівнем, показники шорсткості поверхні за параметром Sa: для плавленого кремнезему 0,124 nm, для кремнію 0,1 nm та — 0,1 nm для м’якої міді.

ВИЗНАЧЕННЯ ТЕХНІЧНОГО СТАНУ ФРЕЗЕРНОГО ВЕРСТАТУ З ЧПК З ГОРИЗОНТАЛЬНИМ РОЗМІЩЕННЯМ ШПИНДЕЛЮ

2024-12-18T10:17:14+02:00

Розглядаються особливості експлуатації фрезерних металорізальних верстатів з ЧПК при використанні столів супутників для закріплення заготовок. Відмічено важливість контролю технічного стану елементів технологічної системи верстатів для недопущення відхилень розмірів при обробці деталей від дії зусиль різання. Запропоновано варіант дослідження технічного стану фрезерного верстату з ЧПК з горизонтальним розташуванням шпинделя шляхом імітації робочих навантажень і визначення очікуваних похибок обробки. Розроблено діагностичний пристрій для проведення дослідження стану металорізальних верстатів з ЧПК фрезерної групи з горизонтальним розташуванням шпинделя в умовах виробництва. Наводяться варіанти використання діагностичного пристрою для визначення похибок виходу різального інструменту в задану координату при імітації робочих навантажень.

ЙМОВІРНИЙ МЕХАНІЗМ СОНОКАТАЛІТИЧНОЇ АКТИВАЦІЇ КАЛІЮ ПЕРОКСОДИСУЛЬФАТУ ДЛЯ ДЕГРАДАЦІЇ БАРВНИКА САФРАНІНУ Т

2024-12-20T07:53:25+02:00

і методи активації персульфатів (пероксомоносульфатів і пероксодисульфатів). Запропоновано здійснювати деградацію сафраніну Т із використанням калію пероксодисульфату (K₂S₂O₈), активованого в ультразвуковому кавітаційному полі та наночастинками шпінелі MnFe₂O₄ (сонокаталітична активація). Встановлено, що зі збільшенням температури реакційного середовища від 393 до 433 К ступінь деградації барвника зростав від 77,7 до 98,3 %, що свідчило про вагому роль температури як третього фактора активації K₂S₂O₈. З’ясовано, що окиснювальна деградація сафраніну Т найбільш достовірно описується кінетичним рівнянням реакції другого порядку. Методом “спінових пасток” ідентифіковано домінантну активну форму Кисню — синглетний кисень.

ДЕГІДРАТУВАННЯ ПРИРОДНОГО КЛИНОПТИЛОЛІТУ ПІД ДІЄЮ ЕЛЕКТРОМАГНІТНОГО ВИПРОМІНЮВАННЯ НВЧ-ДІАПАЗОНУ

2024-12-20T08:14:52+02:00

У статті наведено результати дегідратації попередньо насиченого водяною парою природного клиноптилоліту під дією електромагнітного випромінювання у надвисокочастотному (НВЧ) діапазоні. Встановлено, що на сорбційну здатність природного цеоліту впливає його дисперсність. Показано, що під дією НВЧ-випромінювання відбувається часткове (близько 70 %) видалення фізично сорбованої води. Встановлено, що після оброблення клиноптилоліту у НВЧ-полі характер термогравіметричних кривих змінюється. Поясненням цього може бути взаємодія молекул води як диполів з каркасними катіонами клиноптилоліту під дією НВЧ-випромінювання.

АНАЛІЗ УМОВ РОЗЧИНЕННЯ АЛЮМІНІЮ ПРИ ОТРИМАННІ ВОДНЮ ЗА ДОПОМОГОЮ ПОЛЯРИЗАЦІЙНОЇ ДІАГРАМИ

2024-12-20T08:32:39+02:00

Розглянуто процеси розчинення алюмінієвого анода в лужних розчинах NaOH концентрацією від 0,1 до 2 моль/л, які супроводжуються виділенням водню. Показано можливість інтенсифікації цих процесів при короткому замиканні з катодом — металом, який характеризується низькою перенапругою виділення водню. При цьому є можливість одночасного отримання електроенергії напругою близько 0,4В при густині струму до 0,3 А/см².

ЕЛЕКТРОХІМІЧНИЙ СИНТЕЗ СПЛАВУ Ni-Fe ЗА ПРИСУТНОСТІ ОРГАНІЧНОГО МОДИФІКАТОРУ

2024-12-20T08:56:36+02:00

Досліджено кінетичні закономірності електроосадження сплаву Ni-Fe в залежності від умов проведення процесу. Встановлено інгібуючий ефект сахаринату натрію на виділення сплаву з пріоритетним гальмуванням електроосадження заліза в сплав. Встановлено вплив сахаринату натрію на внутрішні напруги сплаву Ni-Fe в залежності від концентрації модифікатору та густини струму електроосадження. Показано, що мінімальні внутрішні напруги, на рівні
20—40 МПа, досягаються при використанні сахарин ату натрію концентрацією 10—
30 ммоль/л в діапазоні густин струму 3—7 А/дм².