Анотація до роботи:

Лупіков В.С. Наукові основи технології компенсації магнітного поля поблизу низьковольтних комплектних пристроїв. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.09.01 – електричні машини і апарати. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", м. Харків, 2003.

Дисертація присвячена вдосконаленню конструкції низьковольтних комплектних пристроїв в частині ефективної компенсації зовнішнього магнітного поля, створюваного ними поблизу поверхні, для вирішення проблем електромагнітної сумісності і магнітної екології. Створено наукові основи технології компенсації поля як сукупності процесів визначення часової і просторової структур поля за даними магнітних вимірювань, синтезу засобів компенсації і налагодження електромагнітів систем автоматичної компенсації. Теоретично обґрунтовано модель поля, яка забезпечує визначення структури моделюючих джерел за даними магнітних вимірювань. Визначена часова структура поля у залежності від амплітуд струмів незалежних контурів силового кола. Розроблено метод оптимального синтезу засобів компенсації поля при їх комбінованому застосуванні. Запропоновано структури систем автоматичної компенсації і метод налагодження їх параметрів. Основні результати досліджень використані при виконанні держбюджетних робіт, зменшенні магнітного поля електроустаткування і в навчальному процесі.

У дисертаційній роботі набула подальшого розвитку теорія компенсації зовнішнього магнітного поля, яке створюється низьковольтним комплектним пристроєм поблизу його поверхні, на основі якої створені методи моделювання і проектування нового класу пристроїв з низьким рівнем поля поблизу поверхні. Отримані результати роблять істотний внесок у рішення проблем електромагнітної сумісності і магнітної екології.

1. В даний час існують тенденції збільшення струмів і рівнів магнітного поля низьковольтних комплектних пристроїв, зростання числа магніточутливих елементів автоматики і наближення місць їх розташування до поверхні пристроїв, зростання впливу цих полів на здоров‘я людини. Традиційна технологія компенсації зовнішнього магнітного поля не забезпечує необхідного зниження його рівня поблизу поверхні низьковольтних комплектних пристроїв. В зв‘язку з цим актуальним є використання наукоємних технологій при створенні нового класу низьковольтних комплектних пристроїв з низьким рівнем зовнішнього магнітного поля поблизу їх поверхні.

2. Обґрунтовано положення про технологію компенсації зовнішнього магнітного поля, яке створюється низьковольтним комплектним пристроєм поблизу його поверхні, як сукупності процесів визначення параметрів джерел поля в його об‘ємі за даними розподілу напруженості на множині точок поблизу поверхні, синтезу засобів компенсації в об‘ємі пристрою, і їх налагодження. Отримані результати дозволяють в комплексі розв‘язувати питання компенсації зовнішнього магнітного поля поблизу поверхні низьковольтного комплектного пристрою і використовувати технічні рішення, які пройшли практичну апробацію при компенсації магнітного моменту.

3. Теоретично обґрунтована об‘єднана дипольна модель низьковольтного комплектного пристрою як джерела зовнішнього магнітного поля. Її використання дозволяє моделювати тривимірне магнітне поле обмеженою кількістю моделюючих диполів – дипольних структур, мінімізувати їх число в залежності від погрішності представлення поля і відстані до точок його компенсації, і мінімізувати кількість компенсуючих джерел поля, які додатково вводяться в об‘єм низьковольтного комплектного пристрою.

4. Розроблено метод оптимального синтезу засобів, які застосовуються у комбінації для компенсації зовнішнього магнітного поля низьковольтних комплектних пристроїв. Метод дозволяє визначити оптимальні ефективності кожного із засобів, які в комбінації забезпечують потрібну ефективність компенсації при мінімумі їх вартості з урахуванням умов конкретного виробника.

5. Отримав подальший розвиток метод М-схем, на базі якого розроблено метод модифікованих схем заміщення (ММ-схем) для аналізу магнітного моменту складних трифазних електричних кіл. Використання методу дозволило встановити залежності магнітного моменту і напруженості поля від амплітуд струмів фідерів при різних варіантах їх сполучень, що істотно спрощує синтез засобів компенсації поля.

6. Розвинута теорія побудови систем електромагнітів компенсаторів зовнішнього магнітного поля низьковольтного комплектного пристрою і на її основі запропоновані параметричні системи автоматичної компенсації поля, елементи яких розташовуються в об‘ємі пристрою. В цих системах як регулюючі параметри використовуються струми фідерів, а як виконавчі елементи – система електромагнітів компенсаторів, кожний з яких розташовується поблизу відповідної дипольної структури комплектного пристрою. Ці системи дозволяють знизити на два порядки рівень магнітного поля поблизу поверхні низьковольтного комплектного пристрою.

7. Розроблено спосіб налагодження параметрів електромагнітів компенсаторів системи автоматичної компенсації за даними вимірів напруженості магнітного поля. На відміну від відомих способів забезпечує незалежне налагодження кожного електромагніта компенсатора. Спосіб підвищує ефективність компенсації поля за рахунок зменшення методичної погрішності вимірювань в обмеженому числі точок поблизу поверхні низьковольтного комплектного пристрою.

8. Розроблено й експериментально підтверджено спосіб високоточного виміру магнітного моменту, захищений авторським свідоцтвом на винахід. Відмінною рисою способу є вимірювання спаду рівня напруженості зовнішнього магнітного поля з урахуванням завад у точках, розташованих на відрізку радіусу відповідно до розподілу Чебишева. Спосіб дозволяє знизити відносну погрішність визначення магнітного моменту до 0,01 за даними вимірювання напруженості зовнішнього поля в точках поблизу поверхні низьковольтного комплектного пристрою.

9. Розроблено і введено вперше в дію три державні стандарти України в галузі електромагнітної сумісності технічних засобів, які визначають стійкість цих засобів до дії зовнішнього магнітного поля і гармонізовані з стандартами Міжнародної електротехнічної комісії, а також стандарт з нормами параметрів цього поля.

10. Основні результати розробок дисертації використані при розробці технології мінімізації зовнішнього магнітного поля промислових зразків комплексу безперебійного живлення спеціального призначення АП-370К у ВАТ "Завод ПЕРЕТВОРЮВАЧ", Запоріжжя; при обгрунтуванні технології зниження магнітного поля розподільчих пристроїв у Відділенні магнетизму Інституту електродинаміки НАН України, Харків; в учбовому процесі за фахом 092206 “Електричні машини і апарати” в Національному технічному університеті "Харківський політехнічний інститут", Харків.

Публікації автора:

1. ГОСТ Р 50010-92. Совместимость технических средств электромагнитная. Электрооборудование силовое. Нормы параметров низкочастотного периодического магнитного поля. – Введ. 01.07.93. – М.: Изд-во стандартов, 1993. – 5 с.

Здобувач прийняв участь у розробці стандарту, отримав співвідношення для розрахунку норм низькочастотного періодичного магнітного поля комутаційної апаратури, доля участі – 20 %.

2. ДСТУ 2465-94. Сумісність технічних засобів електромагнітна. Стійкість до магнітних полів частоти мережі. Технічні вимоги та методи випробувань. Введ. 01.01.95. – Київ: Держстандарт України, 1994. – 29 с.

Здобувач здійснював керівництво розробкою стандарту, запропонував формулювання технічних вимог і методів випробувань технічних засобів на стійкість до магнітного поля частоти мережі, доля участі – 40 %.

3. ДСТУ 2625-94. Сумісність технічних засобів електромагнітна^. Стійкість до загасаючого магнітного поля. Технічні вимоги і методи випробувань. Введ. 01.07.95. – Київ: Держстандарт України, 1994. – 28 с.

Здобувач здійснював керівництво розробкою стандарту, запропонував формулювання технічних вимог і методів випробувань технічних засобів на стійкість до загасаючого магнітного поля, доля участі – 40 %.

4. ДСТУ 2626-94. Сумісність технічних засобів електромагнітна^. Стійкість до імпульсного магнітного поля. Технічні вимоги і методи випробувань. Введ. 01.07.95. – Київ: Держстандарт України, 1995. – 26 с.

Здобувач здійснював керівництво розробкою стандарту, запропонував формулювання технічних вимог і методів випробувань технічних засобів на стійкість до імпульсного магнітного поля, доля участі – 40 %.

5. Лупиков В.С., Брыкова Е.В. Датчик магнитного момента для высокоточной измерительной системы // Датчики систем измерения, контроля и управления: Межвузовский сборник научных трудов. – Пенза: Пенз. политехн. ин-т. – 1991. Вып. 11. – С. 18-22.

Здобувач обґрунтував метод визначення магнітного моменту.

6. Лупиков В.С., Брыкова Е.В. Метод определения магнитного момента по результатам измерения ВМП вблизи электрооборудования // Измерительная техника. – М. – 1992. – №10. – С. 36-37.

Здобувач теоретично обґрунтував метод визначення магнітного мо-менту.

7. Лупиков В.С., Соколов А.А. Разделение статического магнитного поля ферромагнитной заготовки на составляющие // Техническая электродинамика. – Киев. – 1995. – №3. – С. 3-5.

Здобувач теоретично обґрунтував спосіб поділу статичного магнітного поля феромагнітної деталі на індуковану і залишкову складові.

8. Лупиков В.С., Гетьман А.В., Пелевин Д.Е. Максимально возможное поле системы точечных источников // Техническая электродинамика. – Киев. – 1995. – №4. – С. 8-12.

Здобувач отримав рішення задачі визначення максимуму напруженості поля, створюваного системою зміщених диполів.

9. Лупиков В.С Магнитный диполь и максимальная напряженность его мультиполей // Техническая электродинамика. – Киев. – 1996. – №1. –
   С. 14-17.

10. Лупиков В.С., Дегтярев В.В., Кукуш В.Д. Способ измерения внешнего магнитного поля каждого из электротехнических устройств при их совместной работе // Техническая электродинамика. – Киев. – 1997. – № 2. – С. 10-12.

Здобувач запропонував варіанти чергування фаз струмів живлення для селекції поля окремого електротехнічного пристрою за даними вимірів.

11. Лупиков В.С. Зачепа Ю.А. Автоматическая компенсация сигнала помехонесущего поля питающего кабеля при измерении магнитного момента электрооборудования // Технічна електродинаміка. – 1998. – № 3. – С. 70-73.

Здобувач описав структури поля трифазного кабеля живлення і компенсуючого сигналу у вимірювальній системі.

12. Лупиков В.С. Магнитное поле электрооборудования вблизи поверхности и пути его снижения // Сборник научных трудов ХГПУ "Информационные технологии: наука, техника, технология, образование, здоровье". – Харьков: ХГПУ. – 1998. – Вып. 6, Ч. 2. – С. 283-285.

13. Лупиков В.С. Структурный анализ магнитного момента тока электрических цепей // Технічна електродинаміка. – 1999. – № 4. – С. 9-16.

14. Лупиков В.С. Границы значимости мультипольных составляющих внешнего магнитного поля электрооборудования // Сборник научных трудов ХГПУ "Информационные технологии: наука, техника, технология, образование, здоровье". – Харьков: ХГПУ. – 1999. – Вип. 7, Ч. 3. – С. 121-123.

15. Лупиков В.С. Алгоритм оптимального выбора средств снижения внешнего магнитного поля электрооборудования // Вестник Харьковского государственного политехнического университета. – Харьков: ХГПУ. – 1999. – Вып. 55. – С. 82-84.

16. Лупиков В.С. Анализ временной структуры магнитного момента токов распределительного устройства // Вестник Харьковского государственного политехнического университета. – Харьков: ХГПУ. – 1999. – Вып. 58. – С. 65-67.

17. Клименко Б.В., Лупиков В.С. Автоматизация измерений магнитного момента электрооборудования // Вестник Харьковского государственного политехнического университета. – Харьков: ХГПУ. – 1999. – Вып. 59. – С. 91-93.

Здобувач розробив структурну схему магнітовимірювальної системи.

18. Клименко Б.В., Лупиков В.С. Структура внешнего магнитного поля вблизи поверхности распределительного устройства // Вестник Харьковского государственного политехнического университета. – Харьков: ХГПУ. – 1999. – Вып. 65. – С. 47-53.

Здобувач запропонував аналітичний опис структури магнітного поля поблизу поверхні розподільчого пристрою.

19. Клименко Б.В., Лупиков В.С., Крюкова Н.В. Вероятностная оценка размеров объемного источника магнитного поля // Вестник Харьковского государственного политехнического университета. – Харьков: ХГПУ. – 1999. – Вып. 66. – С. 112-119.

Здобувач отримав вірогідну оцінку розмірів об'ємного джерела поля.

20. Клименко Б.В., Любчик М.А., Лупиков В.С., Емельянов В.Л., Крюкова Н.В. Особенности распределения напряженности магнитного поля вблизи поверхности электрооборудования // Вестник Харьковского государственного политехнического университета. – Харьков: ХГПУ. – 1999. – Вып. 75. – С. 109-115.

Здобувач теоретично обґрунтував існування особливих точок з нульовим рівнем магнітного поля поблизу поверхні електроустаткування.

21. Лупиков В.С. Оптимальное использование методов, применяемых для снижения внешнего магнитного поля электрооборудования // Вісник Східноукраїнського державного університету. – Луганськ: СУДУ. – 1999. – №6(22). – С. 113-123.

22. Клименко Б.В., Лупиков В.С. Повышение точности измерений магнитного момента комплектного распределительного устройства // Вісник Східноукраїнського державного університету. – Луганськ: СУДУ. – 2000. – №1(23). – С. 31-38.

Здобувач сформулював ідею компенсації сигналу зовнішньої завади й запропонував алгоритм обробки даних вимірів магнітного поля.

23. Лупиков В.С. Спектр мультипольных составляющих напряженности внешнего магнитного поля электрооборудования // Вестник Харьковского государственного политехнического университета. – Харьков: ХГПУ. – 2000. – Вып. 77. – С. 69-71.

24. Лупиков В.С. Повышение эффективности методов, применяемых для снижения внешнего магнитного поля электрооборудования // Технічна електродинаміка. – 2000. – №1. – С. 7-13.

25. Лупиков В.С. Компенсация магнитного поля при наличии магнитных аномалий вблизи поверхности распределительных устройств // Технічна електродинаміка. – 2000. – №6. – С. 18-24.

26. Клименко Б.В., Лупиков В.С. Особенности снижения внешнего магнитного поля вблизи поверхности распределительного устройства // Вестник Харьковского государственного политехнического университета. Харьков: ХГПУ. – 2000. – Вып. 84. – С. 117-122.

Здобувач виконав аналіз мультипольної моделі і сформулював умови компенсації магнітного поля поблизу поверхні розподільчого пристрою.

27. Розов В., Лупиков В. Прогнозирование магнитного поля, создаваемого полупроводниковыми преобразователями // Вісник Національного технічного університету "ХПІ". – Харків: НТУ “ХПІ”. – 2001. – Вип. 5. –
    С. 129-136.

Здобувач запропонував методику розрахунку мультипольних складових напруженості довільно зміщеного точкового джерела поля.

28. Клименко Б.В., Лупиков В.С., Емельянов В.Л., Выровец С.В., Геляровская О.А. Алгоритм определения положения точек магнитных аномалий вблизи поверхности распределительного устройства // Вісник Національного технічного університету "ХПІ". – Харків: НТУ "ХПІ". – 2001. – Вип. 16. – С. 87-92.

Здобувач дав теоретичне обґрунтування алгоритму визначення положення точок нульового поля поблизу розподільчого пристрою.

29. Лупиков В.С. Теоретическое обоснование объединенной дипольной модели внешнего магнитного поля электрооборудования // Вісник Національного технічного університету "ХПІ". – Харків: НТУ "ХПІ". – 2001. – Вип. 17. – С. 95-102.

30. Клименко Б.В., Лупиков В.С., Выровец С.В., Крюкова Н.В., Геляровская О.А. Анализ магнитного момента трехфазных цепей // Електротехніка і електромеханіка. – Харків: НТУ "ХПІ". – 2002. – №1. – С. 28-36.

Здобувач обґрунтував удосконалення методу аналізу магнітного моменту трифазних кіл за допомогою М-схем.

31. Лупиков В.С., Пелевин Д.Е. Определение источников магнитного поля технического объекта // Електротехніка і електромеханіка. – Харків: НТУ "ХПІ". – 2002. – №2. – С. 43-46.

Здобувач обґрунтував застосування об'єднаної дипольної моделі в алгоритмі локалізації точкових джерел поля.

32. Лупиков В.С. Метод балансирования магнитных моментов при компенсации внешнего магнитного поля распределительных устройств // Електротехніка і електромеханіка. – Харків: НТУ "ХПІ". – 2002. – № 3. – С. 47-54.

33. Лупиков В.С., Себякина Н.В., Крюкова Н.В., Выровец С.В. Особенности расчета внешнего магнитного поля сложного кусочно-линейного контура с током // Вісник Східноукраїнського національного університету. – Луганськ: СУНУ. – 2002. – № 8 (54). – С. 169-178.

Здобувач виконав аналіз особливостей взаємного розташування відрізка зі струмом і радіус-вектора точки спостереження.

34. Клименко Б.В., Лупиков В.С., Выровец С.В., Емельянов В.Л., Крюкова Н.В. Анализ моделей магнитного поля электрооборудования, используемых при обеспечении электромагнитной совместимости // Електротехніка і електромеханіка. – Харків: НТУ "ХПІ". – 2003. – № 1. –
    С. 41-48.

Здобувач запропонував класифікацію моделей зовнішнього магнітного поля силового електроустаткування.

35. Устройство для измерения дипольного магнитного момента электрооборудования: А.с. 1699258 СССР, МКИ G 01 R 33/06. / Е.В. Брыкова, В.И. Дегтярев, В.С. Лупиков, И.В. Мезенцев. – №4740755/21; Заявлено 03.07.89. – 5 с.

Здобувач виконав теоретичне обґрунтування методу визначення магнітного моменту.

36. Устройство для измерения компонент дипольного магнитного момента электрооборудования: А.с. 1701031 СССР, МКИ G 91 R 33/00 / Е.В. Брыкова, В.И. Дегтярев, В.С. Лупиков, Г.К. Файрузов. – №4748139/21; Заявлено 11.09.89. – 6 с.

Здобувач сформулював технічну ідею способу компенсації сигналу зовнішньої завади за рахунок використання датчиків з різною чутливістю.

37. Пат. 14813А Україна, МПК G 01 R 33/24. Спосіб визначення залишкової та індукованої складових компонента магнітної індукції статичного зовнішнього магнітного поля феромагнітного виробу / А.В. Єрисов, В.С. Лупіков, В.Ю. Розов, О.О. Соколов, В.В. Теличко. – №95125251. Заявлено 12.12.95; Опубл. 30.06.97, Бюл. №3. – 2 с.

Здобувач виконав теоретичне обґрунтування способу поділу статичного магнітного поля на індуковану і залишкову складові.

38. Розов В.Ю., Ерисов А.В., Лупиков В.С. Особенности снижения внешних магнитных полей распределительных устройств и полупроводниковых преобразователей: Препр. / НАН Украины. Ин-т электродинамики; №791. – К.: 1996. – 47 с.

Здобувач запропонував методи визначення часової структури магнітного поля і структурні схеми систем автоматичної компенсації магнітного поля розподільчих пристроїв.

39. Способ измерения дипольного магнитного момента вблизи электрооборудования / В.С. Лупиков, Е.В. Брыкова, И.В. Мезенцев; Укр. заочн. политехн. ин-т. – Харьков, 1989. – 7 с. – Рус. – Деп. в УкрНИИНТИ 17.11.89, №2650-Ук89.

Здобувач обґрунтував спосіб визначення магнітного моменту за результатами виміру магнітного поля поблизу електроустаткування.

40. Инженерная методика расчета мультипольных составляющих напряженности точечного источника поля / В.С. Лупиков, Е.В. Брыкова; Укр. заочн. политехн. ин-т. – Харьков, 1990. – 13 с. – Рус. – Деп. в УкрНИИНТИ 06.09.90, №1533-Ук90.

Здобувач отримав аналітичні співвідношення для мультипольних складових напруженості зміщеного точкового джерела магнітного поля.

41. Лупиков В.С., Брыкова Е.В. Разработка магнитоизмерительной системы с анализатором спектра мультиполей // Тез. докладов Всесоюз. науч.-техн. конф. "Измерительные информационные системы" (ИИС-89). ЦП ВНТО приборостроителей им. С.И. Вавилова. – Ульяновск: НПК УЦМ. – 1989. – С. 73.

Здобувач обґрунтував метод визначення магнітного моменту.

42. Дегтярев В.И., Лупиков В.С., Мезенцев И.В. Магнитоизмерительный датчик с автоматической калибровкой в процессе измерений // Тез. докладов Всесоюз. науч.-техн. конф. "Микроэлектронные датчики в машиностроении". – Ульяновск: НПК УЦМ. – 1990. – С. 134.

Здобувач обгрунтував технічну ідею використання короткого імпульсу для автоматичного калібрування вимірювального датчика.

43. Дегтярев В.И., Лупиков В.С., Мезенцев И.В. Система магнитоизмерительных датчиков, устойчивых к воздействию внешних помехонесущих полей // Тез. докладов II Всесоюз. совещания молодых ученых и специалистов "Датчики и преобразователи информации систем измерения, контроля и управления". – М.: Московский ин-т электронного машиностроения. – 1990. – С.21.

Здобувач сформулював ідею автоматичної компенсації сигналу завади шляхом її попереднього запам'ятовування і відтворення в процесі вимірів.

44. Брыкова Е.В., Заутнер Ф.Л., Лупиков В.С. Широкочастотный первичный индукционный преобразователь // Тез. докладов Всесоюз. науч.-техн. конф. "Методы и средсива измерения механических параметров в системах контроля и управления". – Пенза: Приволжский Дом экономических и научно-технических знаний. – 1992. – С. 76-78.

Здобувач сформулював ідею лінеаризації характеристики первинного індукційного перетворювача в області низьких частот.

45. Дегтярев В.И., Лупиков В.С., Брыкова Е.В. Устройство ортогонального разложения переменного сигнала для магнитоизмерительной системы // Тез. докладов IV Научно-техническое совещание ученых и специалистов "Датчики и преобразователи информации систем измерения, контроля и управления". – М.: Московский ин-т электронного машиностроения. – 1992. – С. 83.

Здобувач обгрунтував розкладання змінного сигналу вимірювальної системи на синусну і косинусну складові.

46. Лупіков В. Об’єднана дипольна модель системи точкових джерел магнітного поля // Тез. доп. 1-ї Міжнар. науч.-техн. конф. "Математичне моделювання в електротехніці та електроенегетиці". – Львів: Держ.
    ун-т "Львівська політехніка". – 1995. – С. 34-35.

47. Лупиков В., Пелевин Д. Магнитная диагностика остаточной намагниченности ферромагнитной делали // Сб. науч. трудов Междунар. науч.-техн. конф. "Современные приборы, материалы и технологии для технической диагностики и неразрушающего контроля промышленного оборудования. Элементная база и комплектующие для приборов НК. Подготовка специалистов в сфере неразрушающего контроля и технической диагностики". – Харьков: Харьк. гос. техн. ун-т радиоэлектроники. – 1998. – С. 222-227.

Здобувач обґрунтував застосування об'єднаної дипольної моделі для визначення поля залишкової намагніченості феромагнітної деталі.

48. Розов В.Ю., Волохов С.А., Лупиков В.С., Кильдишев А.В., Ерисов А.В. Технология снижения внешних магнитных полей судового электрооборудования // Труды Второй международной конференции по судостроению "ISC’98". – Т. 2. – С.-Петербург: ЦНИИ им. акад. А.Н. Крилова. – 1998. – С. 22-27.

Здобувач запропонував наукове обґрунтування технології компенсації магнітного поля в частині розподільчих пристроїв і комутаційної апаратури.

49. Лупиков В.С., Пилюгина О.Ю. Комплексная оценка эффективности методов снижения магнитного поля электрооборудования // Труды Второй международной конференции по судостроению "ISC’98". –
    Т. 2. – С.-Петербург: ЦНИИ им. акад. А.Н. Крилова. – 1998. – С. 35-43.

Здобувач виконав узагальнення експериментальних даних по ефективності методів зниження зовнішнього магнітного поля розподільчих пристроїв і запропонував методику оцінки ефективності.

50. Клименко Б.В., Лупиков В.С., Байда Е.И., Емельянов В.Л. Исследование магнитных аномалий вблизи кольцевого постоянного магнита // Вісник Національного технічного університету "ХПІ". – Харків: НТУ "ХПІ". – 2001. – Вип. 16. – С. 74-79.

Здобувач виконав теоретичне обґрунтування існування особливих точок поля поблизу кільцевого постійного магніту.